WO2010071348A2 - 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법 Download PDF

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김진석
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이정순
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한국표준과학연구원
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    • G01N2001/2866—Grinding or homogeneising

Definitions

  • the present invention relates to a gas sample collecting device in a foam and an analysis method using the same, and more particularly, it is possible to effectively collect the gas sample in the foam by pulverizing the foam, and to measure the pressure before and after the gas collection gas
  • the present invention relates to a gas sample collecting device in a foam and an analytical method using the same that can more accurately evaluate foam characteristics by increasing the accuracy of the analysis.
  • Foam refers to a form in which a plurality of cells containing gas or a vacuum is maintained therein, and is formed using various materials throughout the industry.
  • the foam forms a cell therein by using a reaction between the foam forming material and the foaming gas. Since the characteristics of the foam vary greatly depending on the size of the inner cell and the type and amount of gas contained in the inner cell, the gas inside the foam It is very important to collect and analyze quantitative and qualitative information.
  • the above method is to cut a specific portion to trap the gas inside the cut cell, but even if a plurality of foam sample cutting parts having the same shape are the same, the amount of gas collected by the cell irregularity inside the foam is different. Differences occur, and even if the number of cutting is increased, it is difficult to completely destroy the cell gas inside the foam because it is impossible to destroy 100% foam due to the resilience of the organic foam.
  • the urethane foam is thermal conductivity is increased over time to decrease the thermal insulation performance, which is the foam gas and residual gas present in the inner cell gas (Oxygen, nitrogen, carbon dioxide, etc.).
  • the urethane foam is a gas containing carbon dioxide inside the foam cell is rapidly diffused at the beginning of the formation to flow out of the urethane foam, if the long-term exposure to the atmosphere gas such as nitrogen, and oxygen in the air foam Diffusion into the interior reduces the thermal insulation performance inside the foam.
  • the present invention has been made to solve the above problems, it is possible to easily collect the gas inside the foam by pulverizing the foam containing a plurality of cells irregularly therein, reducing the error to improve the reliability of the experiment It is to provide a gas sample collection device and an analysis method using the same inside the foam that can be increased.
  • an object of the present invention relates to a gas sample collecting device in a foam and an analysis method using the same, which can measure the pressure before and after gas collection to more accurately evaluate the foam properties.
  • Gas sample extraction apparatus 1000 inside the foam (F) of the present invention includes a body 100, the foam receiving portion 121 is formed to accommodate the foam (F) therein; A crushing unit 200 provided to contact one side of the foam F inside the body 100 to crush the foam F; A pressing part 300 provided to contact the other side of the foam F inside the body 100 to press the foam F toward the crushing part 200; A purge gas injection unit 400 formed at one side of the body 100 to inject a purge gas into the body 100 and having a first valve 430 formed therein; A gas discharge part 500 formed at one side of the body 100 to discharge the gas inside the body 100 to the outside and having a second valve 510 formed thereon; And a pressure gauge 600 for measuring the pressure inside the body 100. Characterized in that it is formed to include.
  • the body 100 includes a first body 110 is provided with the crushing unit 200; A second body 120 in which the foam receiving part 121 is formed; And a third body 130 provided with the pressing part 300.
  • the second body 120 and the third body 130 are disassembled, and the foam receiving portion 121 of the second body 120 is disposed.
  • the sample of the foam (F) is taken out, and the foam sample taking-out part 140 having the foam F therein is interpolated.
  • one end of the foam sample extracting part 140 is formed with a protrusion 141 protruding outward, the second body 120 is the protrusion 141 is seated and the foam sample extracting part 140 Stepped portion 122 to limit the insertion depth of the is characterized in that it is formed.
  • the grinding unit 200 is a grinding plate 210; A grinding plate support unit 220 for supporting the grinding plate 210; And a crush plate driver 230 connected to the crush plate support 220 to rotate the crush plate 210.
  • the second body 120 is characterized in that the foam receiving portion 121 is positioned so as to be eccentric to the crush plate (210).
  • the pressing unit 300 the pressing shaft 310; A rail 330 to which the first body 110 is fixed; A pressing shaft fixing part 320 connected to the rail 330 to fix the pressing shaft 310; It characterized in that it comprises a pressing shaft drive unit (not shown) to move the pressing shaft 310 and the pressing shaft fixing part 320 along the rail 330.
  • the purge gas injection unit 400 is formed in the second body 120
  • the gas discharge unit 500 is characterized in that formed in the third body (130).
  • the purge gas injection unit 400 is a purge gas storage unit 410; And it is characterized in that it further comprises a flow control unit 420.
  • the gas discharge unit 500 is characterized in that it is directly connected to the analysis equipment 700.
  • the gas sample analysis method inside the foam (F) using the gas sample collecting device 1000 inside the foam (F) having the characteristics as described above is Sa) the first valve of the purification gas injection unit 400 ( 430 and a purge step (Sa) of purifying the gas purge (Purge) the inside of the body 100 by opening the second valve 510 of the gas discharge unit (500); Sb) After disassembling the coupling of the second body 120 and the third body 130, the foam sample extracting unit 140 from which the sample of the foam F is taken out is accommodated in the foam of the second body 120.
  • the gas sample collecting device and the analysis method using the same in the foam of the present invention can easily collect the gas inside the foam by pulverizing the foam containing a plurality of cells irregularly therein, reducing the error of the experiment There is an advantage of higher reliability.
  • the gas sample collecting device and the analysis method using the same in the foam of the present invention has the advantage that can be more accurately assess the foam properties by measuring the pressure before and after gas collection.
  • 1 to 3 is a perspective view, an exploded perspective view, and a cross-sectional view according to the gas sample collection device inside the foam of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing a foam sample taking example of the foam sample taking part according to the gas sample collecting device inside the foam of the present invention.
  • 5 to 7 is a view showing the operation of the gas sample collection device inside the foam according to the present invention.
  • first body 120 second body
  • grinder plate support 230 grind plate drive unit
  • pressing unit 310 pressing shaft
  • purge gas injection unit 410 purge gas storage unit
  • FIG. 1 to 3 are perspective views, exploded perspective views, and cross-sectional views of the gas sample collecting device 1000 inside the foam F of the present invention
  • FIG. 4 is a gas sample collecting device 1000 inside the foam F of the present invention.
  • Figure 5 to Figure 7 shows the operation of the gas sample collecting device 1000 inside the foam (F) according to the present invention
  • 8 is a step diagram according to the gas sample analysis method inside the foam (F) of the present invention.
  • Gas sample collecting device 1000 inside the foam (F) of the present invention is the base body 100; Grinding unit 200; Pressing unit 300; Purification gas injection unit 400; A gas outlet 500; And a pressure gauge 600.
  • the body 100 has a foam receiving portion 121 hollowed in a predetermined area so that the foam F can be accommodated therein, and includes some components of the crushing portion 200 and the pressing portion 300 therein. .
  • the body 100 is easy to produce and assemble, the first body 110 is provided with the crushing unit 200 to facilitate the insertion of the foam (F); A second body 120 in which the foam receiving part 121 is formed; And the third body 130 is provided with the pressing portion 300; after the configuration of the separately manufactured, it is preferable to be assembled.
  • the body 100 After the body 100 is assembled, the body 100 should be kept airtight so that the gas inside is not discharged to the outside or the outside gas is introduced.
  • the foam (F) When the foam (F) is cut to a predetermined size for the test, the gas discharged to the outside as the cell broken on the cut surface is discharged to the outside, the gas sample collecting device 1000 inside the foam (F) of the present invention As shown in FIG. 4, a sample may be taken out by providing a mold on the foam F and inserting a separate foam sample taking part 140.
  • the outer surface of the foam (F) is a hollow hollow hole 142 is formed in a predetermined region to allow the purge gas injected by the purge gas injection unit 400 to flow smoothly, when the separate sample is taken out of the foam sample
  • the extraction process may be performed more easily by expanding the catchable area connected to the fixing member inserted into the hollow hole 142.
  • the separate member and the fixing member is connected only when taking out the sample of the foam sample taking part 140, and is disassembled after taking out.
  • the foam sample taking part 140 from which the sample of the foam F is taken out is inserted into the foam receiving part 121 of the second body 120 as it is, thereby simplifying the sample taking process of the foam F, and expanding the foam F It is desirable to minimize the gas discharge inside. (See Figure 6)
  • the foam sample extracting unit 140 has a protrusion 141 having an end portion protruding outward from the predetermined region, and the protrusion 141 is seated on the foam receiving portion 121 of the second body 120.
  • the step portion 122 for limiting the insertion depth of the foam sample extraction unit 140 is formed.
  • the crushing unit 200 is provided on the first body 110 to be in contact with one side of the foam (F) provided in the second body 120.
  • the grinding unit 200 may be provided with a variety of means for grinding the foam (F), preferably a grinding plate 210; A grinding plate support unit 220 for supporting the grinding plate 210; And a pulverization plate driver 230 connected to the pulverization plate support part 220 to rotate the pulverization plate 210.
  • the grinding plate 210 is in contact with the foam (F) substantially in charge of pulverization, a variety of materials including sand paper, diamond grinding sheet, etc. may be used, wherein, the foam (F) The grinding plate 210 is appropriately selected and used according to the hardness.
  • the second foam (F) is eccentric to one side of the crushing plate 210 so that the pulverization can be effectively performed (so that the central axis of the foam (F) is off the central axis of the crushing plate 210)
  • the position of the foam receiving portion 121 of the body 120 is preferably adjusted.
  • the pressing unit 300 is configured to press the foam (F) toward the crushing unit 200 side so that the crushing of the foam (F) is efficiently performed.
  • Various means that can pressurize can be used.
  • the pressing unit 300 As an embodiment of the pressing unit 300, as shown in the figure, the gas sample collecting device 1000 inside the foam (F) of the present invention, the pressing unit 300 is the pressing shaft 310; A rail 330 for fixing the first body 110; A pressing shaft fixing part 320 connected to the rail 330 to fix the pressing shaft 310; The pressing shaft 310 and the pressing shaft fixing part 320 may be formed to include a pressing shaft driver (not shown) to move along the rail 330.
  • the step portion 122 is formed in the foam accommodating portion 121, and the protrusion 141 is formed in the foam sample extracting portion 140 to pressurize the pressing portion 300.
  • the shaft 310 is moved, only the foam F sample inside the foam sample taking part 140 is moved.
  • One end of the pressing shaft 310 is formed to be in contact with the end of the sample of the foam (F) so that the sample of the foam (F) in the foam sample taking part 140 can be moved to the crushing plate 210 side,
  • the body 100 is supported by the third body 130 during the maximum movement in the outer direction (direction in the drawing to the right).
  • the pressure inside the body 100 may change rapidly due to the movement of the pressure shaft 310, when the change in the total pressure is to be measured, the pressure shaft 310 is maintained at the same position and the pressure is maintained. It should be measured.
  • the pressing shaft 310 may be formed in various ways so as to be crushed by properly pressing the foam (F) by moving in the left and right directions in the drawing.
  • the purge gas injection unit 400 is configured to purge the inside by injecting a purge gas into the body 100, and is preferably formed in the second body 120.
  • the purification gas injection unit 400 includes a purification gas storage unit 410 in which the purification gas is stored; A flow rate controller 420 for controlling a supply flow rate of the purification gas; And a first valve 430.
  • the purification gas is a gas that is not included in the foam (F), a gas that does not react with the atmosphere or the gas inside the foam (F) should be used, typically helium (He) gas may be used have.
  • the gas discharge part 500 is configured to be discharged to purge gas or the gas inside the foam (F) injected through the purge gas injection unit 400, it is preferably formed in the third body 130. Do.
  • the gas discharge unit 500 is connected to the second valve 510 for controlling the discharge of the gas, and then, may be directly connected to the analysis equipment 700 that performs the analysis work, at this time, the analysis equipment 700 Precision gas mass spectrometer (Gas / MS) can be used.
  • Gas / MS Precision gas mass spectrometer
  • both the first valve 430 and the second valve 510 are opened to purge gas inside the body 100.
  • the purge gas is discharged through the gas discharge part 500 together with the residual gas in the body 100.
  • Purification by the purge gas injection unit 400 is performed before the grinding operation to further increase the reliability of the analysis method.
  • the pressure gauge 600 is configured to measure the pressure inside the body 100, and in the drawing, an example connected to the configuration of the purification gas injection unit 400 is illustrated.
  • the gas sample analysis method inside the foam (F) of the present invention Sa) purification step (Sa); Sb) foam (F) sample insertion step (Sb); Sc) pressure adjusting step Sc; Sd) grinding step Sd; Se) pressure measuring step (Se); And Sf) analysis step (Sf).
  • the purifying step (Sa) is a method for discharging the gas remaining in the body 100, the first valve 430 of the purge gas injection unit 400 and the second valve (500) of the gas discharge unit (500)
  • the purge gas is opened by opening 510 and the purge gas flows as shown in FIG. 5, thereby purifying the inside of the body 100.
  • the purification step (Sa) may be performed for about 5 to 15 minutes, the execution time may vary depending on the size of the body (100).
  • the pressing shaft 310 is located at the rightmost side in the drawing so that the purification by the purification gas is smoothly performed.
  • foam (F) sample inserting step (Sb) As shown in FIG. 4, a sample of the foam (F) is taken out, and as shown in FIG. 6, the sample of the taken out foam (F) is inside.
  • a foam sample extracting part 140 including the foam sample taking part 140 is inserted into the foam receiving part 121 of the second body 120.
  • the first valve 430 is opened so that the purified gas is continuously introduced into the body 100 and discharged to prevent the external gas from flowing into the body 100 in the opposite direction.
  • the pressure adjusting step (Sc) is a step of adjusting the interior to an atmospheric pressure state after fastening the second body 120 and the third body 130, and the inside of the body 100 through the pressure gauge 600
  • the pressure inside the body 100 is adjusted to the atmospheric pressure by closing the first valve 430 and the second valve 510 of the purification gas injection unit 400 while checking the pressure.
  • the pressure adjusting step (Sc) is a step for adjusting the internal pressure to a reference pressure of atmospheric pressure before crushing the foam (F) sample, the closing time of the first valve 430 and the second valve 510 It can carry out by adjusting.
  • the crushing step Sd is a step of pulverizing the foam F by operating the pressurizing part 300 and the pulverizing part 200. Most of the cells inside the foam F are crushed through the crushing step Sd. By breaking, gas existing inside the cell is present inside the body 100.
  • the pressure measuring step (Se) is a step of measuring the pressure by the foam (F) after the pulverization is completed, at this time, the position of the pressurizing unit 300 in a state in which the initial pressurizing unit 300 is not operated After adjusting to form the same space as before grinding the body 100, the pressure is measured.
  • the analysis step (Sf) is a step of analyzing the open by the second valve 510 after connecting the analysis equipment 700 to the gas outlet 500, the interior of the foam (F) of the present invention
  • a more reliable result may be obtained by directly connecting the analysis device 700 to the gas discharge part 500 of the gas sample collecting device 1000.
  • the analytical method of the present invention is capable of effectively collecting gas samples by destroying most of the inner cells by pulverizing the foam (F), releasing contaminant gas inside the body 100 to the outside, and before and after crushing. Measuring pressure has the advantage of making the analysis more reliable.
  • the gas sample collecting device 1000 and the analysis method in the foam (F) of the present invention can accurately predict the thermal insulation characteristics of the urethane foam by analyzing the gas sample in the case that the foam (F) is a urethane foam. There is an advantage.

Abstract

본 발명은 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 발포체를 분쇄함으로써 발포체 내부의 가스 시료를 효과적으로 포집할 수 있으며, 가스 포집 전ㆍ후의 압력을 측정 가능하여 가스 분석의 정확도를 높임으로써 발포체 특성을 보다 정확하게 평가할 수 있는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.

Description

발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법
본 발명은 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 발포체를 분쇄함으로써 발포체 내부의 가스 시료를 효과적으로 포집할 수 있으며, 가스 포집 전ㆍ후의 압력을 측정 가능하여 가스 분석의 정확도를 높임으로써 발포체 특성을 보다 정확하게 평가할 수 있는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.
발포체(Foam)는 내부에 가스가 포함되거나 진공상태로 유지되는 셀이 복수 형성된 형태를 의미하는 것으로서, 산업 전반에 걸쳐 다양한 재질이 이용되어 형성된다.
상기 발포체는 발포체 형성 재료와 발포가스의 반응을 이용하여 내부에 셀을 형성하는데, 내부 셀의 크기, 내부 셀에 포함된 가스의 종류 및 양에 따라 그 특성에 큰 변화가 있으므로, 발포체 내부의 가스를 포집하여 정량 및 정성을 분석하는 것은 매우 중요하다.
종래의 발포체 내부의 가스 시료를 포집하는 방법으로서, 13년 전 Svantrom과 Ramnas에 의해 밀폐된 모듈에서 발포체를 칼날로 절단하여 실린더로 가스를 채취한 뒤 분석하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나 상기의 방법은 특정 부분을 절삭하여 절삭된 셀 내부의 가스를 포집하도록 하고 있으나, 동일한 형태를 갖는 복수개의 발포체 시료 절삭 부분이 동일하다 하더라도 상기 발포체 내부의 셀 불규칙성에 의해 채취되는 가스의 양에 차이가 발생되며, 절삭 횟수를 증가한다 하더라도 유기 발포체가 가지고 있는 반발탄성(resilience)에 의하여 100% 발포체를 파괴하는 것은 불가능함에 따라 발포체 내부의 셀 가스를 완벽하게 포집하는 것에는 어려움이 있다.
즉, 상기 방법에 의해 포집된 가스는 같은 발포체 시료로서 반복적인 실험을 했을 때에도 결과 값의 오차가 발생되어 실험의 신뢰성을 낮추게 된다.
한편, 발포체 중 단열재로 널리 이용되고 있는 우레탄 폼의 경우를 살펴보면, 상기 우레탄 폼은 시간이 지남에 따라 열전도도가 증가되어 단열 성능이 저하되는 데, 이는 내부 셀 가스 내에 존재하는 발포가스 및 잔류 가스(산소, 질소, 이산화탄소 등)에 의해 결정된다.
더욱 상세하게, 상기 우레탄 폼은 발포체 셀 내부의 이산화탄소를 포함하는 가스는 형성 초기에 급격히 확산되어 우레탄 폼 외부로 유출되고, 장기적으로 대기 중에 노출되는 경우에는 공기 중의 질소, 및 산소와 같은 가스가 폼 내부로 확산되어 폼 내부의 단열 성능을 감소하게 된다.
따라서 발포체 내부의 가스 시료를 채취하여 분석하는 것은 우레탄 폼의 성능을 결정하는 주요 요소로서, 특히, 단열재가 건축재로 이용되는 경우에 시간이 경과하여 단열 성능이 저하되는 것은 1차적으로 적절한 단열을 수행하지 못함에 따른 에너지의 낭비가 초래되며, 2차적으로 이를 교체하기 위해서는 내벽을 허물고 재시공하는 등 교체 공정의 어려움으로 인해 높은 비용과 오랜 시간이 소요되어 추가적인 에너지의 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있다.
더욱이 단열은 건물의 에너지 소비 절감을 위한 가장 기본적인 방법으로서, 최근 에너지 사용량 및 원유가 상승에 따른 환경과 에너지에 대한 관심이 증가됨에 따라 건축, 냉동장치, 및 자동차 등의 산업 전반에 걸쳐 효율적으로 에너지를 관리하기 위한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내부에 복수개의 셀이 불규칙적으로 포함된 발포체를 분쇄함으로써 발포체 내부의 가스를 용이하게 포집할 수 있으며, 오차를 줄여 실험의 신뢰성을 보다 높일 수 있는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 가스 포집 전ㆍ후의 압력을 측정 가능 하여 발포체 특성을 보다 정확하게 평가할 수 있는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 취출 장치(1000)는 내부에 발포체(F)가 수용되도록 발포체 수용부(121)가 형성되는 몸체(100); 상기 몸체(100) 내부의 발포체(F) 일측과 맞닿도록 구비되어 상기 발포체(F)를 분쇄하는 분쇄부(200); 상기 몸체(100) 내부의 발포체(F) 타측과 맞닿도록 구비되어 상기 발포체(F)를 분쇄부(200)측으로 가압하는 가압부(300); 상기 몸체(100) 일측에 형성되어 몸체(100) 내부로 정화가스를 주입하며 제1밸브(430)가 형성되는 정화가스 주입부(400); 상기 몸체(100) 일측에 형성되어 몸체(100) 내부의 가스를 외부로 배출하며 제2밸브(510)가 형성되는 가스 배출부(500); 및 상기 몸체(100) 내부의 압력을 측정하는 압력계(600); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)는 상기 분쇄부(200)가 구비되는 제1몸체(110); 상기 발포체 수용부(121)가 형성되는 제2몸체(120); 및 상기 가압부(300)가 구비되는 제3몸체(130);의 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)는 상기 제2몸체(120) 및 제3몸체(130)가 해체되고, 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 발포체(F) 시료를 취출하여 내부에 발포체(F)가 구비되는 발포체 시료 취출부(140)가 내삽되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 발포체 시료 취출부(140)의 일측 단부는 외측으로 돌출되는 돌출부(141)가 형성되고, 상기 제2몸체(120)는 상기 돌출부(141)가 안착되어 상기 발포체 시료 취출부(140)의 삽입깊이를 제한하는 단차부(122)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분쇄부(200)는 분쇄판(210); 상기 분쇄판(210)을 지지하는 분쇄판 지지부(220); 및 상기 분쇄판 지지부(220)와 연결되어 상기 분쇄판(210)을 회전하는 분쇄판 구동부(230)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제2몸체(120)는 상기 발포체 수용부(121)가 상기 분쇄판(210)에 편심되도록 위치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 가압부(300)는 가압축(310); 상기 제1몸체(110)가 고정되는 레일(330); 상기 레일(330)에 연결되며, 상기 가압축(310)을 고정하는 가압축 고정부(320); 상기 가압축(310) 및 가압축 고정부(320)를 레일(330)을 따라 이동하도록 하는 가압축 구동부(미도시)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 정화가스 주입부(400)는 상기 제2몸체(120)에 형성되고, 상기 가스 배출부(500)는 제3몸체(130)에 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 정화가스 주입부(400)는 정화가스 저장부(410); 및 유량조절부(420)를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스 배출부(500)는 분석장비(700)와 직접 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)를 이용한 발포체(F) 내부의 가스 시료 분석 방법은 Sa) 상기 정화가스 주입부(400)의 제1밸브(430) 및 가스 배출부(500)의 제2밸브(510)를 개방하여 정화가스가 몸체(100) 내부를 정화(Purge)하는 정화 단계(Sa); Sb) 상기 제2몸체(120)와 제3몸체(130)의 체결을 해체한 후, 상기 발포체(F) 시료를 취출한 발포체 시료 취출부(140)를 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 삽입하는 발포체(F) 시료 삽입 단계(Sb); Sc) 상기 제2몸체(120)와 제3몸체(130)를 체결한 후 내부를 대기압 상태로 조절하는 압력 조절 단계(Sc); Sd) 상기 가압부(300) 및 분쇄부(200)를 작동하여 상기 발포체(F)를 분쇄하는 분쇄 단계(Sd); Se) 상기 가압부(300)의 위치를 최초 상태로 조절하여 몸체(100) 내부의 공간을 분쇄 전과 동일하게 형성한 후 압력계(600)를 이용하여 압력을 측정 하는 압력 측정 단계(Se); 및 Sf) 상기 가스 배출부(500)에 분석장비(700)를 연결한 후, 상기 제2밸브(510)를 개방하여 분석하는 분석 단계(Sf)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 내부에 복수개의 셀이 불규칙적으로 포함된 발포체를 분쇄함으로써 발포체 내부의 가스를 용이하게 포집할 수 있으며, 오차를 줄여 실험의 신뢰성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 가스 포집 전ㆍ후의 압력을 측정 가능 하여 발포체 특성을 보다 정확하게 평가할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치에 따른 사시도, 분해사시도, 및 단면도.
도 4는 본 발명의 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치에 따른 발포체 시료 취출부의 발포체 시료 취출 예를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치의 작동을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 발포체 내부의 가스 시료 분석 방법에 따른 단계도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1000 : 본 발명에 따른 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치
F : 발포체
100 : 몸체
110 : 제1몸체 120 : 제2몸체
121 : 발포체 수용부 122 : 단차부
130 : 제3몸체
140 : 발포체 시료 취출부 141 : 돌출부
200 : 분쇄부 210 : 분쇄판
220 : 분쇄판 지지부 230 : 분쇄판 구동부
300 : 가압부 310 : 가압축
320 : 가압축 고정부 330 : 레일
400 : 정화가스 주입부 410 : 정화가스 저장부
420 : 유량조절부 430 : 제1밸브
500 : 가스 배출부 510 : 제2밸브
600 : 압력계
700 : 분석장비
Sa 내지 Sf : 본 발명에 따른 발포체 내부의 가스 시료 분석 방법
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000) 및 이를 이용한 분석 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)에 따른 사시도, 분해사시도, 및 단면도, 도 4는 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)에 따른 발포체 시료 취출부(140)의 발포체(F) 시료 취출 예를 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)의 작동을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 분석 방법에 따른 단계도이다.
본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)는 기본이 되는 몸체(100); 분쇄부(200); 가압부(300); 정화가스 주입부(400); 가스 배출부(500); 및 압력계(600)를 포함하여 형성된다.
상기 몸체(100)는 내부에 발포체(F)가 수용될 수 있도록 일정 영역 중공된 발포체 수용부(121)가 형성되며, 내부에 분쇄부(200) 및 가압부(300)의 일부 구성이 포함된다.
상기 몸체(100)는 생산 및 조립이 용이하며, 상기 발포체(F)의 삽입이 용이하도록, 상기 분쇄부(200)가 구비되는 제1몸체(110); 상기 발포체 수용부(121)가 형성되는 제2몸체(120); 및 상기 가압부(300)가 구비되는 제3몸체(130);의 구성이 별도로 제작된 후, 조립되는 것이 바람직하다.
상기 몸체(100)는 장치가 조립된 후, 내부의 가스가 외부로 배출되거나 외부의 가스가 유입되지 않도록 기밀이 유지되어야 한다.
상기 발포체(F)는 시험을 위해 일정 크기로 절단하는 경우에, 절단된 면에 위체된 셀이 파괴되면서 그 가스가 외부로 배출되므로, 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발포체(F) 위에 틀을 마련하고 별도의 발포체 시료 취출부(140)를 삽입하여 시료를 취출할 수 있다.
또한, 상기 발포체(F)의 외면에는 일정영역 중공된 중공홀(142)이 형성되어 정화가스 주입부(400)에 의해 주입된 정화가스가 원활히 유동되도록 할 수 있으며, 발포체 시료 취출 시 별도부재가 상기 중공홀(142)에 삽입되는 고정부재와 연결되어 잡을 수 있는 영역을 확장함으로써 취출 공정이 더욱 용이하게 진행되도록 할 수 있다.
물론, 상기 별도부재 및 고정부재는 상기 발포체 시료 취출부(140)의 시료 취출 시에만 연결되며, 취출 후에는 해체된다.
아울러, 상기 발포체(F) 시료가 취출된 발포체 시료 취출부(140)는 그대로 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 삽입함으로써 발포체(F) 시료 취출 공정을 간소화하고 발포체(F) 내부의 가스 배출을 최소화 하도록 하는 것이 바람직하다. (도 6 참조)
발포체(F) 내부의 가스 시료를 포집하는 방법을 포함하는 분석 방법 전체는 아래에서 다시 설명한다.
또한, 상기 발포체 시료 취출부(140)는 단부가 외측으로 일정영역 돌출되는 돌출부(141)가 형성되고, 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에는 상기 돌출부(141)가 안착되어 상기 발포체 시료 취출부(140)의 삽입 깊이를 제한하는 단차부(122)가 형성되도록 한다.
상기 분쇄부(200)는 상기 제1몸체(110)에 구비되어 상기 제2몸체(120) 내부에 구비되는 발포체(F)의 일측과 맞닿게 형성된다.
상기 분쇄부(200)는 상기 발포체(F)를 분쇄할 수 있는 다양한 수단이 구비될 수 있으나, 바람직하게는 분쇄판(210); 상기 분쇄판(210)을 지지하는 분쇄판 지지부(220); 및 상기 분쇄판 지지부(220)와 연결되어 상기 분쇄판(210)을 회전하는 분쇄판 구동부(230)를 포함하는 수단이 이용될 수 있다.
상기 분쇄판(210)은 실질적으로 상기 발포체(F)와 접하여 분쇄를 담당하는 구성으로, 샌드 페이퍼, 다이아몬드 그라인딩 시트 등을 포함하는 다양한 재료가 이용될 수 있으며, 이 때, 상기 발포체(F)의 경도에 따라 상기 분쇄판(210)은 적절히 선택하여 사용한다.
이 때, 상기 발포체(F)는 분쇄가 효과적으로 이루어질 수 있도록 분쇄판(210)의 일측으로 편심되도록(상기 발포체(F)의 중심축이 상기 분쇄판(210)의 중심축을 벗어나도록) 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)의 위치가 조절되는 것이 바람직하다.
상기 가압부(300)는 상기 발포체(F)를 분쇄부(200)측으로 가압하여 상기 발포체(F)의 분쇄가 효율적으로 이루어지도록 하는 구성으로 상기 가압부(300)는 상기 발포체(F)를 적절히 가압할 수 있는 수단이 다양하게 이용될 수 있다.
상기 가압부(300)의 실시예로서, 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)는 상기 가압부(300)가 가압축(310); 상기 제1몸체(110)를 고정하는 레일(330); 상기 레일(330)에 연결되며, 상기 가압축(310)을 고정하는 가압축 고정부(320); 상기 가압축(310) 및 가압축 고정부(320)를 레일(330)을 따라 이동하도록 하는 가압축 구동부(미도시)를 포함하여 형성될 수 있다.
이 때, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 발포체 수용부(121)에 단차부(122)가 형성되고, 상기 발포체 시료 취출부(140)에 돌출부(141)가 형성됨으로써 상기 가압부(300)의 가압축(310)이 이동되는 경우에, 상기 발포체 시료 취출부(140) 내부의 발포체(F) 시료만 이동된다.
상기 가압축(310)의 일측 단부는 상기 발포체 시료 취출부(140) 내부의 발포체(F) 시료가 분쇄판(210)측으로 이동될 수 있도록 상기 발포체(F) 시료의 단부와 맞닿도록 형성되며, 상기 몸체(100) 외측 방향으로 최대 이동시(도면에서 우측방향)에는 상기 제3몸체(130)에 의해 지지되도록 한다.
상기 몸체(100) 내부의 압력은 상기 가압축(310)의 이동에 의하여 급격히 변화될 수 있으므로, 전체 압력의 변화를 측정하고자 하는 경우에는 상기 가압축(310)의 위치를 동일하게 유지하고 압력을 측정해야 한다.
상기 도면에 도시된 예 외에도, 상기 가압축(310)이 도면에서 좌ㆍ우 방향으로 이동되도록 함으로써 상기 발포체(F)를 적절히 가압하여 분쇄될 수 있도록 하는 구성이라면 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
상기 정화가스 주입부(400)는 상기 몸체(100) 내부에 정화가스를 주입하여 내부를 정화(Purge)하도록 하는 구성으로서, 상기 제2몸체(120)에 형성되는 것이 바람직하다.
더욱 상세하게, 상기 정화가스 주입부(400)는 정화가스가 저장되는 정화가스 저장부(410); 상기 정화가스의 공급 유량을 조절하는 유량조절부(420); 및 제1밸브(430)를 포함하여 형성될 수 있다.
이 때, 상기 정화가스는 발포체(F) 내부에 포함되어 있지 않은 가스로서, 대기 또는 발포체(F) 내부의 가스와 반응하지 않는 가스가 이용되어야 하며, 대표적으로 헬륨(He) 가스가 이용될 수 있다.
상기 가스 배출부(500)는 상기 정화가스 주입부(400)를 통해 주입된 정화가스 또는 발포체(F) 내부의 가스가 배출되도록 연결되는 구성으로서, 상기 제3몸체(130)에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가스 배출부(500)는 가스의 배출을 조절하는 제2밸브(510)가 연결되며, 이후, 분석 작업을 행하는 분석장비(700)와 직접 연결될 수 있으며, 이 때, 상기 분석장비(700)는 정밀가스질량분석기(precision gas mass spectrometer; Gas/MS)가 이용될 수 있다.
상기 정화가스 주입부(400)에 의한 정화가스 주입 시에는 상기 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1밸브(430) 및 제2밸브(510)를 모두 개방하여 정화가스가 몸체(100) 내부로 유입되고, 상기 정화가스는 몸체(100) 내부의 잔유 가스 등과 함께 상기 가스 배출부(500)를 통해 배출된다.
상기 정화가스 주입부(400)에 의한 정화 작업은 분쇄 작업 이전에 수행되어 분석 방법의 신뢰성을 더욱 높일 수 있도록 한다.
상기 압력계(600)는 몸체(100) 내부의 압력을 측정하도록 하는 구성으로서, 도면에서는 상기 정화가스 주입부(400)의 구성에 연결된 예를 도시하였다.
한편, 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 분석 방법은 Sa) 정화 단계(Sa); Sb) 발포체(F) 시료 삽입 단계(Sb); Sc) 압력 조절 단계(Sc); Sd) 분쇄 단계(Sd); Se) 압력 측정 단계(Se); 및 Sf) 분석 단계(Sf)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정화 단계(Sa)는 몸체(100) 내부에 잔존하는 가스를 배출하기 위한 방법으로서, 상기 정화가스 주입부(400)의 제1밸브(430)와 가스 배출부(500)의 제2밸브(510)를 개방하여 정화가스가 상기 도 5에 도시된 바와 같이 정화가스가 유동되면서, 몸체(100) 내부를 정화하는 단계이다.
상기 정화 단계(Sa)는 5 내지 15분 정도 수행될 수 있으며, 몸체(100)의 크기 등에 따라 그 수행 시간은 변화될 수 있다.
상기 정화 단계(Sa)시, 상기 가압축(310)은 도면에서 최우측에 위치되어 정화가스에 의한 정화가 원활히 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 발포체(F) 시료 삽입 단계(Sb)는 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 발포체(F) 시료를 취출하고, 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 취출된 발포체(F) 시료를 내부에 포함하는 발포체 시료 취출부(140)를 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 삽입하는 단계이다.
이 때, 상기 제1밸브(430)는 개방되어 연속적으로 정화가스가 몸체(100) 내부로 유입되어 배출되도록 함으로써 이와 반대방향으로 외부의 가스가 몸체(100) 내부로 유입되는 것을 방지하도록 한다.
상기 압력 조절 단계(Sc)는 상기 제2몸체(120)와 제3몸체(130)를 체결한 후, 내부를 대기압 상태로 조절하는 단계로서, 상기 압력계(600)를 통해 몸체(100) 내부의 압력을 확인하면서 상기 정화가스 주입부(400)의 제1밸브(430)와 제2밸브(510)를 폐쇄함으로써 몸체(100) 내부의 압력을 대기압 상태로 조절한다.
상기 압력 조절 단계(Sc)는 발포체(F) 시료의 분쇄 이전에 내부 압력을 대기압의 기준 압력 상태로 조절하기 위한 단계로서, 상기 제1밸브(430)와 제2밸브(510)의 폐쇄시점을 조절함으로써 행할 수 있다.
상기 분쇄 단계(Sd)는 상기 가압부(300) 및 분쇄부(200)를 작동하여 상기 발포체(F)를 분쇄하는 단계로서, 상기 분쇄 단계(Sd)를 통해 발포체(F) 내부의 셀을 대부분 파괴함으로써 셀 내부에 존재하는 가스가 몸체(100) 내부에 존재하게 된다.
상기 압력 측정 단계(Se)는 분쇄가 완료된 후, 발포체(F)에 의한 압력을 측정하는 단계로서, 이 때, 상기 가압부(300)의 위치를 최초 가압부(300)를 작동하지 않은 상태로 조절하여 몸체(100) 내부의 공간을 분쇄 전과 동일하게 형성한 후, 압력을 측정 한다.
상기 압력 측정 단계(Se)에서 측정된 압력의 변화를 통해 발포체(F) 내부에 가스가 존재하지 않고 진공상태로 존재하는 셀의 정도를 파악할 수 있는 기본 자료로서 활용될 수 있으며, 이후 분석장비(700)를 이용해 측정한 압력과 비교를 통해 본 분석 방법의 신뢰도를 평가할 수 있는 자료로서 이용될 수 있다.
*상기 분석 단계(Sf)는 상기 가스 배출부(500)에 분석장비(700)를 연결한 후, 상기 제2밸브(510)를 개방하여 분석하는 단계로서, 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)를 이용한 분석 방법은 상기 가스 시료 포집 장치(1000)의 가스 배출부(500)에 분석장비(700)를 직접 연결하여 분석을 수행함으로써 더욱 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1밸브(430)는 폐쇄되므로 몸체(100) 내부의 가스는 화살표와 같이 이동되어 상기 분석장비(700)에 의해 분석된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 분석 방법은 발포체(F)를 분쇄함으로써 내부 셀을 대부분 파괴하여 가스 시료를 효과적으로 포집할 수 있으며, 몸체(100) 내부의 오염 가스를 외부로 방출하고 분쇄 전ㆍ후의 압력을 측정함으로써 분석의 신뢰성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000) 및 분석 방법은 상기 발포체(F)가 우레탄폼인 경우에, 내부의 가스 시료를 분석하여 우레탄폼의 단열특성을 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (12)

  1. 내부에 발포체(F)가 수용되도록 발포체 수용부(121)가 형성되는 몸체(100);
    상기 몸체(100) 내부의 발포체(F) 일측과 맞닿도록 구비되어 상기 발포체(F)를 분쇄하는 분쇄부(200);
    상기 몸체(100) 내부의 발포체(F) 타측과 맞닿도록 구비되어 상기 발포체(F)를 분쇄부(200)측으로 가압하는 가압부(300);
    상기 몸체(100) 일측에 형성되어 몸체(100) 내부로 정화가스를 주입하며 제1밸브(430)가 형성되는 정화가스 주입부(400);
    상기 몸체(100) 일측에 형성되어 몸체(100) 내부의 가스를 외부로 배출하며 제2밸브(510)가 형성되는 가스 배출부(500); 및
    상기 몸체(100) 내부의 압력을 측정하는 압력계(600); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)는 상기 분쇄부(200)가 구비되는 제1몸체(110); 상기 발포체 수용부(121)가 형성되는 제2몸체(120); 및 상기 가압부(300)가 구비되는 제3몸체(130);의 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)는
    상기 제2몸체(120) 및 제3몸체(130)가 해체되고, 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 발포체(F) 시료를 취출하여 내부에 발포체(F)가 구비되는 발포체 시료 취출부(140)가 내삽되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발포체 시료 취출부(140)의 일측 단부는 외측으로 돌출되는 돌출부(141)가 형성되고, 상기 제2몸체(120)는 상기 돌출부(141)가 안착되어 상기 발포체 시료 취출부(140)의 삽입깊이를 제한하는 단차부(122)가 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분쇄부(200)는 분쇄판(210); 상기 분쇄판(210)을 지지하는 분쇄판 지지부(220); 및 상기 분쇄판 지지부(220)와 연결되어 상기 분쇄판(210)을 회전하는 분쇄판 구동부(230)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2몸체(120)는 상기 발포체 수용부(121)가 상기 분쇄판(210)에 편심되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가압부(300)는 가압축(310); 상기 제1몸체(110)가 고정되는 레일(330); 상기 레일(330)에 연결되며, 상기 가압축(310)을 고정하는 가압축 고정부(320); 상기 가압축(310) 및 가압축 고정부(320)를 레일(330)을 따라 이동하도록 하는 가압축 구동부(미도시)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 정화가스 주입부(400)는 상기 제2몸체(120)에 형성되고, 상기 가스 배출부(500)는 제3몸체(130)에 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정화가스 주입부(400)는
    정화가스 저장부(410); 및 유량조절부(420)를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정화가스는 헬륨(He)인 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가스 배출부(500)는 분석장비(700)와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 발포체 내부의 가스 시료 포집 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 선택되는 어느 한 항에 의한 발포체(F) 내부의 가스 시료 포집 장치(1000)를 이용한 발포체(F) 내부의 가스 시료 분석 방법은
    Sa) 상기 정화가스 주입부(400)의 제1밸브(430) 및 가스 배출부(500)의 제2밸브(510)를 개방하여 정화가스가 몸체(100) 내부를 정화(Purge)하는 정화 단계(Sa);
    Sb) 상기 제2몸체(120)와 제3몸체(130)의 체결을 해체한 후, 상기 발포체(F) 시료를 취출한 발포체 시료 취출부(140)를 상기 제2몸체(120)의 발포체 수용부(121)에 삽입하는 발포체(F) 시료 삽입 단계(Sb);
    Sc) 상기 제2몸체(120)와 제3몸체(130)를 체결한 후 내부를 대기압 상태로 조절하는 압력 조절 단계(Sc);
    Sd) 상기 가압부(300) 및 분쇄부(200)를 작동하여 상기 발포체(F)를 분쇄하는 분쇄 단계(Sd);
    Se) 상기 가압부(300)의 위치를 최초 상태로 조절하여 몸체(100) 내부의 공간을 분쇄 전과 동일하게 형성한 후 압력계(600)를 이용하여 압력을 측정 하는 압력 측정 단계(Se); 및
    Sf) 상기 가스 배출부(500)에 분석장비(700)를 연결한 후, 상기 제2밸브(510)를 개방하여 분석하는 분석 단계(Sf)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체(F) 내부의 가스 시료 분석 방법.
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