KR100382327B1

KR100382327B1 - 혼합장치

Info

Publication number: KR100382327B1
Application number: KR10-2002-0036315A
Authority: KR
Inventors: 김성열; 신현규
Original assignee: 익스팬테크주식회사
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-05-09
Also published as: WO2004002614A1; AU2002324354A1; KR20020070908A

Abstract

본 발명은 응집입자의 분리를 용이하게 하여 혼합 및 분산의 극대화를 도모하도록 한 혼합 장치에 관한 것으로, 소정의 초음파 발생수단이 설치된 초음파 발생조; 상기 초음파 발생조상에 설치된 고정 프레임; 상기 고정 프레임의 상부에 설치된 모터; 상기 모터의 축상에 연결된 구동 풀리; 상기 구동 풀리의 직하 방향으로 소정거리 이격되게 설치된 종동 풀리; 상기 구동 풀리 및 종동 풀리간에 설치된 벨트; 상기 고정 프레임의 하부의 일측을 가로질러 고정된 봉; 상기 고정 프레임의 하부의 타측에 설치된 롤러; 상기 롤러와 상기 종동 풀리사이에 설치된 회전봉; 및 상기 봉 및 회전봉 사이에 설치되어 상기 회전봉의 회전에 의해 함께 회전하는 볼통을 구비하여, 종래의 장치가 갖는 분쇄 및 분산 기능 이외에 장치내 용제를 초음파에 의해 진동을 시킴으로써 고형미분말 원료가 용제의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 행해질 뿐만 아니라 분쇄된 입자는 초음파 진동을 받으면서 혼합 및 분산이 되므로 혼합 및 분산을 극대화시킨다.

Description

혼합 장치{Mixing apparatus}

본 발명은 혼합 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용제를 사용하여 여러 종류의 고형미분말 원료간의 균질한 혼합, 고형미분말을 물 등의 용제에 균질하게 혼합 또는 분산시키는 혼합 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용제를 사용하여 여러 종류의 고형미분말 원료간의 균질한 혼합, 고형미분말을 물 등의 용제에 균질하게 혼합 또는 분산, 또는 고형미분말의 1.0마이크론 이하의 극미한 분쇄 및 분쇄입자의 균질한 혼합과 분산, 단순히 분말과 분말을 균질하게 혼합 및 입자끼리 응집된 응집입자를 분리시키기 위해서 종래에는 도 1에서와 같이, 수평으로 회전하는 원형의 회전체(1)내에 혼합 대상물(즉, 볼 및 물 등의 용제)을 넣고 혼합 및 분산성을 향상시키기 위해 볼 미디어(ball media) 또는 막대(rod)형의 미디어를 넣어 회전을 하여 목적을 달성하기도 하였다. 즉, 도 1에서 그 회전체(1)에는 수평으로 회전축(80)이 관통하고, 그 회전축(80)은 풀리(76)와 풀리(74)를 통해 모터(72)로부터의 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 그 회전축(80)은 지지대(70)에 지지된다. 그리고, 그 풀리(74)와 풀리(76)는 벨트(78)에 의해 상호 회전하게 된다.

그리고, 종래의 다른 방법으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 수직의 원통형 용기(4)내에 별도의 회전축(5)을 구비하고, 그 회전축(5)과 직각으로 막대 형태의 다수의 돌기부(6)를 부착한 장치내에 혼합 대상물(즉, 볼(2) 및 물 등의 용제(3))을 넣고 혼합 및 분산성을 향상시키기 위해 볼 미디어를 넣어 회전을 하여 목적을 달성하기도 하였다.

한편으로는, 수평으로 놓인 원형 고정 용기내에 별도의 회전축을 구비하고 그 회전축과 직각으로 막대 형태의 돌기부를 부착한 장치내에 혼합 대상물을 넣고 혼합 및 분산성을 향상시키기 위해 볼 미디어를 넣어 회전을 하여 목적을 달성하기도 하였다.

그러나, 상술한 종래의 장치들은 볼과 볼 사이에서 분말이 기계적인 힘에 의해서 분쇄 또는 분산을 시킬뿐, 응집입자의 분리에는 그리 효과를 보지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 응집입자의 분리를 용이하게 하여 혼합 및 분산의 극대화를 도모하도록 한 혼합 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 볼 밀(ball mill) 장치의 일예를 나타낸 도면,

도 2는 종래의 볼 밀 장치의 다른 예를 나타낸 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 제 4실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 7은 동일 조건하에서 종래의 볼 밀 장치와 본 발명의 제 4실시예의 구성을 상호 비교한 유전손실 비교 데이터를 설명하는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전체 2 : 볼

3 : 용제 4 : 용기

5 : 회전축 6 : 돌기부

10 : 용기 12 : 볼통

14a∼14f : 초음파 발생수단

20 : 모터 22 : 회전축

24 : 용기 26 : 볼통

28 : 돌기부 30a∼30f : 초음파 발생수단

40 : 용기 42 : 볼통

44 : 회전축 46 : 원판 디스크

48a∼48f : 초음파 발생수단

50 : 모터 52 : 구동 풀리

54 : 종동 풀리 56 : 벨트

58 : 볼통 60 : 초음파 발생조

62 : 고정 프레임 64 : 봉

66 : 롤러 68 : 회전봉

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 혼합 장치는, 혼합 대상물이 내장되는 볼통 및 상기 볼통이 수납되는 용기를 구비한 볼 밀; 및 상기 용기의 외부에 설치되어 상기 볼 밀에서의 혼합 대상물 혼합시에 상기 볼 밀에게로 초음파를 전달하는 다수의 초음파 발생수단으로 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 장치는, 소정의 초음파 발생수단이 설치된 초음파 발생조; 상기 초음파 발생조상에 설치된 고정 프레임; 상기 고정 프레임의 상부에 설치된 모터; 상기 모터의 축상에 연결된 구동 풀리; 상기 구동 풀리의 직하 방향으로 소정거리 이격되게 설치된 종동 풀리; 상기 구동 풀리 및 종동 풀리간에 설치된 벨트; 상기 고정 프레임의 하부의 일측을 가로질러 고정된 봉; 상기 고정 프레임의 하부의 타측에 설치된 롤러; 상기 롤러와 상기 종동 풀리사이에 설치된 회전봉; 및 상기 봉 및 회전봉 사이에 설치되어 상기 회전봉의 회전에 의해 함께 회전하는 볼통을 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 혼합 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 원통형의 용기(10)내에 그 용기(10)의 직경보다 작은 직경을 가진 볼통(12)이 수납된다. 그 볼통(12)내에는 다수의 볼(2)이 채워진다. 또한, 그 원통형의 용기(10)의 외측에는 냉각수 또는 냉각용제의 투입 및 배출을 위한 관이 설치된다. 그에 따라, 그 용기(10)와 볼통(12)간에는 냉각수 또는 냉각용제로 채워진다. 또한, 그 용기(10)의 외측에는 다수의 초음파 발생수단(14a∼14f)이 설치된다.

그리고, 그 볼통(12)내에는 다수의 볼(2) 뿐만 아니라 소정의 물 또는 용제(3)가 채워진다.

상술한 본 발명의 제 1실시예의 구성에 따르면, 볼통(12)이 회전하게 되면 그 볼통(12)내의 볼(2)이 함께 회전하면서 분쇄 및 분산되어 고형미분말 원료가 되는데, 이때 초음파 발생수단(14a∼14f)에서 발생되는 초음파가 그 볼통(12)내로 가해지게 된다. 그에 따라, 그 볼통(12)내의 고형미분말 원료가 용제(3)의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 된다, 그리고, 분쇄된 입자는 초음파 진동을 받으면서 혼합 및 분산이 이루어짐으로서, 혼합 및 분산이 극대화된다.

상술한 도 3a 및 도 3b는 특히 용기구조에 대하여 설명하였는데, 도 3a 및 도 3b에서와 같은 용기구조를 종래의 용기구조와 대체하여 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 수직의 원통형 용기(24)내에 그 용기(24)의 직경보다 작은 직경의 볼통(26)이 수납된다. 그리고, 그 볼통(26)내에는 다수의 볼(2)이 채워지고, 그 용기(24)와 볼통(26) 사이에는 물 또는 용제(3)가 채워진다.

또한, 별도의 회전축(22)을 갖춘 모터(20)가 그 볼통(26)의 상단부와 소정 거리 이격되게 상부에 위치하는데, 그 회전축(22)과 직각으로 막대 형태의 다수의 돌기부(28)가 설치된다.

그리고, 그 용기(24)의 외측에는 다수의 초음파 발생수단(30a∼30f)이 설치된다.

상술한 본 발명의 제 2실시예의 구성에 따르면, 모터(20)의 구동에 의해 회전축(22)이 소정 방향으로 회전하게 되고, 볼통(26)내에 위치하게 되는 그 회전축(22)상의 돌기부(28)가 함께 회전하게 된다.

그에 따라, 그 볼통(26)내의 볼(2)이 분쇄 및 분산되어 고형미분말 원료가 되는데, 이때 초음파 발생수단(30a∼30f)에서 발생되는 초음파가 그 볼통(26)내로 가해지게 된다. 그에 따라, 그 볼통(26)내의 고형미분말 원료가 용제(3)의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 된다, 그리고, 분쇄된 입자는 초음파 진동을받으면서 혼합 및 분산이 이루어짐으로서, 혼합 및 분산이 극대화된다.

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 수평의 원통형 용기(40)내에 그 용기(40)의 직경보다 작은 직경의 볼통(42)이 수납된다. 그리고, 그 볼통(42)내에는 다수의 볼(2)이 채워지고, 그 용기(40)와 볼통(42) 사이에는 물 또는 용제(3)가 채워진다.

그리고, 그 볼통(42)내에는 하나의 회전축(44)이 수평으로 설치되고, 그 회전축(44)상에 다수의 분쇄용 원판 디스크(46)가 상호 등간격으로 압입설치된다.

또한, 그 용기(40)의 외측에는 다수의 초음파 발생수단(48a∼48f)이 설치된다.

도 5에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 제 2실시예에서와 같이 그 회전축(44)을 회전시킬 수 있는 구성요소(모터 등)가 구비되어야 함은 물론이다.

상술한 본 발명의 제 3실시예의 구성에 따르면, 그 볼통(42)내의 회전축(44)이 회전하게 되면 그 회전축(44)상의 분쇄용 원판 디스크(46)가 함께 회전하게 된다.

그에 따라, 그 볼통(42)내의 볼(2)이 분쇄 및 분산되어 고형미분말 원료가 되는데, 이때 초음파 발생수단(48a∼48f)에서 발생되는 초음파가 그 볼통(42)내로 가해지게 된다. 그에 따라, 그 볼통(42)내의 고형미분말 원료가 용제(3)의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 된다, 그리고, 분쇄된 입자는 초음파 진동을 받으면서 혼합 및 분산이 이루어짐으로서, 혼합 및 분산이 극대화된다.

도 6은 본 발명의 제 4실시예에 따른 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 소정의 초음파 발생수단(도시 생략)이 설치된 초음파 발생조(60); 그 초음파 발생조(60)상에 설치된 고정 프레임(62); 그 고정 프레임(62)의 상부에 설치된 모터(50); 그 모터(50)의 축상에 연결된 구동 풀리(52); 그 구동 풀리(52)의 직하 방향으로 소정거리 이격되게 하측에 설치된 종동 풀리(54); 그 구동 풀리(52) 및 종동 풀리(54)간에 설치된 벨트(56); 그 고정 프레임(62)의 하부의 일측을 가로질러 고정된 봉(64); 그 고정 프레임(62)의 하부의 타측에 설치된 롤러(66); 그 롤러(66)와 종동 풀리(54)사이에 설치된 회전봉(68); 및 그 봉(64) 및 회전봉(68) 사이에 설치되어 그 회전봉(68)의 회전에 의해 함께 회전하는 볼통(58)을 구비한다.

그 볼통(58)내에는 다수의 볼 및 물 등의 용제가 채워진다.

한편, 도 6의 용기를 초음파 발생조(60)에 잠긴 채로 가동할 수도 있다.

또한, 도 6에서 그 초음파 발생조(60)를 상하로 움직이게 할 수도 있고, 그 고정 프레임(62)을 상하로 움직이게 할 수도 있다.

상술한 본 발명의 제 4실시예의 구성에 따르면, 모터(50)가 구동하게 되면 그 모터(50)의 축상에 설치된 구동 풀리(52)가 회전하게 되고, 그로 인해 그 구동 풀리(52)의 회전력이 벨트(56)를 통해 종동 풀리(54)에게로 전달된다.

그 종동 풀리(54)가 그 구동 풀리(52)와 동일한 회전방향으로 회전하게 되면 그 종동 풀리(54)와 롤러(66)사이에 설치된 회전봉(68)이 회전하게 된다. 그에 따라, 볼통(58)이 그 회전봉(68)의 회전방향과는 반대방향으로 회전하게 된다.

그에 따라, 그 볼통(58)내의 볼이 분쇄 및 분산되어 고형미분말 원료가 되는데, 이때 초음파 발생조(60)에서 발생되는 초음파가 그 볼통(58)내로 가해지게 된다. 그에 따라, 그 볼통(58)내의 고형미분말 원료가 용제의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 된다, 그리고, 분쇄된 입자는 초음파 진동을 받으면서 혼합 및 분산이 이루어짐으로서, 혼합 및 분산이 극대화된다.한편, 상기 제 1실시예에서와 같이, 상기 볼통을 볼 및 물 등의 용제가 채워지는 내부 용기과 상기 내부 용기가 수용되는 외부 용기로 구성하고, 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간에 냉각수가 순환되도록 함으로써, 초음파발생조의 작동에 따른 온도상승을 방지하여 장치의 오동작을 예방하도록 할 수 있다.

우선, 실험 대상물인 유전체 원료의 조성비를 주원료(0.78mole ZrO₂+ 0.22mole SnO₂+ 1.0mole TiO₂)에 주원료 대비 0.5 중량부의 ZnO, 0.25 중량부의 NiO로 하고, 실험조건으로는 그 유전체 원료에 대해 0.8 중량부의 분산제 및 60 중량부의 증류수를 도 1의 종래 장치와 도 6의 본 발명의 장치에 넣고 다양한 시간대별로 혼합한 액상의 혼합물(slurry)을 별도의 교반장치에서 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 유전체 원료 대비 5 중량부를 투입하여 약 30분간 교반하고, 110℃에서 8시간 건조, 분쇄, 성형, 소성을 하고, 균질한 혼합 및 분산이 이루어질수록 낮은 값을 나타내는 유전손실을 측정후 비교분석하였다.

그 비교분석 결과, 본 발명에 의한 장치는 약 3시간의 가동으로도 종래의 장치에 의한 27시간 가동결과와 동일하였음을 알 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 장치가 갖는 분쇄 및 분산 기능 이외에 장치내 용제를 초음파에 의해 진동을 시킴으로써 고형미분말원료가 용제의 진동을 전달받아 응집입자의 분리가 용이하게 행해질 뿐만 아니라 분쇄된 입자는 초음파 진동을 받으면서 혼합 및 분산이 되므로 혼합 및 분산이 극대화되는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims

삭제
삭제
소정의 초음파 발생수단이 설치된 초음파 발생조;

상기 초음파 발생조상에 설치된 고정 프레임;

상기 고정 프레임의 상부에 설치된 모터;

상기 모터의 축상에 연결된 구동 풀리;

상기 구동 풀리의 직하 방향으로 소정거리 이격되게 설치된 종동 풀리;

상기 구동 풀리 및 종동 풀리간에 설치된 벨트;

상기 고정 프레임의 하부의 일측을 가로질러 고정된 봉;

상기 고정 프레임의 하부의 타측에 설치된 롤러;

상기 롤러와 상기 종동 풀리사이에 설치된 회전봉; 및

상기 봉 및 회전봉 사이에 설치되어 상기 회전봉의 회전에 의해 함께 회전하는 볼통을 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
제3항에 있어서,

상기 볼통은, 혼합 대상물인 볼과 물 또는 용제가 채워지는 내부 용기와, 상기 내부 용기가 수납되는 외부 용기를 구비하며,

상기 내부 용기와 외부 용기 사이에는 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.