(57)【要約】  本発明は、有機質材料の乾燥工程中の炭化の早期検知方法に関するものである。本発明の方法は、有機質材料の熱分解によって発生する水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を含む排気温度の単位時間当たりの変化量、排気中の一酸化炭素／二酸化炭素の発生濃度を測定して、それを炭化発生と判断することにより、乾燥器内の炭化を早期検知することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質材料の乾燥工程中の炭化の早期検知方法であって、
（１）有機質材料を乾燥器内で熱風乾燥させる段階と、
（２）前記熱風乾燥によって放出される水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を含む排気温度の単位時間当たりの変化量を探知する段階と、または、
（３）前記排気中の一酸化炭素濃度を探知する段階と、または、
（４）前記排気中の二酸化炭素濃度を探知する段階と、
を１つ以上含むことを特徴とし、
前記（２）段階で排気温度が０．５℃／ｍｉｎ以上に上昇する場合、または、前記（３）段階で一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合、または、前記（４）段階で二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する炭化の早期検知方法。
【請求項２】
前記有機質材料が、直径５００μｍ以下のポリマー粒子である請求項１に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項３】
前記ポリマー粒子が、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、メチルメタクリレートブタジエンスチレン（ＭＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のうち１つ以上である請求項２に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項４】
前記乾燥器が、流動層乾燥器（ＦＢＤ：粒子を流動化させて乾燥させる乾燥器）である請求項１から３のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項５】
前記（２）〜（４）段階のうち２個以上を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項６】
前記排気温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、
前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合に炭化が発生したと判断する請求項１から５のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項７】
前記排気温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、
前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する請求項１から６のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項８】
前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過し、
前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する請求項１から７のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【請求項９】
前記排気温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、
前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過し、前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する請求項１から８のいずれか一項に記載の炭化の早期検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年６月２３日付の大韓民国特許出願第１０−２０１７−００７９４４５号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、有機質材料の製品の合成後、乾燥器内での乾燥工程中の炭化による火災など安全事故の予防のための炭化現象の早期検知方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在生産されている有機質材料の製品、例えば、粒子系の基礎素材製品などの場合、合成、脱水などの工程を経て乾燥器で乾燥され、乾燥過程で使われる熱風の温度及び風速を制御することにより、仕様に合う製品を生産している。
【０００４】
制御可能な多様な乾燥因子のうち、高い熱風温度を使用するほど製品品質（残留溶媒の低減側面）及び生産量の増大には有利であるが、製品品質及び安全上の理由によって、一定レベル以下の熱風温度で乾燥される。それにも拘らず、乾燥器内の炭化事故が持続的に報告されているために、炭化可能性は常に潜在されており、これは、大きな火災に繋がる可能性が高いために、安全性及び生産性の問題が発生する。
【０００５】
ほとんどの炭化現象の原因は不明なので、炭化の早期検知を通じる予防が最善策であるが、現在は、乾燥器から放出される排気温度を確認するか、炭化発生時に作業者が直接匂いを嗅いで炭化を検知することが一般的である。しかし、このような方式は、炭化発生時点の検知に不正確であり、安全事故の恐れもあるので、それを改善する必要がある。これにより、より正確に炭化発生時点を検知することができる方法が持続的に要求され、本発明者らは、排気温度の上昇、一酸化炭素／二酸化炭素濃度の上昇などを用いて炭化現象を早期に検知することができる方法を明かにした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、既存の有機質材料の製品の合成後、使われる乾燥器内の乾燥工程進行中の炭化による火災など安全事故の予防のための炭化現象の早期検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を果たすために、本発明は、熱風及び熱水を使用する乾燥器内部の不確かな原因による安全事故の予防のための排気温度及び一酸化炭素／二酸化炭素濃度の検知方法を提供する。
【０００８】
有機質材料の製品は、合成、脱水などの工程を経た後、乾燥器で熱風によって乾燥されるが、有機質材料が加熱されれば、熱分解によって水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）などが放出され、この過程で発熱反応が伴われて温度が上昇するが、これは、排気温度の上昇の原因となる。
【０００９】
本発明では、前記炭化現象時に発生する発熱反応による排気温度の上昇及び／または一酸化炭素／二酸化炭素発生濃度などを測定して、炭化現象を早期に検知することができる方法を提供する。本発明では、実際現場炭化と類似している条件での再現実験室テスト（Ｌａｂ  Ｔｅｓｔ）を通じて一酸化炭素／二酸化炭素発生濃度を測定することにより、炭化検知可能性を分析し、その可能性に基づいて実際適用事例を提示する。本発明による方法で有機質材料を高温で乾燥させ、炭化可能性がある物質を乾燥させる場合、炭化及び火災予防による安全性及び製品生産性の向上が期待される。
【００１０】
本発明による検知方法は、多数の微粉によって乾燥器内部状況を視覚で確認することが不可能な状況、すなわち、外部で匂い検知外に炭化確認方法がない状況に使われ、また、乾燥器内部温度が高くて、ガス濃度測定器を内部に設置することができず、排気された後、サイクロンなどで特定の温度以下に冷えたガス濃度を通じて測定しなければならない場合に適用される。
【００１１】
本発明は、１つの実施態様において、（１）有機質材料を乾燥器内で熱風乾燥させる段階；及び（２）前記乾燥によって放出される水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を含む排気温度の単位時間当たりの変化量を探知する段階；または、（３）前記排気中の一酸化炭素濃度を探知する段階；または、（４）前記排気中の二酸化炭素濃度を探知する段階；を１つ以上含み、前記（２）段階で排気温度が０．５℃／ｍｉｎ以上に上昇する場合、または、前記（３）段階で一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合、または、前記（４）段階で二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する有機質材料の乾燥工程中の炭化の早期検知方法を提供する。
【００１２】
１つの実施態様において、前記有機質材料は、直径５００μｍ以下のポリマー粒子を含む。
【００１３】
１つの実施態様において、前記有機質材料の乾燥と炭化とが発生する空間は、ポリマー粒子を乾燥させるために、産業体で主に活用する大型（数十ｍ２）流動層乾燥器（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｂｅｄ  ｄｒｙｅｒ、ＦＢＤ：粒子を流動化させて乾燥させる乾燥器）の内部である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の炭化の早期検知方法は、乾燥器排気温度の単位時間当たりの変化量及び／または排気中の一酸化炭素／二酸化炭素の濃度増加を測定して、それを炭化発生と判断することにより、乾燥機内の炭化を早期検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】比較例による炭化検知方法であって、製品乾燥時に、乾燥器内部または排気温度をモニタリングし、あらかじめ特定しておいた正常温度範囲を外れれば、炭化発生と判断する方法を示した図面である。
【図２】本発明によって単位時間当たりの排気温度変化量をモニタリングして、温度上昇量が一定値以上に測定される場合、警告信号を作動させて、炭化の有無を確認する方法を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明をより具体的に説明する。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常的に、または辞書的な意味として限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則を踏まえて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。
【００１８】
１つの実施態様において、本発明の有機質材料の乾燥工程中の炭化の早期検知方法は、（１）有機質材料を乾燥器内で熱風乾燥させる段階；及び（２）前記乾燥によって放出される水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を含む排気温度の単位時間当たりの変化量を探知する段階；または、（３）前記排気中の一酸化炭素濃度を探知する段階；または、（４）前記排気中の二酸化炭素濃度を探知する段階；を１つ以上含み、前記（２）段階で排気温度が０．５℃／ｍｉｎ以上に上昇する場合、または、前記（３）段階で一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合、または、前記（４）段階で二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する。
【００１９】
１つの実施態様において、前記方法は、前記（２）〜（４）段階のうち２個以上を含む。
【００２０】
１つの実施態様において、前記有機質材料は、直径５００μｍ以下のポリマー粒子、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、メチルメタクリレートブタジエンスチレン（ＭＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のうち１つ以上を含む。
【００２１】
１つの実施態様において、乾燥によって放出される水（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を含む排気温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上である場合に炭化が発生したと判断するが、これは、材料及び乾燥器状態によって、例えば、２℃／４ｍｉｎに変更されうる。
【００２２】
１つの実施態様において、前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２３】
１つの実施態様において、前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２４】
１つの実施態様において、前記温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２５】
１つの実施態様において、前記温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２６】
１つの実施態様において、前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過し、前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２７】
１つの実施態様において、前記温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上であり、前記排気中の一酸化炭素濃度が２ｐｐｍを超過し、前記排気中の二酸化炭素濃度が１０％以上増加する場合に炭化が発生したと判断する。
【００２８】
前述したように、本発明の炭化の早期検知方法は、特定の炭化発生条件を使用することにより、既存の検知方法に比べて、正確に炭化時点を判断することができる。前記方法によって、炭化事故を予防することができて、安定性及び製品生産性を改善させることができる。
【００２９】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明する。下記に記載した実施例は、単に本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の要旨によって、本発明の範囲が、これら実施例によって制限されないということは当業者にとって明白である。
【００３０】
比較例−乾燥器内部／排気温度モニタリング
【００３１】
本比較例では、従来方式による炭化検知方法を記載する。
【００３２】
有機質材料の製品合成後、乾燥時に、乾燥器内部あるいは排気温度をモニタリングして、あらかじめ特定しておいた正常運転範囲を外れれば、炭化可能性があると判断して対応する。
【００３３】
大型乾燥器の場合、内部温度測定データにノイズが多数発生する。これにより、実際炭化が発生しなくても、状況に応じて特定の温度以上になるか、特定の温度以上をしばらく保持する場合が多い。また、炭化による急激な温度変化が発生するとしても、正常運転範囲の間であれば、炭化による発熱反応を推定しにくいという短所がある。
【００３４】
これと関連して、経時的な乾燥器内の温度変化を示す図１を説明すれば、「１」は、正常運転範囲を外れたと見えるが、データノイズや状況に応じて発生可能な現象であって、炭化可能性は事実上低い。一方、「２」は、急激な温度変化で見る時、炭化可能性があるが、正常運転範囲内において炭化認知可能性が低い。
【００３５】
したがって、従来方式による炭化検知方法では、正確な炭化時点検知の信頼性が落ちる。
【００３６】
実施例
【００３７】
本実施例では、本発明による炭化の早期検知方法を記載する。
【００３８】
１．乾燥器排気温度の変化量モニタリング
【００３９】
前記比較例の問題点を解決するために、単位時間当たりの排気温度の変化推移を分析して活用することができる。
【００４０】
単位時間当たりの排気温度変化量をモニタリングして、特別な温度変化がないにも拘らず、温度上昇量が一定値以上に測定される場合（発熱反応を伴った炭化が発生する場合、急激な温度上昇が発生）、警告信号（ｗａｒｎｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）を作動させて、炭化の有無を確認する方法などとして活用することができる。
【００４１】
これと関連して、単位時間当たりの排気温度変化量を示す図２を説明すれば、温度上昇量が温度変化量限界線を超える場合（「２」に該当）、炭化可能性がある。
【００４２】
炭化に対する実験室テストの結果、温度の単位時間当たりの変化量が０．５℃／ｍｉｎ以上である場合に炭化が発生したと判断することができる。
【００４３】
実際に単位時間当たりの排気温度変化量をモニタリングした結果を量産工程に適用した事例がある。
【００４４】
２．排気中の二酸化炭素濃度モニタリング
【００４５】
有機質材料の炭化過程では、水及び一酸化炭素／二酸化炭素が発生し、二酸化炭素が最も多量発生するので、二酸化炭素濃度モニタリングを通じて一定濃度以上で警告信号を作動させて、炭化の有無を確認する方法などとして活用することができる。
【００４６】
炭化に対する実験室テストの結果、炭化及び煙発生時に１０％以上二酸化炭素の濃度が増加する傾向を確認したので、これに基づいて炭化が発生したと判断することができる。
【００４７】
３．排気中の一酸化炭素濃度モニタリング
【００４８】
有機質材料の炭化時に、一酸化炭素は二酸化炭素に比べて相対的に少ない量が発生すると知られており、例えば、二酸化炭素発生量の１／１０〜１／５のレベルで発生する。
【００４９】
二酸化炭素の場合、空気中に一般的に４００ｐｐｍレベルで存在するが、状況及び環境に応じてレファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）濃度が実際に１００ｐｐｍ以上差が出ることができて、データ変動（ｄａｔａ  ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）が激しい。一方、一酸化炭素は、空気中に０〜２ｐｐｍで存在してレファレンスの基準線（ｂａｓｅ  ｌｉｎｅ）濃度が明確であり、データ変動がほとんどないという長所がある。
【００５０】
したがって、一酸化炭素の濃度が２ｐｐｍを超過して増加すれば、炭化が進められると判断することができる。
【００５１】
下記に実際現場での炭化を再現した本発明で実施した実験室テストの内容及び結果を記載する。
【００５２】
＜実験室テスト関連内容＞
【００５３】
実験室テストは、流動層乾燥器（ＦＢＤ）で乾燥されるＡＢＳ粉末に関する内容であるが、その他の有機材料物質の多様な形態の乾燥器に適用できると期待される。
【００５４】
実験室テストの目的
【００５５】
ＡＢＳ粉末の炭化モニタリングのための炭化検知計器を設置してＣＯ／ＣＯ２の検知可能性を確認するためのものである。
【００５６】
実験室テストの内容
【００５７】
−乾燥器累積粉末炭化現象再現
【００５８】
−表面温度上昇によるＡＢＳ粉末の外形変化、及びＣＯとＣＯ２濃度変化の観察
【００５９】
実験室テストＣＯ／ＣＯ２測定器の仕様
【００６０】
−ＣＯ測定器：正確度（ａｃｃｕｒａｃｙ）５ｐｐｍ、範囲（ｒａｎｇｅ）０〜１，０００ｐｐｍ、反応時間：〜３０秒
【００６１】
−ＣＯ２測定器：正確度４０ｐｐｍ、範囲０〜４，０００ｐｐｍ、反応時間：〜３０秒
【００６２】
実験室テストの結果
【表１】
2019533798.tif 000003
＊大気中のＣＯ及びＣＯ２の平均濃度は、それぞれ０〜２ｐｐｍ及び４００ｐｐｍレベルであるが、環境に応じて異なる。
【００６３】
前記表で外形変化、すなわち、表面変色に対する１）〜４）の状態は、次の通りである（丸表示部分が底面状態である）。
【表２】
2019533798.tif 000004
【表３】
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【００６４】
実験室テストの結論
【００６５】
−ＡＢＳ粉末滞積及び表面温度の増加による炭化現象再現及び表面温度の増加による外形的変化及びＣＯとＣＯ２濃度変化を観察した。
【００６６】
−炭化現象再現が可能である。
【００６７】
−一酸化炭素濃度の場合、炭化が進められることによって発生する濃度の微量変化を観察し、煙及び完全な炭化が発生する前、比較的迅速に変化する濃度変化及び煙発生後、急激な濃度変化の観察を通じて一酸化炭素センサーを通じる炭化検知可能性を確認した。レファレンス濃度がほぼ０ｐｐｍレベルであるという長所がある。
【００６８】
−二酸化炭素濃度の場合、実験装備が単純であり、計器正確度が低くて、実験室テストを通じる測定具現に限界があったが、炭化及び煙発生時にレファレンス濃度（環境／状況に応じて変化可能）に比べて、１０％ほど濃度上昇を観察して、二酸化炭素センサーを通じる炭化検知可能性を確認した。
【００６９】
−本実験は、開放された空間で進められた実験であって、実際密閉された空間で検知する乾燥器で優れた性能の一酸化炭素／二酸化炭素測定器を使用した濃度測定を通じて、炭化発生の有無をモニタリングすることができると判断される。
【００７０】
以上、図面及び実施例を参照して、本発明による望ましい実施態様を記述したが、これは例示的なものであり、当業者ならば、これにより、本発明の範囲が制限されるものではなく、これより多様な変形及び均等な他の実施態様が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の実質的な範囲は、下記の特許請求の範囲とそれらの等価物とによって定義される。
【図１】
2019533798.tif 000006
【図２】
2019533798.tif 000007
【国際調査報告】
2019533798.tif 000008
2019533798.tif 000009
2019533798.tif 000010
2019533798.tif 000011