KR101063695B1 - 입자 부착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 입자 부착 장치에 관한 것으로, 반응 용기 내부에 실린더형 그물을 다중으로 배치하고, 상기 실린더형 그물의 구멍 크기는 안쪽의 것이 크고 바깥쪽에 있는 것은 작게 하여 반응물을 반응 용기 안에 넣고 상기 실린더형 그물을 회전시키면 반응물에 포함된 입자들이 입도에 따라 분류되어 배치되면서 교반되며, 상기 반응용기의 둘레는 메인 히터로 둘러싸고 반응 용기의 한 단부에는 보조 히터를 연결하며, 반응용기 내로 반응물을 분사 투입하는 분무기를 상기 보조 히터와 연결하여 배치함으로써 반응물이 상기 보조 히터를 통과하여 반응용기 내로 투입되게 한다.

본 발명의 입자 부착 장치의 동작으로 세라믹, 고분자, 금속 분말 등의 나노 입자를 원하는 기질에 간편하게 부착시킬 수 있다.

나노 입자, 입자 부착 장치, 세라믹 나노 입자, 고분자 나노 입자, 금속 나노 입자

Description

입자 부착 장치{A Particle Attaching Unit}

본 발명은 입자 부착 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 여러 가지 분말 입자의 표면에 세라믹, 고분자 또는 금속 나노 입자를 부착시키기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 나노 입자는 입자 크기가 작아서 효과 높은 촉매로 작용할 수 있으며 그 외에도 입자의 밀도 조절 등 여러 가지 이유로 다양하게 사용될 수 있다. 이러한 경우, 나노 입자는 다른 입자 또는 기질에 부착시킬 필요가 있다.

종래 나노 입자의 제작은 전기 폭발 장치 등에 의해 제작되고 그 제작된 나노 입자의 부착은 여러 가지 제조 공정을 통해 이루어져 왔다.

즉, 나노 입자를 부착하고자 하는 물질을 포함한 기질에 제작된 나노 입자를 혼합하여 다시 교반기에서 교반 시키거나 반응기에서 가압 가열하거나 경우에 따라서는 전자파를 조사하는 방법 등으로 나노 입자를 부착시키고 있다.

상술한 바와 같이 나노 입자 부착에는 특별한 제조 장치가 없고 일반적인 화학 반응용기 등을 사용하므로 나노 입자의 부착 공정은 번거롭고 여러 가지 장치를 거쳐야하는 불편이 있다.

또한, 입도가 작은 분말 입자의 밀도가 커서 물에 뜨지 못하는 입자를 필요에 의해 수용액에 분산시켜야 할 경우에도 밀도가 작은 나노 입자를 부착시키면 전체 입자의 밀도가 낮아져 수용액에 분산시킬 수 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 나노 입자의 부착은 종래 기술에 따르면, 원하는 입도를 가진 나노 입자를 선별하기 위해 여과 장치에 여과하고, 교반기에서 교반하며, 반응 용기나 반응로에서 가압 가온하여 실행된다.

그에 따라 여러 공정에 따르는 장치가 개별로 필요하여 다수의 장치를 구비하여야 하고 그만큼 제조 공정도 번거롭다.

따라서, 본 발명의 목적은 원 스톱(one stop)으로 나노 입자를 부착할 수 있는 나노 입자 부착 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은, 반응 용기 안에 내장되며 회전 구동이 가능한, 동축 상으로 배열된 여러 개의 실린더형 그물; 및

상기 실린더형 그물이 들어있는 반응용기를 둘러싸도록 배열된 메인(main) 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 입자 부착 장치에 있어서, 상기 실린더형 그물은 20 내지 300 rpm으로 회전하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 입자 부착 장치에 있어서, 상기 반응용기의 밑면에 추가적인 보조 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 입자 부착 장치에 있어서, 상기 메인 히터의 가열 온도 범위는 500 내지 1500 ℃ 이고, 상기 보조 히터의 가열 온도 범위는 400 내지 800 ℃인 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 입자 부착 장치에 있어서, 상기 실린더형 그물의 안쪽에 입자 함유액을 분사시켜 넣을 수 있는 분무기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실린더형 그물의 배열은 안쪽에 위치한 그물의 구멍 크기가 바깥쪽에 위치한 그물의 구멍 크기보다 더 크게 되어있는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실린더형 그물은 탈착식으로 부착하고자 하는 입자의 입도에 따라 선택적으로 장착할 수 있는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 나노 입자 등의 입자 부착 공정을 원스톱으로 할 수 있어 매우 간편하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 입자 부착 장치가 메인 히터와 보조 히터를 구비하여 입자 부착 공정에서 반응물의 예열이 필요하거나 메인 히터만으로 가열이 충분하지 못할 경우 보조 히터로 추가적인 가열을 할 수 있으므로 공정 설계에 있어 유 리하다.

또한, 본 발명에 따르면, 부착하고자 하는 입자의 입도에 따라 실린더형 그물을 선택적으로 장착 또는 탈착할 수 있어 각종 입자의 부착에 널리 사용될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 입자 부착 장치의 구조를 나타내는 사시도 이며 한 단부를 절단한 상태로 내부 구조를 도시하였다.

스테인레스 스틸로 된 반응용기(300) 안에는 동축으로 실린더형 그물(200)을 배치하며 그들의 한 단부는 회전틀(도면에 도시하지 않음)에 고정시켜 모우터 구동에 따라 회전할 수 있도록 구성한다.

반응용기(300)의 둘레는 메인 히터(400)으로 둘러싼다. 이 메인 히터(400)는 내부에 코일이 들어있어 전원을 연결하여 가동하면 500 내지 1500 ℃ 까지 가열할 수 있도록 한다.

또한, 반응 용기(300)의 한 단부에는 보조 히터(500)를 부착하며, 상기 보조 히터(500)를 통과하여 용액을 반응 용기(300) 안으로 분사 주입하도록 분무기(600)를 보조 히터(500)에 연결한다. 상기 분무기(600) 상단에는 용액, 분말 등의 반응물을 넣을 수 있는 개구부와 뚜껑(650)이 배치된다. 입자 부착 장치(100)의 전체 수평이 맞도록 지지대(700)가 상기 입자 부착 장치(100)의 하단에 놓여진다.

상기 입자 부착 장치(100)에서 동축상으로 배열되는 실린더형 그물(200)은 가장 안쪽에 있는 것의 구멍이 작아 촘촘하며, 바깥쪽에 있을수록 구멍이 큰 것으로 구성한다. 도 2를 보면 그물의 구멍 크기에 대한 구성을 알 수 있다.

다음은 상술한 입자 부착 장치(100)의 사용 및 동작에 대해 실시예를 들어 설명한다.

TiO₂의 경우, 백색 안료의 원료로 수정액의 원료이기도 하다. TiO₂ 분말로 수정액을 제조할 경우, 그 입도는 10 μm 이하인 것을 사용하며, 그 비중은 2~3 으로 물에 분산을 시켜야 하는데, 비중이 높아 분산이 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 이러한 경우, 비중이 작은 고분자 입자를 부착시키면 TiO₂ 분말과 고분자가 일체로 되어 전체적으로 비중이 작아져서 물에 분산될 수 있다. 그에 따라 본 발명의 입자 부착 장치를 사용하여 TiO₂ 분말에 고분자 입자를 부착시킬 수 있다.

본 발명의 입자 부착 장치의 분무기(600) 뚜껑(650)을 열고 TiO₂ 분말과 나노 입도의 고분자 입자 및 물을 넣고 혼합한 다음, 분무기(600)를 작동시켜 반응기(300) 안으로 반응물을 투입한다.

반응용기(300) 안에 투입된 반응물은 실린더형 그물(200)을 회전 구동시키면 입도에 따라 반응용기(300) 안에서 분류 내지는 분급이 일어나며, 그물의 구멍 크기가 안쪽에 배열된 실린더형 그물(200)이 크기 때문에 도 3에서와 같이 입도가 큰 입자가 안쪽 실린더형 그물(200)에 걸려 잔류하고 입도가 작은 입자일수록 바깥쪽에 배열되게 된다. 즉, 입자의 분급이 일어나게 할 수 있다.

그물의 구멍 크기는 안쪽에 배열된 그물의 경우, 2 mm × 2 mm 정도이고 바깥쪽에 있는 것이 500 μm × 500 μm (32 mesh) 또는 100 μm × 100 μm (160 mesh) 정도이며 가장 바깥쪽에 있는 것이 100 μm × 100 μm (160 mesh) 또는 43 μm × 43 μm (325 mesh) 정도로 구성한다.

또한, 상기 실린더형 그물(200)의 한 단부는 회전틀에 탈착식으로 장착되어 필요에 따라 모두 장착하거나 일부를 탈착한 상태로 사용할 수 있다. 즉, 부착하고자 하는 입자의 입도에 맞추어 실린더형 그물(200)을 선택적으로 탈착할 수 있다.

실린더형 그물(200)의 회전으로 종래 별도로 행하던 여과 과정과 교반 과정은 본 발명에 의해 한꺼번에 효율적으로 실행될 수 있다.

또한, 회전 속도를 20 내지 300 rpm으로 높여 회전시키면, 입자의 분급 뿐 아니라 입자의 분쇄 효과 또한 얻을 수 있다.

또한, 실린더형 그물(200)의 회전 구동과 더불어 메인 히터(400)를 동작시켜 고온으로 가열할 수 있다. 상기 메인 히터의 동작으로 반응물의 가열은 500 내지 1500 ℃까지 가능하다.

경우에 따라서는 보조 히터(500)를 사용할 수 있다. 보조 히터는 400 내지 800 ℃ 정도로 가열하므로 가열 온도를 크게 높일 필요가 없는 경우이면 보조 히터(500)만을 동작시킬 수 있고, 반응물의 예열이 필요한 경우에도 보조 히터(500)를 사용할 수 있다. 그외에도 메인 히터(400)의 가열만으로는 부족할 경우 보조 히터(500)를 함께 사용할 수도 있다.

상기에서 예로 들어 설명한 외에 부착하고자 하는 입자는 고분자 나노 입자 에 한하지 않으며 세라믹 나노 입자, 금속 분말, CNT 등이 모두 본 발명의 입자 부착 장치(100)를 사용하여 다른 물질에 부착될 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

도 1은 본 발명에 따른 입자 부착 장치의 구조를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 실린더형 그물의 구조를 나타내는 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 실린더형 그물의 구조의 회전 동작에 따라 분류 배열된 입자를 나타내는 개략 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 입자 부착 장치 200: 실린더형 그물

300: 반응용기 400: 메인히터

500: 보조 히터 600: 분무기

650: 분무기 뚜껑 700: 지지대

Claims (7)

1. 반응 용기 안에 내장되며 회전 구동이 가능한, 동축상으로 배열된 여러 개의 실린더형 그물; 및

   상기 실린더형 그물이 들어있는 반응용기를 둘러싸도록 배열된 메인(main) 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더형 그물은 20 내지 300 rpm으로 회전하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반응용기의 밑면에 추가적인 보조 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 메인 히터의 가열 온도 범위는 500 내지 1500 ℃ 이고, 상기 보조 히터의 가열 온도 범위는 400 내지 800 ℃인 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 실린더형 그물의 안쪽에 입자 함유액을 분사시켜 넣을 수 있는 분무기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 실린더형 그물의 배열은 안쪽에 위치한 그물의 구멍 크기가 바깥쪽에 위치한 그물의 구멍 크기보다 더 크게 되어있는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 실린더형 그물은 탈착식으로 부착하고자 하는 입자의 입도에 따라 선택적으로 장착할 수 있는 것을 특징으로 하는 입자 부착 장치.

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