WO2012144783A2 - 투습도 측정 장치 - Google Patents

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WO2012144783A2 PCT/KR2012/002909 KR2012002909W WO2012144783A2 WO 2012144783 A2 WO2012144783 A2 WO 2012144783A2 KR 2012002909 W KR2012002909 W KR 2012002909W WO 2012144783 A2 WO2012144783 A2 WO 2012144783A2
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박준호
남창우
차희철
심현섭
임지영
이지연
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한국생산기술연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a moisture permeability measuring device, and more particularly, the moisture permeability of the functional fabric fixed to the moisture-permeable cup can be measured in real time with an automated system according to the change of temperature, humidity and airflow in the constant temperature and humidity chamber. It relates to a measuring device.
  • a multi-functional fiber material for example, a fabric having a breathable waterproof breathable waterproof function while absorbing the sweat inside the cloth and quickly discharged to the outside, and prevents the moisture from the outside of the cloth to penetrate the inside.
  • the moisture-permeable waterproof fabric has excellent moisture permeability, which means that the heat and sweat of the human body generated inside the cloth are largely discharged to the outside.
  • the moisture permeability is a property that the fabric releases moisture, and is used as an indicator for analyzing the performance of the garment.
  • the moisture permeability can be known by measuring the weight (g) of the water vapor passing through the fiber fabric for a predetermined time under the prescribed temperature and humidity conditions, the higher the numerical value means that the excellent moisture permeability.
  • the standard test methods mainly used for measuring moisture permeability include calcium chloride method, water method and potassium acetate method according to KS K 0594 standard, and hot plate test method according to KS K ISO 11092 or ISO 11092 standard. .
  • thermo-hygrostat a chemical balance with a sensitivity of 1 mg or more
  • a moisture vapor cup a chemical balance with a sensitivity of 1 mg or more
  • an absorbent according to the KS M 8040 standard.
  • air having a prescribed temperature and humidity is circulated at a wind speed of about 0.5 m / sec inside the constant temperature and humidity device.
  • the moisture vapor cup does not pass water vapor and the area does not change even if the temperature changes.
  • the calcium chloride method is performed as follows. Prepare three circular specimens with a diameter of 7 cm to measure moisture permeability. Thereafter, 33 g of a moisture absorbent is placed in a moisture-permeable cup pretreated at about 40 ° C., and then adjusted so that the distance between the moisture absorbent and the test piece is 3 mm to form a test body. The test specimen is placed in a constant temperature and humidity device in which air at a temperature of 40 ⁇ 2 ° C. and a relative humidity of 90 ⁇ 5% is circulated. After 1 hour, the test body is taken out and the weight a 1 (mg) is measured. After another 1 hour, the test body is taken out and the weight a 2 (mg) is measured.
  • the moisture permeability is calculated according to Equation 1 below, and the average value is calculated by repeating the above procedure three times, where P is moisture permeability [g / (m 2 h)] and a 2 -a 1 is the mass per unit time of the test piece. Is the amount of change (mg / h), S is the moisture permeation area (cm 2 ).
  • the unit time is preferably expressed in terms of 1 h or 24 hours.
  • the water method requires the same thermo-hygrostat, chemical scale, and moisture vapor cup as the calcium chloride method.
  • the process of performing the water method is as follows. Prepare three circular specimens with a diameter of 8 cm to measure moisture permeability. Thereafter, water of about 40 ° C., such as distilled water or ionized water, is prepared in a moisture-permeable cup pretreated at about 40 ° C. 42 ml of water is poured into the moisture-permeable cup, and the test body is formed by adjusting the distance between water and the test piece to be 10 mm. The test body is placed in a constant temperature and humidity device where air of 40 ⁇ 2 ° C. and a relative humidity of 90 ⁇ 5% is circulated. After 1 hour, the test body is taken out and the weight a 1 (mg) is measured. After another 1 hour, the test body is taken out and weighed a 2 (mg).
  • water of about 40 ° C. such as distilled water or ionized water
  • the moisture permeability is calculated according to Equation 1, and the above process is repeated three times to calculate an average value.
  • thermo-hygrostat a thermo-hygrostat, a chemical scale, a moisture-permeable cup, an absorbent according to KS M 8318 standard, a test piece support frame, an auxiliary film for measuring moisture permeability, and a water tank are required.
  • the thermo-hygrostat, chemical mirror and moisture-permeable cup used in the potassium acetate method are the same as those used in the calcium chloride method. desirable.
  • the auxiliary film for moisture permeability measurement is a PTFE film having a microporous structure having a porosity of 80% and having a thickness of about 25 ⁇ m.
  • the process of carrying out the potassium acetate method is as follows. Prepare three specimens of size 20 ⁇ 10 cm to measure the moisture permeability, and place a water bath containing water of about 23 ° C. in a constant temperature and humidity device where air of 30 ⁇ 2 ° C. is circulated. Specifically, the back side of the test piece is fixed with a rubber band so as to face the outside of the test piece support frame, and the test piece support frame is placed in a thermo-hygrostat device. After 15 minutes, 2/3 of potassium acetate solution having a temperature of about 23 ° C. was added to the moisture absorption cup, and the auxiliary film for measuring moisture permeability was fixed with a rubber band to form a test body.
  • the weight a 0 (mg) of the test piece was measured with the auxiliary film for measuring the moisture permeability upwards, and the test piece was placed in a test piece support frame fixed to the tank. After 15 minutes, the test piece is turned over and the weight a 1 (mg) is measured.
  • the moisture permeability is calculated according to Equation 2 below, and the average value is calculated by repeating the above procedure three times, where P is moisture permeability [g / (m 2 h)] and a 1 -a 0 is the mass per unit time of the test piece.
  • the amount of change (mg / min), S is the moisture permeation area (cm 2 ).
  • Hotplate test methods require measurement devices to control the temperature and supply of water, thermal protectors with temperature control, and environmental maintenance devices to maintain the measurement environment.
  • the measuring device must be able to accurately maintain the temperature Tm for the measurement to ⁇ 0.1K via a temperature controller with a temperature sensor and the heating power H to be able to maintain ⁇ 2% of the full range of use.
  • the thermal protector shall be able to maintain the same temperature as the measuring device within an error range within ⁇ 0.1 K through the temperature controller.
  • the environmental maintainer is capable of accommodating thermal guards, allowing the internal temperature to fluctuate within ⁇ 0.1K and the humidity of ⁇ 3% R.H. It must be able to fluctuate within.
  • the environmental maintenance device circulates the air at an average speed of 1 m / sec on the upper surface of 15 mm of the measuring device, and the variation is within ⁇ 0.05 m / s.
  • Hot plate test method can measure the moisture permeability using the heat resistance (Rct) or moisture permeation resistance (Ret).
  • the measurement device may measure the moisture permeability after setting the temperature to 35 °C, the temperature of the air 20 °C, 65% RH, 1 m / s air velocity,
  • the measurement device can measure the moisture permeability after setting the air temperature to 35 ° C, a relative humidity of 40% RH, and an air speed of 1 m / s.
  • the hot plate test method prepares specimens for measuring moisture permeability larger than 230 ⁇ 230 mm, and measures the moisture permeability after completely covering the experimenter's body, measuring device, and heat shield, and the measurement result and calculation process can be known through software means. have.
  • the moisture permeability of the same fabric is measured using the method described above, that is, a standard test method according to the standard, the moisture permeability is determined by external variables such as constant temperature and humidity apparatus, chemical balance, tester, calcium chloride state and water pressure. Can be measured.
  • the moisture permeability measuring device was measured in a state where almost no automation. Therefore, there is a disadvantage that not only the moisture permeability varies depending on the measurement conditions, but also the variation in moisture permeability is large.
  • the moisture permeability measuring device is a variation in the moisture permeability due to the experimenter's experiment proficiency, for example, the difference of the experimenter's operation method for the details not specified in the specification, the airflow imbalance inside the thermo-hygrostat, Variation in moisture permeability occurs due to the change of position of the moisture vapor cup and the measurement time caused by exposure to the external environment.
  • the material having a high moisture permeability has a disadvantage in that the width of the deviation is increased, or the material having a high moisture permeability is measured lower than the material having a low moisture permeability.
  • the present invention provides a moisture permeability measuring device that can measure the moisture permeability of the functional fabric fixed to the moisture-permeable cup in real time in an automated system according to the change of temperature, humidity and air flow in the constant temperature and humidity chamber. It is for that purpose.
  • the moisture permeability measuring device comprises a constant temperature and humidity chamber having a main door at a front surface thereof; A measurement module disposed in the constant temperature and humidity chamber and including an electronic balance measuring the weight of at least one moisture-permeable cup; And an external control device that controls the constant temperature and humidity chamber and the measurement module and stores measurement data of the electronic balance.
  • the measuring module is installed on top of the electronic balance, characterized in that it comprises at least one small fan for circulating the internal air of the measuring module.
  • the constant temperature and humidity chamber may include a main fan that sucks internal air from the lower portion of the constant temperature and humidity chamber and discharges it to the upper portion of the constant temperature and humidity chamber.
  • the constant temperature and humidity chamber includes a main fan that sucks internal air from a lower portion of the constant temperature and humidity chamber and discharges the upper portion of the constant temperature and humidity chamber, and the measurement module is installed on an upper portion of the electronic balance to provide internal air of the measurement module. Characterized in that it comprises one or more small fans to circulate.
  • the measurement module the moisture-permeable cup fixed frame disposed on the electronic balance to perform the position fixing of the moisture-permeable cup;
  • an airflow guide frame for inducing airflow generated from the small fan to the distal surface of the test sample, and is disposed to be spaced apart from the upper portion of the moisture-permeable cup fixing frame to block the vertical downdraft formed by the main fan.
  • the apparatus may further include an airflow control plate, and may further include an anti-vibration frame disposed under the electronic balance.
  • the moisture-permeable cup includes a sealing packing in the moisture-permeable cup and the intermediate fixing plate, and an intermediate fixing plate through which the fixing pins of the moisture-permeable cup are penetrated, and an upper fixing plate for closely contacting the intermediate fixing plate and the sample and the moisture-permeable cup. It may include.
  • the water vapor transmission zone may be formed in the intermediate fixing plate and the upper fixing plate.
  • the moisture-permeable cup may further include a second cup support for enabling the moisture-repellent cup to be inverted to perform the first cup support for the height correction or the reverse water method.
  • the external control device may include a fan speed control unit for controlling the speed of the main fan and the small fan, the total test time, the data storage interval, the test time for performing the operation control of the fan during the measurement timer;
  • An electronic balance power supply for implementing efficient collection of experimental data through power control of the electronic balance;
  • it may further include a system operation unit for implementing the operation of the power supply, the experiment start, the experiment stop of the external control device.
  • test time timer the total test time timer for setting the total test time
  • a data transmission timer for setting a storage interval of data
  • fan stop time timer for stopping the fan during numerical storage of the electronic balance to implement airflow stabilization.
  • the present invention it is possible to measure the moisture vapor permeability of the sample fabric by changing the temperature, humidity and airflow conditions with an automated system, and the sample fabric under the same conditions, for example, the same temperature, humidity and airflow conditions at a predetermined position. It is possible to measure the moisture vapor permeability.
  • the moisture permeability measuring device has the advantage that the experimental process and the measuring method is simple and easy to master, it can be used in the urgent field development of materials, such as enterprise sites.
  • the moisture permeability measuring device can measure the moisture permeability of various kinds of fibers, for example, a polymer film or a membrane.
  • Figure 1a is a perspective view showing the front of the moisture vapor transmission rate measuring apparatus according to the present invention
  • Figure 1b is a perspective view showing the front of the measurement module according to the present invention.
  • Figure 2 shows the appearance of an external control device according to the present invention.
  • Figure 3 is a side cross-sectional view showing a side of the constant temperature and humidity chamber according to the present invention.
  • Figure 4a is a side cross-sectional view showing a side of the measuring module according to the present invention
  • Figure 4b is a plan view of the measuring module according to the invention
  • Figure 4c is a state diagram in which the moisture permeable cup is located in the measuring module according to the present invention.
  • 5a and 5b is a cross-sectional view showing the structure of the moisture-permeable cup according to the present invention.
  • 6A and 6B are graphs showing test results measured using a moisture permeability measuring apparatus according to the present invention.
  • Figure 1a is a perspective view showing the front of the moisture permeability measuring device according to the invention
  • Figure 1b is a perspective view showing the front of the measuring module according to the invention
  • Figure 2 shows the appearance of an external control device according to the invention Drawing.
  • a moisture permeability measuring apparatus includes a constant temperature and humidity chamber 100, a measurement module 200, and an external control device 400.
  • the constant temperature and humidity chamber 100 includes a main door 110 having a transparent window 111 for observation on a front surface thereof.
  • the constant temperature and humidity chamber 100 is the main fan 140 (shown in FIG. 3), the constant temperature and humidity chamber which sucks the internal air from the lower portion of the constant temperature and humidity chamber 100 and discharges the upper portion of the constant temperature and humidity chamber 100.
  • It comprises a chamber controller 120 for setting and adjusting the experimental conditions, such as the internal temperature and humidity of the 100, a humidifying water tank (not shown) for creating an experimental environment.
  • the measurement module 200 is disposed in the constant temperature and humidity chamber 100, and includes an electronic balance 210 that measures the weight of at least one moisture permeation cup 300.
  • the measurement module 200 includes one or more small fans 230 installed on the electronic balance 210 to circulate the air inside the measurement module 200.
  • the external controller 400 controls the constant temperature and humidity chamber 100 and the measurement module 200 and stores the measurement data of the electronic balance 210. Specifically, the external control device 400 sets the experimental conditions such as the fan speed and the experiment running time of the main fan 140 and one or more small fans 230, and according to the set experimental conditions constant temperature and humidity chamber 100 To control the experimental environment. The external control device 400 stores the experimental data received from the constant temperature and humidity chamber 100 in the data storage device 451.
  • the external controller 400 may include a fan speed controller 410 for controlling fan speeds of the main fan 140 and one or more small fans 230.
  • the external controller 400 controls the wind speed of each of the main fan 140 and the one or more small fans 230 installed in the constant temperature and humidity chamber 100 through the fan speed control unit 410, the fan power
  • the switch 411 may control the operation of the fans 140 and 230.
  • the external control device 400 includes a total test time, a data storage interval, a test time timer 420 for controlling the operation of the fans 140 and 230, and a power source of the electronic balance 210 for efficient collection of test data. It may further include a system operation unit 440 for controlling the operation of the electronic balance power supply unit 430 and the external control device 400 to control the.
  • the external control device 400 applies power to each of the electronic balances 210 through the electronic balance power supply unit 430 installed in each of the electronic scales 210 to prevent the collection of unnecessary experimental data, and the electronic scales ( 210) Experiments for each can be performed independently.
  • the test time timer 420 includes a total test time timer 421 for setting an entire test time, a data transmission timer 422 for setting a storage interval of data, and a fan at the time of numerical storage of the electronic scale 210. It may include a fan stop time timer 423 for stopping the airflow stabilization.
  • the external controller 400 sets the stop time of the fans 140 and 230 through the fan stop time timer 423, and stores the fans 140 and 230 for a while before storing the numerical value of the electronic balance 210. ) Can be stopped. Therefore, the external control device 400 can read the numerical value in a state where the airflow is stabilized, thereby increasing the accuracy of the data.
  • the external control device 400 may transmit the data of the electronic balance 210 to the data storage device 451 through the data transmission cable 450 according to the set data transmission time.
  • Figure 3 is a side cross-sectional view showing a side of the constant temperature and humidity chamber according to the present invention.
  • the constant temperature and humidity chamber 100 is provided with an inner door 112 to open and seal an inner space isolated from the outside, and the inner door 112 is preferably a double-walled insulating glass. .
  • the inner door 112 is preferably a double-walled insulating glass.
  • the constant temperature and humidity chamber 100 is arranged in the upper part of the main fan 140, the internal air sucked from the lower portion of the constant temperature and humidity chamber 100 through an evaporator (not shown) and a heater (not shown) constant temperature and humidity chamber ( By discharging to the top of the 100, it is possible to control the temperature and humidity of the interior of the constant temperature and humidity chamber 100.
  • Figure 4a is a side cross-sectional view showing a side of the measuring module according to the present invention
  • Figure 4b is a plan view of the measuring module according to the present invention
  • Figure 4c is a state diagram in which the moisture permeable cup is located in the measuring module according to the present invention.
  • the measurement module 200 includes one or more small fans 230 installed on the electronic balance 210 to circulate the internal air of the measurement module 200.
  • the measurement module 200 is disposed on the electronic balance 210 to determine the air flow generated in the moisture-permeable cup fixing frame 220 and the small fan 230 to fix the position of the moisture-permeable cup 300 of the experiment sample.
  • the airflow guide frame 231 and the moisture-permeable cup guide frame 220 which is directed to the fabric surface is disposed spaced apart from the top, the airflow formed by the small fan 230 to control the circulation of the constant temperature and humidity chamber 100
  • the control plate 240 may further include.
  • the airflow control plate 240 blocks the vertical downdrafts formed by the main fan 140, the vertical downdraft is applied to the electronic balance 210 so that the weight measurement of the moisture permeation cup 300 becomes unstable. Can be prevented. Thus, accurate measurement is possible.
  • the airflow control plate 240 can be configured to be removable.
  • the airflow circulating in the constant temperature and humidity chamber 100 may move to the moisture permeation cup 300.
  • the measurement module 200 may include an anemometer 241, and may measure the speed of airflow circulating inside the constant temperature and humidity chamber 100 through the anemometer 241.
  • the measurement module 200 may include a plurality of electronic balances 210 to measure moisture permeability at the same time.
  • three electronic scales 210 may be installed to conduct experiments on three samples at the same time.
  • Three small fans 230 may be disposed on the upper portions of the electronic scales 210. ) To ensure that the same airflow is delivered to all three samples.
  • 5a and 5b is a cross-sectional view showing the structure of the moisture vapor cup according to the present invention.
  • the first moisture vapor cup 310 shown in FIG. 5A is a moisture vapor cup used in the calcium chloride method
  • the second moisture vapor cup 320 shown in FIG. 5B is a moisture vapor cup used in the water method
  • FIGS. 5A and 5B The configuration of the first moisture vapor cup 310 and the second moisture vapor cup 320 will be described in detail.
  • the first moisture vapor cup 310 is formed to match the same height as the second moisture vapor cup 320 used in the water method.
  • the airflow generated in the small fan 230 is sampled at the same position. It is preferable to use the first cup support 313 to add to.
  • the second moisture permeable cup 320 may include an intermediate fixing plate 322 for fixing the sample fabric to the second moisture permeable cup 320, an intermediate fixing plate 322, and an upper fixing plate for tightly contacting the sample fabric. 321) and the second cup cup 323 for the reverse water method to assist in performing the reverse water method test in which the second moisture-permeable cup 320 is turned upside down.
  • the test area for performing the calcium chloride method and the water method may be an area including the middle fixing plates 312 and 322 and the upper fixing plates 311 and 321 to which the sample fabric is fixed, and the middle fixing plates 312 and 322 and the upper end. It is preferable that a circular water vapor transmission region corresponding to the test region is formed in the fixing plates 311 and 321.
  • the test areas of the first moisture vapor cup 310 and the second moisture vapor cup 320 may have a diameter of 60 mm and a diameter of 70 mm, respectively.
  • a ring-shaped packing (not shown) may be installed between the first moisture absorption cup 310 and the second moisture absorption cup 320 and the intermediate fixing plates 312 and 322 to prevent leakage and inflow of water vapor, respectively.
  • the first moisture permeable cup 310 and the second moisture permeable cup 320 may be fixed to prevent the sample fabric from moving from the intermediate fixing plates 312 and 322 by installing fixing pins 333, respectively.
  • the temperature and humidity control range and the experimental environment control range of the constant temperature and humidity are as follows.
  • the temperature control range of the internal space of the constant temperature and humidity chamber 100 is +10 ⁇ 90 °C (in the case of humidity conditions), the humidity control range is 20 ⁇ 90% (if 20 °C), the wind speed control range is 0 ⁇ 15m / sec.
  • the adjustment range and control time of the temperature, humidity, and wind speed may be controlled by the chamber controller 120 and the external controller 400.
  • a test method for measuring the moisture permeability is selected, and the temperature and humidity in the constant temperature and humidity chamber 100 are set to match the experimental conditions.
  • the water vapor transmission rate measurement method based on the calcium chloride method is demonstrated as an example.
  • the interior of the constant temperature and humidity chamber 100 is stabilized at a temperature and humidity corresponding to an experimental condition.
  • the main door 110 When one hour has elapsed, the main door 110 is opened, and the moisture permeation cup 310 is taken out through the working hole 114 of the inner door 112.
  • the sample fabric to be tested After putting calcium chloride corresponding to the moisture permeability measurement standard in the moisture permeation cup 310, the sample fabric to be tested is fixed with the intermediate fixing plate 312 and completely adhered through the upper fixing plate 311. That is, the sample fabric and the intermediate fixing plate 312 is fixed through the fixing pin 333 and completely adhered to the upper fixing plate 311 so that water vapor does not flow into or leak between the sample fabric and the moisture permeation cup 310. Let's do it.
  • the moisture-permeable cup 310 to which the sample fabric is fixed is positioned in the moisture-permeable cup fixing frame 220 inside the constant temperature and humidity chamber 100 through the working hole 114.
  • the electronic balance 210 of the measurement module 200 should be set to zero.
  • the user can freely adjust the setting of the test time through the test time timer 420.
  • the data transmission timer 422 and the fan stop time timer 423 may be adjusted to a range of 0 to 9999 seconds.
  • the data transmission time may be set to about 5 seconds longer than the fan stop time. This is just an example. If the airflow is very stable, the difference between the data transmission time and the fan stop time can be freely adjusted.
  • the numerical value of the electronic scale 210 is stored in the data storage device 451 according to the set transmission time of the data, and the numerical value stored in the data storage device 451 is analyzed to know characteristics of the sample fabric. Can be.
  • the water vapor transmission rate measuring apparatus can measure the water vapor transmission rate for a variety of fabrics, such as woven fabrics, knitted fabrics, waterproof waterproof fabrics, polymer films and membranes.
  • 6A and 6B are graphs showing test results measured by using a water vapor transmission rate measuring apparatus according to the present invention.
  • the experimenter obtained fragmentary results of directly measuring the weight of the moisture permeable cup at point A and B, but using the moisture permeability measuring device according to the present invention, the test was performed as well as the result of measuring the weight of the moisture permeable cup.
  • the change in weight of the moisture cup during the measurement can be measured in real time. Therefore, the experimenter can analyze the stability of the sample fabric, the change trend, and the characteristics of each sample fabric using the resultant value and the change value generated in the process of measuring the moisture permeability.
  • the moisture permeability of the sample fabric is measured by applying the water vapor transmission rate measuring apparatus according to the present invention, as shown in Figure 6a, it is possible to analyze the degree of stabilization, change and characteristics of the moisture permeability of the sample fabric.
  • the moisture permeability of the sample fabric is measured by applying the moisture permeability measuring device according to the present invention to the calcium chloride method, it is possible to analyze the stability, change and characteristics of the sample fabric moisture permeability as shown in FIG.
  • the water vapor transmission rate measuring apparatus can be provided with a significantly improved measurement reliability and analysis results compared to the water vapor transmission rate measurement apparatus according to the prior art that only checks the water vapor transmission rate results only by the weight difference of the conventional water vapor transmission cup.

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Abstract

본 발명은 투습도 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 자동화된 시스템으로 온도, 습도 및 기류 조건을 변화시켜가며 샘플 원단에 대한 투습도를 측정하는 것이 가능하다.

Description

투습도 측정 장치
본 발명은 투습도 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투습컵에 고정된 기능성 원단에 대한 투습도를 항온항습 챔버 내부의 온도, 습도 및 기류의 변화에 따라 자동화된 시스템으로 실시간으로 측정할 수 있는 투습도 측정 장치에 관한 것이다.
최근에는 다기능성 섬유 소재, 예컨대, 옷감 내부의 땀은 흡수하여 외부로 신속하게 배출하고, 옷감 외부의 수분이 내부로 침투하지 못하도록 방지하면서 통기성은 뛰어난 투습 방수 기능을 가진 직물이 각광받고 있다. 상기 투습 방수 기능을 가진 직물은 투습도가 뛰어나며, 이는 옷감 내부에서 발생하는 인체의 열과 땀이 외부로 배출되는 정도가 크다는 것을 의미한다.
상기 투습도는 옷감이 습기를 방출하는 성질로써, 의류의 성능 분석을 위한 지표로써 사용된다. 구체적으로는, 상기 투습도는 규정된 온도 및 습도 조건에서 일정시간 동안 섬유 직물을 통과하는 수증기의 무게(g)를 측정하여 알 수 있으며, 그 수치 값이 높을수록 투습 기능이 뛰어남을 의미한다.
현재 국내에서 투습도를 측정하기 위해 주로 사용하는 표준 시험법으로는 KS K 0594 규격에 따른 염화칼슘법, 워터법 및 아세트산칼륨법이 있으며, KS K ISO 11092 또는 ISO 11092 규격에 따른 핫플레이트 시험법이 있다.
이하에서는, 투습도를 측정하기 위한 표준 시험법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 염화칼슘법에 대하여 설명한다.
염화칼슘법을 수행하기 위해서는 항온항습 장치, 1mg 이상의 감도를 지닌 화학저울, 투습컵, KS M 8040 규격에 따른 흡습제가 필요하다. 구체적으로는, 상기 항온항습 장치의 내부에는 규정된 온도 및 습도를 가진 공기가 약 0.5m/sec의 풍속으로 순환된다. 또한, 상기 투습컵은 수증기가 통과되지 않으며 온도가 변화하더라도 면적이 변화하지 않는 것이 바람직하다.
염화칼슘법의 수행과정은 다음과 같다. 투습도를 측정하기 위한 지름 7cm의 원형 시험편을 3매 준비한다. 그 후, 약 40℃로 전처리한 투습컵에 33g의 흡습제를 넣은 후에 상기 흡습제와 상기 시험편의 거리가 3mm가 되도록 조절하여 시험체를 형성한다. 상기 시험체를 온도 40±2℃, 상대습도 90±5%의 공기가 순환되는 항온항습 장치에 넣는다. 1시간이 경과되면, 상기 시험체를 꺼내어 무게 a1(mg)을 측정한다. 또 다시 1시간이 경과되면, 상기 시험체를 꺼내어 무게 a2(mg)를 측정한다.
하기의 수학식 1에 따라 투습도를 계산하고, 상기 과정을 3회 반복하여 평균값을 계산한다(단, P는 투습도[g/(m2h)], a2-a1은 시험편의 단위시간당 질량의 변화량(mg/h), S는 투습 면적(cm2)이다).
수학식 1
Figure PCTKR2012002909-appb-M000001
이때, 단위시간은 1h 혹은 24시간으로 환산하여 표기하는 것이 바람직하다.
두 번째로, 워터법에 대하여 설명한다.
워터법은 염화칼슘법과 동일한 항온항습 장치, 화학저울, 투습컵이 필요하다.
워터법을 수행과정은 다음과 같다. 투습도를 측정하기 위한 지름 8cm의 원형 시험편을 3매 준비한다. 그 후, 약 40℃로 전처리한 투습컵에 약 40℃의 물, 예컨대, 증류수 또는 이온 교화수를 준비한다. 상기 투습컵에 물 42ml를 붓고, 물과 상기 시험편의 거리가 10mm가 되도록 조절하여 시험체를 형성한다. 상기 시험체를 온도 40±2℃, 상대습도 90±5%의 공기가 순환되는 항온항습 장치에 넣고 1시간이 경과되면, 상기 시험체를 꺼내어 무게 a1(mg)을 측정한다. 또 다시 1시간이 경과되면, 상기 시험체를 꺼내어 무게 a2(mg)를 잰다.
상기 수학식 1에 따라 투습도를 게산하고, 상기 과정을 3회 반복하여 평균값을 계산한다.
세 번째로, 아세트산칼륨법에 대하여 설명한다.
아세트산칼륨법을 수행하기 위해서는 항온항습 장치, 화학저울, 투습컵, KS M 8318 규격에 따른 흡습제, 시험편 지지틀, 투습도 측정용 보조 필름, 수조가 필요하다. 구체적으로는, 아세트산칼륨법에서 사용하는 상기 항온항습 장치, 화학 거울 및 투습컵은 염화칼슘법에서 사용한 그것과 동일하며, 시험편 지지틀은 안쪽 지름이 80mm, 높이 50mm, 두께 3mm인 원통형의 합성수지제인 것이 바람직하다. 또한, 투습도 측정용 보조 필름은 공극률 80%의 미다공질 구조를 가지고 두께 약 25㎛인 PTFE 필름인 것이 바람직하다. 또한, 수조는 항온항습 장치에 넣을 수 있고, 시험편 지지틀을 고정할 수 있는 구조인 것이 바람직하다.
아세트산칼륨법을 수행하는 과정은 다음과 같다. 투습도를 측정하기 위한 20×10cm의 크기를 가진 시험편을 3매 준비하고, 약 23℃의 물이 들어있는 수조를 30±2℃의 공기가 순환되는 항온항습 장치에 넣는다. 구체적으로는, 상기 시험편의 뒷면이 시험편 지지틀의 바깥쪽을 향하도록 고무밴드로 고정시키고, 시험편 지지틀을 항온항습 장치에 넣는다. 15분이 경과되면, 투습컵에 온도가 약 23℃인 아세트산 칼륨 용액을 2/3 정도 넣고 투습도 측정용 보조 필름을 고무 밴드로 고정하여 시험체를 형성한다. 상기 투습도 측정용 보조 필름이 위를 향하도록 한 상태에서 상기 시험체의 무게 a0(mg)를 측정하고, 상기 시험체를 상기 수조에 고정된 시험편 지지틀에 넣는다. 15분이 경과되면, 시험체를 뒤집어 무게a1(mg)을 측정한다.
하기의 수학식 2에 따라 투습도를 계산하고, 상기 과정을 3회 반복하여 평균값을 계산한다(단, P는 투습도[g/(m2h)], a1-a0은 시험편의 단위시간당 질량의 변화량(mg/min), S는 투습 면적(cm2)이다).
수학식 2
Figure PCTKR2012002909-appb-M000002
네 번째로, 핫플레이트 시험법에 대하여 설명한다.
핫플레이트 시험법은 온도의 측정과 물의 공급을 조절할 수 있는 계측 장치, 온도 제어가 가능한 열 보호대 및 측정 환경을 유지시킬 수 있는 환경 유지 장치가 필요하다.
계측 장치는 온도 센서를 포함하는 온도 제어기를 통해 계측을 위한 온도 Tm을 ±0.1K로 정확하게 유지할 수 있어야 하며, 가열 전력 H가 전체 사용 범위의 ±2%를 유지할 수 있어야 한다. 열 보호대는 상기 온도 제어기를 통해 ±0.1K 이내의 오차 범위에서 계측 장치의 온도와 동일한 온도를 유지할 수 있어야 한다. 환경 유지 장치는 열 보호대를 수용할 수 있는 것으로써, 내부 온도는 ±0.1K 이내로 변동할 수 있고, 습도는 ±3% R.H. 이내로 변동할 수 있어야 한다. 또한, 환경 유지 장치는 계측 장치의 상부면 15mm 위에서 공기가 평균 속도가 1m/sec로 순환하고, 변동은 ±0.05m/s이내인 것이 바람직하다.
핫플레이트 시험법은 열 저항(Rct) 또는 투습 저항(Ret)을 이용하여 투습도를 측정할 수 있다. 바람직하게는, 열 저항을 이용하여 투습도를 측정하는 경우, 계측 장치는 온도 35℃, 공기의 온도 20℃, 상대 습도 65%R.H., 공기 속도 1m/s로 설정한 후에 투습도를 측정할 수 있으며, 투습 저항을 이용하여 투습도를 측정하는 경우, 계측 장치는 공기의 온도 35℃, 상대 습도 40%R.H., 공기 속도 1m/s로 설정한 후에 투습도를 측정할 수 있다.
핫플레이트 시험법은 투습도를 측정하기 위한 시험편을 230×230mm보다 큰 것으로 준비하여 실험자의 몸과 계측 장치와 열 보호대를 완전히 덮은 후 투습도를 측정하며, 측정 결과와 계산 과정은 소프트웨어 수단을 통해 알 수 있다.
상술한 방법, 즉, 규격에 따른 표준 시험법을 이용하여 동일한 직물에 대한 투습도를 측정하더라도 측정에 따른 외부 변수, 예컨대, 항온항습 장치, 화학 저울, 시험자, 염화칼슘의 상태 및 수압 등에 의해서 투습도는 서로 상이할 수 측정될 수 있다.
즉, 종래 기술에 따른 투습도 측정 장치는 자동화가 거의 이루어지지 않은 상태에서 측정하였다. 따라서, 측정 조건에 따라 투습도가 달라질 뿐만 아니라 투습도에 대한 편차도 크다는 단점이 있다.
특히, 종래 기술에 따른 투습도 측정 장치는 실험자의 실험 숙련도, 예컨대, 규격에 명시되지 않은 세부 사항에 대한 실험자의 조작 방법의 차이로 인해 투습도의 편차가 발생하며, 항온항습 장치의 내부의 기류 불균형, 투습컵의 위치 변화 및 외부환경에 노출되어 발생되는 측정 시간의 변화로 인해 투습도의 편차가 발생한다.
뿐만 아니라, 고투습성을 가진 소재일수록 편차의 폭이 증가한다거나, 고투습성을 가진 소재가 저투습성을 가진 소재에 비해 투습도가 낮게 측정된다는 단점이 있다.
KS K ISO 11092 규격에 따른 표준 시험법으로 인해 측정 결과에 대한 편차가 다소 감소하기는 하였으나, 측정 시간이 오래 걸리고 측정 장비가 고가인 이유로 기업 현장에서 구비하기가 어려워 소재의 투습도 측정이 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 기업 현장에서는 측정 장치의 구비 및 투습도의 측정이 용이하며, 투습도의 측정 시간을 단축시킬 수 있는 자동화된 투습도 측정 장치의 개발이 시급하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 투습컵에 고정된 기능성 원단에 대한 투습도를 항온항습 챔버 내부의 온도, 습도 및 기류의 변화에 따라 자동화된 시스템으로 실시간으로 측정할 수 있는 투습도 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 투습도 측정 장치는 전면부에 메인도어를 구비한 항온항습 챔버; 상기 항온항습 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵의 무게를 측정하는 전자저울을 포함하는 측정모듈; 및 상기 항온항습 챔버 및 측정모듈을 제어하고 상기 전자저울의 측정 데이터를 저장하는 외부 제어장치; 를 포함하되, 상기 측정모듈은 상기 전자저울의 상부에 설치되어 상기 측정모듈의 내부 공기를 순환시키는 하나 이상의 소형팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 항온항습 챔버는 내부 공기를 상기 항온항습 챔버의 하부로부터 흡입하여 상기 항온항습 챔버의 상부로 배출하는 메인팬을 포함할 수 있다.
상기 항온항습 챔버는 내부 공기를 상기 항온항습 챔버의 하부로부터 흡입하여 상기 항온항습 챔버의 상부로 배출하는 메인팬을 포함하며, 상기 측정모듈은 상기 전자저울의 상부에 설치되어 상기 측정모듈의 내부 공기를 순환시키는 하나 이상의 소형팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정모듈은, 상기 전자저울 상에 배치되어 상기 투습컵의 위치고정을 수행하는 투습컵 고정프레임; 및 상기 소형팬에서 발생하는 기류를 실험샘플의 원단표면으로 유도하는 기류 유도프레임을 더 포함할 수 있으며, 상기 투습컵 고정프레임 상부에 이격되어 배치되어 상기 메인팬에 의해 형성되는 수직하강기류를 차단하는 기류제어 플레이트를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자저울의 하측에 배치되는 진동방지 프레임을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 투습컵은, 상기 투습컵과 중간 고정판에 밀폐용 패킹을 포함하고, 상기 투습컵의 고정핀이 관통되어 고정되는 중간 고정판, 상기 중간 고정판과 샘플, 투습컵을 밀착하는 상단 고정판을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중간 고정판 및 상단 고정판에는 수증기 투과영역이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 투습컵은, 높이 보정을 위한 제1컵받침 또는 역워터법을 진행하도록 투습컵을 뒤집어 수행할 수 있도록 하는 제2컵받침을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 외부 제어장치는, 상기 메인팬과 상기 소형팬의 속도를 제어하는 팬속도 조절부를 포함할 수 있으며, 전체 시험시간, 데이터 저장간격, 측정시 팬의 동작제어를 수행하는 시험시간타이머; 전자저울의 전원 제어를 통해 실험데이터의 효율적인 수집을 구현하는 전자저울 전원부; 및 상기 외부 제어장치의 전원, 실험시작, 실험정지의 동작을 구현하는 시스템 동작부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 시험시간타이머는, 전체 시험시간을 설정하는 총시험 시간 타이머; 테이터의 저장간격을 설정하는 데이터 전송 타이머; 및 전자저울의 수치저장시 팬을 정지시켜 기류안정화를 구현하는 팬 정지시간 타이머를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자동화된 시스템으로 온도, 습도 및 기류 조건을 변화시켜가며 샘플 원단에 대한 투습도를 측정하는 것이 가능하며, 일정한 위치에서 동일한 조건, 예컨대, 동일한 온도, 습도 및 기류 조건으로 상기 샘플 원단에 대한 투습도를 측정하는 것이 가능하다.
또한, 전자 저울을 이용하여 설정된 시간동안에만 샘플 원단에 대한 투습도를 측정하므로 실험자가 직접 측정하는 경우 발생되는 오차를 줄일 수 있으며, 설정된 시간동안에 발생되는 투습도의 변화량을 실시간으로 알 수 있으므로 샘플 원단에 대한 투습도 분석이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치는 실험 과정 및 측정 방법이 간단하고 숙달이 용이하여 기업 현장과 같은 소재 개발이 시급한 분야에서 활용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치는 다양한 종류의 섬유, 예컨대, 고분자 필름 또는 멤브레인에 대한 투습도를 측정할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 투습도 측정 장치의 정면을 도시한 투시도이며, 도 1b는 본 발명에 따른 측정모듈의 정면을 도시한 투시도.
도 2는 본 발명에 따른 외부 제어장치의 외관을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 항온항습 챔버의 측면을 도시한 측단면도.
도 4a는 본 발명에 따른 측정모듈의 측면을 도시한 측단면도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 측정모듈의 평면도, 도 4c는 본 발명에 따른 측정모듈에 투습컵이 위치한 상태도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 투습컵의 구조를 도시한 단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하여 측정한 테스트 결과를 도시한 그래프.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 투습도 측정 장치의 정면을 도시한 투시도이며, 도 1b는 본 발명에 따른 측정모듈의 정면을 도시한 투시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 외부 제어장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치는 항온항습 챔버(100), 측정모듈(200) 및 외부 제어장치(400)를 포함한다.
항온항습 챔버(100)는 전면부에 관찰용 투명한 창(111)이 형성된 메인도어(110)를 구비한다. 또한, 항온항습 챔버(100)는 내부 공기를 항온항습 챔버(100)의 하부로부터 흡입하여 항온항습 챔버(100)의 상부로 배출하는 메인팬(140)(도 3에 도시됨), 항온항습 챔버(100)의 내부 온도 및 습도 등과 같은 실험 조건을 설정 및 조절하는 챔버 컨트롤러(120), 실험 환경을 조성하기 위한 가습용 물탱크(미도시)를 포함하여 구성된다.
측정모듈(200)은 항온항습 챔버(100) 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵(300)의 무게를 측정하는 전자저울(210)을 포함한다. 또한, 측정모듈(200)은 전자저울(210)의 상부에 설치되어 측정모듈(200)의 내부 공기를 순환시키는 하나 이상의 소형팬(230)을 포함한다.
외부 제어장치(400)는 항온항습 챔버(100) 및 측정모듈(200)을 제어하고 전자저울(210)의 측정 데이터를 저장한다. 구체적으로는, 외부 제어장치(400)는 메인팬(140) 및 하나 이상의 소형팬(230)의 팬 속도와 실험 진행 시간 등과 같은 실험 조건을 설정하고, 설정된 실험 조건에 따라 항온항습 챔버(100)의 상기 실험 환경을 제어한다. 외부 제어장치(400)는 실험 중에 항온항습 챔버(100)로부터 수신한 실험 데이터를 데이터저장장치(451)에 저장한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외부 제어장치(400)는 메인팬(140) 및 하나 이상의 소형팬(230)의 팬 속도를 제어하는 팬속도 조절부(410)를 포함할 수 있다.
구체적으로는, 외부 제어장치(400)는 팬속도 조절부(410)를 통해 항온항습 챔버(100) 내에 설치된 메인팬(140) 및 하나 이상의 소형팬(230) 각각의 풍속을 제어하고, 팬 전원스위치(411)를 통해 팬(140, 230)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 외부 제어장치(400)는 전체 시험시간, 데이터의 저장간격, 팬(140, 230)의 동작을 제어하는 시험시간타이머(420), 실험 데이터의 효율적인 수집을 위해 전자저울(210)의 전원을 제어하는 전자저울 전원부(430) 및 외부 제어장치(400)의 동작을 제어하는 시스템 동작부(440)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로는, 외부 제어장치(400)는 전자저울(210) 각각에 설치된 전자저울 전원부(430)를 통해 전자저울(210) 각각에 전원을 인가함으로써 불필요한 실험데이터의 수집을 방지하고, 전자저울(210) 각각에 대한 실험을 독립적으로 수행할 수 있다.
바람직하게는, 시험시간타이머(420)는 전체 시험시간을 설정하는 총시험 시간 타이머(421), 테이터의 저장간격을 설정하는 데이터 전송 타이머(422) 및 전자저울(210)의 수치저장시 팬을 정지시켜 기류안정화를 구현하는 팬 정지시간 타이머(423)를 포함할 수 있다.
구체적으로는, 외부 제어장치(400)는 팬 정지시간 타이머(423)를 통해 팬(140, 230)의 정지 시간을 설정함으로써 전자저울(210)의 수치를 저장하기 전에 잠시동안 팬(140, 230)을 정지시킬 수 있다. 따라서, 외부 제어장치(400)는 기류가 안정화된 상태에서 수치를 읽을 수 있으므로 데이터의 정확성을 높일 수 있다.
외부 제어장치(400)는 전자저울(210)의 데이터를 설정된 데이터 전송 시간에 따라 데이터전송케이블(450)을 통해 데이터저장장치(451)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 항온항습 챔버의 측면을 도시한 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 항온항습 챔버(100)는 외부와 격리된 내부공간을 개방 및 밀폐시킬 수 있도록 내부도어(112)가 설치되며, 내부도어(112)는 이중 구조의 단열유리인 것이 바람직하다. 내부도어(112)의 중앙에는 외부 환경을 차단하기 위한 분리막(113)을 가지는 두 개의 작업용 홀(114)을 설치하여 실험 중간에 추가적인 작업이 요구되는 경우라도 외부 환경에 의한 변화를 최소화할 수 있다.
또한, 항온항습 챔버(100)는 메인팬(140)을 상부에 배치하여 항온항습 챔버(100)의 하부로부터 흡입한 내부 공기를 증발기(미도시)와 히터(미도시)를 통해 항온항습 챔버(100)의 상부로 배출함으로써 항온항습 챔버(100)의 내부의 온도 및 습도를 제어할 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 측정모듈의 측면을 도시한 측단면도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 측정모듈의 평면도, 도 4c는 본 발명에 따른 측정모듈에 투습컵이 위치한 상태도이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 측정모듈(200)은 전자저울(210)의 상부에 설치되어 측정모듈(200)의 내부 공기를 순환시키는 하나 이상의 소형팬(230)을 포함한다. 또한, 측정모듈(200)은 전자저울(210) 상에 배치되어 상기 투습컵(300)의 위치고정을 수행하는 투습컵 고정프레임(220), 소형팬(230)에서 발생하는 기류를 실험샘플의 원단표면으로 유도하는 기류 유도프레임(231) 및 투습컵 고정프레임(220)의 상부에 이격되어 배치되며, 소형팬(230)에 의해 형성된 기류가 항온항습 챔버(100) 내부를 순환하도록 제어하는 기류제어 플레이트(240)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는, 기류제어 플레이트(240)는 메인팬(140)에 의해 형성되는 수직하강기류를 차단하므로, 수직하강기류가 전자저울(210)에 가해져 투습컵(300)의 무게 측정이 불안정해지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 정밀한 측정이 가능하다.바람직하게는, 기류제어 플레이트(240)는 탈착식으로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성 요소로 인해 항온항습 챔버(100) 내부를 순환하는 기류가 투습컵(300)으로 이동할 수 있다. 또한, 측정모듈(200)은 풍속계(241)를 포함할 수 있으며, 풍속계(241)를 통해 항온항습 챔버(100) 내부를 순환하는 기류의 속도를 측정할 수 있다.
측정모듈(200)은 투습도를 동시에 측정할 수 있도록 다수의 전자저울(210)을포함할 수 있다. 이 경우, 다수의 전자저울(210)의 개수에 대응하도록 전자저울(210)의 상부에 소형팬(230)을 설치하여 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도4b에 도시된 바와 같이, 3개의 전자저울(210)을 설치하여 동시에 3개 샘플에 대하여 실험을 진행할 수 있으며, 각각의 전자저울(210)의 상부에 3개의 소형 팬(230)을 설치하여 3개 샘플에 동일하게 기류가 전달될 수 있도록 한다.
또한, 전자저울(210)의 하측에 진동방지 프레임(211)을 배치하여 전자저울(210)에서 발생되는 진동에 의한 편차를 안정화시키고, 측정모듈(200)에서 발생되는 진동을 제어할 수 있도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 투습컵의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5a에 도시된 제1 투습컵(310)은 염화칼슘법에 사용되는 투습컵이며, 도 5b에 도시된 제2 투습컵(320)은 워터법에 사용되는 투습컵으로써, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 제1 투습컵(310) 및 제2 투습컵(320)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 5a를 참조하면, 제1 투습컵(310)은 투습도 측정 규격에 따른 염화칼슘으로 염화칼슘법을 수행하는 경우, 상기 워터법에 사용되는 제2 투습컵(320)과의 높이를 동일하게 맞추기 위한 제1 컵받침(313), 제1 투습컵(310)에 샘플 원단을 고정시키는 중간 고정판(312) 및 중간 고정판(312)과 상기 샘플 원단을 단단하게 밀착시키는 상단 고정판(311)을 포함한다.
염화칼슘법에 사용되는 제1 투습컵(310)은 투습도 측정 규격에 따른 워터법에 사용되는 제2 투습컵(320)보다 높이가 낮으므로, 소형팬(230)에서 발생되는 기류를 동일한 위치의 샘플에 가하기 위하여 제1컵받침(313)을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5b를 참조하면, 제2 투습컵(320)은 제2투습컵(320)에 샘플 원단을 고정시키는 중간 고정판(322), 중간 고정판(322)과 상기 샘플 원단을 단단하게 밀착시키는 상단 고정판(321) 및 제2 투습컵(320)을 거꾸로 뒤집어 시행하는 역워터법 시험법을 수행할 수 있도록 보조하는 역워터법용 제2컵받침(323)을 포함한다.
상기 염화칼슘법과 상기 워터법을 수행하기 위한 테스트 영역은 샘플 원단이 고정되는 중간 고정판(312, 322) 및 상단 고정판(311, 321)을 포함하는 영역일 수 있으며, 중간 고정판(312, 322) 및 상단 고정판(311, 321)에는 상기 테스트 영역에 대응하는 원형의 수증기 투과 영역이 형성되는 것이 바람직하다.
제1 투습컵(310)과 제2 투습컵(320)의 상기 테스트 영역의 크기는 각각 직경 60mm 및 직경 70mm일 수 있다. 제1 투습컵(310) 및 제2 투습컵(320)과 중간 고정판(312, 322)의 사이에는 각각 수증기의 누설 및 유입을 방지하기 위한 링 모양의 패킹(미도시)이 설치될 수 있다. 또한, 제1 투습컵(310) 및 제2 투습컵(320)은 각각 고정핀(333)을 설치하여 샘플 원단이 중간 고정판(312, 322)으로부터 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하여 투습도를 측정하는 경우, 항온항습 상태의 온습도 제어범위 및 실험 환경 제어범위는 다음과 같다.
항온항습 챔버(100)의 내부공간의 온도 조절 범위는 +10~90℃ (습기 조건의 경우)이고, 습도 조절 범위는 20~90%(20℃인 경우)이며, 풍속 조절 범위는 0~15m/sec이다. 바람직하게는, 상기 온도, 습도 및 풍속의 조절 범위 및 제어 시간은 챔버 컨트롤러(120)와 외부 제어장치(400)에 의해 제어될 수 있다.
이하에서는, 도 1a 내지 도 5b에서 상술한 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하여 투습도를 측정하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 투습도를 측정하기 위한 시험 방법을 선택하고, 항온항습 챔버(100) 내부의 온도 및 습도를 실험 조건에 맞도록 설정한다. 이하에서는, 염화칼슘법에 기초한 투습도 측정 방법을 예로써 설명한다.
다음에는, 항온항습 챔버(100)의 투습컵 고정프레임(220)에 투습컵(310)을 삽입하여 고정시킨 후, 항온항습 챔버(100)의 내부를 실험 조건에 대응하는 온습도로 안정화시킨다.
1시간이 경과되면, 메인 도어(110)를 열고, 내부도어(112)의 작업용 홀(114)을 통해 투습컵(310)을 꺼낸다. 투습컵(310)에 투습도 측정 규격에 해당하는 염화칼슘을 넣은 후, 실험하고자 하는 샘플 원단을 중간 고정판(312)으로 고정시키고 상단 고정판(311)을 통해 완전히 밀착시킨다. 즉, 상기 샘플 원단과 투습컵(310)의 사잇 공간으로 수증기가 유입되거나 누설되지 않도록 상기 샘플 원단과 중간 고정판(312)을 고정핀(333)으로 관통하여 고정시키고 상단 고정판(311)으로 완전히 밀착시킨다.
다음에는, 상기 샘플 원단이 고정된 투습컵(310)을 작업용 홀(114)을 통해 항온항습 챔버(100)의 내부의 투습컵 고정프레임(220)으로 위치시킨다. 이때, 측정모듈(200)의 전자저울(210)은 영점으로 설정되어 있어야 한다.
다음에는, 외부 제어장치(400)에 전원을 인가하여 팬 속도조절부(410)를 통해 항온항습 챔버(100) 내부의 기류의 속도를 조절하고, 시험시간 타이머(420)를 통해 시험시간을 설정한 후에 측정을 시작한다.
사용자는 시험시간 타이머(420)를 통해 시험시간의 설정을 자유롭게 조절할 수 있다. 구체적으로는, 데이터 전송 타이머(422)와 팬 정지시간 타이머(423)는 0~9999초 범위까지 조절할 수 있다. 예를 들어, 안정된 데이터를 전송하기 위해서는 데이터의 전송 시간이 팬 정지 시간보다 약 5초 정도 더 길게 설정할 수 있다. 이는 일 예일 뿐 기류가 매우 안정된 상태라면 데이터의 전송 시간과 팬 정지 시간의 차는 자유롭게 조절할 수 있다.
다음에는, 설정된 데이터의 전송 시간에 따라 전자저울(210)의 수치값을 데이터 저장장치(451)에 저장하고, 데이터 저장장치(451)에 저장된 수치값을 분석하여 상기 샘플 원단에 대한 특성을 알 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치는 직물, 편물, 투습방수 직물, 고분자 필름 및 멤브레인 등과 같은 다양한 직물에 대한 투습도를 측정할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하여 측정한 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
종래에는 A 지점과 B 지점에서 실험자가 직접 투습컵의 무게를 측정한 단편적인 결과값을 획득하였으나, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하면 투습컵의 무게를 측정한 결과값 뿐만 아니라 테스트를 수행되는 동안의 투습컵의 무게 변화값을 실시간으로 측정할 수 있다. 따라서, 상기 실험자는 투습도를 측정하는 과정에서 발생되는 결과값 및 변화값을 이용하여 샘플 원단에 대한 안정도, 변화 추이 및 샘플 원단 각각의 특성을 분석할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 워터법에 적용하여 샘플 원단의 투습도를 측정하면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 샘플 원단의 투습도에 대한 안정화도, 변화 및 특징을 분석할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 염화칼슘법에 적용하여 샘플 원단의 투습도를 측정하면, 도 6b에 도시된 바와 같이 샘플 원단의 투습도에 대한 안정화도, 변화 및 특징을 분석할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 투습도 측정 장치를 이용하면 종래의 투습컵의 무게 차이만으로 투습도 결과만을 확인하는 종래 기술에 따른 투습도 측정 장치에 비해 현저하게 향상된 측정 신뢰도 및 분석 결과를 제공받을 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 전면부에 메인도어를 구비한 항온항습 챔버;
    상기 항온항습 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵의 무게를 측정하는 전자저울을 포함하는 측정모듈; 및
    상기 항온항습 챔버 및 측정모듈을 제어하고 상기 전자저울의 측정 데이터를 저장하는 외부 제어장치;
    를 포함하되,
    상기 측정모듈은 상기 전자저울의 상부에 설치되어 상기 측정모듈의 내부 공기를 순환시키는 하나 이상의 소형팬
    을 포함하는 투습도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 항온항습 챔버는 내부 공기를 상기 항온항습 챔버의 하부로부터 흡입하여 상기 항온항습 챔버의 상부로 배출하는 메인팬을 포함하는 투습도 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정모듈은,
    상기 전자저울 상에 배치되어 상기 투습컵의 위치고정을 수행하는 투습컵 고정프레임; 및
    상기 소형팬에서 발생하는 기류를 실험샘플의 원단표면으로 유도하는 기류 유도프레임
    을 더 포함하는 투습도 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측정모듈은,
    상기 투습컵 고정프레임 상부에 이격되어 배치되어 상기 메인팬에 의해 형성되는 수직하강기류를 차단하는 기류제어 플레이트를 더 포함하는 투습도 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정모듈은,
    상기 전자저울의 하측에 배치되는 진동방지 프레임을 더 포함하는 투습도 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 투습컵은,
    상기 투습컵과 중간 고정판에 밀폐용 패킹을 포함하고,
    상기 투습컵의 고정핀이 관통되어 고정되는 중간 고정판,
    상기 중간 고정판과 샘플, 투습컵을 밀착하는 상단 고정판,
    을 포함하는 투습도 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중간 고정판 및 상단 고정판에는 수증기 투과영역이 형성되는 투습도 측정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 투습컵은,
    높이 보정을 위한 제1컵받침 또는 역워터법을 진행하도록 투습컵을 뒤집어 수행할 수 있도록 하는 제2컵받침을 더 포함하는 투습도 측정 장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 제어장치는,
    상기 메인팬과 상기 소형팬의 속도를 제어하는 팬속도 조절부를 포함하는 투습도 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 제어장치는,
    전체 시험시간, 데이터 저장간격, 측정시 팬의 동작제어를 수행하는 시험시간타이머;
    전자저울의 전원 제어를 통해 실험데이터의 효율적인 수집을 구현하는 전자저울 전원부; 및
    상기 외부 제어장치의 전원, 실험시작, 실험정지의 동작을 구현하는 시스템 동작부
    를 더 포함하는 투습도 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시험시간타이머는,
    전체 시험시간을 설정하는 총시험 시간 타이머;와,
    테이터의 저장간격을 설정하는 데이터 전송 타이머; 및
    전자저울의 수치저장시 팬을 정지시켜 기류안정화를 구현하는 팬 정지시간 타이머
    를 포함하는 투습도 측정 장치.
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