KR100901018B1 - 플레이크 아연의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구형 아연분말 혼합원료를 공급하기 위한 홀딩 탱크와 볼밀을 유입라인과 유출라인으로 접속시켜 홀딩 탱크로 유입되는 혼합원료를 순환시키면서 구형 아연분말을 플레이크화시키는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연의 제조장치에 관한 것으로, 특히 원형디스크가 다층구조로 쌓여진 형태로 구성되는 내통을 갖는 복합 볼밀을 적용하므로써, 플레이크 아연의 편형화 정도가 우수하여 공극률을 최소화시키고, 부식인자의 차단 효과 증대 및 비표면적의 증가에 따른 방식성능의 확대로 방식안료의 고성능화가 가능하며, 그리고 연속식 제조 공정에 의하여 제조시간을 단축함으로서 생산량을 높이고 생산수율을 향상시켜 상업적 활용이 가능할 것으로 기대된다.

플레이크, 아연, 볼밀, 어트리션 밀, 플레이크 전용 복합 볼밀, 구형, 원통형 용기, 볼, 편형화

Description

플레이크 아연의 제조장치{Apparatus for preparing zinc flake}

본 발명은 플레이크 아연의 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플레이크 전용 복합 볼밀(ball milling)을 이용하여 구형의 아연분말을 플레이크(flake)화시킴으로써, 플레이크 아연의 편형화 정도가 우수하고, 공극률을 최소화시켜 부식인자의 차단 효과 증대 및 비표면적의 증가에 따른 방식성능의 확대로 방식안료의 고성능화가 가능하며, 수율이 높아 상업적 적용이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 플레이크 아연의 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 아연분말은 도료 내에 포함되어 철보다 먼저 부식되는 희생양극으로서 작용하여 보호대상이 되는 물체의 부식을 방지하는 역할을 한다. 기존 방식안료로서의 아연분말은 1~10㎛의 입도분포를 형성하며 광택이 없는 구형의 회색 분말을 사용하고 있으며, 이러한 종래의 구형 아연분말은 방식안료에 사용시 크게 형성되는 공극률에 의해 방식성능이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 금속 플레이크(flake)는 구형과 같은 금속입자를 얇고 편평한 구조를 형태로서, 상기와 같은 구조로 인해 고광택의 시각적 효과를 도출하고 비표면적의 증대 효과가 있으므로 구형의 안료입자들을 밀링(milling)법에 의해 플레이크화시키는 방법들이 다양하게 시도되고 있다.

따라서 아연분말의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 밀링(milling)법을 이용하여 구형인 아연분말을 플레이크(flake)화시키기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 지르코니아, 알루미나 등과 같이 내마모성이 강한 볼(3)을 내부에 일정량 충진시킨 원통형 용기(1)의 구조를 갖는 볼밀(ball milling)의 내부에 구형인 아연분말을 넣고 화살표 방향으로 회전시켜 플레이크화시킬 경우에는 공정제어는 용이하지만 아연의 특성, 즉 취성과 연성을 동시에 지닌 특징으로 인하여 작업시간이 증가하고 실제 생산된 제품 중에서 상업적으로 이용 가능한 플레이크 아연의 수율이 대단히 낮은 문제점이 있었다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이 지르코니아, 알루미나 등과 같이 내마모성이 강한 볼(3)을 내부에 일정량 충진시킨 원통형 용기(1)의 구조를 갖는 어트리션 밀(attrition milling)의 내부에 구형인 아연분말을 넣고 교반날개를 회전시켜, 볼을 용기내에서 원주방향으로 움직여 원료분말에 큰 충격을 주어서 플레이크화시킬 경우에는 제조시간이 단축되고, 볼밀(ball milling) 보다 에너지는 크지만 제품의 재현성에 문제점을 가지며 원료 입자가 밀링(milling) 중 응집하는 현상이 발생하여 로스(loss)의 발생으로 인해 생산비용이 증대되는 등의 문제점이 발생하였다.

즉, 상기의 방법들은 구형인 아연분말에 볼을 회전체 용기 내에서 원주방향으로 움직여 원료분말에 큰 충격을 주어 분쇄효율을 높이기 위한 방법으로서, 상기와 같은 기존 공법을 통해 아연을 플레이크(flake)화하는데는 많은 문제점들을 내포하고 있었다.

또한 PCT 특허공개공보 WO2004/026508호에 건식 밀링에 의해 아연 플레이크를 제조하는 방법이 공지되어 있지만 상기 특허의 경우에는 밀링중 열 발생이 심하여 원료 소모량이 크고, 분진발생의 위험이 커서 국내 환경에서는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 플레이크 아연의 생산 수율 및 생산량을 향상시킬 수 있는 새로운 타입의 플레이크 아연제조용 복합볼밀(Complex Ball Milling)을 이용하여 구형 아연분말, 용제 및 윤활제의 혼합원료를 고속으로 교반시켜 플레이크 아연을 제조함으로써, 제조시간이 단축되고 생산수율을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플레이크 아연의 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 구형 아연분말 입자를 사용하여 플레이크 아연을 제조함으로써, 플레이크 아연의 비표면적이 증가되어 구형 아연분말일 경우 발생되는 큰 공극률을 최소화시키고, 부식인자의 차단 효과 증대 및 비표면적의 증가에 따른 방식성능의 확대로 방식안료의 고성능화가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 플레이크 아연의 제조장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

이에 상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 플레이크 아연을 형성하기 위해 플레이크 아연 제조장치에 있어서, 상기 플레이크 아연 제조장치(10)는 홀딩 탱크(12; holding tank), 순환펌프(14) 및 복합볼밀(20)을 구비하고, 그리고 상기 복합볼밀(20)은 홀딩 탱크(12)와 유입라인(13) 및 유출라인(15)으로 접속되어 홀딩 탱크(12)로 유입되는 혼합원료를 순환시키면서 구형 아연분말을 플레이크화시키는 공정이 진행되도록 하되; 상기 복합볼밀(20)은 홀딩 탱크(12)로부터 공급되는 혼합원료를 수용하는 내부 공간(31)이 형성되는 외통(30)과, 상기 외통(30)의 내부 공간(31)내에 위치되어 외부 모터에 의해 구동되는 로터(50; rotor)를 갖고, 상기 내부 공간(31)내에 구형 아연분말을 플레이크화시키기 위해 내마모성이 강한 볼(ball)이 충진되는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연 제조장치를 제공하는 것을 과제 해결 수단으로 한다.

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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 플레이크 아연의 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용하여 구형의 아연입자를 플레이크화시키는 방법을 개발함으로써, 플레이크 아연의 편형화 정도가 우수하여 공극률을 최소화시키고, 부식인자의 차단 효과 증대 및 비표면적의 증가에 따른 방식성 능의 확대로 방식안료의 고성능화가 가능하며, 그리고 연속식 제조 공정에 의하여 제조시간을 단축함으로서 생산량을 높이고 생산수율을 향상시켜 상업적 활용이 가능할 것으로 기대된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 제조방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

먼저, 본 발명에 따른 플레이크 아연의 제조장치에 대하여 첨부된 도면인 도 3을 중심으로 기술적 사상을 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플레이크 아연 제조장치의 모식도이고, 도 4는 도 3에서 복합볼밀을 상세히 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 5는 도 4에서 내통을 상세히 설명하기 위한 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플레이크 아연 제조장치(10)는 홀딩 탱크(12; holding tank), 순환펌프(14) 및 복합볼밀(20)을 구비하고, 그리고 상기 복합볼밀(20)은 홀딩 탱크(12)와 유입라인(13) 및 유출라인(15)으로 접속되어 홀딩 탱크(12)로 유입되는 혼합원료를 순환시키면서 구형 아 연분말을 플레이크화시키는 공정이 진행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 홀딩 탱크(12)는 플레이크 아연을 형성하기 위해 구형 아연분말, 용제 및 윤활제의 원료들을 외부로부터 공급받아 교반기를 이용하여 혼합원료를 제조하고, 이 이혼합물이 순환펌프(14)에 의해 유입라인(13)을 통해 홀딩 탱크(12)로 공급되도록 한다. 이와 같은 홀딩 탱크(12)은 둘레에는 냉각 자켓(cooling jacket, 도시 않음)을 설치하고, 교반장치를 설치하여 교반 및 온도유지가 가능하도록 한다.

또한, 복합볼밀(20)은, 도 4에서 보는 바와 같이, 통상의 볼밀과 유사하게 홀딩 탱크(12)로부터 공급되는 혼합원료를 수용하는 내부 공간(31)이 형성되는 외통(30)과, 이 외통(30)의 내부 공간(31)내에 위치되어 외부 모터에 의해 구동되는 로터(50; rotor)를 갖는다. 그리고, 이 복합볼밀(20)내에는 구형 아연분말을 플레이크화시키기 위해 내마모성이 강한 볼(ball)이 충진된다.

이와 같은 본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치(10)의 유출라인(15)에는 복합볼밀(20)로부터 홀딩 탱크(12)로 순환되는 혼합원료의 온도상승을 방지하는 콘덴서(16)가 설치된다.

그리고, 복합볼밀(20)에 충진되는 볼은 내마모성이 강한 지르코니아, 알루미 나 소재로서, 그 형상이 구형(球形) 또는 막대형으로서, 볼의 크기는 0.1~5.0 mm이며, 볼의 충진율은 충진되는 내부 공간(내통의 내경으로 형성되는 내부 공간, 도 4 참조)의 부피에 대해 20~80부피%를 충진시키는 것이 바람직하다.

상기에서 볼의 충진율이 20 부피% 미만이 될 경우에는 볼의 충진량이 적어 Flake화가 진행되지 않을 우려가 있고, 80부피%를 초과할 경우에는 막힘에 의해 운전이 정지할 우려가 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치(10)는 특별히 설계된 복합볼밀(20)을 통해 구형 아연분말의 플레이크화 공정이 진행되도록 하므로써, 통상의 볼밀(ball milling)과 같이 플레이크 아연화를 위한 볼(ball)을 적용할 수 있도록 하고, 어트리션 밀(attrition milling)과 같이 회전속도를 높일 수 있도록 하여, 플레이크 아연의 편형화 정도가 우수하여 공극률을 최소화시키고, 부식인자의 차단 효과 증대 및 비표면적 증가에 따른 방식성능의 확대로 방식안료의 고성능화가 가능하도록 것을 특징으로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플레이크 아연 제조장치(10)의 복합 볼밀(20)은 유입라인(13, 도 3 참조)과 접속되는 입구(32)와 배출라인(15, 도 3 참조)과 접속되는 출구(34)를 구비하여 이루어지는 외통(30)내에서 로터(50)의 둘레로 배치되어 외통(30)의 내부 공간(31)내에 설치되고, 충진된 볼이 내부에 위치되는 내통(40)을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이때, 내통(40)은 외통(30)의 내경보다 작은 외경을 갖고, 내부 공간(31)내에 위치되는 로터(50)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 형성되는 다수개의 원형디스크(41)로 이루어진다. 그리고, 원형디스크(41)은 유입라인(13)과 평행하게 일정한 간격으로 배치되어 외통(30)에 결합되는 서포팅 바(60)에 의해 지지되므로써 여러 겹 쌓여진 다층 구조의 형태을 갖고, 원형디스크(41) 사이에는 둘레 방향으로 간극 유지구(62)가 설치되어 내통(40)내로 유입되어 플레이크화 공정이 진행되는 혼합원료가 유출라인(15)으로 유출되도록 한다.

본 발명에서 상기 원형디스크(41)의 개수는 10~100개의 원형디스크가 여러 겹 쌓여진 다층 구조로서, 상기 개수의 범위에만 반드시 한정되는 것이 아니고 내통(40)의 크기에 따라 그 개수가 적절히 조정되어질 수 있다.

이와 같은 다층구조의 원형디스크(41)로 이루어지는 내통(40)은 혼합원료와 볼(도시 않음) 그리고 로터(50)간의 마찰력을 높이면서 아연이 외통(30)의 내벽에 응결되어 달라붙지 않고 외부로 순환시켜 나갈 수 있도록 한다. 즉, 로터(50)의 회전에 의해 혼합원료와 볼의 마찰이 일어나면서 플레이크화로 진행되고, 이때 마찰열의 발생과 입자간 응집이 일어나기 전에 내통(40)의 틈새[원형디스크(41) 사이에 설치되는 간격 유지구(62) 사이로 형성되는 틈새] 플레이크화 중인 소재는 빠져나간다. 이러한 과정을 수차례 반복하면서, 플레이크화가 진행되고 입도분포를 측 정하여 목표한 입도에 도달하였을 때 공정을 멈추고 플레이크화된 아연을 회수하게 된다.

이때, 외통(30)은 로터(50)의 회전축에 대해 수평을 이루어 회전축과 연결된 로터(50)를 회전시킴으로서 발생하는 진동을 최소화하고, 외통(30)내 내압과 혼합원료가 유입되는 입구(32)의 외압을 일정하게 유지시킴으로서 외통(30) 및 회전축의 파손을 방지하는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 외통(30)의 내부 공간(31)에는 전술한 바와 같은 내통(40)이 설치되어 플레이크 아연을 출구(34)로 분리시키게 된다. 그리고, 내통(40)을 통해 출구(34)로 유출되는 혼합원료[플레이크 아연화 공정이 진행중인 혼합원료]는 유출라인(15)을 통해 홀딩 탱크(12)로 이송될 때, 유출라인(15) 상에 설치된는 콘덴서(16)를 통해 냉각된다. 이러한 순환과정은 혼합원료의 입도분포가 10~50um 범위로 측정되었을 때 멈추게 된다. 완전히 편형화가 이루어지는 작업시간은 원료량과 회전속도 등에 따라 달라진다.

이하, 본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용한 구형 아연분말을 플레이크화시키는 방법은 다음과 같다.

본 발명은 아연 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용하여 용제 30~90중량%, 구형 아연분말 10~70중량%와, 그리고 상기 구형 아 연분말 100 중량부에 대하여 윤활제 0.01~10.0중량부를 홀딩탱크(12) 내에서 혼합시킨 혼합원료를 유입라인(13)을 통해 복합볼밀(20) 용기내에 유입시킨 다음 로터(50)를 100~8,000rpm의 속도로 10~360분간 회전시켜 10~50um의 입도분포를 갖는 아연 플레이크를 제조하는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연의 제조방법을 제공한다.

그리고 상기 혼합원료는 플레이크화 작업성을 향상시키기 위해 복합볼밀(20) 내에 유입된 다음 혼합원료의 순환율이 5~30부피%가 되도록 유출라인(15)을 통해 홀딩 탱크(12)로 순환시키면서 플레이크화 작업 공정이 진행되도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기에서 혼합원료의 순환율이 상기 순환율 범위를 벗어날 경우에는 플레이크화 작업성의 저하할 우려가 있다.

본 발명에서 상기 혼합원료는 용제 30~90중량%, 구형 아연분말 10~70중량%와, 그리고 상기 구형 아연분말 100 중량부에 대하여 윤활제 0.01~10.0중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 용제는 플레이크화 작업시 구형 아연분말에 유동성을 부여하여 유입라인으로부터 복합볼밀의 내부로 혼합원료를 원활하게 공급하고, 복합볼밀 내부에서 구형 아연분말의 플레이크화 작업시 유동성과 함께 쉽게 용제가 휘발할 수 있도록 하기 위한 것으로써, 용제의 혼합량이 30중량% 미만이 될 경우에는 용제의 혼합량에 비해 상대적으로 구형 아연분말의 혼합량이 증가하게 됨에 따라 구형 아연분말의 유동성이 저하되어 플레이크화 작업성이 저하할 우려가 있고, 용제의 혼합량이 90중량%를 초과할 경우에는 용제가 과다 혼합됨에 따라 과량의 용제를 휘발시키기 위한 작업시간의 지연으로 플레이크화 작업성이 저하 할 우려가 있다.

본 발명에서 용제는 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올인 알코올류, 크실렌, 벤젠, 톨루엔, 코코졸인 방향족탄화수소류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아농인 케톤류로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 사용하는 구형 아연분말은 입도범위가 1~50㎛, 더 바람직하게는 1~10㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구형 아연분말의 입도범위가 상기에서 한정한 범위를 벗어날 경우에는 구형 아연분말의 입도가 너무 작거나 또는 너무 커서 플레이크화 작업성이 저하할 할 우려가 있다.

그리고 본 발명에서 윤활제는 밀링작업시 아연분말의 응집을 방지하기 위한 것으로써, 구형 아연분말 100 중량부에 대하여 윤활제의 혼합량이 0.01중량부 미만이 될 경우에는 윤활제의 부족으로 분말이 서로 응집할 우려가 있고, 윤활제의 혼합량이 10.0중량부를 초과할 경우에는 최종제품의 순도가 떨어지고 작업시간이 늘어날 우려가 있다.

본 발명에서 사용가능한 윤활제는 스테아린산염 종류 또는 휘발유계(White spirit, Mineral sprit등), 폴리에틸렌계 왁스류(PCE(Perchloroethylene)), 불소계 왁스류(PTFE(Polytetrafluorethylene)), 실리콘계 왁스류 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이바람직하다.

또한 상기 혼합원료는 복합볼밀 내통(40)의 내경으로 형성되는 내부 공간(내통의 내경으로 형성되는 내부 공간, 도 4 참조) 부피에 대하여 10~60부피%를 투입하는 것이 바람직하다. 혼합물의 투입량이 10부피% 미만이 될 경우에는 밀링면적의 축소로 플레이크화 작업성이 저하할 우려가 있고, 60부피%를 초과할 경우에는 마찰열의 발생에 따라 아연분말이 응집할 우려가 있다.

그리고 상기에서 이미 설명한 바 있지만 상기 복합볼밀은 크기 0.1~5.0mm인 지르코늄 또는 알루미나를 소재의 세라믹볼을 복합볼밀 내통(40)의 내경으로 형성되는 내부 공간의 부피에 대하여 20~80부피% 충진시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법에 의해 제조한 플레이크 아연은 상업적으로 활용 가능한 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛의 두께를 갖고 입자의 직경과 두께의 비율이 10:1~100:1, 더 바람직하게는 15:1~30:1을 갖는 플레이크 아연으로, 60~95%까지 수율을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용하여, 복합볼밀 용기 내에 에틸알코올 60중량%, 입도범위가 4~6㎛인 구형 아연분말 40중량%와 그리고 구형 아연분말 100중량부에 대하여 첨가제인 스테아린산 윤활제 2중량부를 첨가하여 혼합한 혼합원료를 복합볼밀 내부공간(본 발명의 바람직한 실시예에서는 내통의 내경으로 형성되는 내부 공간, 도 4 참조)의 20부피%를 투입하였다. 이때, 지르코늄 소재의 크기가 0.5~0.8mm인 볼을 용기 내부공간[본 발명의 바람직한 실시예에서는 내통(40, 도 4 참조)의 내경으로 형성되는 내부 공간]의 70부피%로 충진한 조건에서 회전속도 1300rpm으로 운전한 결과 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛의 두께를 갖는 플레이크 아연을 30분 이내 60% 이상의 수율을 획득할 수 있는 것으로 나타났다.(도 6의 C-1 참조)

(실시예 2)

본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용하여, 복합볼밀 용기 내에 에틸알코올 70중량%, 입도범위가 4~6㎛인 구형 아연분말 30중량%와 그리고 구형 아연분말 100중량부에 대하여 첨가 제인 스테아린산 윤활제 2중량부를 첨가하여 혼합한 혼합원료를 복합볼밀 내부공간(본 발명의 바람직한 실시예에서는 내통의 내경으로 형성되는 내부 공간, 도 4 참조)의 25부피%를 투입하였다. 이때, 지르코늄 소재의 크기가 0.8~1.0mm인 볼을 용기 내부공간[본 발명의 바람직한 실시예에서는 내통(40, 도 4 참조)의 내경으로 형성되는 내부 공간]의 70부피%로 충진한 조건에서 회전속도 1500rpm으로 운전한 결과 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛의 두께를 갖는 플레이크 아연을 30분 이내 70% 이상의 수율을 획득할 수 있는 것으로 나타났다.(도 6의 C-7 참조)

(비교예 1)

어트리션 밀(attrition milling)을 이용하여 복합볼밀 용기 내에 입도범위를 4~6㎛으로 하는 구형 아연분말을 용기 내부공간에 30부피%로 투입한 후 지르코늄 소재의 크기가 1.0~1.5mm인 볼을 용기 내부공간의 50부피%로 하여 충진한 건식공정 조건에서 회전속도 2000rpm으로 운전한 결과 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛의 두께를 갖고, 입자의 직경과 두께의 비율이 10:1~50:1인 플레이크 아연을 30분 경과 후 21%, 60분 경과 후 22%, 120분 경과 후 33% 정도의 수율을 획득 할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 120분 경과 후 입자의 응집이 발생하여 입도가 큰 폭으로 증가하여 더 이상의 수율을 획득하기는 어려웠다.(도 7의 A-1 참조)

(비교예 2)

어트리션 밀(attrition milling)을 이용하여 용기 내에 에틸알콜 60중량%, 입도범위를 4~6㎛으로 하는 구형 아연분말 40중량%를 용기 내부공간에 30부피%로 투입한 후 지르코늄 소재의 크기가 1.0~1.5mm인 볼을 용기 내부공간의 50부피%로 하여 충진한 습식공정 조건에서 회전속도 2000rpm으로 운전한 결과 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛ 두께를 갖고, 입자의 직경과 두께의 비율이 10:1~50:1인 플레이크 아연을 30분 경과 후 18%, 60분 경과 후 21%, 120분 경과 후 20% 정도의 수율을 획득 할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 이후 48시간 경과 후에도 더 이상의 수율향상은 나타나지 않았다.(도 7의 A-2 참조)

(비교예 3)

상기 비교예 2와 동일한 조건에서 첨가제인 스테아린산 윤활제를 아연분말 100중량부에 대하여 2중량부를 첨가하여 플레이크 아연을 제조한 결과 10~50㎛의 직경과 0.1~2㎛의 두께를 갖고, 입자의 직경과 두께의 비율이 10:1~50:1인 플레이크 아연을 30분 경과 후 26%, 60분 경과 후 30%, 120분 경과 후 27% 정도의 수율을 획득 할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 이후 48시간 경과 후에 수율이 25%이하로 감소하였다.(도 7의 A-3 참조)

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 플레이크 아연 제조수율을 대비하여보면, 본 발명에 따른 플레이크 아연 제조장치인 플레이크 전용 복합 볼밀(complex ball milling)을 이용하여 플레이크 아연을 제조한 실시예 1, 2의 경우에는 1300~1500rpm에서 운전할 경우 30분 이내 70% 이상의 수율을 획득 할 수 있는 것으 로 나타났다. 이에 반해 어트리션 밀(attrition milling)을 이용하여 플레이크 아연을 제조한 비교예 1(건식공정), 비교예 2(습식공정), 비교예 3(습식공정+첨가제 2%)의 공법 모두 30분, 60분, 120분 경과 후에도 수율이30%를 넘지 않는 것을 확인할 수 있었다.

특히 비교예 1의 경우에는 초기부산물의 양이 높게 나타났으며, 120분 이상 밀링할 경우 원료의 응집이 일어나서 플레이크 아연의 생산 측면에서 문제점이 있는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 경우에는 제조한 플레이크 아연의 편형화 정도가 우수하고, 수율이 높아 상업적으로 경쟁력을 갖춘 양산공정임을 확인할 수 있었다.

본 발명에서 도 6은 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 방법에 의해 제조한 플레이크 아연의 시간의 경과에 따른 수율의 변화를 나타낸 그래프에 관한 것이고, 도 6은 실시예 1, 2에 대비되는 비교예 1 내지 3의 방법에 의해 제조한 플레이크 아연의 시간의 경과에 따른 수율의 변화를 나타낸 그래프에 관한 것이다.

그리고 도 8은 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 방법에 따라 제조한 아연플레이크를 SEM 촬영하여 2000배 확대하여 나타낸 사진에 관한 것으로, 도 8a 는 실시예 1의 시료, 도 8b는 실시예 2의 시료를 각각 촬영하여 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1(a), (b)는 종래의 볼밀 모식도,

도 2는 종래의 아트라이트 모식도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플레이크 아연 제조장치의 모식도,

도 4는 도 3에서 복합볼밀을 상세히 설명하기 위한 개략적인 단면도

도 5는 도 4에서 내통을 상세히 설명하기 위한 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 방법에 의해 제조한 플레이크 아연의 시간의 경과에 따른 수율의 변화를 나타낸 그래프,

도 7은 실시예 1, 2에 대비되는 비교예 1 내지 3의 방법에 의해 제조한 플레이크 아연의 시간의 경과에 따른 수율의 변화를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명에 따른 실시예 1의 방법에 따라 제조한 아연플레이크를 SEM촬영하여 나타낸 사진에 관한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 플레이크 아연 제조장치 12 : 홀딩 탱크

13 : 유입라인 15 : 유출라인

16 : 콘덴서 20 : 복합볼밍

30 : 외통 31 : (외통) 내부 공간창틀 40 : 내통 41 : 원형디스크

50 : 로터 60 : 서포팅 바

62 : 간극 유지구

Claims (10)

1. 플레이크 아연 제조장치에 있어서,

   상기 플레이크 아연 제조장치(10)는 홀딩 탱크(12; holding tank), 순환펌프(14) 및 복합볼밀(20)을 구비하고,

   그리고 상기 복합볼밀(20)은 홀딩 탱크(12)와 유입라인(13) 및 유출라인(15)으로 접속되어 홀딩 탱크(12)로 유입되는 혼합원료를 순환시키면서 구형 아연분말을 플레이크화시키는 공정이 진행되도록 하되;

   상기 복합볼밀(20)은 홀딩 탱크(12)로부터 공급되는 혼합원료를 수용하는 내부 공간(31)이 형성되는 외통(30)과,

   상기 외통(30)의 내부 공간(31)내에 위치되어 외부 모터에 의해 구동되는 로터(50; rotor)를 갖고, 상기 내부 공간(31)내에 구형 아연분말을 플레이크화시키기 위해 내마모성이 강한 볼(ball)이 충진되는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복합볼밀(20)은 충진된 볼이 내부에 위치되는 내통(40)을 더 포함하되;

   상기 내통(40)은 상기 외통(30)의 내경보다 작은 외경을 갖고, 상기 내부 공간(31)내에 위치되는 상기 로터(50)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 형성되는 다수개의 원형디스크(41)로 이루어지되, 상기 원형디스크(41)는 상기 유입라인(13)과 평행하게 일정한 간격으로 배치되어 상기 외통(30)에 결합되는 서포팅 바(60)에 의해 지지되므로써 여러 겹 쌓여진 다층 구조의 형태을 갖고, 상기 원형디스크(41) 사이에는 둘레 방향으로 간극 유지구(62)가 설치되어 상기 내통(40)내로 유입되어 플레이크화 공정이 진행되는 혼합원료가 상기 유출라인(15)으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연 제조장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 유출라인(15)은 상기 복합볼밀(20)로부터 상기 홀딩 탱크(12)로 순환되는 혼합원료의 온도상승을 방지하는 콘덴서(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이크 아연 제조장치.
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