KR100747329B1 - Apparatus and method for measuring solubility of gas - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 가스 용해도 측정 장치의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of one embodiment of a conventional gas solubility measuring apparatus;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for measuring gas solubility according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 평면도,3 is a plan view of a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 정면도,4 and 5 is a front view of the gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 방법에 대한 흐름도,6 is a flow chart for a gas solubility measuring method according to an embodiment of the present invention;
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치를 이용하여 기체 용해도를 측정한 결과를 나타내는 그래프,7a and 7b is a graph showing the results of measuring the gas solubility using the gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치의 용해량 산출을 나타내는 표,8 is a table showing the dissolution amount calculation of the gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 9는 용해량 계산에 이용되는 기체 압력과 밀도 간의 관계를 나타내는 표,9 is a table showing the relationship between the gas pressure and the density used for calculating the amount of dissolution,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치를 이용하여 기체 확산도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.10A and 10B are graphs showing results of measuring gas diffusion using a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing
21 : 차압계 22 : 외부출력 단자21: differential pressure gauge 22: external output terminal
23 : 차압계 니들밸브 24 : 튜빙 유니언23: differential pressure gauge needle valve 24: tubing union
25 : 시험관 26 : 기준관25: test tube 26: reference tube
27 : 시험관 압력계 28 : 시험관 입출력 밸브27: test tube pressure gauge 28: test tube input and output valve
29 : 기준관 입출력 밸브 30 : 가스 배출 밸브29: reference pipe input and output valve 30: gas discharge valve
31 : 튜빙관 32 : 가스 주입 밸브31: tubing pipe 32: gas injection valve
33 : 차압 밸브 40 : 연산 장치33: differential pressure valve 40: computing device
본 발명은, 가스 용해도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스가 용해되면서 발생하는 압력의 변화를 이용하여 보다 정확하게 용해도를 측정하는 가스 용해도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas solubility measuring apparatus and method, and more particularly to a gas solubility measuring apparatus and method for measuring the solubility more accurately by using a change in pressure generated when the gas is dissolved.
일반적으로 가스에 대한 용해도 측정은 소정 시간동안 일정한 압력과 온도를 유지할 수 있는 고압력 용기를 이용하여 이루어진다. 즉, 용해도를 측정하고자 하는 샘플(예를 들어, 플라스틱)을 고압력 용기에 넣은 후 가스를 주입하고, 소정 시간 동안 특정 압력과 온도를 유지하였다가 꺼내어, 그 무게의 변화로부터 용해도를 산출해낸다.In general, solubility measurements for gases are made using high pressure vessels capable of maintaining a constant pressure and temperature for a predetermined time. That is, a sample (for example, plastic) to be measured for solubility is put in a high pressure vessel, gas is injected, and a certain pressure and temperature are maintained for a predetermined time, and then taken out, solubility is calculated from the change in its weight.
도 1은 종래의 가스 용해도 측정 장치의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration of an embodiment of a conventional gas solubility measuring apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 가스 용해도 측정 장치는, 열고 닫을 수 있는 금속재질의 고압력 용기(Hight-Pressure Vessel)(11), 고압력 용기(11) 내로 주입된 가스가 밖으로 새어나가는 것을 막기 위한 고무링, 고압력 용기(11) 내부의 온도와 압력을 측정하기 위한 측정 장치(온도계(Thermocouple)(12),압력계(Pressure Gage)(13)), 고압력 용기(11) 내부에 가스를 주입하고 배출하는 것을 조절하기 위한 밸브장치(14a,14b), 고압력 용기(11)와 가스 공급 장치를 연결해 주기 위한 배관을 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional gas solubility measuring apparatus prevents gas injected into the high-
종래의 용해도 측정 장치를 이용하여 가스에 대한 용해량을 측정하고자 할 때에는 먼저 피검체(10)의 무게를 측정한 후, 고압력 용기(11)에 넣는다. 그리고, 밸브(14a)를 열어 고압력 용기(11)에 가스를 주입한 후, 주입된 가스가 밖으로 새어나가지 않도록 밸브(14a)를 잠근다. 그리고, 측정 장치(12,13)를 이용하여 온도와 압력을 일정 수준으로 유지한다.In order to measure the dissolution amount with respect to gas using the conventional solubility measuring apparatus, after measuring the weight of the to-
소정 시간이 경과한 후, 밸브(14b)를 열어 고압력 용기(11) 내부의 가스를 배출하고, 고압력 용기(11) 내의 피검체(10)를 꺼내어 무게 증가량을 측정한다. 그리고, 하기의 [수학식 1]에 의하여 가스 용해량을 산출한다. 참고적으로, 용해도는 특정 압력과 온도에서 더 이상 용해량이 증가하지 않을 때의 용해량을 말한다.After a predetermined time has elapsed, the
그런데, 기존의 가스 용해도 측정 장치는 피검체(10)에 용해되어 있는 가스량(용해량)을 측정하기 위하여, 고압력 용기(11)에서 가스를 제거하고, 뚜껑을 열어서 피검체(10)를 꺼낸 후, 무게를 측정하는 과정이 필요하다.However, the conventional gas solubility measuring apparatus removes gas from the
따라서, 무게 증가량이 미비한 초기 용해량 측정은 불가능하며, 장시간에 걸친 실험을 하더라도 단 1회의 결과밖에 얻을 수 없는 문제점이 있다.Therefore, it is impossible to measure the initial dissolution amount in which the weight increase is insignificant, and there is a problem that only one result can be obtained even after a long experiment.
또한, 종래의 가스 용해도 측정 장치는 고압력 용기(11)에서 가스를 제거하고 피검체(10)를 꺼내는 과정에 소요되는 시간이 몇 분 정도로 짧다 하더라도, 짧은 시간 동안 많은 양의 가스가 빠져나가기 때문에 가스의 확산도를 정확히 측정할 수 없는 문제점이 있다.In addition, in the conventional gas solubility measuring apparatus, even if the time required to remove the gas from the
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주입한 기체 압력의 변화로부터 용해량을 산출해내는 기체 용해도 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a gas solubility apparatus and method for calculating the amount of dissolution from a change in injected gas pressure.
또한, 본 발명은 기체 용해도 측정 후, 가스가 확산되어 나오면서 발생하는 압력의 증가로부터 확산도를 측정하는 기능을 더 수행하는 기체 용해도 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a gas solubility device and method which further performs the function of measuring the diffusivity from the increase in pressure generated as the gas diffuses after the gas solubility measurement.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 내부가 비어 있는 튜빙관으로서, 가스가 용해될 용매에 해당하는 시편이 삽입되며, 가스 주입 후 실링 상태를 유지하는 시험관; 상기 시험관과 동일한 재질과 부피를 갖는 튜빙관으로서 가스 주입 후 실링 상태를 유지하는 기준관; 가스 주입 후, 소정 간격으로 상기 시험관 및 상기 기준관의 차압을 측정하기 위한 차압계; 및 상기 차압계로부터 전달받은 차압 데이터에 근거하여 상기 시편의 가스 용해도를 연산하기 위한 수단을 포함한다.The apparatus of the present invention for achieving the above object is a tubing tube with an empty inside, the test tube is inserted into the specimen corresponding to the solvent to be dissolved gas, the test tube for maintaining the sealing state after the gas injection; A reference tube that maintains a sealing state after gas injection as a tubing tube having the same material and volume as the test tube; A differential pressure gauge for measuring a differential pressure between the test tube and the reference tube at a predetermined interval after gas injection; And means for calculating gas solubility of the specimen based on the differential pressure data received from the differential pressure gauge.
바람직하게는, 상기 차압계는, 기체 용해도 측정이 완료되어 상기 시험관 및 사이 기준관의 가스가 배출된 후, 상기 시험관의 시편에 용해되었던 가스가 확산되면서 발생하는 차압을 측정하여 표시하는 기능을 더 수행할 수 있다.Preferably, the differential pressure gauge further performs a function of measuring and displaying a differential pressure generated when gas dissolved in the test tube is diffused after the gas solubility measurement is completed and the gas of the test tube and the reference tube is discharged. can do.
더 바람직하게는, 상기 차압계는, 소정 간격으로 측정한 차압을 이용하여 확산도를 산출하고, 이를 표시하는 기능을 더 수행할 수 있다.More preferably, the differential pressure gauge may further perform a function of calculating a diffusion degree and displaying the difference using the differential pressure measured at predetermined intervals.
또한, 본 발명의 방법은, 시편이 담긴 시험관과 상기 시험관과 동일한 규격과 재질의 기준관에 용해도를 측정하고자 하는 가스를 동일한 압력으로 주입한 후 실링 상태를 유지하는 가스 주입 단계; 소정 간격으로 상기 시험관과 상기 기준관의 차압을 측정하는 차압 측정 단계; 상기 측정한 차압으로부터 용해도를 산출하는 용해도 산출 단계; 및 용해도 산출이 완료됨에 따라 가스를 배출하는 가스 배출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention, a gas injection step of maintaining a sealing state after injecting a gas to be measured for the solubility to the test tube containing the specimen and the reference tube of the same specification and material as the test tube at the same pressure; A differential pressure measuring step of measuring a differential pressure between the test tube and the reference tube at predetermined intervals; A solubility calculation step of calculating solubility from the measured differential pressure; And a gas discharge step of discharging the gas as the solubility calculation is completed.
바람직하게는, 가스 배출이 완료된 후, 상기 시험관과 기준관을 실링 상태로 유지하는 단계; 소정 간격으로 상기 시험관과 기준관의 차압을 측정하는 단계; 및 상기 측정한 차압으로부터 확산도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, after the gas discharge is completed, maintaining the test tube and the reference tube in a sealed state; Measuring a differential pressure between the test tube and the reference tube at predetermined intervals; And calculating a diffusivity from the measured differential pressure.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 평면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치의 정면도이다.First, Figure 2 is a schematic configuration diagram of a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 the present invention Front view of a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 장치는, 차압 측정부(36), 시험관(25), 기준관(26), 가스 주입부(35) 및 측정 유닛(40)을 포함한다.2 to 5, the gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, the differential
상기 차압 측정부(36)는 다시 차압계(21), 신호전송라인(22), 차압계 니들밸브(23), 튜빙 유니언(24)으로 이루어지고, 상기 가스 주입부(35)는 시험관 압력계(27), 시험관 입출력 밸브(28), 기준관 입출력 밸브(29), 가스 배출 밸브(30), 튜빙관(31), 튜빙 유니언(24), 가스 주입 밸브(32), 차압 밸브(33)로 이루어지며, 상기 측정 유닛(40)은 연산 장치(41)와 메모리(42)를 포함한다.The differential
상기 차압계(21)는 용해량 측정이 시작됨에 따라 발생하는 시험관(25) 및 기준관(26)의 차압을 측정하여 표시해 준다. 이 때, 차압계(21)에서 측정한 시험관(25) 및 기준관(26)의 차압은 시편(25a)의 기체에 대한 용해량(용해도)을 산출하는 데 이용된다.The
즉, 기준관(26)의 압력은 시간이 경과하여도 변화가 없는데 비하여 시험관(25)의 압력은 시간이 경과함에 따라 시험관(25)에 삽입한 용매(즉, 시편: 25a)(PP)에 용질(이산화탄소)이 용해되면서 감소하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 용해량(용해도)을 산출해낸다.That is, the pressure of the
차압계(21)에서 측정한 차압은 신호전송라인(22)을 통하여 상기 측정 유닛(40)으로 전달된다. 측정 유닛(40)은 차압계(21)로부터 전달 받은 차압 데이터를 메모리(42)에 저장하고, 연산 장치(41)를 이용하여 용해량(용해도)을 산출한다. 또한, 상기 메모리(42)에는 상기 차압 데이터 이외에 도 9에 도시된 테이블을 기록하고 있다.The differential pressure measured by the
상기 차압계 니들밸브(23)는 시험관(25)과 기준관(26) 사이의 유로를 개폐할 수 있는 밸브로서, 외부로부터 주입되는 가스가 시험관(25)과 기준관(26)으로 동일하게 주입되도록 한다. 이를 위하여 차압계 니들밸브(23)는 주입하는 가스의 압력을 견디면서 실링(밀폐)을 유지할 수 있어야 한다.The differential pressure
상기 튜빙 유니언(24)은 시험관(25)과 기준관(26)을 차압계(21), 시험관 압력계(27), 및 기준관 입출력 밸브(29)와 연결시키는 역할을 한다. 튜빙 유니언(24)은 전방 페럴과 후방 페럴 그리고 너트와 커넥터 등으로 구성되며, 측정에 사용되는 유체의 압력을 충분히 견딜 수 있으며, 사용 압력에서 실링이 가능하다.The
상기 시험관(25)은 내부가 비어 있는 튜빙관으로서, 그 내부에는 가스가 용해될 용매에 해당하는 시편(25a)이 삽입된다. 시험관(25)의 크기는 기준관(26)과 같다.The
상기 기준관(26)은 내부가 비어 있는 튜빙관으로서, 측정에 사용될 가스로 채워지게 된다.The
상기 시험관 압력계(27)는 시험관(25) 내부의 유체 압력을 표시해준다. 용해량은 차압계(21) 하나만으로도 측정이 가능하다. 시험관 압력계(27)는 측정이 이루어지는 현재 상태의 압력을 표시해주는 부가적인 역할을 수행한다.The test
상기 시험관 입출력(inlet/outlet) 밸브(28)는 가스 주입 밸브(32)를 통하여 주입되는 가스가 시험관(25)으로 들어가고 나가는 것을 제어할 수 있는 밸브이다.The test tube inlet /
상기 기준관 입출력(inlet/outlet) 밸브(29)는 가스 주입 밸브(32)를 통하여 주입되는 가스가 기준관(26)으로 들어가고 나가는 것을 제어할 수 있는 밸브이다.The reference tube inlet /
상기 가스 배출 밸브(Outlet valve)(30)는 가스 주입 밸브(32)를 통하여 주입된 가스가 밖으로 배출되도록 제어할 수 있는 밸브이다.The
상기 튜빙관(31)은 가스 주입 밸브(32)에서 유입된 가스가 시험관 입출력(inlet/outlet) 밸브(28), 기준관 입출력(inlet/outlet) 밸브(29) 및 가스 배출 밸브(30)로 유입되도록 연결시킨다.The
상기 가스 주입 밸브(Inlet valve)(32)는 측정에 사용될 가스가 주입되도록 제어할 수 있는 밸브이다. 실험 목적에 따라서 여러 가지의 가스가 압축되어 주입될 수도 있다.The
상기 차압 밸브(33)는 시험관(25)과 기준관(26)의 유로를 제어할 수 있는 밸브이다.The
한편, 주어진 온도, 압력 조건하에서 특정 물질의 가스 용해도를 측정하기 위해서는 먼저 시편(25a)을 시험관(25) 안에 삽입한 후, 가스 주입 밸브(32), 시험관 입출력 밸브(28), 기준관 입출력 밸브(29), 차압계 니들밸브(23)를 조절하여 시험하고자 하는 가스가 시험관(25)과 기준관(26)에 주입되도록 한다. 여기서, 주입이 완료된 시점에 시험관(25)과 기준관(26)에 주입된 가스의 초기 압력은 동일하다.On the other hand, in order to measure the gas solubility of a specific material under a given temperature and pressure conditions, the
이후, 시간이 경과함에 따라 시험관(25) 내부의 시편(25a)에 가스가 용해되면서 시험관(25)과 기준관(26) 간의 차압이 발생하게 된다. 본 발명은 시간이 경과함에 따라 발생하는 시험관(25)과 기준관(26)의 차압으로부터 기체 용해량, 및 기체 용해도를 산출해내게 된다.Thereafter, as time passes, the gas is dissolved in the
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 전체적인 동작 과정을 살펴보기로 한다.Hereinafter, the overall operation of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해도 측정 방법에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a gas solubility measuring method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 가스 용해도 측정 장치의 실링 여부를 확인한 후, 용해량을 측정하고자 하는 용매에 해당하는 시편(25a)을 시험관(25) 안에 넣는다(S501). 예를 들어, 이산화탄소가 PP에 용해되는 것을 측정하고자 한다면 시험관(25)안에 가공된 PP를 넣는다. 이 때, 차압계(21)의 상태가 원점(0)임을 확인한다.First, after checking whether or not the gas solubility measuring device is sealed, the
이후, 실험하고자 하는 온도와 압력 조건 하에서 차압계 니들밸브(23), 시험관 입출력 밸브(28), 및 기준관 입출력 밸브(29)를 개방하고, 가스 배출 밸브(10) 를 잠궈 시험관(25) 및 기준관(26)을 외부와 차단시킨 후, 가스 주입 밸브(32)를 열어 용질에 해당하는 가스(예 : 이산화탄소)를 주입한다(S502).Subsequently, the differential pressure
그리고, 시험관(25)과 기준관(26)의 가스 주입이 완료되면 시험관 입출력 밸브(28), 및 기준관 입출력 밸브(29)를 잠근다. 이때, 시험관(25)과 기준관(26)의 초기 압력은 동일하다.When the gas injection of the
이후, 시간이 경과함에 따라 시험관(25)에 삽입한 용매(PP)에 용질(이산화탄소)이 용해되면서 시험관(25)의 압력은 감소하게 된다. 이에 비하여 기준관(26)의 압력은 초기 상태로 유지되기 때문에 차압이 발생하게 된다.Then, as time passes, solute (carbon dioxide) is dissolved in the solvent (PP) inserted into the
따라서, 소정 시간 간격으로 시험관(25)과 기준관(26)의 차압을 측정한다(S503). 그리고, 측정한 차압을 신호전송라인(22)을 경유하여 측정 유닛(40)의 메모리(42)나 별도의 외부 저장매체에 저장한다(S504). 이때, 저장된 차압은 이후 용해량 산출에 이용되며, 차압 측정과 동시에 용해량 산출 및 저장이 이루어질 수도 있다.Therefore, the pressure difference between the
즉, 여기서, 시험관(25)에서 감소한 압력은 시편에 용해된 가스의 양이다. 그리고, 기준관(26)의 부피와 실험조건 압력의 밀도를 곱하면 용해되기 전의 가스(이산화탄소)의 무게를 계산할 수 있다. 같은 방법으로 시험관(25)에서의 가스(이산화탄소) 무게도 계산할 수 있다. 이처럼 계산된 시험관(5)의 무게와 기준관(6)의 무게 차를 구하면 용매에 용해된 용질의 양을 구할 수 있다.That is, here, the reduced pressure in the
이후, 현재 측정한 차압이 이전에 측정한 차압과 동일한지를 확인하여(S505), 동일하지 않으면 "S503" 과정으로 진행하여 반복 수행한다. 그리고, 현재 측정한 차압과 이전에 측정한 차압이 서로 동일하면 주어진 조건에 의한 용해도가 측정된 것이므로, 시험관 입출력 밸브(28) 및 기준관 입출력 밸브(29)를 개방한 후 가스 배출 밸브(30)를 개방하여 시험관(25)과 기준관(26)의 가스를 배출하여 측정을 중단한다(S506).Thereafter, the present invention measures whether the measured differential pressure is the same as the previously measured differential pressure (S505), and if not the same, proceeds to the “S503” process and repeats the process. In addition, since the solubility according to a given condition is measured when the differential pressure measured in advance and the previously measured differential pressure are equal to each other, the
가스 배출이 완료된 후에는 시험관 입출력 밸브(28), 기준관 입출력 밸브(29), 및 가스 배출 밸브(30)를 잘 잠근다. 그리고, 메모리(42)나 외부 저장매체에 저장된 차압을 이용하여 시간 경과에 따른 용해량 및 용해도를 산출한다.After the gas discharge is completed, the test tube input /
한편, 시험관(25) 및 기준관(26)에서 기체가 배출될 때, 시험관(25)에서는 용해되었던 가스가 확산에 의하여 용질로부터 배출되면서 압력이 발생한다. 이에 비하여 기준관(26)은 대기압 상태를 유지하기 때문에 기준관(26)과 시험관(25) 사이에 차압이 발생한다. 이 때, 발생하는 차압을 기록하면, 용해량을 계산했던 것과 같은 방법에 의하여 가스의 확산을 측정할 수 있다.On the other hand, when the gas is discharged from the
즉, 가스 배출이 완료된 후, 시험관(25)과 기준관(26)을 실링 상태로 유지한 후, 소정 간격으로 시험관(25)과 기준관(26)의 차압을 측정한다. 그리고, 측정한 차압으로부터 확산도를 산출한다.That is, after the gas discharge is completed, the
이하에서는 도 7a 내지 도 10b를 참조하여, 본 발명에 따른 실시예를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 7A to 10B.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치를 이용하여 기체 용해도를 측정한 결과를 나타내는 그래프로서, 도 7a는 PP pellet 14g, 5.93MPa, 26℃ 조건에서의 이산화탄소 용해량 측정 결과를 나타내고, 7b는 HIPS pellet 14g, 5.86MPa, 26℃ 조건에서의 이산화탄소 용해량 측정 결과를 나타내고 있다.7A and 7B are graphs showing the results of measuring gas solubility using a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The measurement result is shown, and 7b has shown the carbon dioxide melt | dissolution amount measurement result in 14 g of HIPS pellets, 5.86 MPa, and 26 degreeC conditions.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치의 용해량 산출을 나타내는 표이고, 도 9는 용해량 계산에 이용되는 기체 압력과 밀도 간의 관계를 나타내는 표이다.8 is a table showing the amount of dissolution calculation of the gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a table showing the relationship between the gas pressure and density used in the amount of dissolution calculation.
예를 들어, 도 8에서 시험관(25)의 부피가 49.5㎤이고, 기준관(26)의 압력이 856psi이고, 압력강하가 55psi일 때, 도 9의 표를 참조하여 시험관(25)의 밀도 및 기준관(26)의 밀도를 산출하고, 아래의 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 용해된 가스량(0.99g) 및 용해량(7.07wt%)을 계산해낸다.For example, when the volume of the
즉, 측정 유닛(40)의 연산 장치(41)는 메모리(42)에 기록되어 있는 도 9의 표와 차압 데이터에 근거하여 상기 수학식 2 및 수학식 3에 의해 용해된 가스량과 용해량을 연산한다.That is, the calculating
도 8을 참조하여, 도 7a에 도시된 시편 PP의 용해된 가스량과 용해량을 계산하면 다음과 같다. Referring to FIG. 8, the dissolved gas and dissolved amounts of the specimen PP shown in FIG. 7A are calculated as follows.
먼저, 기준관(26)의 초기 압력 856psi로부터 도 9의 표를 참조하여 기준관 (26)의 밀도 0.166[g/㎤]을 산출한다.First, a density of 0.166 [g / cm 3] of the
또한, 차압 55psi로부터 시험관(25)의 압력 801psi를 계산하고, 이 압력에 근거하여 시험관(25)의 밀도 0.146[g/㎤]을 산출한다.The pressure 801 psi of the
상기 수학식 2를 이용하여 용해된 가스량을 계산한다.[즉, (0.166-0.146)g/㎤×49.5㎤ = 0.99g]The amount of dissolved gas is calculated using Equation (2). (I.e., (0.166-0.146) g /
용해된 가스량이 계산되면, 상기 수학식 3을 이용하여 용해량을 계산한다.[즉, = 7.07wt%]When the amount of dissolved gas is calculated, the amount of dissolved gas is calculated using
한편, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 용해도 측정 장치를 이용하여 기체 확산도를 측정한 결과를 나타내는 그래프로서, 도 10a는 9시간 동안 이산화탄소가 7wt% 용해된 PP의 확산도 측정 결과를 나타내고, 도 10b는 이산화탄소가 용해된 HIPS의 확산도 측정 결과를 나타내고 있다.10A and 10B are graphs showing the results of measuring gas diffusivity using a gas solubility measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 10A is a diffusivity of PP in which 7 wt% carbon dioxide is dissolved in 9 hours. The measurement result is shown, and FIG. 10B shows the measurement result of the diffusivity of HIPS in which carbon dioxide was dissolved.
도 10a를 참조하여 9시간 동안 이산화탄소가 7wt% 용해된 PP의 확산을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the diffusion of PP dissolved 7wt% carbon dioxide for 9 hours with reference to Figure 10a as follows.
즉, 1 분 후에는 15%의 가스가 빠져나갔고, 3 분 후에는 29%의 가스가 빠져나갔으며, 12 분 후에는 50%의 가스가 빠져나갔다.That is, after 1 minute, 15% of the gas escaped, after 3 minutes, 29% of the gas escaped, and after 12 minutes, 50% of the gas escaped.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존에 시편을 직접 꺼내어 무게 변화량을 측정하던 종래 방식과 달리, 시편(25a)을 꺼내지 않고 시험관(25)과 기준관(26)의 차압으로부터 기체 용해량을 산출해낸다.As described above, the present invention calculates the gas dissolution amount from the differential pressure between the
따라서, 종래에 기체 1회 주입/배출로는 1회의 용해량(용해도) 측정만이 가 능하였으나, 본 발명에 따르면 기체 1회 주입/배출으로도 시간 경과에 따른 단계적인 용해량 및 용해도를 측정해낼 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면 기존에 측정할 수 없었던 3분 이내의 초기 용해량도 측정할 수 있다.Therefore, although only one measurement of dissolution (solubility) was possible in a single gas injection / exhaustion, according to the present invention, stepwise dissolution and solubility are measured over time even with one gas injection / exhaust. I can do it. In particular, according to the present invention, the initial dissolution amount within 3 minutes, which could not be measured previously, can also be measured.
또한, 종래의 기체 용해도 측정 장치는 시편을 꺼내는 동안 가스의 확산이 일어나기 때문에, 정확한 가스의 확산도를 측정할 수 없는 단점이 있었다. 앞에서 살펴본 실험 결과에서 보여지듯이, 가스의 확산은 초기에 매우 높아서 3분 이내에 약 30%의 가스가 확산됨을 볼 수 있었다. 본 발명에 따른 기체 용해도 측정 장치는 시편을 꺼내는 과정 없이, 시편으로부터 가스가 확산되어 나오면서 발생하는 압력의 증가로부터 확산도를 측정하므로 더욱 정확하다.In addition, the conventional gas solubility measuring apparatus has a disadvantage in that the diffusion of the gas occurs while taking out the specimen, so that the exact gas diffusion cannot be measured. As shown in the above experimental results, the gas diffusion was initially very high, and it was found that about 30% of gas was diffused within 3 minutes. The gas solubility measuring apparatus according to the present invention is more accurate because it measures the degree of diffusion from the increase in pressure generated when gas is diffused from the specimen without the process of taking out the specimen.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같이 본 발명은, 시편을 꺼내지 않고 주입한 기체의 차압으로부터 용해량을 산출해내므로, 기체 1회 주입/배출로 시간 경과에 따른 단계적인 용해량 및 용해도를 측정해낼 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention calculates the amount of dissolution from the differential pressure of the gas injected without taking out the specimen, and thus has the effect of measuring the amount of solubility and the solubility in phases over time by one gas injection / exhaust.
또한, 본 발명은 시편을 꺼내는 과정 없이, 시편으로부터 가스가 확산되어 나오면서 발생하는 압력의 증가로부터 확산도를 측정하므로, 더욱 정확하게 기체의 확산도를 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention measures the degree of diffusion from the increase in pressure generated while gas is diffused from the sample without taking out the specimen, there is an effect that can more accurately measure the degree of diffusion of the gas.
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