KR101254573B1 - Apparatus for maunfacturing carbon fiber using electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 관한 것이다, 본 발명의 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치는 전원 공급원에 연결되어 전원을 공급받는 제1 전극; 상기 제1 전극과 병렬로 구비되어 접지로 연결되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 접하도록 지나면서 전도 구간이 형성되어 발열되는 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유;를 포함한다. 본 발명의 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 의하면, 전극을 이용하여 전구체 섬유를 발열하여 열처리함으로써 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 열처리하여 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 전구체 섬유를 고온으로 열처리 할때 플라즈마를 이용함으로써 보다 안정적인 환경에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 하나의 탄소 섬유 제조 장치로 저기압 또는 대기압에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a carbon fiber using an electrode. The apparatus includes a first electrode connected to a power source and supplied with power, A second electrode connected in parallel to the first electrode and connected to the ground; And a precursor fiber for producing carbon fibers, which is heated by forming a conductive section while passing the first electrode and the second electrode in contact with each other. According to the carbon fiber manufacturing apparatus using the electrode of the present invention, the carbon fibers can be produced by heating the precursor fibers using an electrode and performing heat treatment. In addition, carbon fibers can be produced by heat-treating the precursor fibers using a plasma. In addition, when the precursor fibers are heat-treated at a high temperature, the precursor fibers can be heat-treated in a more stable environment by using plasma. It is also possible to heat treat precursor fibers at low pressure or atmospheric pressure with a single carbon fiber manufacturing apparatus.

Description

전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치{APPARATUS FOR MAUNFACTURING CARBON FIBER USING ELECTRODE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon fiber manufacturing apparatus using an electrode,

본 발명은 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유를 열처리하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon fiber manufacturing apparatus using an electrode, and more particularly, to a carbon fiber manufacturing apparatus using an electrode for thermally treating a precursor fiber for producing carbon fiber by using plasma.

일반적으로 탄소 섬유는 적어도 92% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 항공, 레저, 자동차, 조선, 특수산업에 고강도/ 고탄성의 경량화 소재로 활용되고 있다. 탄소 섬유는 적어도 90% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 제조방법 및 출원원료에 따라 폴리아크릴로니트릴계(PAN:polyacrylonitrile), 핏치계(Pitch), 레이온계(Rayon) 탄소섬유로 구별되어진다. 특히 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유는 높은 인장강도 및 전단 강도를 지닌 고기능성 충전재로서 우주 및 항공분야에 소비되어 왔으며, 핏치계의 경우 값싼 범용성 탄소섬유로서 많은 기능성을 내포하고 있다. 탄소섬유의 대표적인 특성은 가볍고 강하며 높은 탄성율을 갖는다. 탄소섬유는 강철에 비해 1/5로 가볍고, 10배 정도 강도 세다. Generally, carbon fiber refers to a fiber composed of at least 92% carbon, and is utilized as a lightweight material having high strength / high elasticity in aviation, leisure, automobile, shipbuilding, and special industries. The carbon fiber refers to a fiber composed of at least 90% of carbon, and is classified into polyacrylonitrile (PAN), pitch, and rayon (Rayon) carbon fibers according to the manufacturing method and raw materials . In particular, polyacrylonitrile-based carbon fibers have been consumed in the aerospace and aviation fields as high-performance fillers with high tensile strength and shear strength, and in the case of pitch systems, they have many functions as inexpensive universal carbon fibers. Typical characteristics of carbon fiber are light and strong and have high elastic modulus. Carbon fiber is 1/5 of lightweight compared to steel and ten times stronger than steel.

탄소섬유의 제조방법은 전구체로서 레이온, 핏치 또는 폴리아크릴로니트릴을 중합 방사하여 섬유를 제조하고, 이 전구체 섬유를 열처리하여 얻는 것이 일반적이다. 여기서 열처리 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 전구체 섬유는 공기 분위기에서 200 ~ 300 ℃의 온도로 산화시키는 안정화단계를 거치게 된다. 산화 안정화는 전구체 섬유가 탄화과정에서 융착되거나 분해되지 않도록 분자 간에 가교결합을 시켜주는데 목적이 있다. 안정화 단계를 거친 전구체 섬유는 불활성 분위기에서 1,000~1,500℃ 열처리해주는 탄화 단계 및 2,500~3,000℃에서 열처리해주는 흑연화 단계를 거쳐 탄소섬유를 제조하게 된다.The production method of carbon fibers is generally obtained by polymerizing and spinning rayon, pitch, or polyacrylonitrile as a precursor to produce fibers and heat-treating the precursor fibers. Here, the heat treatment process will be briefly described as follows. The precursor fibers undergo a stabilization step in which they are oxidized at a temperature of 200 to 300 ° C in an air atmosphere. Oxidation stabilization is aimed at cross-linking the molecules so that the precursor fibers do not fuse or decompose during the carbonization process. The stabilized precursor fibers are carbonized in an inert atmosphere at a temperature of 1,000 ~ 1,500 ℃ for carbonization and at 2,500 ~ 3,000 ℃ for a graphitization step.

상기에 설명한 바와 같이, 탄소 섬유 제조를 위한 열처리 단계는 탄소 섬유 제조에 있어서 중요한 단계이다. 즉, 열처리 단계에서의 미세한 온도 차이나 온도변화는 탄소 섬유의 제조에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 보다 높은 품질의 탄소 섬유를 제조하기 위해서는 열처리 단계에서 안정적으로 전구체 섬유를 처리 위한 기술이 요구된다. 또한 여러 단계로 열처리를 수행하기 위해 다수 개의 열처리 장치가 구비되어야 하므로 설비에 많은 비용이 소요된다. As described above, the heat treatment step for producing carbon fibers is an important step in the production of carbon fibers. That is, a slight temperature difference or a temperature change in the heat treatment step may affect the production of carbon fibers. Therefore, in order to produce higher quality carbon fibers, a technique for stably processing the precursor fibers in the heat treatment step is required. Also, since a plurality of heat treatment apparatuses must be provided in order to perform the heat treatment at various stages, a high cost is required for the equipment.

본 발명의 목적은 전극을 이용하여 전구체 섬유를 열처리함으로써 안정적인 환경에서 보다 높은 품질의 탄소 섬유를 제조하기 위한 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a carbon fiber manufacturing apparatus using electrodes for producing carbon fibers of higher quality in a stable environment by heat treating precursor fibers using electrodes.

본 발명의 또 다른 목적은 전극과 플라즈마 소스를 이용하여 전구체 섬유를 열처리함으로써 안정적인 환경에서 보다 높은 품질의 탄소 섬유를 제조하기 위한 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a carbon fiber manufacturing apparatus using an electrode for producing a carbon fiber of higher quality in a stable environment by heat treating a precursor fiber using an electrode and a plasma source.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 관한 것이다, 본 발명의 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치는 전원 공급원에 연결되어 전원을 공급받는 제1 전극; 상기 제1 전극과 병렬로 구비되어 접지로 연결되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 접하도록 지나면서 전도 구간이 형성되어 발열되는 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a carbon fiber using an electrode, the apparatus comprising: a first electrode connected to a power source to receive power; A second electrode connected in parallel to the first electrode and connected to the ground; And a precursor fiber for producing carbon fibers, which is heated by forming a conductive section while passing the first electrode and the second electrode in contact with each other.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 내부에 설치되는 챔버;를 포함한다.In one embodiment, the first electrode and the second electrode are disposed inside the chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버 내부로 가스를 제공하기 위한 가스 유입구를 포함한다.In one embodiment, it comprises a gas inlet for providing gas into the chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 온도를 상승시키기 위한 보조 가열 수단을 포함한다.In one embodiment, an auxiliary heating means for raising the temperature of the chamber is included.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 배기펌프를 포함한다.In one embodiment, the apparatus includes an exhaust pump for exhausting the gas inside the chamber to the outside.

일 실시예에 있어서, 상기 전구체 섬유가 제1 전극 및 제2 전극에 접하면서 이동되도록 하는 섬유 이송 수단을 포함한다.In one embodiment, the precursor fibers include a fiber transporting means for moving the precursor fibers in contact with the first and second electrodes.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 내부에 유도되어 상기 전구체 섬유를 열처리하기 위한 플라즈마 소스를 포함한다.In one embodiment, a plasma source is provided for heat treating the precursor fibers induced in the chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되어 상기 전구체 섬유가 통과되는 석영관; 상기 석영관의 하부에 구비되어 상기 전구체 섬유에 열을 가하기 위한 히터를 포함한다.In one embodiment, the quartz tube is provided between the first electrode and the second electrode and through which the precursor fibers pass; And a heater provided under the quartz tube to apply heat to the precursor fibers.

본 발명의 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치에 의하면, 전극을 이용하여 전구체 섬유를 발열하여 열처리함으로써 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 열처리하여 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 전구체 섬유를 고온으로 열처리 할때 플라즈마를 이용함으로써 보다 안정적인 환경에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 하나의 탄소 섬유 제조 장치로 저기압 또는 대기압에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. According to the carbon fiber manufacturing apparatus using the electrode of the present invention, the carbon fibers can be produced by heating the precursor fibers using an electrode and performing heat treatment. In addition, carbon fibers can be produced by heat-treating the precursor fibers using a plasma. In addition, when the precursor fibers are heat-treated at a high temperature, the precursor fibers can be heat-treated in a more stable environment by using plasma. It is also possible to heat treat precursor fibers at low pressure or atmospheric pressure with a single carbon fiber manufacturing apparatus.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing an apparatus for manufacturing a carbon fiber using an electrode according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 is a side view of a carbon fiber manufacturing apparatus using the electrode shown in FIG.
FIG. 3 is a view illustrating an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a second preferred embodiment of the present invention.
4 is a view showing an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a third preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing an apparatus for manufacturing a carbon fiber using an electrode according to a first preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 탄소 섬유 제조장치(100)는 병렬로 배치된 제1, 2, 3 전극(122, 124)과 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유(142)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the carbon fiber manufacturing apparatus 100 includes first, second and third electrodes 122 and 124 arranged in parallel and a precursor fiber 142 for producing carbon fibers.

제1, 2, 3 전극(122, 124, 126)은 봉 형상으로 병렬로 평행하게 배치된다. 제 2, 3 전극(124, 126)은 소정의 간격으로 이격되어 설치되며 접지(113)로 연결된 접지전극이다. 제2, 3 전극(124, 126) 사이에는 교류 전력을 공급하는 교류 전원 공급원(112)에 연결된 제1 전극(122)이 설치된다. 제1 전극(122)에는 직류 전원(114)이 더 연결되어 선택적인 전원 공급이 가능하다. 본 발명에서의 전원 공급장치는 전구체 섬유(142)을 발열하여 탄소 섬유를 제조하기에 적합한 범위의 전압을 제공한다.The first, second, and third electrodes 122, 124, and 126 are arranged in parallel in parallel in a bar shape. The second and third electrodes 124 and 126 are ground electrodes that are spaced apart from each other by a predetermined distance and connected to the ground 113. A first electrode 122 connected to the AC power supply source 112 for supplying AC power is provided between the second and third electrodes 124 and 126. A DC power source 114 is further connected to the first electrode 122 to enable selective power supply. The power supply in the present invention generates precursor fibers 142 to provide a voltage range suitable for producing carbon fibers.

전구체 섬유(142)는 유기섬유 전구체(폴리아크릴로니트릴(PAN:polyacrylonitrile), 핏치(Pitch), 레이온(Rayon) 등)를 중합하여 중합체를 형성하고 방사하여 섬유화한 물질이다. 전구체 섬유(142)를 가열하여 탄소 함유율이 90% 이상인 탄소 섬유를 제조한다. 전구체 섬유(142)는 전구체 섬유 이송수단인 롤러(140)에 권선된다. 섬유 제공 수단은 전구체 섬유(142)를 이동시키면서 전구체 섬유(142) 전체에 열이 제공될 수 있도록 한다. 전구체 섬유(142)의 일측은 제1 롤러(140a)에 권선되고, 타측은 제2 롤러(140b)에 권선된다. 전구체 섬유(142)의 이동은 제1 롤러(140a)의 회전에 의해 전구체 섬유(142)가 풀어지고, 풀어진 전구체 섬유(142)를 제2 롤러(140b)가 회전하면서 다시 권선한다. The precursor fiber 142 is a material obtained by polymerizing an organic fiber precursor (polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, etc.) to form a polymer and spinning it into a fiber. The precursor fibers 142 are heated to produce carbon fibers having a carbon content of 90% or more. Precursor fibers 142 are wound on rollers 140, which are precursor fiber transport means. The fiber providing means allows heat to be provided throughout the precursor fibers 142 while moving the precursor fibers 142. One side of the precursor fiber 142 is wound on the first roller 140a and the other side is wound on the second roller 140b. The movement of the precursor fibers 142 is achieved by the rotation of the first roller 140a and the precursor fibers 142 are unwound and the unwound precursor fibers 142 are rewound while the second roller 140b is rotating.

여기서, 전구체 섬유(142)는 병렬로 배치된 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 및 제3 전극(126)에 각각 접하도록 구비되어 롤러(140)에 의해 이동된다. 이때, 전류가 통하는 제1 전극(122)과 접지(113)로 연결된 제2, 3 전극(124, 126)에 접한 전구체 섬유(142)에는 일시적으로 전류가 흐르게 된다. 제1 전극(122)으로 전력이 공급되면서 전류 경로는 전구체 섬유(142)에서 제2, 3 전극(124, 126)으로 이동하게 된다. 그러므로 전류가 흐른 전구체 섬유(142)가 발열되어 열처리가 이루어진다. 본 발명에서의 전원 공급원은 전구체 섬유(142)가 발열 가능한 정도의 전력을 공급한다.
전원 공급원으로부터 제공되는 전력은 전구체 섬유(142)를 발열시킬 수 있는 정도로
전원 공급원은 전구체 섬유(142)를 발열할 수 있는 정도의 전력을 제1 전극(122)에 공급하연결되는 하여 탄소 섬유를 제조탄소 섬유를 제조하기 위한 전구체 섬유(142)를 발열하기 위한
본 발명에서는 복수 개의 전구체 섬유(142)를 봉 형상의 제1, 2, 3 전극(122, 124, 126)에 접하도록 설치한다. Here, the precursor fibers 142 are provided so as to be in contact with the first electrode 122, the second electrode 124, and the third electrode 126 arranged in parallel, and are moved by the roller 140. At this time, current flows temporarily through the first electrode 122 through which the current flows and the precursor fiber 142 which is in contact with the second and third electrodes 124 and 126 connected to the ground 113. The current path is moved from the precursor fibers 142 to the second and third electrodes 124 and 126 while electric power is supplied to the first electrode 122. Therefore, the precursor fibers 142 in which the current flows are heated and heat treatment is performed. The power source in the present invention supplies enough power that the precursor fibers 142 can generate heat.
The power supplied from the power source is sufficient to heat the precursor fibers 142
The power source supplies carbon fibers to the first electrode 122 by supplying electric power to the first electrode 122 so that the precursor fibers 142 can generate heat. The precursor fibers 142 are used for generating carbon fibers.
In the present invention, a plurality of precursor fibers 142 are provided so as to be in contact with first, second, and third electrodes 122, 124, 126 of bar shapes.

도 2는 도 1에 도시된 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치의 측면도이다.2 is a side view of a carbon fiber manufacturing apparatus using the electrode shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 및 제3 전극(126) 사이에 위치된 전구체 섬유(142)에 전도구간(A)이 형성된다. 전구체 섬유(142)은 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 및 제3 전극(126)의 상면에 접하도록 롤러(140)에 권선된다. 전구체 섬유(142)를 이동시키기 위해 롤러(140)를 구동하면 전구체 섬유(142)는 제1 전극(122)과 제2 전극(124)에 차례로 접하면서 이동되게 된다. 이때 전원을 제공받는 제1 전극(122)에는 전류가 흐르고 제2 전극(124)과 제3 전극은 접지(113)로 연결되기 때문에 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 및 제3 전극(126)에 접한 전구체 섬유(142)에도 전류가 흘러 도선 역할을 하게 된다. 즉, 전구체 섬유(142)의 전도구간(A)에서 전류의 흐름으로 인한 자체 발열이 발생하기 때문에 전구체 섬유(142)의 열처리가 이루어진다. The conductive section A is formed in the precursor fibers 142 positioned between the first electrode 122 and the second electrode 124 and the third electrode 126 as shown in FIG. The precursor fibers 142 are wound on the rollers 140 so as to contact the upper surfaces of the first electrode 122, the second electrode 124 and the third electrode 126. When the roller 140 is driven to move the precursor fibers 142, the precursor fibers 142 are moved in contact with the first electrodes 122 and the second electrodes 124 in turn. Since the current flows through the first electrode 122 supplied with power and the second electrode 124 and the third electrode are connected to the ground 113, the first electrode 122, the second electrode 124, A current flows also in the precursor fibers 142 in contact with the electrode 126, thereby serving as a lead. That is, the precursor fibers 142 are heat-treated because the self-heating due to current flow occurs in the conduction section A of the precursor fibers 142.

특히, 본 발명에 따른 탄소 섬유 제조장치(100)는 탄화 단계 및 흑연화 단계에서 전구체 섬유(142)를 열처리하는데 사용할 수 있다. 안정화 단계를 거쳐 일차적으로 열처리된 전구체 섬유(142)는 표면만 탄화되고 완전하게 내부까지 탄화되지 못한다. 이렇게 일차적으로 열처리된 전구체 섬유(142)를 제1, 2, 3 전극(122, 124, 126)을 이용하여 열처리함으로써 완전하게 탄화가 이루어지도록 한다.
In particular, the carbon fiber manufacturing apparatus 100 according to the present invention can be used for heat-treating the precursor fibers 142 in the carbonization step and the graphitization step. The precursor fibers 142 that have been subjected to the first heat treatment through the stabilization step are carbonized only on their surfaces and are not fully carbonized to the inside. The first precursor fibers 142 thus heat-treated are heat-treated using the first, second and third electrodes 122, 124, and 126, thereby completely carbonizing the precursor fibers 142.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3 전극(122, 124, 126)을 챔버(110) 내부에 구비할 수도 있다. 챔버(110)는 일측 및 타측에 각각 전구체 섬유(142)의 출입이 가능하도록 입구(a)와 출구(b)가 구비된다. 또한 가스 공급원(130)으로부터 가스를 제공받기 위한 가스 유입구(미도시)가 구비된다. 가스 공급원(130)으로부터 제공된 가스는 가스 유입구(111)를 통해 플라즈마 챔버(110) 내부로 공급된다. 여기서, 가스 공급원(130)은 탄화 단계(불활성 분위기에서 열처리하는 단계)를 수행하기 위한 불활성 가스를 제공하거나 챔버(110) 내부에 플라즈마 소스를 발생시키기 위한 가스를 제공할 수도 있다. 챔버(110) 하부에는 가스 배기구가 구비된다. 가스 배기구는 배기 펌프(118)에 연결되어 챔버(110) 내부에서 공정 처리가 완료된 가스를 외부로 배출하거나 챔버(110) 내부의 공기를 외부로 배출하여 챔버(110) 내부의 분위기를 조절할 수 있다. 그러므로 챔버(110)는 저기압 또는 대기압 중에서 선택적으로 전구체 섬유(142)를 처리할 수 있다.As shown in FIG. 3, the first, second, and third electrodes 122, 124, and 126 may be provided in the chamber 110. The chamber 110 is provided with an inlet a and an outlet b so that the precursor fibers 142 can be inserted into the one side and the other side, respectively. And a gas inlet (not shown) for receiving gas from the gas supply source 130 is provided. The gas supplied from the gas supply source 130 is supplied into the plasma chamber 110 through the gas inlet 111. Here, the gas source 130 may provide an inert gas for performing the carbonization step (the step of heat-treating in an inert atmosphere) or may provide a gas for generating a plasma source inside the chamber 110. A gas exhaust port is provided under the chamber 110. The gas exhaust port may be connected to the exhaust pump 118 to discharge the gas that has undergone the process processing in the chamber 110 to outside or to control the atmosphere inside the chamber 110 by discharging the air inside the chamber 110 to the outside . Thus, the chamber 110 may selectively process the precursor fibers 142 at low or atmospheric pressure.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.4 is a view showing an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a third preferred embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 탄소 섬유 제조장치(100")는 챔버(110) 내부로 플라즈마 소스(170)를 유도할 수 있다. 플라즈마 소스(170)는 챔버(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 것이다. 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 복수 개의 용량 결합 전극을 이용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 적어도 하나의 안테나 코일을 이용한 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다. 또한 오존(O3)을 챔버(110) 내부로 공급하여 전구체 섬유(142)을 열처리할 수 있다. 4, the carbon fiber manufacturing apparatus 100 '' may guide the plasma source 170 into the chamber 110. The plasma source 170 may include a plasma There are various types of plasma sources for generating plasma, including a capacitive coupled plasma using a plurality of capacitive coupling electrodes and an inductive coupled plasma using at least one antenna coil In addition, the precursor fibers 142 can be heat-treated by supplying ozone (O 3 ) into the chamber 110.

탄소 섬유 제조장치(100")는 별도의 보조 가열수단으로써 열 공급원(160)을 포함할 수 있다. 열 공급원(160)은 챔버(110)를 직접 가열하여 열을 공급함으로써 챔버(110) 내부의 온도를 상승시킨다. 그러므로 전구체 섬유(142)는 제1, 2, 3 전극(122, 124, 126)에 의해 발열되어 열처리되고, 플라즈마 소스 및 열 공급원(160)에 의해서도 열처리가 이루어진다. 열 공급원(160)은 화력 또는 열선으로 구성될 수 있다. 즉, 열 공급원(160)은 챔버(110) 내부의 온도를 상승시키기 위한 구성이므로 열을 발생시킬 수 있는 화력기나 열선 또는 히터로 형성될 수 있다. The carbon fiber manufacturing apparatus 100 "may include a heat source 160 as a separate auxiliary heating means. The heat source 160 heats the chamber 110 directly to supply heat to the interior of the chamber 110 The precursor fibers 142 are heated and heat treated by the first, second and third electrodes 122, 124 and 126 and are also heat treated by the plasma source and the heat source 160. The heat source The heat source 160 may be formed of a thermal power unit or a heater or a heater capable of generating heat because the heat source 160 is configured to raise the temperature inside the chamber 110. [

도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating an apparatus for manufacturing carbon fibers using an electrode according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 탄소 섬유 제조장치(100"')는 제1 전극(122)과 제2 전극(124) 및 제3 전극(126) 사이에 석영관(180)이 구비된다. 석영관(180)은 석영으로 형성되고, 전구체 섬유(142)가 내부 공간을 통과하여 지나게 된다. 이때 하나의 석영관(180_에는 다수 개의 전구체 섬유(142)가 통과할 수 있다. 또한 다수 개의 전구체 섬유(142)를 병렬로 배치하는 경우, 각 전구체 섬유(142) 별로 다수 개의 석영관(180)을 구비한다. 석영관(180)의 내부는 석영관(180)의 외부에 형성된 플라즈마에 의해 온도가 상승하게 되어 내부를 통과하는 전구체 섬유(142)에 열을 전달함으로써 전구체 섬유(142)를 열처리한다. 또한 발열되는 전구체 섬유(142)의 열기가 방출되지 않고 석영관(180) 내부에 머물수 있다. 5, a carbon fiber manufacturing apparatus 100 '' is provided with a quartz tube 180 between a first electrode 122 and a second electrode 124 and a third electrode 126. The quartz tube 180 ' The tube 180 is formed of quartz and the precursor fibers 142 pass through the inner space of the quartz tube 180. A plurality of precursor fibers 142 can pass through the quartz tube 180. In addition, When the fibers 142 are arranged in parallel, a plurality of quartz tubes 180 are provided for each of the precursor fibers 142. The inside of the quartz tube 180 is heated by the plasma formed on the outside of the quartz tube 180 The heat of the precursor fibers 142 is transferred to the precursor fibers 142 passing through the inside of the quartz tube 180. The heat of the precursor fibers 142 to be generated is not released, .

석영관(180)에 접하도록 설치되어 석영관(180) 내부의 온도를 상승시키기 위한 히터(182)가 더 구비될 수 있다. 히터(182)는 석영관(180)의 곡면과 동일한 곡면을 갖도록 형성된다.
And a heater 182 installed to be in contact with the quartz tube 180 to raise the temperature inside the quartz tube 180. The heater 182 is formed to have the same curved surface as that of the quartz tube 180.

이상에서 설명된 본 발명의 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments of the apparatus for manufacturing a carbon fiber using the electrode of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. You will know the point. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100, 100‘, 100“, 100"': 탄소 섬유 제조장치 110: 챔버
112: 전원 공급원 113: 접지
114: 직류 전원 122: 제1 전극
124: 제2 전극 118: 배기 펌프
130: 가스 공급원 140: 롤러
160: 열 공급원 170: 플라즈마 소스
180: 석영관 182: 히터
126: 제3 전극100, 100 ', 100 ", 100"': Carbon fiber manufacturing apparatus 110:
112: power source 113: ground
114: DC power supply 122: First electrode
124: second electrode 118: exhaust pump
130: gas supply source 140: roller
160: heat source 170: plasma source
180: quartz tube 182: heater
126: Third electrode

Claims (9)

일측 및 타측으로 복수 개의 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유의 출입을 위한 입구 및 출구가 구비된 챔버;
상기 챔버 내부에 소정의 간격으로 이격되어 설치되고 접지로 연결되어 복수 개의 상기 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유가 접하는 봉 형상의 두 개의 접지전극;
상기 두 개의 접지전극 사이에 설치되어 복수 개의 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유가 접하는 봉 형상의 봉전극; 및
상기 봉전극에 연결되어 교류 전력을 공급하는 교류 전원 공급원을 포함하여 상기 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유를 발열시키는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치.A chamber having an inlet and an outlet for the entrance and exit of a plurality of carbon fiber precursor fibers at one side and the other side;
A pair of ground electrodes spaced apart from each other at a predetermined interval in the chamber and connected to the ground to contact a plurality of the carbon fiber-forming precursor fibers;
A rod-like rod electrode disposed between the two ground electrodes and contacting a plurality of carbon fiber-forming precursor fibers; And
And an AC power supply connected to the rod electrode and supplying AC power to generate the precursor fiber for producing carbon fiber. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 챔버를 직접 가열하여 상기 챔버 내부의 온도를 상승시키기 위한 보조 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치.The method according to claim 1,
And an auxiliary heating means for directly heating the chamber to raise the temperature inside the chamber. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전구체 섬유가 상기 접지전극과 상기 봉전극에 접하면서 이동되도록 하는 섬유 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치.The method according to claim 1,
And a fiber transporting means for moving the precursor fibers while contacting the ground electrode and the bar electrode. 제1항에 있어서,
상기 챔버의 내부에서 상기 전구체 섬유를 열처리하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치. The method according to claim 1,
And a plasma source for heat-treating the precursor fibers in the chamber. 제1항에 있어서,
상기 탄소 섬유 제조용 전구체 섬유가 내부에 위치되도록 상기 접지전극과 상기 봉전극 사이에 구비되는 석영관;
상기 석영관에 접하도록 설치되어 상기 석영관 내부의 온도를 상승시키기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치. The method according to claim 1,
A quartz tube disposed between the ground electrode and the rod electrode such that the precursor fiber for producing carbon fiber is located inside;
And a heater installed in contact with the quartz tube to raise the temperature inside the quartz tube. 제1항에 있어서,
상기 봉전극에 연결되어 직류 전력을 공급하는 직류 전원 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 이용한 탄소 섬유 제조장치.The method according to claim 1,
And a DC power supply connected to the rod electrode to supply DC power.
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