KR101590261B1 - 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템 - Google Patents

카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템에 관한 것으로, 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약이 투입되는 반응조와, 상기 반응조의 내부에 설치되는 교반기와, 상기 반응조와 연결되는 호모게나이저와, 상기 호모게나이저와 연결되어 상기 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약을 상기 반응조로 이송시키는 순환펌프 및 상기 반응조에 설치되는 가열장치를 포함하여 카본-메탈 융합체의 효과적인 기능기화가 가능하도록 한 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템을 제공한다.

Description

카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템{Reactor system for functionalization process of carbon-metal composite}
본 발명은 반응기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정이 신속하고 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 반응기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 나노 사이즈의 크기를 갖는 구형의 미세 분말은 부피당 표면적이 매우 크기 때문에 항공, 전자, 요업, 의학 등과 같은 다양한 분야에서 광범위한 용도로 이용되고 있다. 따라서 최근에는 미세 분말의 크기를 더욱 최소화하여 그 특성을 보다 적극적으로 이용하기 위한 연구, 개발이 계속되고 있다.
미세 분말을 제조하는 기술로는 마이크로 사이즈의 벌크 분말을 기계적으로 분쇄하는 방식이 알려져 있으나, 기계적인 분쇄 방식의 경우 미세 분말의 크기를 줄이는 데 한계가 있기 때문에 최근에는 플라즈마를 이용한 미세 분말 제조 방식이 널리 이용되고 있다.
플라즈마를 이용한 미세 분말 제조 방식은 반응기 내에 카본, 메탈 등의 원료 물질과 플라즈마 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키고, 이러한 플라즈마에 의해 원료 물질을 용융, 증발시킨 후 냉각하여 나노 분말을 제조하는 방식으로 고상, 액상, 기상의 원료 물질을 선택적으로 사용 가능한 장점이 있다.
한편, 상술한 바와 같은 방식으로 제조된 나노 분말은 카본-메탈 융합체의 분산성 및 배향성을 개선하기 위해 기능기화 공정에 투입된다. 이하, 종래기술에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응 시스템에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응 시스템(10)은 상부 반응기(11)와, 하부 반응기(12) 및 순환펌프(13)를 포함하여 구성된다. 따라서 피더 등을 이용하여 투입된 카본-메탈 융합체 분말은 순환펌프(13)에 의해 상부 반응기(11)와 하부 반응기(12)를 순환하면서 균질화된다.
그러나 상술한 바와 같은 종래기술에 의하면 반응 시스템(10)이 상부 반응기(11)와, 하부 반응기(12) 및 순환펌프(13)로만 구성되고, 건조 기능이 포함되어 있지 않기 때문에 처리 효율이 낮을 수 밖에 없다. 예컨대, 종래기술에 따른 반응 시스템은 최대 처리 용량이 0.5kg이고, 기능기화 공정 시간만 2시간 이상(3시간 이내), 별도의 건조 시스템에서 세척 및 건조 시간 최대 3시간으로 총 5시간 정도가 소요된다.
또한, 종래기술에 의하면 기능기 처리된 분말의 세척이 연속적으로 이루어지지 않기 때문에 기능기화 시약의 과반응이 발생할 수 밖에 없는 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기능기화 소요시간을 단축하고, 기능기화 시약의 과반응을 방지하는 동시에 건조 과정이 연속적으로 수행될 수 있는 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약이 투입되는 반응조와; 상기 반응조의 내부에 설치되는 교반기와; 상기 반응조와 연결되는 호모게나이저와; 상기 호모게나이저와 연결되어 상기 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약을 상기 반응조로 이송시키는 순환펌프; 및 상기 반응조에 설치되는 가열장치;를 포함하는 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템을 제공한다.
이 경우, 상기 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템은 상기 반응조와 연결되는 여과장치; 및 상기 여과장치와 연결되어 세척액을 공급하는 세척액 공급장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템은 상기 여과장치와 연결되어 공기를 공급하는 블로어를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가열장치를 이용하여 원료물질을 가열함으로써 기능기화 소요 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
또한, 세척수단을 반응기에 직접 연결하여 기능기 처리된 분말을 연속적으로 세척함으로써 기능기화 반응시약의 과반응을 방지할 수 있다.
아울러, 세척수단에 블로어를 설치하여 세척 후 즉시 분말 내 수분을 제거함으로써 공정 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템의 구성도,
도 1b는 도 1a의 반응기 시스템의 측면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템의 개략도.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템(100)은 반응조(110)와, 교반기(120)와, 호모게나이저(homogenizer)(130)와, 순환펌프(140) 및 가열장치(170)를 포함한다.
반응조(110)는 원료물질의 투입을 위한 것으로 일반적인 이중자켓 구조의 반응조를 그대로 적용할 수 있다. 본 발명에서 원료물질은 나노 사이즈로 제조된 카본-메탈 융합체 분말, 반응시약일 수 있으며, 필요에 따라 버퍼물질, 촉매 등이 추가될 수 있다. 이러한 원료물질은 반응조(110)의 일측에 설치된 피더(feeder)(111)를 이용하여 반응조(110) 내부로 공급된다.
교반기(120)는 반응조(110)에 투입된 원료물질을 교반하기 위한 것으로 반응조(110)의 내부에 회전 가능하게 설치된다.
호모게나이저(130)는 교반기(120)에 의해 기계적으로 교반된 원료물질을 균질화하기 위한 것으로 반응조(110)의 하부와 연결된다. 이 경우, 호모게나이저(130)와 반응조(110) 사이에는 밸브(131)가 설치되어 원료물질의 공급과 차단을 조절할 수 있다. 한편, 본 발명에서 원료물질의 균질화 방식은 특별히 제한되지 않으나, 초음파 방식을 적용하는 것이 바람직하다.
순환펌프(140)는 호모게나이저(130)에서 균질화된 원료물질을 반응조(110)로 이송시키기 위한 것으로 호모게나이저(130)와 반응조(110) 사이에 구비된다.
가열장치(170)는 분말의 기능기화 반응을 가속하기 위한 것으로 반응조(110)에 설치된다. 즉, 종래에는 분말의 기능기화가 상온에서 비가열 방식으로 이루어짐으로써 최대 3시간이 소요되는 문제점이 있었는데, 본 발명에서는 가열 공정을 적용함으로써 기능기화 소요 시간을 1시간 내로 단축한 것이다.
이러한 가열장치(170)는 앞서 설명한 반응조(110)의 이중 자켓 구조를 이용하여 물 또는 실리콘 오일 등과 같은 매질을 순환시킴으로써 원료물질을 간접적으로 가열 또는 냉각하는 방식으로 구성될 수 있다. 따라서 가열장치(170)를 이용하여 반응조(110)를 가열하면 온도 상승으로 원료물질의 에너지가 증가하여 반응이 가속화되며, 이는 촉매를 소량 첨가하여 화학반응을 가속 또는 지연시키는 것과 유사하다.
한편, 본 발명은 기능기화 반응시약의 과반응을 방지하기 위해 연속식 세척수단을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 연속식 세척수단은 반응조(110)와 연결되는 여과장치(150)와, 여과장치(150)에 연결되어 세척액(DI Water)을 공급하는 세척액 공급장치(151)를 포함한다.
이 경우, 반응조(110)와 여과장치(150) 사이 및 여과장치(150)와 세척액 공급장치(151) 사이에는 밸브(152)(153)가 각각 설치되어 원료물질과 세척액의 공급 및 차단을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성하면 기능기 처리된 분말이 여과장치(150)에서 연속적으로 즉시 세척되어 반응시약이 제거되기 때문에 반응시약의 추가적인 반응을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 세척된 분말을 건조하기 위한 블로어(Blower)(160)를 더 포함할 수 있다. 블로어(160)는 여과장치(150)에 연결되어 공기를 공급함으로써 분말 내의 수분을 제거하게 된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템의 구성에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 작용에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 피더(111)를 이용하여 카본-메탈 융합체 분말, 반응시약, 버퍼물질, 촉매 등의 원료물질을 반응조(110) 내부로 투입한다. 이후, 교반기(120)를 작동하여 원료물질을 교반한다. 교반이 완료되면 호모게나이저(130)로 원료물질을 균질화한 다음 순환펌프(140)를 이용하여 반응조(110)로 이송시킨다. 이 경우, 여과장치(150)와 연결된 밸브(152)는 차단된 상태로 유지하고, 호모게나이저(130)와 연결된 밸브(131)만 개방하여 원료물질이 반응조(110)와 호모게나이저(130)를 반복 순환되도록 한다. 원료물질을 요구되는 회수만큼 순환시키면 카본-메탈 융합체 분말이 기능기 처리된다.
이상의 과정을 통해 기능기 처리가 완료되면 호모게나이저(130)와 연결된 밸브(131)를 차단하고, 여과장치(150)와 연결된 밸브(152)를 개방하여 기능기 처리된 분말을 반응조(110)에서 필터장치(150)로 이송시킨다. 이 상태에서 밸브(153)를 개방하고 세척액 공급장치(151)를 작동하면 세척액이 필터장치(150)로 공급되어 분말의 세척이 연속적으로 이루어진다. 세척 회수는 특별히 제한되지 않으나, 2, 3회 정도 실시하는 것이 바람직하다. 세척이 완료되면 블로어(160)를 작동하여 공기를 주입함으로써 분말 내 수분을 제거한다. 마지막으로, 건조된 분말을 펌프 등으로 인출하면 카본-메탈 융합체 분말의 기능기화 공정이 완료된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 반응기 시스템 110 : 반응조
111 : 피더 120 : 교반기
130 : 호모게나이저 131 : 밸브
140 : 순환펌프 150 : 여과장치
151 : 세척액 공급장치 152, 153 : 밸브
160 : 블로어

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약이 투입되는 반응조;
    상기 반응조의 내부에 설치되는 교반기;
    상기 반응조와 연결되는 호모게나이저;
    상기 호모게나이저와 연결되어 상기 카본-메탈 융합체 분말과 반응시약을 상기 반응조로 이송시키는 순환펌프;
    상기 반응조에 설치되는 가열장치;
    상기 반응조와 연결되는 여과장치; 및
    상기 여과장치와 연결되어 세척액을 공급하는 세척액 공급장치;를 포함하는 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 여과장치와 연결되어 공기를 공급하는 블로어를 더 포함하는 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템.
KR1020140096724A 2014-07-29 2014-07-29 카본-메탈 융합체의 기능기화 공정을 위한 반응기 시스템 KR101590261B1 (ko)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002535455A (ja) * 1999-01-29 2002-10-22 ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスチツクス・テクノロジー・コーポレーシヨン 重合方法
JP2007055880A (ja) * 2005-07-28 2007-03-08 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 金属酸化物微粒子粉末の製造方法
KR20120130039A (ko) * 2011-05-20 2012-11-28 한국에너지기술연구원 플라즈마 나노 분말 합성 및 코팅 장치와 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002535455A (ja) * 1999-01-29 2002-10-22 ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスチツクス・テクノロジー・コーポレーシヨン 重合方法
JP2007055880A (ja) * 2005-07-28 2007-03-08 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 金属酸化物微粒子粉末の製造方法
KR20120130039A (ko) * 2011-05-20 2012-11-28 한국에너지기술연구원 플라즈마 나노 분말 합성 및 코팅 장치와 그 방법

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