• 검색 결과가 없습니다.

수분측정기 비교 시험 한국에이엔디㈜

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "수분측정기 비교 시험 한국에이엔디㈜"

Copied!
13
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)

수분측정기 비교 시험

한국에이엔디㈜ 계측기사업부 부장/공학박사 윤 성 렬

1. 배 경

휴대폰 부품을 생산하는 플라스틱 사출업체에서는 불량률을 줄이기 위한 방법으로 엄격한 품질관리를 시행하고 있으며, 가장 선행적인 방법 중의 한 가지가 플라스틱 사출원료의 수분함량 측정이다. 플라스틱 사출업체에서 사용하고 있는 수분함량의 기준은, 휴대폰케이스의 원료인 폴 리카보네이트(Polycarbonate, PC)의 경우, 0.02% 이하로 관리하여야 한다. 따라서 엄격한 수분관리 를 확인하기 위하여 수분측정기(Moisture analyzer)를 사용하고 있다.

하지만, 플라스틱 사출업체는 수분함량관리의 엄격한 기준과 다양한 종류의 수분측정기로 인 하여 수분측정기 선택에 많은 혼란을 겪고 있으며, 각각의 제조사에 따라 측정방법을 달리할 경 우 서로 다른 측정값을 나타내는 경우가 있기 때문에 장비 운영방법을 충분히 이해하지 않은 상 태에서는 장비의 신뢰성에 의구심을 가지는 경우도 종종 발생한다.

따라서, 이러한 의구심을 해소하고 정확한 장비사용을 유도하기 위해 다음과 같은 비교데이 터를 정리하여 설명하기로 한다.

2. 실 험

[사용장비]

- MX-50 (AND, Japan), 최소수분함량 표시 : 0.01%

- HR-83 (METTLER-TOLEDO, Switzerland), 최소수분함량 표시 : 0.01%

- MA-100 (SARTORIUS, Germany), 최소수분함량 표시 : 0.001%

[측정샘플]

- 주석산나트륨(Sodium tartrate dehydrate, C4H4Na2O6ㆍ2H2O) - 폴리카보네이트(Polycarbonate, 삼성화학)

[측정방법]

- 측정온도 : 110℃ 또는 120℃

- 샘플무게 : 10 g

- 가열방법 : 표준가열모드 - 측정방법 : 수동 또는 자동모드

(2)

3. 측정결과

3-1. MX-50(AND, Japan)과 HR-83(METTLER-TOLEDO, Switzerland)의 비교

표1. MX-50과 HR-83 비교데이타

측정모드 수동모드 자동모드

측정샘플 주석산나트륨 폴리카보네이트 폴리카보네이드

MX-50(AND) 15.71% 15.72% 15.72% 0.14% 0.14% 0.08% 0.09%

HR-83(Mettler Toledo) 15.69% 15.72% 15.70% 0.14% 0.13% 0.06% 0.07%

※ 측정온도 : 110℃, 샘플무게 : 10g

표1의 결과로 볼 때, 아주 민감한 차이이지만 MX-50(AND, Japan)이 HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland) 보다 재현성이 더 좋은 것으로 나타났다.

주석산나트륨의 경우, 이론 수분함량이 15.66% (순도 100%일 때) 이며, 실제 측정을 통하여 얻을 수 있는 값은 15.5x~15.7x 정도의 분포를 가지고 결과 값이 나올 수 있다. 이는 주석산나트 륨이 공기중의 수분을 약 0.09%정도 흡수할 수 있기 때문이다. 따라서 표1에 나타낸 주석산나트 륨의 결과 값(수동모드)은 MX-50(AND, Japan)과 HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland) 두 장비 모두 성능에는 문제가 없음을 나타내는 것이다.

표3. 폴리카보네이트의 수분흡수률

수분흡수율(%) 조 건

25시간 50시간 150시간 팽창률(cm/cm)

상대습도 59%, 온도23℃ 0.05 0.10 0.15 0.0004

물속에 담갔을 때, 온도23℃ 0.20 0.27 0.35 0.0008

끊는 물에 담갔을 때 0.58 0.58 0.58 0.0013

※ 인용문헌 : Plastics Material 5th Ed., J.A. Brydson, Polytechnic of North London

표3은 폴리카보네이트의 수분흡수율을 나타낸 것이며, 표3에 의하면 일반적으로 폴리카보네 이트는 공기 중에 노출될 경우 공기 중의 수분을 0.05~0.15% 정도 흡수함을 알 수 있다. 일반적 으로 폴리카보네이트의 수분흡수는 건조가 잘 될 경우 0.02% 이하일 수 있지만, 건조장치에서 외부로 노출될 경우, 예를 들면 종이컵 또는 비닐봉지 등과 같은 매체에 집어넣어 실험실 등으로 옮겨지는 경우 0.05%±0.01로 변화한다. 이는 진공포장을 하더라도 진공포장용 질소 또는 기타 매체에 존재하는 수분을 순간 흡수하기 때문에 절대로 0.02%의 수분함량은 기대할 수 없다. 이 와 더불어 20~30분 정도 방치할 경우는 0.08%±0.01정도의 수분을 흡수하며, 장시간 방치할 경우 는 표3에 나타난 값과 같이 0.12~0.15%의 수분을 흡수하게 되는 것이 폴리카보네이트의 특성이 다. 따라서 표1에 나타난 폴리카보네이트의 결과 값은 신뢰할 수 있는 결과라 판단한다. 표1의 수동모드에서 측정한 결과 값으로 비교할 때, MX-50(AND, Japan)과 HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)은 성능의 차이가 없기 때문에 어떠한 장비를 선택하여 사용하더라도 문제가 없지만,

(3)

플라스틱 사출업체와 같이 0.01%의 민감한 부분을 다루는 산업에서는 소프트웨어를 통하여 실시 간으로 측정결과를 확인한 후, 관리조건을 확립하는 것이 필요하고, 그래프를 통하여 판단할 때 보다 더 신뢰성 있는 품질관리를 할 수 있을 것이라 생각한다.

그림1. 폴리카보네이트의 수분함량 [MX-50용 소프트웨어(WinCT-Viscosity)]

그림1은 건조하지 않은 폴리카보네이트를 110℃에서 측정한 결과이다. 측정시간은 7분 정도 소요됐음을 알 수 있다. 소프트웨어의 사용은 그래프를 통하여 민감한 변화를 파악할 수 있으며, 특히, WinCT-Moisture의 경우는 측정결과에 대한 통계 및 측정방법에 대한 모든 정보가 자동 입 력되므로 품질관리에 아주 유용한 방법이라 생각한다.

HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)의 경우는 MX-50(AND, Japan)의 WinCT-Moisture와 같은 전용 소프트웨어가 없기 때문에, 선택사양으로 설치되는 내장 도트프린터를 통하여 30초 또는 1분 간 격으로 측정결과를 출력해야 하고, 경우에 따라서는 별도의 그래프 소프트웨어를 이용하여 측정 결과를 다시 그래프로 나타내어야 하는 번거로움을 가지고 있다. 따라서 정확한 측정조건을 알 수 없는 원료의 경우에는 많은 시행오차를 통해 측정 또는 관리조건을 확립해야 하는 불편함이 있을 수 있다. 그림2는 내장프린터를 이용하여 출력한 값이고, 그림3은 별도의 그래프 소프트웨 어로 그래프를 그린 것이다.

(4)

그림2. HR-83의 내장프린터를 이용한 출력 값

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

M o is tu re C o n te n t (% )

Total Time(min.)

Sodium tartrate dihydrate Test 01

Test 02 Test 03

그림3. HR-83의 내장프린터를 이용한 출력 값을 별도의 소프트웨어로 그린 그래프

(5)

MX-50(AND, Japan)은 소프트웨어를 통하여 데이터를 정리할 수 있을 뿐 아니라 장비 자체에 서도 수분증발율을 표시하고 있어 측정에 편리함이 있다. HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)의 경우 는 표시창에 수분증발율이 표시되지 않기 때문에 내장 도트프린터를 사용하여 데이터를 확인할 경우, 결과 값의 변화가 없는 시간을 예측 또는 장시간 확인함으로 실험이 끝나는 시간을 확인해 야 하기 때문에 그림3의 그래프를 통하여 확인할 경우 10분이면 측정이 끝났음을 알 수 있지만, 프린터 출력물을 통하여 확인할 경우는 불필요한 시간을 낭비할 수도 있고, 측정물질에 따라 특 성이 다르기 때문에 무의식 중에 오류를 범할 수 있는 가능성을 내포하고 있다.

그러나 MX-50(AND, Japan)은 소프트웨어를 사용하지 않는 경우라도 그림4와 같이 표시부에 분당 수분증발율(%/min)을 표시하고 있어 신뢰성 있게 샘플을 측정을 할 수 있다.

그림4. MX-50의 표시부

(6)

3-2. MX-50과 HR-83의 측정 결과 값이 다른 이유

표1의 폴리카보네이트를 측정한 결 과 값 중 자동모드에서 측정한 결과값이 MX-50(AND, Japan)과 HR-83(Mettler- Toledo, Switzerland)이 다르게 나오는 이 유는 MX-50(AND, Japan)의 경우는 10g 기준으로 수분함량을 측정할 경우, 수분 증발율이 0.02%/min 이하로 변화할 때 자동으로 정지하는 개념으로 장비가 설

계되었고, HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)은 우측 그림과 같이 3번 모드(공장 설정 값)로 사용할 경우 1mg의 무게가 50초 동안 변화 없을 때 자동으로 정지하는 구조로 장비가 설계되었기 때문 이다. 따라서 각 제조사 마다 고유의 자동모드로 장비가 작동되기 때문에 자동모드로 측정된 데 이터 비교에 의해 장비의 신뢰성을 판단 한다는 것은 다소 무리가 있는 것이다.

HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)의 자동정지 조건에 관한 구체적인 사항은 그림5에 나타내었 다.

그림5. HR-83 자동모드의 자동정지 조건

(7)

3-3. MX-50(AND, Japan)과 MA-100(SARTORIUS, Germany)의 비교

표2. MX-50과 MA-100 비교데이타

구 분 제습장치에서 건조 후

제습기 22호기 8호기

건조 후

방치 비 고 MX-50(AND) 0.040% 0.030% - 0.010% 0.020% 0.080% 수동모드 MA-100(Sartorius) 0.018% 0.009% 0.005% 0.009% 0.004% 0.063% 자동모드

※ 측정온도 : 120℃, 샘플무게 : 10g, 측정샘플 : 폴리카보네이트

표2는 부천에 소재한 H사의 현장에서 집적 측정한 결과이다. 측정결과 만으로 판단한다면 MX-50(AND, Japan)은 건조가 잘 된 경우와 건조가 부족한 경우, 그리고 건조 전(제습기에서 꺼내 40분 정도 방치한 경우)의 결과를 확연히 구분할 수 있지만, MA-100(Sartorius, Germany)의 경우는 최소 수분함량 표시가 0.001% 임에도 불구하고 건조의 정도를 구분하기 어렵다. 이와 같은 현상 은 장비의 신뢰성에 문제가 있는 것이 아니라 0.01%의 수분함량을 판단해야 하는 경우임에도 불 구하고 자동모드로 측정하였기 때문에 변별력 없는 결과 값이 나온 것이다. 이와 같은 결과는 MX-50(AND, Japan)과 HR-83(Mettler-Toledo, Switzerland)에서 설명한 것과 같이 건조전 0.14% 이었 던 샘플이 자동모드에 0.06~0.07% 의 측정값이 나오는 것과 같은 맥락에서 설명할 수 있는 것이 다. 따라서 계측장비는 운영방법을 충분히 이해한 후 정확히 측정할 경우는 품질관리 등 많은 것 에 도움이 될 수 있지만, 잘 못 사용하는 경우는 오히려 혼란만 가중시켜 오류가 발생할 수 있다 는 것을 확인할 수 있다.

4. 맺음말

모든 계측 또는 측정장비의 성능은 특별한 경우를 빼고는 대부분 대동소이하다고 생각한다.

이와 같이 비교시험을 한 이유는 제조사에 대한 선입견을 버리고 소비자의 폭넓은 선택을 유도 하고자 함이며, 장비의 정확한 사용방법이 얼마나 중요한가를 알려주고자 비교한 것이다.

감사합니다.

(8)

# 참고자료01 [MX-50 과 MA-100 비교데이타]

[H사 현장에서 폴리카보네이트의 수분함량 측정]

(9)

# 참고자료 02 [MX-50 외장프린터 출력데이타]

[주석산나트륨의 수분함량 측정, 수동모드]

(10)

# 참고자료 03 [MX-50 외장프린터 출력데이타]

[건조전 폴리카보네이트의 수분함량 측정, 자동모드]

(11)

# 참고자료 04 [HR-83 출력데이타]

[주석산나트륨의 수분함량 측정, 수동모드]

(12)

# 참고자료 05 [HR-83 출력데이타]

[건조전 폴리카보네이트의 수분함량 측정, 수동모드]

(13)

# 참고자료 06 [MX-50 전용소프트웨어 (WinCT-Moisture)]

참조

관련 문서

혈청 포도당 농도는 Beckman glucose analyzer II (Beckman Instrumnets, Fullerton, CA, USA)를 이용한 glucose

따라서 중소기업의무대출이 비용을 어떻게 변화시켰는가를 확인하기 위해서는 중소기업의무대출비율모형에서 부실채권에 의한 생산비용효과를 제어시킨 순효과(net

전략키워드 검색 시 Blog 화 컨텐츠 상위 노출 최적화. Meta Blog 최적화 Blog 컨텐츠 노출 최적화로

본 연구에서는 열 교환 능력이 우수하여 등온을 가정할 수 있는 RC1 Reaction Calorimeter를 사용하여 반응이 진행됨에 따라서 발생되는 열량을 측정하여

결롞적으로 복음을 젂하는 자는 문화상대주의적 관젅을 가져 자싞과 다른 문 화권 의 사람들의 행위와 삶을 자싞의 것과 같이 동읷핚 가치를 지닌 유효핚 것 으로 여길 필요가

 노장사상은 일체를 초탈하고 천지만물과 함께 자기 자신조차 잊고서 大通하는 깨달음에 이 르고자 하는 것...

‘소여’의 것으로 보고 묷화갂의 비교 를 수행하는 비교묷화적연구 혹은 교차묷화적 연구라고 통상 부르는

 대부분의 외국 시스템들이 지리정보 시스템용으로 가격이 비싼 상용 Tool을 사용하고 있는데 반해 종합 배젂자동화 시스템은 공개된 MFC (Microsoft