초임계 탈지 시스템 (Supercritical De-binding System) [SCDB 시리즈]

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by suflux 2014. 2. 13. 08:00

분말사출성형은 금속사출성형(MIM: Metal Injection Molding), 세라믹사출성형(CIM: Ceramic Injection Molding)으로 분류하는 기술로, 각종 금속 분말재료나 세라믹 분말재료를 적절한 바인더 시스템과 혼합하여 분말과 바인더 시스템의 분말 혼합체를 제조한 후에 이 분말 혼합체를 사출성형 공정을 통해 원하는 형상의 제품(Green Body)을 만들고, 다시 그 중에 있는 바인더 시스템을 제거하여 최종적인 소결 공정을 통해 완성된 금속이나 세라믹 성형제품을 만드는 제조공법입니다.

초임계 이산화탄소는 확산속도가 크고 표면장력이 낮아 금속분말간의 미세기공 속으로 빠르게 침투하여 Binder를 녹인 후 빠르게 빠져 나오는 효과적인 역할을 합니다. 초임계CO₂를 이용한 탈지의 경우 초기 투자비용은 크지만, 제품을 대량생산, 추출된 binder의 재활용, 시간절감, 추출공정 중 시편의 적은 변형, 환경친화 등의 장점을 갖는 에너지 절약형 신기술입니다.

초임계 탈지공정의 장점
• Debinding 공정시간 단축
• 친환경적이며 낮은 에너지 비용, 우수한 탈지 효과로 물성이 우수
• 형태 안정성 우수 - Swelling, Shrinkage가 없음
• Nano 분말 적용할 경우 매우 효과적
• 소결 후 제품 표면의 향상된 표면을 얻을 수 있음
• 두꺼운 부품의 양산이 가능 (세계 최초로 양산에 적용, 향후 PIM(Podwer Injection Molding) Technology 발전에 기여)
• CO₂와 분말과의 반응이 없기 때문에 열역학적으로 안정) 추출된 파라핀 왁스의 재사용 가능.

초임계 탈지의 응용
초임계 유체를 용매로 이용하는 탈지 공정은 분말 사출 성형의 결합제(binder)의 제거, 파라핀 왁스의 제거, 스와프(swarf)에서의 연마유 제거 등의 공정에 활발하게 접목되어지고 있다.

<초임계 탈지 시스템 SCDB 05 모델 >

SCDB 05 모델은 초임계 이산화탄소를 이용한 탈지 반응을 수행할 수 있는 반응기로, 소량의 시료를 처리할 수 있으며, 반응조의 용량은 500㎖ 이하입니다. 가열반응과 용매추출 방법에 비해 초임계 추출은 친환경적이고 공정시간을 단축할 수 있으므로 초임계 상태를 유지하는 장치의 구성이 중요하며, 이산화탄소 가스를 초임계화 하기 위한 온도와 압력의 정밀한 조절이 가능하도록 구성하였습니다.

SCDB05 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다.

Extraction Vessel	0.5 ℓ x 1기 Max. Working Condition : 350 ㎏/㎠ at 70 ℃
Separate Vessel	0.3 ℓ x 2기
CO₂ Storage Vessel	0.5 ℓ x 1기
CO₂ High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 100㎖/min
Co-Solvent Pump & System	Max. Flow Rate : 12㎖/min
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Touch Panel Type
Structure	Packing Type

<초임계 탈지 시스템 SCDB 10 모델 >

SCDB 10 모델은 초임계 이산화탄소를 이용한 탈지 반응을 수행하며, 반응조의 용량은 1000㎖ 이상입니다. 가열반응과 용매추출 방법에 비해 초임계 추출은 친환경적이고, 공정시간을 단축시키므로 초임계 상태를 유지하는 장치의 구성이 중요하며, 이산화탄소 가스를 초임계화 하기 위한 온도와 압력의 정밀한 조절이 가능하도록 구성하였습니다.

SCDB10 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다.

Extraction Vessel	1 ℓ x 1기 Max. Working Condition : 350 ㎏/㎠ at 80 ℃
Separate Vessel	0.5 ℓ x 2기
CO₂ Storage Vessel	2 ℓ x 1기
CO₂ High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 100㎖/min
Co-Solvent Pump & System	Max. Flow Rate : 12㎖/min
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Electric Box Panel Type
Structure	Packing Type

<초임계 탈지 시스템 SCDB 100 모델 >

SCDB 100 모델은 생산 목적 설비의 데모 모델 형식으로 제작하는 설비로, 준생산용 설비 규모입니다. 생산용 플랜트 설비에 적용하기 전 단계로, 다양한 초임계 탈지 실험을 통해 얻은 공정 데이터를 생산에 적합하게 도출하여, 생산공정 테스트를 할 수 있도록 제작합니다. 이러한 테스트는 공정과 용량에 따른 생산량에 대한 결과를 얻게 되고, 이 결과를 통하여 전체 생산용 설비의 생산량과 설비의 규모를 추산할 수 있습니다. 또한, 생산량이 많지 않은 특수한 재료의 경우에 반응조의 수량을 조절하여 생산용 제품으로 활용이 가능합니다.

준생산용 초임계 추출 반응을 수행할 수 있는 추출조의 용량은 10ℓ 이상이며, 생산량에 대한 점검이 주요한 설비이므로 여러 개의 추출조를 순환하면서 추출공정의 준비시간을 줄이는 방식으로 공정 패턴을 설정합니다. 시편 크기와 종류에 맞는 트레이형 바스켓을 제작하여 시편의 생산량과 효율을 최대화합니다.

SCDB100 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다.

Extraction Vessel	15 ℓ x 2기 Max. Working Condition : 350 bar at 80 ℃
Separate Vessel	5 ℓ x 2기
CO₂ Storage Vessel	20 ℓ x 1기
CO₂ High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 1 ℓ/min
CO₂ Gas Booster System	Min. Pressure (1 step): 50 ㎏/㎠
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Electric Box Type