KR100586184B1 - 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노입자생산 시스템에 있어서, 나노입자생산 시스템에 있어서, 재료가 투입되어 교반되는 교반기와; 상기 교반기에서 교반된 재료를 분쇄기로 전달하는 펌프와; 상기 펌프를 통해 전달된 재료를 분쇄 및 분산시키는 분쇄/분산기와; 상기 분쇄/분산기로부터 배출된 재료를 분급시키는 분급기와; 상기 분급기로부터 분급되지 않는 재료를 다시 순환시키는 순환회로와; 상기 교반기, 펌프, 분쇄/분산기, 분급기 또는 순환회로 중 선택되는 어느 구성의 연결부 또는 내부에 설치되어 재료에 정전기력을 부가하도록 양전하 또는 음전하를 띤 기체 또는 액체를 주입하며, 정전기력을 부가하기 위하여 양극, 음극, 또는 교류중에서 어느 한가지를 선택하여 인가하고, 방전극과 접지극 사이에 유전체를 두고 교류전원을 사용하여 하전하는 정전분산장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치에 관한 것이다.
이는 나노입자의 응집에 의한 생산성 저하를 방지하여 높은 생산성의 나노입자 생산 시스템을 개발하고자 하는 것이며, 입자가 분쇄/분산된 후 재응집된 상태로 존재할 수 있는 나노입자들에 정전기력을 부가함으로서, 정전기력에 의한 반발력으로 분산(정전 분산)되도록 하여 입자의 과도한 분쇄를 방지하여 균일한 나노입자의 크기를 얻을 수 있고, 비이드나 베인의 회전 등에 의한 분산에 필요한 에너지를 감소시키며, 동시에 하전입자의 정전기력을 이용하여 생산하고자 하는 입자에 대하여 미세나노입자까지도 분급효율을 좋게 하여 생산되는 나노입자의 질과 양적인 면 모두 생산성을 향상시키고자 하는 것이다.
나노입자 생산 시스템, 정전 분산, 응집 억제, 정전나노입자 분급
Description
도 1은 종래의 미디어 밀 시스템을 설명하는 개략도.
도 2는 본 발명에 적용되는 정전 분산 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 교반기 20 : 펌프
30 : 분쇄/분산기 40 : 분급기
50 : 순환회로 60 : 정전분산장치
본 발명은 초미세 나노 입자를 생산하기 위한 습식/건식 입자 분쇄, 분산 및 분급하는 미세입자 생산 시스템에 관한 것으로, 이를 상세히 설명하면, 나노입자의 응집에 의한 생산성 저하를 방지하여 높은 생산성의 나노입자 생산 시스템을 개 발하고자 하는 것이며, 입자가 나노 크기로 분쇄된 후 응집된 상태로 존재할 수 있는 나노 입자들에 정전기력을 부가함으로서, 정전기력에 의한 반발력으로 분산(정전 분산)되도록 하여 입자의 과도한 분쇄를 방지하여 균일한 나노입자의 크기를 얻을 수 있고, 비이드나 베인의 회전 등에 의한 분산에 필요한 에너지를 감소시키며, 동시에 하전입자의 정전기력을 이용하여 생산하고자 하는 나노입자에 대하여 미세입자까지도 분급효율을 좋게 하여 생산되는 나노입자의 질과 양적인 면 모두 생산성을 향상시키고자 하는 장치 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것이다.
종래기술에 있어서, 나노 파우더 입자의 제조 방법은 입자가 만들어지는 상(相)에 따라 고체상, 액상, 기상의 3가지 방법으로 분류할 수 있는데 이 중 가장 일반적인 제조 기술이 Top-down 방식의 액상 방법이다. 또한 일반적으로 기상법, 액상법에 의해 나노입자가 합성되었다고 하더라도 응집체로서 생성되기 때문에 단일입자로 생성시키기 위해서는 분쇄, 분산의 조작이 필요하다. 이러한 분쇄, 분산 장치 가운데 대표적인 것이 비이드를 이용한 습식 미디어(media) 밀(mill) 장치이다.
최근의 유럽 및 일본 등에서는 원료를 거시적인 벌크상태에서 습식의 분쇄 및 분산하는 미디어 밀 장치가 개발되어 공업적인 규모에서 상용화 적용되고 있다. 이러한 미디어 밀 장치는 분쇄, 분산, 분급 및 분급되지 않은 조대입자의 재순환 과정을 거친다.
응집된 나노입자는 분급과정에서 큰 입자의 특성을 가짐으로써 분쇄과정으로 재순환하게 되고 응집된 입자는 과도한 분쇄과정을 겪음으로써 더욱 미세한 입자로 분쇄될 수 있다. 이와 같이 응집된 입자는 과도한 분쇄 및 분급효율 저하로 인하여 입자의 입도분포가 넓어져 그 가치가 하락되고, 분급효율의 저하로 인한 재순환 과정을 거치면서 비용의 향상 및 생산성의 하락을 가져온다. 여기서 응집된 나노입자의 분산을 좋게 함으로써 제품의 질과 생산성을 향상시킬 수 있다.
응집된 나노입자를 분산하는 방법으로는 회전하는 회전체와 비이드를 이용하여 하는 방법이 종래기술에서 상용화 되어 있으나 이는 직접적인 물리적 충돌에 의한 것이므로 분쇄 및 분산조에서 전반적인 응집방지에 곤란하고 분산된 입자들이 분급과정으로 이송될 때 다시 응집될 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 습식 미디어밀 나노입자생산 시스템에서 입자의 분산도를 좋게 하기 위하여 동일한 극성의 전하가 가지는 상호 반발력을 이용하여 액체내의 응집된 입자를 분산도를 개선시켜 입도 분포가 균일하게하고 동시에 입자의 하전력을 이용하여 미세입자까지도 분급이 용이하게 하여 파우더의 생산성을 향상시키는 것이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 정전 분산 개념도로서, 이를 자세히 설명하면, 응집된 나노입자에 정전기력을 부가함으로써 응집을 미세한 영역까지 방지할 수 있고, 분쇄, 분산 및 분급 과정의 전반적인 영역에서 응집을 방지하고 분산을 개선시키면서 동시에 분급시 입자의 대전력을 이용하는 정전분급 윈리를 적용하여 미세입자의 분급성능을 좋게하여 실용적이면서 높은 생산성을 갖는 나노입자 생산 시스템을 제조하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치를 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설명하면, 나노입자생산 시스템에 있어서, 재료가 투입되어 교반되는 교반기와; 상기 교반기에서 교반된 재료를 분쇄기로 전달하는 펌프와; 상기 펌프를 통해 전달된 재료를 분쇄 및 분산시키는 분쇄/분산기와; 상기 분쇄/분산기로부터 배출된 재료를 분급시키는 분급기와; 상기 분급기로부터 분급되지 않는 재료를 다시 순환시키는 순환회로와; 상기 교반기, 펌프, 분쇄/분산기, 분급기 또는 순환회로 중 선택되는 어느 구성의 연결부 또는 내부에 설치되어 재료에 정전기력을 부가하도록 양전하 또는 음전하를 띤 기체 또는 액체를 주입하며, 정전기력을 부가하기 위하여 양극, 음극, 또는 교류중에서 어느 한가지를 선택하여 인가하고, 방전극과 접지극 사이에 유전체를 두고 교류전원을 사용하여 하전하는 정전분산장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치에 관한 것이다.
상기 정전분산장치(60)는 양전하 또는 음전하를 띤 기체 또는 액체를 주입하는 이온 주입장치를 포함하며, 다른 실시예로서, 방전극과 접지극 사이에 유전체를 두고 교류전원을 사용하여 하전하는 장벽하전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정전분산장치(60)는 정전기력을 부가하기 위하여 양극, 음극, 또는 교류중에서 어느 한가지를 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존의 기상 및 액상 나노입자 생산시스템에서 정전기력을 부가하는 장치를 추가로 설치하여, 정전기력을 부가하기 위하여 양극과 음극 및 교류 모두를 사용할 수 있으며, 이는 입자와 기상 및 액상의 특성에 따른다.
정전분산장치의 설치는 입자생산장치의 입구, 본체 및 순환 유로 등 어디에도 설치 할 수 있는 것이다.
나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치에 의한 제어방법를 설명하면 다음과 같다.
나노입자를 생산하는 단계에 있어서,
재료를 투입하여 교반하는 단계와;
상기 교반된 재료를 분쇄 및 분산하는 단계와;
상기 분쇄 및 분산 재료를 분산하는 단계와;
상기 분산된 재료가 생산되는 단계와;
상기 분산되지 않은 재료를 다시 교반하는 단계로 재순환시키는 재 순환단계와;
상기 단계의 어느 단계 다음에 재료에 정전기력을 부가하기 위한 정전분산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자생산 시스템의 정전분산 및 분산단계의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 나노입자생산 시스템에서 입자의 분산효율을 증가하기 위하여 동일한 극성의 전하가 가지는 상호 반발력을 이용하여 응집된 입자를 분산시켜 입자의 분산도를 좋게 하여 입도분포가 좋게 하고 생산성을 향상시키는 것이다. 동시에 나노입자 분급장치에서 하전나노입자의 정전기력을 이용하여 미세입자의 영역에서도 입자분급성능을 향상시키는 것이다.
Claims (5)
- 나노입자생산 시스템에 있어서,재료가 투입되어 교반되는 교반기(10)와;상기 교반기에서 교반된 재료를 분쇄기로 전달하는 펌프(20)와;상기 펌프를 통해 전달된 재료를 분쇄 및 분산시키는 분쇄/분산기(30)와;상기 분쇄/분산기(30)로부터 배출된 재료를 분급시키는 분급기(40)와;상기 분급기(40)로부터 분급되지 않는 재료를 다시 순환시키는 순환회로(50)와;상기 교반기(10), 펌프(20), 분쇄/분산기(30), 분급기(40) 또는 순환회로(50) 중 선택되는 어느 구성의 연결부 또는 내부에 설치되어 재료에 정전기력을 부가하도록 양전하 또는 음전하를 띤 기체 또는 액체를 주입하며, 정전기력을 부가하기 위하여 양극, 음극, 또는 교류중에서 어느 한가지를 선택하여 인가하고, 방전극과 접지극 사이에 유전체를 두고 교류전원을 사용하여 하전하는 정전분산장치(60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자생산 시스템의 정전 분산 및 분급장치.
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