KR100558270B1 - 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 - Google Patents
나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100558270B1 KR100558270B1 KR1020030075544A KR20030075544A KR100558270B1 KR 100558270 B1 KR100558270 B1 KR 100558270B1 KR 1020030075544 A KR1020030075544 A KR 1020030075544A KR 20030075544 A KR20030075544 A KR 20030075544A KR 100558270 B1 KR100558270 B1 KR 100558270B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal powder
- nano
- unit
- stirring
- powder
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 120
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000010333 wet classification Methods 0.000 title claims description 31
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 72
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 48
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 42
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 32
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 14
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 5
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims 1
- -1 Classifier Substances 0.000 abstract 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009646 cryomilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
나노 단위의 금속 분말을 알코올류 및 분산제를 포함하는 소정량의 액상 조성물에 혼합하여 교반한 뒤, 적절한 추출수단을 통하여 균일한 크기의 금속 분말을 분류해 낼 수 있는 금속 분말 분급 장치 및 분급 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 장치에 따라 특히 항균 효과가 탁월한 나노 단위로 균일한 크기의 금속 분말을 저렴하고 용이하게 분급할 수 있다.
나노 분말, 분급, 분산제
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분급 장치의 대략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분급 장치의 대략적인 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 습식 분급 장치 200 : 제 1 저장부
250, 350, 450 : 교반수단 300 : 제 2 저장부
400 : 분산부 500 : 추출부
본 발명은 금속 분말의 분급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 단위의 금속 분말을 용도 및 크기에 따라 적절하게 분류할 수 있는 분급 장치, 분급 방법 및 그 과정에서 사용되는 액상 조성물에 관한 것이다.
현재, 산업기술의 급속한 발달로 극도의 미세한 부품 및 그를 이용한 기기들의 요구에 부합하는 새로운 재료의 필요성에 의해, 종래의 마이크로미터 크기의 재료에 비해 탁월한 성질을 가지는 수십~수백 나노미터 이하의 나노 단위 분말의 합성 및 응용에 관한 연구가 관심을 모으고 있다.
특히, 은(silver)과 같은 금속 물질은 항균성을 가지고 있어서 냉장고, 세탁기, 페인트, 벽지, 신발 등 실생활에 다양한 용도로 사용될 수 있는데, 효율적인 사용을 위해서 나노 단위의 분말 상태로 사용된다.
그와 같은 나노 단위의 분말은 다양한 방법으로 제조된다. 아크(arc)를 발생시켜 나노 단위의 분말을 형성하는 아크 방전법, 진공상태에서 융점 이상의 고온으로 나노 단위의 분말을 형성하는 가스 증발법 등이 있으며, 그 외에도 기계화학적인 방법으로 나노 단위의 분말을 형성할 수 있고, 스퍼터링(sputtering)이나 냉동 분쇄법(cryomilling)으로 나노 단위의 분말을 형성할 수 있다.
한편, 최근에 가는 금속선에 펄스파워(pulse power)를 순간적으로 인가하여 나노 단위의 금속 분말을 제조하는 전기폭발법이 사용되는데, 전기폭발법은 다른 방법에 비해 적은 에너지로 많은 양의 나노 단위의 금속 분말을 제조할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 전기폭발법을 사용하여 제조된 나노 단위의 금속 분말은 수 ㎚에서 수 ㎛의 다양한 크기를 가지게 되며, 효율적인 나노 단위의 금속 분말의 사용을 위해서는 대략 비슷한 크기별로 나노 단위의 금속 분말을 분급해야 한다.
그러나, 현재로서 전기폭발법 또는 기타 방법으로 제조된 다양한 크기의 나 노 단위의 금속 분말을 크기별로 분급하기 위한 장치 등이 바람직하게 제시되지 않고 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 바와 같이 다양한 크기를 가지는 나노 단위의 금속 분말을 효율적으로 분급할 수 있는 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 나노 단위의 금속 분말을 습식 분급하는 데 사용되는 액상 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일관점에 따르면, 나노 단위의 금속 분말과 분산제 및 알코올류가 용해되어 있는 액상 조성물을 균일하게 혼합시킬 수 있는 제 1 교반수단이 구비된 제 1 저장부와; 상기 저장부의 교반수단에 의하여 생성된 제 1 금속 분말 콜로이드와 알코올류를 균일하게 혼합시킬 수 있도록 구성된 분산부와; 상기 혼합부를 통하여 얻어진 제 2 금속 분말 콜로이드 중 액상 콜로이드 성분만을 여과시키는 추출부를 포함하는 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치를 제공한다.
본 발명에 따르는 습식 분급 장치에 있어 필요한 경우 상기 금속 분말과, 상기 분산제와 다른 형상의 분산제 및 상기 제 1 알코올류가 용해되어 있으며 제 2 교반수단을 구비하여, 상기 제 1 금속 분말 콜로이드와는 구분되는 제 3 금속 분말 콜로이드를 형성하는 제 2 저장부를 더욱 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 나노 단위의 금속 분말을 물과 분산제 및 제 1 알코올류가 포함되어 있는 액상 조성물에 혼합하는 교반단계; 상기 교반단계를 통하여 얻어진 제 1 금속 분말 콜로이드를 제 2 알코올류를 포함하는 분급 조성물과 혼합하는 혼합 단계; 및 상기 혼합단계를 통하여 얻어진 제 2 금속 분말 콜로이드 중 액상 콜로이드 성분을 여과시키는 추출 단계를 포함하는 나노 단위 금속 분말의 습식 분급 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 관점에서는 나노 단위의 금속 분말을 포함하는 총 액상 조성물을 기준으로 물 80 ~ 90 중량%, 알코올류 4 ~ 10 중량%, 분산제 1.5 ~ 2 중량%, 상기 나노 단위의 금속 분말 4.5 ~ 8 중량%로 구성되는 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물이 제공된다.
더욱이, 본 발명의 또 다른 관점에 따르면 상기 분말 추출용 액상 조성물을 소정 시간 교반하여 생성된 금속 분말 콜로이드에 대하여 소정량의 에탄올, 필요한 경우에는 당분등이 혼합되어 있는 나노 단위 금속 분말의 분급에 사용되는 분산 조성물이 제공된다.
본 발명에 대한 바람직한 실시예를 기술하기에 앞서 본 발명에서 사용된 나노 단위의 금속 분말이란 입자의 직경이 1 ㎚ ~ 2 ㎛ 인 금속 분말을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
우선, 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 습식 분급 장치(100)는 나노 단위의 금속 분말이 액상 조성물에 혼합되어 교반되는 제 1 저장부(200)와 상기 제 1 저장부(200)에서의 교반에 의하여 형성된 금속 분말 콜로이드를 더욱 분산/활성화시키는 분산부(400)와, 상기 제 1 저장부(200)에서의 처리에 의하여 분산된 금속 분말 콜로이드만을 분류하는 추출부(500)으로 구성되어 있다. 그리고, 실선으로 도시된 화살표는 나노 단위의 금속 분말이 이송되는 이송수단 및 이송방향을 도시한 것으로서, 설명의 편의를 위해 회수관(620, 640), 연결관(610), 급송관(630)으로 칭한다.
상기 제 1 저장부(200)는 대략 1 ㎚ ~ 2 ㎛ 크기의 금속 분말을 1차적으로 활성화시키기 위하여 소정량의 분산제 및 알코올류가 액상 조성물로 저장되어 있는 구성으로서, 그 상단에는 나노 단위의 금속 분말 및 액상 조성물을 그 내부에 수용할 수 있도록 투입구(210)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 저장부(200)의 일측 하단에는 교반수단(250)이 연결되어 있어, 나노 단위의 금속 분말과 분산제 등이 포함되어 있는 액상 조성물을 균일하게 혼합하여 나노 단위의 금속 분말이 1차적으로 분산될 수 있도록 한다. 상기 교반수단(250)은 제 1 저장부(200) 내부로 유입된 금속 분말과 액상 조성물을 균일하게 혼합할 수 있도록 바람직하게는 외부의 전원과 연결되는 펌프(pump)를 사용하게 된다.
상기 교반수단(250)을 통하여 액상 조성물과 나노 단위의 금속 분말이 균일하게 혼합되는 과정에서 내부의 온도 및 압력 등을 측정하기 위하여 상기 제 1 저장부(200)의 측면에는 온도계(270)와 압력계(260)가 설치되어 교반 과정에서 적절 한 온도 및 압력을 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 그 상단의 주변으로는 공기 배출부(240)가 설치되어 있으며, 내부 상단 중앙 및 내측벽에는 펌프의 작용으로 회수관(640)을 통해 순환하는 금속 분말이 혼합된 액상 조성물이 제 1 저장부(200) 내부로 재차 투입되도록 분사 노즐(230)이 설치되어, 펌프 교반을 통해 나노 단위의 금속 분말이 액상 조성물과 균일하게 교반되도록 한다. 그리고, 교반시 제 1 저장부(200)와 분산부(400) 각각은 밀폐상태가 유지된다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 상기 제 1 저장부(200)에서의 교반에 따라 나노 단위의 금속 분말이 액상 조성물과 융합되는 금속 분말 콜로이드는 연결관(610)을 통하여 분산부(400)로 공급된다. 상기 분산부(400)의 구성은 이미 서술한 바 있는 제 1 저장부(200)과 사실상 동일하다. 즉, 분산부(400)의 일측 하단에는 교반수단(450)이 연결되어 제 1 저장부(200)의 처리에 의하여 형성되어 분산부(400) 내부로 유입되는 금속 분말 콜로이드와 상기 금속 분말 콜로이드를 더욱 활성화된 상태로 유도할 수 있는 분급 조성물을 균일하게 혼합시키며, 측면에는 교반 과정에서의 온도와 압력을 측정할 수 있는 온도계(470)와 압력계(460)가 설치되고, 상단에는 저장부(200)의 처리에 의하여 형성된 금속 분말 콜로이드와 분급 조성물을 저장부 내부로 수용하기 위하여 투입구(410)가 형성되며, 내부 상단 중앙과 내측벽에는 분사 노즐(430)이 형성되어 있다.
상기 분산부(400)에서의 교반에 의하여 더욱 활성화/분산된 금속 분말 콜로이드는 급송관(620)을 통하여 추출부(500)로 이송된다. 상기 추출부(500)의 내부에 는 활성화된 상태의 금속 분말 콜로이드를 크기에 따라 추출할 수 있도록 여과 수단(510)이 형성되어 있다. 상기 여과수단(510)은 적절하게 분산된 금속 분말을 크기에 따라 콜로이드액상과 고형상으로 분류할 수 있는 것으로, 바람직하게는 필터(filter)를 사용할 수 있다. 그리고, 보다 바람직하게는 백 필터(bag filter)를 사용할 수 있다.
상기 추출부(500)에 설치된 여과수단(510)을 통하여 작은 크기의 금속 분말은 콜로이드 액상으로 분류되고, 그보다 큰 금속 분말은 고형상으로 추출부(500)의 하부에 침전된다. 사용되는 여과수단(510)에 따라 액상으로 분류될 수 있는 금속 분말의 크기에 차이가 있으나, 본 발명에 의하여 바람직하게는 약 1 ~ 50 ㎚ 가량의 직경을 갖는 금속 분말은 콜로이드 액상으로 분류될 수 있다. 50 ㎚를 초과하는 금속 분말은 별도로 분리 회수되어 필요한 용도에 따라 재사용될 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치를 사용하여 나노 단위의 금속 분말을 분급하는 과정을 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에서 나노 단위의 금속 분말은 은(silver) 분말을 예로 들어 설명한다.
먼저, 나노 단위의 은 분말과 분산제 및 알코올류 등으로 이루어지는 액상 조성물을 제 1 저장부(200)에 투입하고 혼합 및 교반 과정을 진행한다.
제 1 저장부(200)에 투입되는 원료의 혼합비율은 표 1에 서술한 바와 같다.
표 1.
| 원료 | 혼합비율 |
| 물 | 80 ~ 90 중량% |
| 에틸 알코올(ethyl alcohl) | 4 ~ 10 중량% |
| 계면 활성제 | 1.5 ~ 2 중량% |
| 은 분말 | 4.5 ~ 8 중량% |
여기서, 물은 순수(pure-water),수돗물, 지하수등을 선택적으로 사용하게 된다. 그리고, 분산제로서 계면 활성제는 은 분말의 사용 용도에 따라, 섬유용, 의약품용, 화장품용, 식품용, 도료용, 플라스틱용, 콘크리트용 등의 계면 활성제 중 필요에 따라서 선택하여 사용할 수 있다. 계면 활성제는 액상 또는 분말 상태로 사용되는데, 본 발명의 제 1 실시예에서는 액상의 계면 활성제가 사용된다. 또한, 1 ㎚ ~ 2 ㎛의 크기를 가지는 은 분말이 제 1 저장부(200)에 투입되어 혼합된다.
제 1 저장부(200)에 투입된 원료들로 이루어진 액상 조성물은 교반 수단(250)에 의해 펌프 교반되어 균일하게 혼합된다. 교반 수단(250)으로서 펌프를 사용하여 펌프 교반을 진행하게 되는데, 액상 조성물은 제 1 저장부(200)의 하단에 연결된 회수관(640)을 따라 이동하여 분사 노즐(230)을 통해 제 1 저장부(200) 내부로 재차 분사되는 과정을 계속해서 반복 진행하게 된다. 그와 같은 펌프 교반 과정을 진행하게 되면, 액상 조성물 내에 엉겨 붙은 은 분말들을 충돌 분리시킬 수 있게 되고, 제 1 저장부(200)가 밀폐상태에서 액상 조성물이 반응하게 되어 효과적으로 액상 조성물을 교반할 수 있게 된다.
한편, 교반 과정 진행 전에 제 1 저장부에는 12 ~ 20 ℃의 온도를 갖는 물이 투입되며, 교반 과정에서 제 1 저장부(200)는 23 ~ 28 ℃의 외기온도로 유지되어 2 ~ 3 시간 정도 교반이 진행된다.
그리고, 제 1 저장부(200)에서 교반이 진행되는 동안에, 제 1 밸브(280)는 열려져 회수관(640)을 통해 액상 조성물은 계속해서 순환하여 교반이 진행되고, 제 2 밸브(285)는 닫혀진 상태가 된다.
다음으로, 제 1 저장부(200)에서 교반 과정이 완료되면, 제 1 밸브(280)는 닫혀지고 제 2 밸브(285)가 열려지게 되어, 교반이 완료된 은 분말 콜로이드는 연결관(610)을 통해 분산부(400)로 공급된다.
분산부(400)에서는 교반이 완료된 은 분말 콜로이드와 알코올류를 혼합 및 교반하게 되는데, 사용되는 알코올류는 메틸 또는 에틸 알코올이 사용된다. 알코올류는 은 분말 콜로이드 100 중량부에 대해 3 ~ 5 중량부의 비율로 혼합된다. 혼합 후에 제 1 저장부(200)와 같이 교반 과정을 진행하게 되는데, 23 ~ 28 ℃의 외기온도에서 1 일(24 시간) 정도 교반과정이 반복적으로 진행된다. 그와 같은 교반과정이 진행되면, 은 분말 콜로이드는 아이보리(ivory)색, 또는 무색 등을 띠게 되는데, 은 분말 콜로이드의 색상은 분산정도에 따라 각기 다른 색상을 띠게 된다.
한편, 분산부(400)에서 혼합 및 교반이 진행되는 동안에, 제 3 밸브(480)는 열려져 분산부의 회수관(620)을 통해 액상 조성물은 계속해서 순환하여 교반이 반복적으로 진행되고, 제 4 밸브(485)는 닫혀진 상태가 된다.
다음으로, 분산부(400)에서 혼합 및 교반과 침전이 완료되면, 제 3 밸브(480)는 닫혀지고 제 4 밸브(485)가 열려지게 되어, 더욱 활성화/분산된 은 분말 콜로이드는 급송관(630)을 통해 추출부(500)로 이송된다.
추출부(500)로 이송된 은 분말 콜로이드는 여과 수단(510)에 의해 은 분말 콜로이드를 분류하게 된다. 여과 수단(510)을 통과하는 작은 크기의 은 분말 콜로이드는 액상으로 존재하게 되고, 여과 수단(510)을 통과하지 못한 큰 크기의 은 분말은 고형상으로 추출부(500) 하부에 침전된다. 즉, 1 ~ 50 ㎚ 정도의 직경을 갖는 은 분말은 액상으로 분류되고, 50 ㎚ 이상의 은 분말은 침전된다.
한편, 침전된 은 분말은 액체가 흡착된 젖은(wet) 상태의 분말로서 필요한 용도에 따라 재활용 된다.
전술한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 나노 단위의 은 분말은 원하는 크기에 따라 습식 분급 될 수 있다.
또한, 습식 분급된 콜로이드 액상에서 액을 증발시키면 건식된 나노 단위의 은 분말을 추출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 분말 습식 분급 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분급 장치는 상기 제 1 실시예와 비교하여 저장부를 별도로 구분하였다는 점을 제외하면 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖는다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에서는 나노 단위의 금속 분말을 각각 별개의 제 1 저장부(200)와 제 2 저장부(300)에 수용하여 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에서 별도의 액상 조성물과 균일하게 교반된 금속 분말 콜로이드를 혼합한 뒤, 혼합된 금속 분말 콜로이드를 분산부(400)에서 수용하여 또 다른 분급 조성물로 더욱 활성화 시키게 된다. 이 때, 상기 제 1 저장부(200)와 상기 제 2 저장부(300)에 수용되 는 액상의 분산 조성물은 약간 다른 조성을 가질 수 있다.
상기 제 1, 2 저장부(200, 300)는 기술한 것과 같이 교반수단(250, 350), 온도계(270, 370), 압력계(260, 360), 투입구(210, 310), 분사 노즐(230, 330)을 각각 구비하고 있으며, 각각의 저장부(200, 300)에서 교반과정은 독립하여 수행된다.
상기 제 1, 2 저장부(200, 300)에서의 교반 과정에 의하여 형성된 금속 분말 콜로이드는 제 1 실시예에서 서술한 것과 동일하게 연결관(610)을 경유하여 분산부(400)의 내부로 공급되어 혼합되고, 분산부(400)에 유입된 별개의 분산 조성물에 의하여 더욱 활성화된 콜로이드로 전환되고, 최종적으로 추출부(500)를 통하여 적절한 크기의 금속 분말 콜로이드만이 액상으로 분급되고, 나머지 금속 분말은 회수되어 재활용된다. 그리고, 교반시 제 1, 2 저장부(200, 300) 및 분산부(500) 각각은 밀폐상태가 유지된다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치를 사용하여 나노 단위의 금속 분말을 분급하는 과정을 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예에서는, 본 발명의 제 1 실시예와 같이, 나노 단위의 금속 분말은 은 분말을 예로 들어 설명한다.
먼저, 나노 단위의 은 분말과 분산제 및 알코올류 등으로 이루어지는 액상 조성물을 제 1, 2 저장부(200, 300)에 각각 투입하고 혼합 및 교반 과정을 진행한다.
제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에 투입되는 원료의 혼합비율은 표 2, 3에 서술한 바와 같다.
표 2(제 1 저장부).
| 원료 | 혼합비율 |
| 물(수돗물) | 80 ~ 90 중량% |
| 에틸 알코올(ethyl alcohl) | 2 ~ 5 중량% |
| 메틸 알코올(methyl alcohl) | 2 ~ 5 중량% |
| 계면 활성제 | 1.5 ~ 2 중량% |
| 은 분말 | 4.5 ~ 8 중량% |
표 3(제 2 저장부).
| 원료 | 혼합비율 |
| 물(수돗물) | 80 ~ 90 중량% |
| 에틸 알코올(ethyl alcohl) | 2 ~ 5 중량% |
| 메틸 알코올(methyl alcohl) | 2 ~ 5 중량% |
| 계면 활성제 | 1.5 ~ 2 중량% |
| 은 분말 | 4.5 ~ 8 중량% |
여기서, 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에 투입되는 물은 수돗물을 사용하게 된다. 그리고, 분산제로서 계면 활성제는 은 분말의 사용 용도에 따라, 섬유용, 의약품용, 화장품용, 식품용, 도료용, 플라스틱용, 콘크리트용 등의 계면 활성제 중 필요에 따라서 선택하여 사용할 수 있다. 여기서, 제 1 저장부(200)에는 액상 또는 분말 상태의 계면 활성제를, 제 2 저장부(300)에는 액상 또는 분말 상태의 계면 활성제를 투입하게 되는데, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 저장부에는 액상의 계면 활성제를 제 2 저장부에는 분말 상태의 계면 활성제를 투입하게 된다. 또한, 1 ㎚ ~ 2 ㎛의 크기를 가지는 은 분말이 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에 투입되어 혼합된다.
제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에 투입된 원료들로 이루어진 액상 조성물은 교반 수단(250, 350)에 의해 펌프 교반되어 균일하게 혼합된다. 교반 수단(250, 350)으로서 펌프를 사용하여 펌프 교반을 진행하게 되는데, 액상 조성물은 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각의 하단에 연결된 회수관(610)을 따라 이동하여 분사 노즐(230, 330)을 통해 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각의 내부로 재차 분사되는 과정을 계속해서 반복 진행하게 된다. 그와 같은 펌프 교반 과정을 진행하게 되면, 액상 조성물 내에 엉겨 붙은 은 분말들을 임펠러의 회전속도에 따라 충돌 분리시킬 수 있게 되고, 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각은 밀폐상태에서 액상 조성물이 반응하게 되어 효과적으로 액상 조성물을 교반할 수 있게 된다.
한편, 교반 과정 진행 전에 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에는 12 ~ 20 ℃의 온도를 갖는 물이 투입되며, 교반 과정에서 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각은 23 ~ 28 ℃의 외기온도로 유지되어 2 ~ 3 시간 정도 교반이 진행된다.
그리고, 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에서 교반이 진행되는 동안에, 제 1, 3 밸브(280, 380) 각각은 열려져 회수관(640)을 통해 액상 조성물은 계속해서 순환하여 교반이 진행되고, 제 2, 4 밸브(285, 385) 각각은 닫혀진 상태가 된다.
다음으로, 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에서 교반 과정이 완료되면, 제 1, 3 밸브(280, 380) 각각은 닫혀지고 제 2, 4 밸브(285, 385) 각각은 열려지게 되어, 제 1, 2 저장부(200, 300) 각각에서 교반이 완료된 은 분말 콜로이드는 연결관(610)을 통해 분산부(400)로 공급된다.
분산부(400)에서는 교반이 완료된 은 분말 콜로이드와 당분 및 알코올류에 대해 혼합 및 교반 과정을 진행하게 된다. 당분은 은 분말 콜로이드 100 중량부에 대해 0.3 ~ 0.6 중량부의 비율로, 알코올류는 금속 분말 콜로이드 100 중량부에 대해 3 ~ 5 중량부의 비율로 혼합된다. 혼합 후에 제 1, 2 저장부(200, 300)와 같이 교반 과정을 진행하게 되는데, 23 ~ 28 ℃의 외기 온도에서 2 ~ 3 일(48 ~ 72 시 간) 정도 교반이 반복적으로 진행된다. 그와 같은 교반과정이 반복적으로 진행되면, 은 분말 콜로이드는 골드(gold)색, 연녹색, 아이보리, 무색 등의 색상을 띠게 되는데, 은 분말 콜로이드의 색상은 분산정도에 따라 각기 다른 색상을 띠게 된다. 그리고, 당분으로서 꿀과 같은 물질 등이 사용되며, 알코올류는 에틸 또는 메틸 알코올이 사용된다.
한편, 분산부(400)에서 혼합 및 교반이 진행되는 동안에, 제 5 밸브(480)는 열려져 분산부의 회수관(620)을 통해 액상 조성물은 계속해서 순환하여 교반이 진행되고, 제 6 밸브(485)는 닫혀진 상태가 된다.
다음으로, 분산부(400)에서 혼합 및 교반이 완료되면, 제 5 밸브(480)는 닫혀지고 제 6 밸브(485)가 열려지게 되어, 더욱 활성화/분산된 은 분말 콜로이드는 급송관(630)을 통해 추출부(500)로 이송된다.
추출부(500)로 이송된 은 분말 콜로이드는 여과 수단(510)에 의해 은 분말을 분류하게 된다. 여과 수단(510)을 통과하는 작은 크기의 은 분말은 콜로이드 액상으로 존재하게 되고, 여과 수단(510)을 통과하지 못한 큰 크기의 은 분말은 고형상으로 추출부 하부에 침전된다. 즉, 1 ~ 10 ㎚ 정도의 직경을 갖는 은 분말은 콜로이드 액상으로 분류되고, 10 ㎚ 이상의 은 분말은 대부분 침전된다.
한편, 침전된 은 분말은 액체가 흡착된 젖은 상태의 분말로서 필요한 용도에 따라 재활용 된다.
전술한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 은 나노 분말은 분급 될 수 있다.
또한, 습식 분급된 콜로이드 액상에서 액을 증발시키면 건식된 나노 단위의 은 분말을 추출할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 습식 분급 장치는 각각의 용도에 맞는 적절한 크기의 금속 분말을 용이하게 분류할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치를 사용함으로써 나노 단위를 갖는 금속 분말을 균일하고 용이하게 분급할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 그와 같은 분급 장치를 사용하기 위한 액상 조성물을 형성함으로써 나노 단위를 갖는 금속 분말을 용이하게 분급할 수 있는 효과가 있다.
Claims (29)
- 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 장치에 있어서,상기 금속 분말과, 분산제 및 제 1 알코올류가 용해되어 있는 액상 조성물을 균일하게 혼합시킬 수 있는 제 1 교반수단이 구비된 제 1 저장부와;상기 제 1 저장부의 교반수단에 의하여 생성된 제 1 금속 분말 콜로이드와 알코올류를 균일하게 혼합시킬 수 있도록 구성된 분산부와 ;상기 분산부를 통하여 얻어진 제 2 금속 분말 콜로이드 중 액상 콜로이드 성분만을 여과시키는 추출부를 포함하는 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 분말과, 상기 분산제와 다른 분산제 및 상기 제 1 알코올류가 용해되어 있으며 제 2 교반수단을 구비하여, 상기 제 1 금속 분말 콜로이드와는 구분되는 제 3 금속 분말 콜로이드를 형성하는 제 2 저장부를 더욱 포함하는 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 교반수단은 펌프인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 추출부는 필터인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 교반수단은 펌프인 금속 분말의 습식 분급 장치.
- 나노 단위의 금속 분말을 물과 분산제 및 제 1 알코올류가 포함되어 있는 액상 조성물에 혼합하는 교반단계;상기 교반단계를 통하여 얻어진 제 1 금속 분말 콜로이드를 제 2 알코올류를 포함하는 분급 조성물과 혼합하는 혼합 단계;상기 혼합단계를 통하여 얻어진 제 2 금속 분말 콜로이드 중 액상 콜로이드 성분을 여과시키는 추출 단계를 포함하는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 교반단계에서 사용되는 상기 물은 순수(pure water), 수돗물, 지하수 중에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 교반단계에 사용되는 상기 제 1 알코올류는 에틸 알코올인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 교반단계에 사용되는 상기 분산제는 액상, 분말 상태에서 선택되는 계면 활성제인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 혼합 단계에 사용되는 상기 제 2 알코올류는 에틸 알코올, 메틸 알코올에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 교반단계는 23 ~ 28 ℃ 온도에서 2 ~ 3 시간 정도 이루어지고, 초기에 투입되는 물은 12 ~ 20 ℃ 온도인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 혼합단계는 23 ~ 28 ℃ 온도에서 24 시간 정도 이루어지는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 교반단계는, 각각 다른 분산제를 포함하여 독립적으로 교반되는 제 1, 2 교반단계로 이루어지는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 교반단계에서 사용되는 상기 물은 수돗물인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 교반단계에 사용되는 상기 제 1 알코올류는 에틸 알코올과 메틸 알코올을 포함하는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 교반단계에 사용되는 상기 분산제는 액상, 분말 상태에서 선택되는 계면 활성제이고, 상기 제 2 교반단계에 사용되는 상기 분산제는 액상, 분말 상태에서 선택되는 계면 활성제인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 혼합 단계에 사용되는 상기 제 2 알코올류는 에틸 알코올, 메틸 알코올에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 혼합 단계의 상기 분급 조성물은 당분을 더욱 포함하고 있는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 교반단계는 23 ~ 28 ℃ 온도에서 2 ~ 3 시간 정도 이루어지고, 초기에 투입되는 물은 12 ~ 20 ℃ 온도인 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 혼합단계는 23 ~ 28 ℃ 온도에서 48 ~ 72 시간 정도 이루어지는 나노 단위의 금속 분말의 습식 분급 방법.
- 나노 단위의 금속 분말을 추출하기 위한 액상 조성물에 있어서,상기 나노 단위의 금속 분말을 포함하는 총 액상 조성물을 기준으로 물 80 ~ 90 중량%, 알코올류 4 ~ 10 중량%, 분산제 1.5 ~ 2 중량%, 상기 나노 단위의 금속 분말 4.5 ~ 8 중량%로 구성되는 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 21 항에 있어서,상기 물은 순수(pure water), 수돗물, 지하수 중에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 21 항에 있어서,상기 분산제는 액상, 분말 상태에서 선택되는 계면 활성제인 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 21 항에 있어서,상기 알코올류는 에틸 알코올, 에틸 및 메틸 알코올에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 24 항에 있어서,에틸 및 메틸 알코올로 이루어지는 상기 알코올류는 에틸 알코올 2 ~ 5 중량%, 메틸 알코올 2 ~ 5 중량%로 구성되는 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 21 항에 있어서,상기 금속 분말은 은 분말인 나노 단위의 금속 분말 추출용 액상 조성물.
- 제 21 항에 기재되어 있는 조성물의 교반결과 생성된 금속 분말 콜로이드 100 중량부에 대하여,알코올류 3 ~ 5 중량부로 구성되는 나노 단위의 금속 분말의 분급에 사용되는 분산 조성물.
- 제 27 항에 있어서,상기 알코올류는 에틸 알코올, 메틸 알코올에서 선택되는 나노 단위의 금속 분말의 분급에 사용되는 분산 조성물.
- 제 27 항에 있어서,상기 금속 분말 콜로이드 100 중량부에 대하여 당분 0.3 ~ 0.7 중량부를 더욱 포함하는 나노 단위의 금속 분말의 분급에 사용되는 분산 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030075544A KR100558270B1 (ko) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030075544A KR100558270B1 (ko) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050040357A KR20050040357A (ko) | 2005-05-03 |
| KR100558270B1 true KR100558270B1 (ko) | 2006-03-10 |
Family
ID=37242193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030075544A KR100558270B1 (ko) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100558270B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180070049A (ko) | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 대케미칼 주식회사 | 이중의 사이클론을 통한 나노입자 분급기 |
| KR20200113266A (ko) * | 2018-03-29 | 2020-10-06 | 도호 티타늄 가부시키가이샤 | 금속 분체의 제조 방법 |
-
2003
- 2003-10-28 KR KR1020030075544A patent/KR100558270B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180070049A (ko) | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 대케미칼 주식회사 | 이중의 사이클론을 통한 나노입자 분급기 |
| KR20200113266A (ko) * | 2018-03-29 | 2020-10-06 | 도호 티타늄 가부시키가이샤 | 금속 분체의 제조 방법 |
| KR102484800B1 (ko) | 2018-03-29 | 2023-01-05 | 도호 티타늄 가부시키가이샤 | 금속 분체의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050040357A (ko) | 2005-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Byrappa et al. | Nanoparticles synthesis using supercritical fluid technology–towards biomedical applications | |
| JP2004522579A (ja) | 高圧媒体、および超微細粉末の作成方法 | |
| DE102009008478A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung pharmazeutisch hochfeiner Partikel sowie zur Beschichtung solcher Partikel in Mikroreaktoren | |
| DE102004025048A1 (de) | Ultra-dispergierter Nano-Kohlenstoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| US20130202909A1 (en) | Method of producing metal nanoparticles | |
| JPH10192670A (ja) | 超臨界状態を用いた分散方法及び分散装置 | |
| CN101693297A (zh) | 一种不同粒径铜纳米粒子的制备方法 | |
| CN103318922B (zh) | 水溶性卤化物纳微颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN107115830A (zh) | 一种基于高压静电超声雾化制备高分子微球的方法 | |
| CN105642911A (zh) | 一种纳米Ag的合成方法 | |
| Gutierrez et al. | The impact of the polar core size and external organic media composition on micelle–micelle interactions: the effect on gold nanoparticle synthesis | |
| DE112016003311T5 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Metall-Nanopartikel-Dispersion, Verfahren zum Herstellen eines Metall-Nanopartikel-Trägers, Metall-Nanopartikel, Metall-Nanopartikel-Dispersion und Metall-Nanopartikel-Träger | |
| Zhang et al. | Preparation of ZnS/CdS composite nanoparticles by coprecipitation from reverse micelles using CO2 as antisolvent | |
| CN106882764A (zh) | 一种基于主客体作用的水相金纳米棒组装体的制备方法 | |
| KR100558270B1 (ko) | 나노 단위의 금속 분말 습식 분급 장치 및 분급 방법과 액상 조성물 | |
| Gebeyehu et al. | Fabrication and characterization of continuous silver nanofiber/polyvinylpyrrolidone (AgNF/PVP) core–shell nanofibers using the coaxial electrospinning process | |
| Cai et al. | Sulfonated polystyrene spheres as template for fabricating hollow compact silver spheres via silver–mirror reaction at low temperature | |
| EP0804952B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinstteiligen Kristallisationsprodukten | |
| EP1732676A1 (en) | Process for the formation of particulate material | |
| Nisar et al. | Noble Metal Nanocrystal‐Incorporated Fullerene‐Like Polyoxometalate Based Microspheres | |
| JP2001129389A (ja) | 微粒子の製造方法及び膜の形成方法 | |
| Chang et al. | Multiscale materials from microcontinuous-flow synthesis: ZnO and Au nanoparticle-filled uniform and homogeneous polymer microbeads | |
| Kamble et al. | Methods of preparation of nanoparticles | |
| Fang et al. | The direct synthesis of Au nanocrystals in microdroplets using the spray-assisted method | |
| Sharma et al. | Insight on Nanoparticles, Green Synthesis and Applications in Drug Delivery System: A Comprehensive Review.(2022) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090106 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120227 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150119 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160223 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180220 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |