KR101049781B1

KR101049781B1 - Integrated Grinding Dispersion System for Dispersion of Carbon Nanotubes

Info

Publication number: KR101049781B1
Application number: KR1020080110740A
Authority: KR
Inventors: 강득주; 김주희
Original assignee: 주식회사 제이오
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2011-07-19
Also published as: KR20100051927A

Abstract

The present invention relates to an integrated grinding dispersion system capable of dispersing carbon nanotubes, wherein a plurality of grinding means and dispersion means can be selected in a continuous or separate manner so that a plurality of processes can be processed in one system. It is done. The integrated grinding and dispersing system according to the present invention includes a storage tank for storing a sample, an ultrasonic disperser for dissolving and dispersing the sample, a bead mill for grinding and dispersing the sample, and a rotor having inner and outer dispersing wings. A plurality of slits are formed and includes a stator having a circumferential inner dispersion screen positioned inside and a plurality of slits and a circumferential outer dispersion screen positioned outside the inner dispersion screen. An inline mixer for dispersing a sample through the slits of the outer dispersing screen by the outer dispersing blade after passing through the slits of the inner dispersing screen by a dispersing blade, and a pulverizing disperser for grinding and dispersing the samples. , The storage tank, the ultrasonic disperser, the inline mixer, the bead mill and the rice It formed so as to connect the chain spreader in any order, and is configured to include a transfer pump, which is installed one or more of the associated three-way air line and the transfer tube through a valve in the branch-point.

Grinding, Dispersing, Ultrasonic Generator, Bead Mill

Description

Combined pulverization and dispersion system enabling CNT dispersion

본 발명은 탄소나노튜브의 분산이 가능한 통합형 분쇄분산시스템에 관한 것으로서 다수의 분쇄수단 및 분산수단을 연속식 또는 분리식으로 선택하여 사용함으로써 다수개의 공정을 하나의 시스템상에서 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an integrated grinding dispersion system capable of dispersing carbon nanotubes, wherein a plurality of grinding means and dispersion means can be selected in a continuous or separate manner so that a plurality of processes can be processed in one system. It is done.

종래의 분쇄장치 또는 분산장치는 오직 정해진 개별적인 분쇄공정 또는 분산공정만을 수행하도록 구현된 것으로서 분쇄 및 분산의 처리를 모두 필요로 하거나 복수개의 처리를 요하는 시료의 경우 각각의 분쇄수단 또는 분산수단에서 처리를 마친다음 시료를 다른 장치로 이동해야 하는 불편함이 있었다.Conventional grinding apparatus or dispersing apparatus is implemented to perform only a predetermined individual grinding or dispersing process, and in the case of a sample requiring both processing and dispersing or requiring a plurality of treatments, the processing is performed in each grinding or dispersing means. There was an inconvenience to move the sample to another device after finishing.

따라서 분쇄 및 분산처리에 소요되는 시간이 길어지고 시료의 이동과정에서 시료에 불순물이 침투하거나 시료가 훼손될 위험이 있었다.Therefore, the time required for grinding and dispersing is increased, and there is a risk that impurities may penetrate or damage the sample during the movement of the sample.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 하나의 시스템상에서 시료가 필요로 하는 처리를 일괄적으로 수행할 수 있도록 하는 통합형 분쇄분산시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an integrated pulverization dispersion system capable of collectively performing the processing required by a sample on one system.

상기한 본 발명의 과제는 시료를 저장한 저장탱크와, 상기 저장탱크에 연결되며 상기 시료를 분해하고 분산시키는 초음파분산기와, 상기 저장탱크에 연결되며 상기 시료를 분쇄하고 분산시키는 비드밀과, 상기 저장탱크에 연결되며 분산날개를 갖는 회전자와 상기 분산날개를 둘러싸며 복수의 슬릿들이 형성된 분산스크린을 갖는 고정자를 포함하고, 상기 회전자가 회전할 때에 상기 시료가 상기 분산날개에 의해 상기 분산스크린의 상기 슬릿들을 통과하면서 상기 시료의 분산이 이루어지는 인라인믹서와, 상기 저장탱크에 연결되며 회전하는 디스크와 고정자 사이의 미세한 간극으로 시료를 통과시켜서 상기 시료들을 분쇄 및 분산시키는 미분쇄분산기와, 상기 저장탱크, 상기 초음파분산기, 상기 인라인믹서, 상기 비드밀 및 상기 미분쇄분산기를 임의의 순서로 연결하도록 형성되며 분지점에 3웨이밸브들을 통해 연결된 이송관들 및 상기 이송관들에 하나 이상 설치되는 이송펌프를 포함하는 통합형 분쇄분산시스템에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a storage tank for storing a sample, an ultrasonic disperser connected to the storage tank and disintegrating and dispersing the sample, a bead mill connected to the storage tank and grinding and dispersing the sample, and the storage A stator having a rotor connected to the tank and having a dispersing blade and a dispersing screen surrounding the dispersing blade and having a plurality of slits formed thereon, wherein the sample is moved by the dispersing blade to the specimen of the dispersing screen when the rotor rotates. An in-line mixer in which the sample is dispersed while passing through slits, a pulverized dispersion machine for pulverizing and dispersing the sample by passing the sample through a minute gap between the rotating disk and the stator connected to the storage tank, the storage tank, The ultrasonic dispersion machine, the inline mixer, the bead mill and the fine grinding dispersion machine Configured to be connected in order of significance is achieved by the integrated grinding distributed system including a feed pump, which is installed one or more of the associated three-way air line and the transfer tube through a valve in the branch-point.

상기 과제를 달성하기 위해, 상기 인라인믹서의 상기 회전자의 상기 분산날개는 내측분산날개와 상기 내측분산날개의 외측에 위치하는 외측분산날개로 구성되 며, 상기 인라인믹서의 상기 고정자의 상기 분산스크린은 복수의 슬릿들이 형성된 원주상의 내측분산스크린과 상기 내측분산스크린의 외측에 위치하고 복수의 슬릿들이 형성된 원주상의 외측분산스크린으로 구성되고, 상기 인라인 믹서에서 상기 시료가 상기 내측분산날개에 의해 상기 내측분산스크린의 상기 슬릿들을 통과한 다음에 상기 외측분산날개에 의해 상기 외측분산스크린의 상기 슬릿들을 통과하면서 시료를 분산이 이루어질 수 있다.In order to achieve the above object, the dispersing blade of the rotor of the inline mixer is composed of the inner dispersing blade and the outer dispersing blade located outside the inner dispersing blade, the dispersing screen of the stator of the inline mixer Is a cylindrical inner dispersion screen in which a plurality of slits are formed and a cylindrical outer dispersion screen which is located outside of the inner dispersion screen and in which a plurality of slits are formed, wherein in the in-line mixer, the sample is formed by the inner dispersion wing. After passing through the slits of the inner dispersion screen, the sample may be dispersed while passing through the slits of the outer dispersion screen by the outer dispersion wing.

또한 상기 저장탱크의 내부에는, 모터에 의해 회전하는 교반날개와, 모터에 의해 회전하며 복수의 절단날이 형성된 회전커터 및 아래방향으로 개방되어 있으며 내측에 공간을 형성하는 원주상의 벽면이 형성되고 상기 벽면에 복수의 슬릿들이 형성된 고정자와 상기 고정자의 내측에 설치되고 외측으로 연장된 복수의 분산날개들이 형성되며 모터에 연결되어 상기 고정자의 내부에서 회전하는 회전자를 포함하는 호모게나이저로 구성된 트리플믹서가 더 형성될 수 있다.In addition, the inside of the storage tank, the stirring blade rotated by the motor, the rotary cutter rotated by the motor is formed with a plurality of cutting blades and the circumferential wall surface which is open downward and forms a space therein is formed The triple consists of a homogenizer including a stator having a plurality of slits formed on the wall and a plurality of dispersing wings installed inside the stator and extending outwards, the rotor being connected to a motor and rotating in the stator. A mixer may be further formed.

또한 상기 저장탱크에는 가열수단과 냉각수단이 더 설치될 수 있다.In addition, the storage tank may be further provided with heating means and cooling means.

상기한 본 발명의 과제는 시료를 저장한 저장탱크의 내부에서 교반날개에 의해 상기 시료가 교반되는 것과, 회전커터의 회전하는 절단날에 의해 상기 시료가 분쇄되는 것과, 슬릿이 형성된 고정자의 내부에서 분산날개를 회전시키는 호모게나이저에 상기 시료가 분산되는 것 중에서 하나 이상이 수행되어 상기 시료의 분쇄 및 분산이 이루어지는 전처리단계와, 초음파분산기에 의해 상기 시료가 분쇄 및 분산되는 초음파분쇄분산단계, 비드밀에 의해 상기 시료가 분쇄 및 분산되는 비드밀분쇄분산단계와, 고정된 복수의 분산스크린들과 상기 복수의 분산스크린들 각각의 내측에 형성되며 일체로 회전하는 복수의 분산날개들로 구성된 인라인믹서에 의해 상기 시료가 분쇄 및 분산되는 조분쇄분산단계 및 회전하는 디스크와 고정자 사이의 미세한 간극으로 시료를 통과시키는 미분쇄분산기에 의해 상기 시료가 분쇄 및 분산되는 미분쇄분산단계 중에서 선택된 2개 이상의 단계들에 의해 상기 시료에 대한 분쇄 및 분산을 수행하는 분쇄분산방법에 의해서도 달성된다.The object of the present invention described above is that the sample is agitated by the stirring blade in the storage tank in which the sample is stored, the sample is crushed by the rotating cutting blade of the rotary cutter, and the slit is formed inside the stator. At least one of the sample is dispersed in a homogenizer for rotating the dispersing blade is carried out by the pre-treatment step of pulverizing and dispersing the sample, and the ultrasonic pulverization dispersion step, the beads are crushed and dispersed by an ultrasonic diffuser, Bead mill grinding and dispersing step of grinding and dispersing the sample by a mill, and an inline mixer composed of a plurality of fixed dispersion screens and a plurality of dispersion blades which are formed inside each of the plurality of dispersion screens and rotate integrally. Coarse grinding and dispersing step in which the sample is crushed and dispersed by means of a fine gap between the rotating disk and the stator It is also achieved by a pulverizing and dispersing method of pulverizing and dispersing the sample by at least two steps selected from among the pulverizing and dispersing step in which the sample is pulverized and dispersed by a pulverized disperser for passing the sample.

상기 조분쇄분산단계는 상기 시료의 고형물의 크기를 100 내지 300마이크로미터의 범위로 균일화 하는데 사용될 수 있다.The coarse grinding dispersion step may be used to homogenize the size of the solids of the sample in the range of 100 to 300 micrometers.

상기 미분쇄분산단계는 상기 시료의 고형물의 크기를 100 내지 300마이크로미터의 범위로 균일화 하는데 사용될 수 있다.The fine grinding and dispersing step may be used to homogenize the size of the solids of the sample in the range of 100 to 300 micrometers.

상기 선택된 2개 이상의 단계들은 일부의 단계가 완료된 후 다음의 단계가 시작되는 순차적방식으로 수행되거나 또는 상기 선택된 2개 이상의 단계들이 동시에 수행될 수 있다.The two or more selected steps may be performed in a sequential manner in which the next step begins after some steps are completed, or the two or more selected steps may be performed simultaneously.

본 발명에 따른 통합형 분쇄분산시스템에 의하면 하나의 저장탱크에 시료를 투입한 이후에는 시료를 이동하지 않고 복수개의 처리를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.According to the integrated grinding dispersion system according to the present invention, after the sample is put into one storage tank, there is an effect that a plurality of treatments can be performed without moving the sample.

또한 통합형 분쇄분산시스템에 연결된 분쇄 및 분산수단을 자유롭게 선택할 수 있고, 선택된 처리수단들을 시료가 연속하여 모두 거치는 과정이 반복되는 연속처리방식을 채택할 수도 있고 또는 선택된 처리수단들을 구분하여 특정 처리수단을 시료가 거치면서 해당 처리수단에 의한 처리를 완료한 이후에 다음의 처리수단에 의한 처리를 수행하도록 하는 분리처리방식을 채택할 수 있으므로 처리능력이 다른 처리수단들을 효과적으로 사용할 수 있다.It is also possible to freely select the grinding and dispersing means connected to the integrated grinding and dispersing system, and to adopt a continuous processing method in which the process of passing the sample through all the selected processing means is repeated, or the selected processing means can be classified to select specific processing means. As the sample passes, the separation treatment method can be adopted to perform the treatment by the following treatment means after the treatment by the treatment means is completed, so that the treatment means having different treatment capacities can be effectively used.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브의 분산이 가능한 통합형 분쇄분산시스템의 구성에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the integrated grinding dispersion system capable of dispersing carbon nanotubes according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 구성을 도시한 시스템도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템(이하 '분쇄분산시스템'이라 함)은 유입된 시료가 저장되는 저장탱크(100)와 저장탱크(100)에 연결되는 초음파분산기(125), 비드밀(126), 인라인믹서(130) 및 미분쇄분산기(200)를 포함하여 구성된다.1 is a system diagram showing the configuration of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "grinding dispersion system") is connected to the storage tank 100 and the storage tank 100, the incoming sample is stored It is configured to include the ultrasonic dispersion 125, the bead mill 126, the in-line mixer 130 and the fine grinding dispersion (200).

저장탱크(100)는 시료가 유입되는 유입구(101)와 처리된 시료를 배출하는 배출구(102)가 형성되며 내부에 시료를 저장할 공간이 마련되며, 유입구(101)와 배출구(102)에는 밸브들이 설치된다. 저장탱크(100)의 외부에는 저장탱크(100) 내부를 냉각하거나 가열하기 위한 가열 및 냉각 겸용 자켓(103)이 설치된다. 분쇄분산시스템에서 분쇄 및 분산처리를 하는 것이 주로 전단력과 마찰력을 사용하므로 열이 많이 발생하여 저장탱크(100)를 냉각시켜 줄 필요가 있다. 또한 고온에서 분산이 잘 되는 물질의 경우에는 저장탱크(100)의 온도를 높여줄 필요가 있다.The storage tank 100 has an inlet 101 through which the sample is introduced and an outlet 102 for discharging the processed sample, and has a space for storing the sample therein, and valves are provided at the inlet 101 and the outlet 102. Is installed. The outside of the storage tank 100 is provided with a heating and cooling jacket 103 for cooling or heating the inside of the storage tank 100. In the grinding dispersion system, the grinding and dispersion treatment mainly uses the shear force and the friction force, so that a lot of heat is generated, and it is necessary to cool the storage tank 100. In addition, in the case of a material that is well dispersed at a high temperature, it is necessary to increase the temperature of the storage tank 100.

저장탱크(100)에는 교반기(105)가 설치된다. 교반기(105)는 저장탱크(100)의 내부로 연장된 축에 형성된 교반날개(106) 및 교반날개(106)를 회전하는 모터를 포 함한다. 교반날개(106)는 저장탱크(100)에 저장된 시료를 휘저어주기 위하여 저장탱크(100)의 내부공간의 아래에서 양측으로 연장되어 있다. 교반기(105)는 저장탱크(100)의 내부에 채워진 시료를 고르게 섞어주는 역할을 주로 한다.The storage tank 100 is provided with a stirrer 105. The stirrer 105 includes a stirring blade 106 and a motor for rotating the stirring blade 106 formed on the shaft extending into the storage tank 100. The stirring blade 106 extends to both sides under the inner space of the storage tank 100 to stir the sample stored in the storage tank 100. The stirrer 105 serves to mix the sample filled inside the storage tank 100 evenly.

저장탱크(100)에는 호모게나이저(110)가 설치된다. 호모게나이저(110)는 호모게나이저고정자(113)에 대하여 호모게나이저회전자(116)가 회전함으로써 흡입된 시료에 전단력이 가해지고 시료에 공동화가 유발되어 시료의 분산이 수행된다. 호모게나이저(110)는 저장탱크(100)의 내부에 채워진 시료를 분산시키는 역할을 주로 한다. 호모게나이저(110)에 대한 구체적인 내용은 후술한다.The homogenizer 110 is installed in the storage tank 100. As the homogenizer 110 rotates the homogenizer rotor 116 with respect to the homogenizer stator 113, the shear force is applied to the sucked sample and cavitation is induced in the sample to perform dispersion of the sample. The homogenizer 110 mainly serves to disperse the sample filled in the storage tank 100. Details of the homogenizer 110 will be described later.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 저장탱크에 설치된 회전커터를 도시한 측면도이다. 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 저장탱크(100)에 설치되는 회전커터(120)는 모터에 연결되며 저장탱크(100)의 내부로 연장된 축에 결합된 링(121)의 상부에 원주상으로 소정의 간격을 두고 떨어져 배치되며 상향경사진 복수의 상부 절단날(122)들이 형성되고 링(121)의 하부에 상기 상부 절단날(122)들의 사이의 지점에서 하향경사진 복수의 하부 절단날(123)들이 형성된다. 회전커터(120)가 회전하면 복수의 절단날들(122, 123)이 회전하면서 저장탱크(100)에 저장된 시료와 부딪쳐서 시료를 분쇄, 절단 및 분산시킨다. 회전커터(120)는 저장탱크(100)에 채워진 시료를 분쇄하는 역할을 주로 한다.Figure 6 is a side view showing a rotary cutter installed in the storage tank of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in Figure 1 and 6, the rotary cutter 120 is installed in the storage tank 100 is connected to the motor and the upper portion of the ring 121 coupled to the shaft extending into the interior of the storage tank 100 A plurality of upper cutting edges 122 are arranged circumferentially spaced apart at a predetermined interval, the plurality of lower inclined downward at a point between the upper cutting blades 122 at the lower portion of the ring 121 Cutting blades 123 are formed. As the rotary cutter 120 rotates, the plurality of cutting blades 122 and 123 rotate and collide with the sample stored in the storage tank 100 to crush, cut, and disperse the sample. The rotary cutter 120 mainly serves to grind the sample filled in the storage tank 100.

이하에서는 상기 설명된 저장탱크(100)에 설치된 교반기(105), 호모게나이저(110) 및 회전커터(120)를 포함하는 집합체를 트리플믹서라 지칭한다. 트리플믹서는 교반기(105), 호모게나이저(110) 및 회전커터(120)가 동시에 작동하여 시료를 1차적으로 분쇄 및 분산하는 전처리를 수행한다. Hereinafter, the aggregate including the stirrer 105, the homogenizer 110, and the rotary cutter 120 installed in the storage tank 100 described above is referred to as a triple mixer. The triple mixer performs a pretreatment in which the stirrer 105, the homogenizer 110, and the rotary cutter 120 operate at the same time to pulverize and disperse the sample primarily.

초음파분산기(125)는 역압전효과(inverse piezoelectric effect) 현상을 이용하여 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 바꾸는 압전세라믹스와 초음파 진동자에 의해서 초음파를 발생시키고, 발생된 초음파의 진폭을 확대시키기 위해 진동자에 부스터와 혼(horn)을 부착하고 이를 구동시키기 위한 초음파 발진기로 이루어진다. 초음파를 용액 속에 조사하였을 때 발생하는 공동화 기포 내부의 온도와 압력이 매우 높고 그 기포들이 성장하여 파열될 때 고온·고압의 충격파가 발생하기 때문에 그것이 매우 높은 에너지원으로 작용하여 섞이기 어려운 다른 종류의 액체를 혼합하거나 분산할 수 있고 시료를 절단 또는 분쇄한다. 초음파분산기(125)는 공지된 수단이므로 구체적인 설명을 생략한다. The ultrasonic disperser 125 generates ultrasonic waves by a piezoelectric ceramic and an ultrasonic vibrator that converts electrical energy into mechanical vibration energy by using an inverse piezoelectric effect, and increases the amplitude of the generated ultrasonic waves. It consists of an ultrasonic oscillator for attaching and driving the booster and the horn. When the ultrasonic wave is irradiated in solution, the temperature and pressure inside the cavitation bubble are very high and when the bubbles grow and rupture, high-temperature and high-pressure shock waves are generated. The liquids can be mixed or dispersed and the sample is cut or ground. Since the ultrasonic disperser 125 is a known means, a detailed description thereof will be omitted.

비드밀(126)은 챔버에 비드를 채우고 디스크, 교반날개(106), 회전바스켓 등의 회전수단에 의해 비드를 가속시켜 비드에 운동에너지를 부여하고, 운동하는 비드가 대상물에 충격을 주어 대상물의 분쇄, 분산을 일으키는 장치를 통칭한다. 비드밀(126)에 투입된 제품은 챔버를 통과하면서 일정시간 운동하는 비드에 노출됨으로써 분쇄 및 분산이 이루어진다. 비드밀(126)은 공지된 수단이므로 구체적인 설명을 생략한다.The bead mill 126 fills the beads in the chamber and accelerates the beads by rotating means such as a disk, a stirring blade 106, a rotating basket, and imparts kinetic energy to the beads. The device which causes grinding and dispersion is called collectively. The product introduced into the bead mill 126 is pulverized and dispersed by being exposed to the beads moving for a certain time while passing through the chamber. Since the bead mill 126 is a known means, a detailed description thereof will be omitted.

인라인믹서(130)는 기계적인 방법으로 시료에 전단력을 가하고 동시에 공동화를 발생시켜 시료를 분산하는 수단이며 구체적인 내용은 후술한다.In-line mixer 130 is a means for dispersing the sample by applying a shearing force to the sample in a mechanical manner and at the same time to generate a cavitation.

미분쇄분산기(200)는 기계적인 전단력을 이용하여 시료의 분쇄 및 분산을 수행하는 장치이며, 미분쇄분산기(200)는 고속회전하는 디스크와 고정자 사이의 미세 한 간극으로 시료를 통과시키는 고속회전 분쇄기 형태의 콜로이드 밀(colloid mill)이 될 수 있다. 콜로이드 밀은 졸(sol)을 만들 때 쓰이는 기계적 분산장치로서 액체 속의 현탁한 고체입자 등을 강한 전단력으로 미립화하는 동시에 균일하게 분산시키는 장치이다. 미분쇄분산기(200)에 의해서는 시료에 포함된 고형물의 크기가 100마이크로미터 이하로 분쇄되어 균일화되는 분산이 주로 수행된다. 고속회전 분쇄기 형태의 콜로이드 밀은 공지된 수단이므로 구체적인 설명은 생략한다.Fine grinding machine 200 is a device for performing the grinding and dispersion of the sample by using a mechanical shear force, the fine grinding machine 200 is a high-speed rotary mill for passing the sample through a fine gap between the disk and the stator rotating at high speed It can be a colloid mill in the form. Colloid mill is a mechanical dispersing device used to make sol, and it is a device that disperses suspended solid particles in liquid and uniformly disperses them with strong shearing force. The fine pulverizer 200 mainly performs dispersion in which the size of the solids contained in the sample is pulverized to 100 micrometers or less and uniformized. Since the colloid mill in the form of a high-speed rotary mill is a known means, a detailed description thereof will be omitted.

저장탱크(100)와 초음파분산기(125), 비드밀(126), 인라인믹서(130), 미분쇄분산기(200)는 이송관(107)들을 통해 상호간에 연결되어 있다. The storage tank 100, the ultrasonic disperser 125, the bead mill 126, the inline mixer 130, and the grinding mill 200 are connected to each other through the transfer pipes 107.

이송관(107)들은 시료가 초음파분산기(125), 비드밀(126), 인라인믹서(130), 미분쇄분산기(200)를 용도에 따라 적합한 순서대로 거쳐갈 수 있는 경로를 형성한다. 따라서 초음파분산기(125), 비드밀(126), 인라인믹서(130), 미분쇄분산기(200) 및 저장탱크(100) 중의 임의의 하나로부터 다른 하나를 연결하는 경로는 복수개가 형성될 수 있다. 예를 들면 인라인믹서(130)와 초음파분산기(125)를 연결하는 경로는 인라인믹서(130)에서 초음파분산기(125)로 직접 이동하는 제1경로와, 인라인믹서(130)에서 비드밀(126)을 거쳐서 초음파분산기(125)로 이동하는 제2경로로 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명의 통합형 분쇄분산시스템의 이송관(107)의 경로배치는 이송관(107)의 경로배치들 중에서 하나의 예를 든 것에 불과하며, 처리하고자 하는 시료에 따라 사용자가 공정순서를 선택하여 이송관(107)의 경로배치를 다양하게 변화시킬 수 있으며, 이러한 경로배치의 변경은 당업자가 쉽게 설계변경할 수 있는 사항이므로 구체적인 설명을 생략한다. 이송관(107)들이 3개의 방향으 로 분지되는 지점에는 시료의 이송경로를 선택할 수 있도록 하기 위해 3웨이밸브(108)들이 설치된다.The transfer pipes 107 form a path through which a sample can pass the ultrasonic dispersion 125, the bead mill 126, the inline mixer 130, and the fine grinding dispersion 200 in a suitable order according to the purpose. Therefore, a plurality of paths connecting the other from any one of the ultrasonic disperser 125, the bead mill 126, the in-line mixer 130, the grinding mill 200, and the storage tank 100 may be formed. For example, a path connecting the inline mixer 130 and the ultrasonic disperser 125 may be a first path that moves directly from the inline mixer 130 to the ultrasonic disperser 125 and the bead mill 126 in the inline mixer 130. It may be formed as a second path to move to the ultrasonic diffuser 125 via. The path arrangement of the transfer pipe 107 of the integrated pulverization dispersion system of the present invention shown in FIG. 1 is just one example of the path arrangements of the transfer pipe 107, and the user may process the sample according to the sample to be processed. By selecting the order, the path arrangement of the transfer pipe 107 may be variously changed, and the change of the path arrangement is a matter that can be easily changed by those skilled in the art, so detailed description thereof will be omitted. At the point where the transfer pipes 107 are branched in three directions, three-way valves 108 are installed to select a transfer path of the sample.

이송펌프(109)는 초음파분산기(125), 비드밀(126) 및 미분쇄분산기(200)로 시료를 강제이동시키기 위해 설치된다. 이송펌프(109)는 사용자가 목적에 맞게 위치를 선택하여 복수개가 설치하여 사용할 수도 있다. 인라인믹서(130)는 가동을 시작하면 자체에서 흡입력을 발생시키기 때문에 이송펌프(109)에 의한 강제적인 시료의 이송을 필요로 하지 않는다.The transfer pump 109 is installed to forcibly move the sample to the ultrasonic disperser 125, the bead mill 126, and the fine grinding disperser 200. The transfer pump 109 may be installed and used by a plurality of users to select a position according to the purpose. The inline mixer 130 does not require forcible transfer of the sample by the transfer pump 109 because the inline mixer 130 generates suction force by itself.

제어부(미도시)는 초음파분산기(125), 비드밀(126), 인라인믹서(130), 미분쇄분산기(200) 및 저장탱크(100)의 교반기(105), 호모게나이저(110)와 회전커터(120)의 작동을 제어하며, 이송관(107)에 설치된 3웨이밸브(108)들 및 이송펌프(109)를 작동한다.The controller (not shown) rotates with the ultrasonic disperser 125, the bead mill 126, the inline mixer 130, the pulverizer 200, and the stirrer 105, the homogenizer 110 of the storage tank 100. The operation of the cutter 120 is controlled, and the three-way valves 108 and the transfer pump 109 installed in the transfer pipe 107 are operated.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 인라인믹서회전자를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 인라인믹서고정자의 내측분산스크린 및 외측분산스크린의 배치상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 구성을 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분쇄분산시스템을 구성하는 인라인믹서(130)의 인라인믹서회전자(131)는 회전하는 회전판(132)과 회전판(132)의 저면의 내측에 원주상으로 배치되는 복수의 내측분산날개(133)들과 내측분산날개(133)의 외측으로 소정의 간격만큼 이격되어 원주상으로 배치되는 복수의 외측분 산날개(134)들로 구성된다. 각각의 분산날개(133, 134)는 상하방향의 중앙을 기준으로 꺾여져서 윗부분과 아래부분이 경사진 형상이다.Figure 2 is a perspective view showing the inline mixer rotor of the inline mixer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an inline mixer of the inline mixer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention. 4 is a perspective view illustrating an arrangement state of an inner dispersion screen and an outer dispersion screen of the stator, and FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an inline mixer of an integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2 to 4, the inline mixer rotor 131 of the inline mixer 130 constituting the grinding dispersion system is circumferentially inside the rotating plate 132 and the bottom of the rotating plate 132. It is composed of a plurality of inner dispersion blades 133 and a plurality of outer dispersion blades 134 disposed circumferentially spaced apart by a predetermined interval to the outside of the inner dispersion blade 133 is disposed. Each of the dispersing blades 133 and 134 is bent relative to the center of the up and down direction so that the upper part and the lower part are inclined.

인라인믹서(130)의 인라인믹서고정자(135)는 일측에 시료가 유입되는 믹서유입구(136)가 형성되고 믹서유입구(136)에서 연결된 원반형의 공간을 갖는 시료통과부(137)를 가지며, 시료통과부(137)의 내측으로 믹서유입구(136)의 원주상둘레에는 믹서유입구(136)를 통해 유입된 시료를 원주상으로 둘러싸도록 원주상의 내측분산스크린(138)이 형성된다. 원주상의 내측분산스크린(138)에는 시료가 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 원주상으로 복수의 슬릿(139)들이 형성된다. 시료통과부(137)의 내측분산스크린(138)의 외측으로 소정의 간격을 두고 내측분산스크린(138)을 원주상으로 둘러싸도록 내측분산스크린(138)보다 큰 직경을 갖는 원주상의 외측분산스크린(140)이 형성된다. 원주상의 외측분산스크린(140)에는 원주상으로 복수의 슬릿(141)들이 형성된다.The inline mixer stator 135 of the inline mixer 130 has a sample inlet 136 having a mixer inlet 136 through which a sample is introduced and having a disk-shaped space connected at the mixer inlet 136. A circumferential inner dispersion screen 138 is formed at the circumferential circumference of the mixer inlet 136 to surround the sample introduced through the mixer inlet 136 in a circumferential manner. The circumferential inner dispersion screen 138 is formed with a plurality of slits 139 circumferentially to allow the sample to escape. Circumferential outer screen having a diameter larger than that of the inner screen 138 so as to surround the inner screen 138 in a circumferential direction with a predetermined interval to the outside of the inner screen of the sample passing portion 137 140 is formed. A plurality of slits 141 are formed circumferentially on the outer circumferential dispersion screen 140.

인라인믹서(130)의 인라인믹서회전자(131)가 회전하면 내측분산날개(133)가 동시에 회전하여 믹서유입구(136)를 통해 유입된 시료를 회전시키는 동시에 내측분산스크린(138)의 슬릿으로 시료를 밀어내며 이 때 분산날개에 의해 시료에 가해지는 기계적인 전단력과 시료에 발생하는 공동화(cavitation)에 의해 시료의 분산이 1차적으로 수행되며 내측분산스크린(138)의 슬릿(139)을 빠져나온 1차적으로 분산된 시료는 회전하는 외측분산날개(134)에 의해 회전하는 동시에 외측분산스크린(140)의 슬릿(141)으로 밀려나게 되고 이 때 외측분산날개(134)에 의해 시료에 가해지는 기계적인 전단력과 시료에 발생하는 공동화(cavitation)에 의해 시료의 분산이 2차적으로 수행된다. 외측분산스크린(140)의 슬릿(141)을 통해 빠져나온 시료는 인라인믹서회전자(131)의 회전판(132)과 시료통과부(137)의 내측면의 사이의 틈새를 통해 시료통과부(137)를 빠져나간다. When the inline mixer rotor 131 of the inline mixer 130 rotates, the inner dispersion blade 133 rotates at the same time to rotate the sample introduced through the mixer inlet 136 and at the same time the sample into the slit of the inner dispersion screen 138. At this time, the dispersion of the sample is primarily performed by the mechanical shear force applied to the sample by the dispersing wing and the cavitation generated in the sample, and then exits the slit 139 of the inner dispersion screen 138. The first dispersed sample is rotated by the rotating outer dispersing blade 134 and is pushed to the slit 141 of the outer dispersing screen 140 at this time, and the machine is applied to the sample by the outer dispersing blade 134. The dispersion of the sample is secondarily performed by the normal shear force and the cavitation occurring in the sample. The sample exiting through the slit 141 of the outer dispersion screen 140 is the sample passing portion 137 through a gap between the rotating plate 132 of the inline mixer rotor 131 and the inner surface of the sample passing portion 137. Exit)

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 호모게나이저를 도시한 간략한 측단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 분쇄분산시스템의 저장탱크(100)의 내부에 설치되는 호모게나이저(110)는 호모게나이저회전자(116)와 호모게나이저고정자(113)를 포함한다.Figure 5 is a simplified side cross-sectional view showing a homogenizer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the homogenizer 110 installed in the storage tank 100 of the grinding dispersion system includes a homogenizer rotor 116 and a homogenizer stator 113.

호모게나이저고정자(113)는 아래방향으로 개방되고 측방향에 원주상의 벽면이 형성된 원통구조이며, 측방향의 원주상 벽면에는 시료가 빠져나가는 통로를 제공하도록 복수의 슬릿(115)들이 형성된다.The homogenizer stator 113 is a cylindrical structure which is opened downward and has a circumferential wall surface in the lateral direction, and a plurality of slits 115 are formed in the lateral circumferential wall surface so as to provide a passage through which the sample escapes. .

호모게나이저회전자(116)는 호모게나이저고정자의 내측에서 회전하도록 설치되며 방사상으로 복수의 분산날개(118)들이 형성된다. The homogenizer rotor 116 is installed to rotate inside the homogenizer stator and a plurality of dispersing wings 118 are formed radially.

따라서 호모게나이저회전자(116)가 회전하면 호모게나이저회전자(116)의 분산날개(118)가 호모게나이저고정자(113)의 내부공간으로 유입된 저장탱크(100)의 시료를 회전시키고 동시에 호모게나이저고정자(113)의 벽면의 슬릿들로 밀어내게 된다. 이 때 시료에 가해지는 기계적인 전단력과 시료에 발생하는 공동화(cavitation)에 의해 시료의 분산이 수행된다. Therefore, when the homogenizer rotor 116 rotates, the dispersing blade 118 of the homogenizer rotor 116 rotates the sample of the storage tank 100 introduced into the interior space of the homogenizer stator 113. At the same time it is pushed out to the slits on the wall of the homogenizer stator (113). At this time, the dispersion of the sample is performed by the mechanical shear force applied to the sample and the cavitation generated in the sample.

이하에서는 본 발명에 따른 분쇄분산시스템을 사용한 분쇄분산방법을 설명한다.Hereinafter, the grinding dispersion method using the grinding dispersion system according to the present invention.

본 발명에 따른 분쇄분산시스템은 처리하고자 하는 시료, 시료의 용해능, 시료의 분산능, 용제 등에 따라 분쇄분산시스템을 구성하는 초음파발생기, 비드밀(126), 인라인믹서(130) 및 미분쇄분산기(200) 중에서 시료가 거쳐가게 될 수단들을 선택하고 선택된 수단들을 시료가 거쳐가는 순서를 선택할 수 있다.The grinding dispersion system according to the present invention includes an ultrasonic generator, a bead mill 126, an in-line mixer 130 and a grinding mill, which constitute a grinding dispersion system according to a sample to be processed, a dissolving ability of a sample, a dispersing capacity of a sample, a solvent, and the like. From 200, the means through which the sample will pass may be selected, and the order in which the sample passes through the selected means may be selected.

트리플믹서는 시료의 고형물의 크기를 대략 300㎛정도의 수준으로 균일화하며, 인라인믹서(130)는 시료의 고형물의 크기를 100~300㎛의 수준으로 균일화하고, 미분쇄분산기(200)는 시료의 고형물의 크기를 100㎛ 이하의 크기로 균일화한다. 이와 같이 각 수단마다 처리후의 고형물의 입도에 차이가 있으므로 시료의 특성에 알맞은 수단들을 선택하여 분쇄분산 공정을 수행하면 된다. 예를 들면 탄소나노튜브를 100㎛ 이하의 크기로 물에 분산시키는 경우 트리플믹서와 인라인믹서를 거친 후 미분쇄분산기에 의해 분쇄 및 분산을 수행하는 과정을 채택할 수 있다. The triple mixer equalizes the size of the solids of the sample to a level of approximately 300 μm, the inline mixer 130 equalizes the size of the solids of the sample to a level of 100 to 300 μm, and the pulverizer 200 The size of the solid is homogenized to a size of 100 μm or less. As described above, the particle size of the solid after treatment is different. Therefore, the grinding and dispersing process may be performed by selecting the appropriate means for the characteristics of the sample. For example, when dispersing carbon nanotubes in water having a size of 100 μm or less, a process of pulverizing and dispersing by a pulverizing dispersion machine after a triple mixer and an inline mixer may be adopted.

위 수단들에 의해 처리된 시료의 고형물의 크기는 시료의 특성에 따라 차이가 있을 수 있다. The size of the solids of the sample treated by the above means may vary depending on the characteristics of the sample.

또한 위 예시한 각 수단들에 의해 얻어지는 고형물의 크기는 하나의 예를 든 것에 불과하며 사용자가 위 언급한 수치범위에 제한받지 않고 적절하게 사용할 수있다. 예를 들면 시료의 고형물을 300㎛ 이상의 크기로 분쇄를 하는데에도 인라인믹서를 사용할 수도 있다. In addition, the size of the solids obtained by the above-described means is only one example and can be appropriately used by the user without being limited to the above-mentioned numerical range. For example, an inline mixer may be used to grind a solid of a sample to a size of 300 µm or more.

[ 방법1 ] [Method 1]

시료에 포함된 고형물의 크기가 큰 경우에는 시료의 고형물을 순차적으로 분 쇄하는 것이 효과적이다. 즉 500㎛의 고형물이 포함된 시료를 분쇄 및 분산하고자 하는 경우 처음부터 미분쇄분산기(200)를 통해 분쇄 및 분산을 수행하면 미분쇄분산기(200)에 과도한 부하를 주게 되며 처리를 완료하는데 소요되는 시간도 길어진다. 이는 미분쇄분산기(200)의 효율을 떨어뜨리게 되는 것이다. 이러한 경우에는 시료가 먼저 트리플믹서에 의한 분쇄 및 분산과정인 1차전처리를 하여 1차적으로 시료의 입도를 작게하고 1차적인 분산을 수행하며 이후 인라인믹서(130)에 의한 분쇄 및 분산과정인 2차전처리를 하여 시료의 고형물의 입도를 더 작게하고 2차적인 분산을 수행하고 최종적으로 미분쇄분산기(200)에 의한 분쇄 및 분산을 수행하도록 시료의 이동 및 처리순서를 제어한다. When the size of the solids contained in the sample is large, it is effective to crush the solids of the sample sequentially. That is, when the sample containing 500 μm of solids is to be crushed and dispersed, the grinding and dispersing is performed through the pulverizer 200 from the beginning to give an excessive load to the pulverizer 200 and to complete the processing. It also takes longer. This will lower the efficiency of the pulverizer 200. In this case, the sample is first subjected to the first pretreatment process, which is a pulverization and dispersion process using a triple mixer, to firstly reduce the particle size of the sample, and to perform the first dispersion. The charging process is performed to control the movement and processing sequence of the sample so that the particle size of the solids of the sample is smaller, secondary dispersion is performed, and finally, grinding and dispersion by the pulverizer 200 are performed.

[ 방법 2 ][Method 2]

시료가 고경도의 물질인 경우에는 트리플 믹서를 거쳐 인라인믹서(130)에 의한 처리를 1차전처리로 수행하며, 2차전처리로 비드밀(126)을 거쳐서 시료를 분쇄 및 분산시키고, 최종적으로 미분쇄분산기(200)에 의한 처리를 수행한다. If the sample is a material of high hardness, the treatment by the in-line mixer 130 is performed by the first pretreatment through a triple mixer, and the sample is ground and dispersed through the bead mill 126 by the second pretreatment. Processing by the grinding dispersion machine 200 is performed.

비드밀(126)은 시료에 직접적으로 기계적인 충격을 가하여 시료를 분쇄 및 분산시키는 것이므로, 쉽게 분쇄되지 않는 고경도의 고형물을 포함하는 시료를 처리하는데 적합하다.Since the bead mill 126 is a mechanical impact directly on the sample to crush and disperse the sample, the bead mill 126 is suitable for processing a sample including a hard solid that is not easily crushed.

시료에 포함된 분체가 경도가 큰 물질인 경우 바로 미분쇄를 하지 않고 인라인믹서에 의한 조분쇄부터 시작하여 분체의 입도를 순차적으로 감소시키는 분쇄를 하는 것이 바람직하다.In the case where the powder contained in the sample is a material having a high hardness, it is preferable to perform grinding to sequentially decrease the particle size of the powder, starting with coarse pulverization by an inline mixer without pulverizing immediately.

[ 방법 3 ][Method 3]

시료의 분체가 수팽창(swelling)을 요구하는 물질의 경우에는, 초음파분산기(125)의 처리를 거쳐야 한다. 이러한 수팽창을 요하는 시료는 예를 들면 탄소나노튜브(CNT)가 될 수 있다. 초음파분산기(125)에 의한 시료의 분체의 수팽창은 시료의 분체의 크기가 큰 상태보다는 작은 상태에서 수행하는 것이 처리시간을 단축할 수 있다. 따라서 수팽창을 요하는 시료를 처리할 경우 1차전처리로서 트리플믹서와 인라인믹서(130)에 의한 처리를 하고 2차전처리로 비드밀(126)에 의한 처리를 수행한 이후 최종적으로 초음파분산기(125)에 의한 처리를 수행한다. In the case of a substance in which the powder of the sample requires water swelling, the ultrasonic dispersion 125 must be treated. A sample requiring such water expansion may be, for example, carbon nanotubes (CNT). The water expansion of the powder of the sample by the ultrasonic disperser 125 may be shorter than the state in which the size of the powder of the sample is large, thereby shortening the processing time. Therefore, in the case of processing a sample requiring water expansion, the treatment by the triple mixer and the in-line mixer 130 as the first pretreatment and the treatment by the bead mill 126 as the second pretreatment are performed. The processing by) is performed.

이 때 2차전처리로서 비드밀(126)에 의한 처리를 대신하여 미분쇄분산기(200)에 의한 고속미분쇄를 수행하는 것도 가능하다. 즉 시료의 분쇄 및 분산과정은 "1차전처리(트리플믹서 및 인라인믹서(130)) → 고속미분쇄(미분쇄분산기(200)) → 초음파분산기(125)"의 순서로 수행된다.At this time, it is also possible to perform high-speed pulverization by the pulverization disperser 200 in place of the treatment by the bead mill 126 as the secondary pretreatment. That is, the grinding and dispersing process of the sample is performed in the order of "primary pretreatment (triple mixer and inline mixer 130) → high speed fine grinding (pulverizing dispersion 200) → ultrasonic dispersion 125".

또한 시료의 처리과정에서 비드밀(126)에 의한 처리와 초음파분산기(125)에 의한 처리의 사이에 고속미분쇄의 과정을 추가하는 것도 가능하다. 이 경우 시료의 처리과정은 "1차전처리(트리플믹서 및 인라인믹서(130)) → 2차전처리(비드밀(126)) → 고속미분쇄(미분쇄분산기(200)) → 초음파분산기(125)"의 순서로 수행된다.It is also possible to add a fast grinding process between the treatment by the bead mill 126 and the treatment by the ultrasonic disperser 125 in the processing of the sample. In this case, the processing of the sample is " primary pretreatment (triple mixer and inline mixer 130) → secondary pretreatment (bead mill 126) → high speed fine grinding (pulverization pulverizer 200) → ultrasonic disperser 125 In the order of ".

[ 방법 4 ][Method 4]

용질을 용제에 용해시키거나 분산시키는 솔루션화 또는 유화(에멀전화)의 경우는 용해능이 크며 따라서 이러한 경우에는 분쇄의 과정을 거의 필요로 하지 않는다. 수용성 물질을 물에 고르게 용해시키는 경우가 하나의 예가 될 수 있다. 따라 서 기계적인 전단력과 공동화를 발생시키는 인라인믹서(130)에 의한 처리만으로도 충분하다. 따라서 이러한 경우에는 트리플믹서와 인라인믹서(130)에 의해 시료를 처리하면 충분하다. In the case of solution or emulsification (emulsification) in which the solute is dissolved or dispersed in a solvent, the solubility is large, and in this case, the grinding process is rarely required. One example is the case where the water-soluble substance is evenly dissolved in water. Therefore, the treatment by the inline mixer 130 to generate mechanical shear force and cavitation is sufficient. Therefore, in such a case, it is sufficient to process the sample by the triple mixer and the inline mixer 130.

위 예시한 방법들은 본 발명에 따른 통합형 분쇄분산시스템을 사용하는 방법들 중의 일부를 예시한 것이 불과하며 따라서 본 발명에 따른 통합형 분쇄분산시스템을 사용하는 방법은 위 예시한 방법들만으로 한정되지 않으며 사용자의 목적에 따라 위 예시된 방법들 이외의 다양한 방법들을 사용할 수 있다.The above exemplified methods merely illustrate some of the methods of using the integrated grinding dispersion system according to the present invention. Thus, the method of using the integrated grinding dispersion system according to the present invention is not limited to the above illustrated methods. Depending on the purpose, various methods other than those illustrated above may be used.

저장탱크의 내부에서 작동하는 트리플믹서는 시료 전체가 트리플믹서를 통과하면서 분쇄 및 분산이 수행되는 방식이 아니기 때문에, 트리플믹서에 의한 분쇄 및 분산공정에서는 분쇄 및 분산의 처리가 수행되지 못한 시료들이 있을 수 있다. 인라인믹서(130)는 시료 전체를 통과시키면서 분쇄 및 분산을 수행하는 장치이므로 시료 전체를 균일하게 분쇄 및 분산시킨다. 따라서 트리플믹서의 처리를 거친 시료를 인라인믹서로 투입하여 인라인믹서에 의한 조분쇄분산을 수행하는 것이 바람직하다. 인라인믹서에 의한 분쇄 및 분산을 조분쇄분산이라 하고 미분쇄분산기에 의한 분쇄 및 분산을 미분쇄분산이라 하는 것은 인라인믹서에 의한 분쇄 및 분산을 수행한 시료의 고형물의 크기가 미분쇄분산기에 의해 분쇄 및 분산을 수행한 시료의 고형물의 크기보다 상대적으로 크기 때문에 2개의 공정을 다르게 지칭한 것이다.Since the triple mixer operating inside the storage tank is not a method in which grinding and dispersing is performed while the entire sample passes through the triple mixer, there may be samples in which grinding and dispersing is not performed in the grinding and dispersing process by the triple mixer. Can be. Since the inline mixer 130 is a device that performs grinding and dispersion while passing the entire sample, the inline mixer 130 uniformly grinds and disperses the entire sample. Therefore, it is preferable to perform coarse pulverization by the inline mixer by injecting a sample processed by the triple mixer into the inline mixer. Grinding and dispersing by in-line mixer is called co-pulverization and grinding and dispersing by micro-dispersing machine is called micro-dispersion. And two processes are referred to differently because they are relatively larger than the size of the solids of the sample subjected to dispersion.

시료의 점도가 큰 경우에는 조분쇄(상대적으로 큰 입자로 분쇄)에서 시작하여 미분쇄(상대적으로 작은 입자로 분쇄)로 진행하는 순차적인 처리과정이 더욱 필 요하다. 점도가 큰 시료를 곧바로 미분쇄할 경우 미분쇄를 수행하는 미분쇄분산기(200)에 과도한 부하를 주게 되며 처리에 소요되는 시간도 길어지게 된다.If the sample has a high viscosity, a sequential process starting from coarse grinding (pulverizing into relatively large particles) and fine grinding (pulverizing into relatively small particles) is further required. When the pulverized sample is immediately pulverized, an excessive load is given to the pulverizer pulverizer 200 which performs pulverization, and the time required for processing becomes long.

본 발명에 따른 분쇄분산시스템은 분쇄 및 분산처리를 하는 처리수단들을 시료가 연속하여 거치면서 처리되는 연속처리의 방식(동시에 수행되는 방식)을 사용할 수도 있고, 처리수단들을 처리능력에 따라 구분하여 제1군의 처리수단과 제2군의 처리수단으로 구분하고, 제1군의 처리수단들에 의한 분쇄 및 분산을 모두 완료한 이후 제2군의 처리수단들에 의한 분쇄 및 분산을 수행하도록 하는 분리처리의 방식(순차적으로 수행되는 방식)을 사용할 수도 있다. The grinding dispersion system according to the present invention may use a continuous processing method (simultaneously performed) in which the processing means for grinding and dispersing are processed while the sample is continuously passed, and the processing means are classified according to the processing capacity. Separating into the first group of processing means and the second group of processing means, the separation to perform the grinding and dispersion by the second group of processing means after completing the grinding and dispersion by the first group of processing means It is also possible to use a manner of processing (sequentially performed).

예를 들어 시료를 처리할 수단으로 분당 처리능력이 수백리터 수준을 갖는 인라인믹서(130)와 분당 처리능력이 수리터 수준을 갖는 초음파분산기(125)가 선택된 경우, 연속처리를 하게 되면 인라인믹서(130)를 거쳐 이동한 시료의 양을 초음파분산기(125)가 모두 처리하지 못한다. 따라서 이러한 경우에는 저장탱크(100)와 인라인믹서(130)만을 순환하는 경로를 형성하여 인라인믹서(130)에 의한 처리를 수행한 이후에 다시 저장탱크(100)와 초음파분산기(125)만을 순환하는 경로를 형성하여 초음파분산기(125)에 의한 처리를 수행하도록 하는 분리처리의 방식을 사용한다.For example, when the inline mixer 130 having a processing capacity of several hundred liters per minute and the ultrasonic disperser 125 having a repair capability of minute per minute are selected as a means for processing a sample, the inline mixer ( The ultrasonic disperser 125 does not process all the amount of the sample moved through the 130). Therefore, in such a case, after forming a path circulating only the storage tank 100 and the inline mixer 130 and performing the process by the inline mixer 130, only the storage tank 100 and the ultrasonic disperser 125 are circulated again. A separation process is used to form a path so as to perform the process by the ultrasonic disperser 125.

다른 예로서 시료를 처리할 수단으로 각각의 분당 처리능력이 수백리터 수준으로 유사한 처리능력을 갖는 인라인믹서(130)와 미분쇄분산기(200)가 선택된 경우에는, 시료가 인라인믹서(130)와 미분쇄분산기(200)를 연속하여 거친 다음에에 저장탱크(100)로 유입되는 연속처리를 사용하게 된다. 연속처리를 위하여 저장탱 크(100)와 인라인믹서(130) 및 미분쇄분산기(200)를 순차적으로 경유하는 시료의 이송경로를 형성한다. 이 경우 저장탱크(100)로부터 나온 시료가 인라인믹서(130)와 미분쇄분산기(200)를 거쳐서 저장탱크(100)로 다시 유입되는 과정이 반복되면서 분쇄 및 분산처리가 수행된다.As another example, when the in-line mixer 130 and the pulverizer 200 have similar processing capacities of several hundred liters per minute as the means for processing the sample, the sample is not connected with the in-line mixer 130. After continuous grinding of the grinding dispersion machine 200, a continuous process flowing into the storage tank 100 is used. For continuous processing, the transfer path of the sample passing through the storage tank 100, the inline mixer 130, and the pulverizer 200 is sequentially formed. In this case, the process from which the sample from the storage tank 100 flows back into the storage tank 100 through the inline mixer 130 and the pulverizing dispersion machine 200 is repeated, thereby performing the grinding and dispersing process.

본 발명에 따른 통합형 분쇄분산시스템은 탄소나노튜브를 포함하여 다양한 물질에 대한 분쇄 및 분산공정에 사용될 수 있으며, 저장탱크를 사용하므로 저장탱크의 크기를 용도에 맞게 선택하여 대용량의 시료를 분쇄 및 분산하는데에도 무리가 없다.Integrated grinding and dispersing system according to the present invention can be used in the grinding and dispersing process for a variety of materials, including carbon nanotubes, and because the storage tank is used to select the size of the storage tank according to the application to grind and disperse a large amount of sample There is no difficulty to.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 구성을 도시한 시스템도면이고,1 is a system diagram showing the configuration of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 인라인믹서회전자를 도시한 사시도이고, Figure 2 is a perspective view showing the inline mixer rotor of the inline mixer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 인라인믹서고정자의 내측분산스크린 및 외측분산스크린의 배치상태를 도시한 사시도이고,3 is a perspective view showing the arrangement of the inner and outer dispersion screen of the inline mixer stator of the inline mixer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 인라인믹서의 구성을 개략적으로 도시한 측단면도이고,Figure 4 is a side cross-sectional view schematically showing the configuration of the in-line mixer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 호모게나이저를 도시한 간략한 측단면도이고,Figure 5 is a simplified side cross-sectional view showing a homogenizer of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 분쇄분산시스템의 저장탱크에 설치된 회전커터를 도시한 측면도이다.Figure 6 is a side view showing a rotary cutter installed in the storage tank of the integrated grinding dispersion system according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims

A storage tank storing the sample;

An ultrasonic disperser connected to the storage tank and dissolving and dispersing the sample;

A bead mill connected to the storage tank to crush and disperse the sample;

A stator having a rotor connected to the storage tank and having a dispersing blade and a dispersing screen surrounding the dispersing blade and having a plurality of slits formed therein, wherein the sample is spread by the dispersing blade when the rotor rotates. An inline mixer in which the sample is dispersed while passing through the slits of the sample;

A pulverizing disperser connected to the storage tank and pulverizing and dispersing the samples by passing the sample through a minute gap between the rotating disk and the stator;

Transfer pipes formed to connect the storage tank, the ultrasonic dispersion machine, the inline mixer, the bead mill, and the fine grinding mill in an arbitrary order and connected via three-way valves at branch points; And

Integrated grinding and dispersing system comprising a transfer pump installed in one or more of the transfer pipe.

The method of claim 1,

The dispersal wing of the rotor of the in-line mixer is composed of an inner dispersal wing and an outer dispersal wing located outside the inner dispersal wing,

The dispersion screen of the stator of the inline mixer is composed of a cylindrical inner dispersion screen formed with a plurality of slits and a cylindrical outer dispersion screen positioned outside the inner dispersion screen and formed with a plurality of slits.

In the in-line mixer, the sample is passed through the slits of the inner dispersion screen by the inner dispersion blades, and then the sample is dispersed while passing through the slits of the outer dispersion screen by the outer dispersion blades. Integrated Grinding Dispersion System.

The method of claim 1,

Inside the storage tank,

Stirring blades rotated by a motor;

A rotary cutter rotated by a motor and having a plurality of cutting blades formed therein; And

A circumferential wall surface that is open downward and forms a space therein is formed, a stator having a plurality of slits is formed on the wall surface, and a plurality of dispersing wings which are installed inside the stator and extend outwardly are connected to the motor. And a triple mixer comprising a homogenizer including a rotor that rotates inside the stator is further formed.

The method of claim 1,

Integrated storage dispersion system, characterized in that the storage tank is further provided with heating means and cooling means.

The sample is agitated by the stirring blade in the storage tank in which the sample is stored, the sample is crushed by the rotating cutting blade of the rotary cutter, and the homogenizer for rotating the dispersion blade inside the stator in which the slit is formed. And a pretreatment step of pulverizing and dispersing the sample by performing one or more of the dispersing of the sample in a niger.

In addition to the pretreatment step,

An ultrasonic grinding dispersion step of grinding and dispersing the sample by an ultrasonic disperser, a bead mill grinding dispersion step of grinding and dispersing the sample by a bead mill, a plurality of fixed dispersion screens and the plurality of dispersion screens, respectively A coarsely pulverized dispersing step in which the sample is pulverized and dispersed by an in-line mixer composed of a plurality of dispersing blades which are formed inside of and rotated integrally, and a pulverized disperser for passing the sample through a minute gap between the rotating disk and the stator. And two or more steps selected from among the fine grinding and dispersing steps in which the sample is ground and dispersed.

The method of claim 5,

The coarse pulverization dispersion step is characterized in that the size of the solids of the sample uniformly in the range of 100 to 300 micrometers.

The method of claim 5,

The fine grinding and dispersing step is characterized in that the size of the solid of the sample to homogenize in the range of less than 100 micrometers.

The method of claim 5,

Wherein the selected two or more steps are performed in a sequential manner in which the next step begins after some of the steps are completed or the selected two or more steps are performed simultaneously.