KR101614498B1 - Manufacturing method for a oxidation resistant carbon heating element generating heat by a microwave - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제2 인산암모늄, 붕사 및 물을 포함하고 해수 또는 간수를 더 포함시켜 내산화성 난연제를 제조하여 입자형 또는 분말형 카본에 담지하고 피복후 건조시켜 내산화성 난연제를 제조하는 것과 내산화성 난연제를 식물계폐기물에 담지하고 피복 후 건조시킨 뒤 마이크로파를 조사하여 경제적으로 탄화시켜 내산화성 탄소발열체를 제조하는 것을 특징으로 하며, 이러한 내산화성 탄소발열체에 마이크로파가 조사되면 플라즈마가 발생되어 빠른 시간 내에 약 1,200℃ 까지 발열되고 반복 사용이 가능하며, 급속한 온도 변화에도 대응할 수 있는 우수한 내열 충격성을 가지는 내산화성 탄소발열체 제조에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing an oxidation-resistant flame-retardant agent comprising a second ammonium phosphate, borax and water, further comprising seawater or wastewater to produce an oxidation-resistant flame retardant, Is coated on a plant waste, coated and dried, and then irradiated with microwaves to economically carbonize it to produce an oxidation-resistant carbon heating element. When microwave is irradiated to the oxidation-resistant carbon heating element, plasma is generated, Which can be repeatedly used, and which can cope with rapid temperature changes. The present invention also relates to the production of an oxidation-resistant carbon heating element having excellent thermal shock resistance.
Description
본 발명은 내산화성 탄소발열체의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 물, 제2인산암모늄, 붕사와 해수 또는 간수를 포함하는 내산화성 난연제 약제 조성물과 이를 이용하여 카본과 식물계폐기물을 이용하여 약 1,200℃까지 발열이 가능한 내산화성 탄소발열체의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an oxidation-resistant flame retardant pharmaceutical composition comprising water, ammonium phosphate dibasic, borax, seawater, or wastewater, and a method of using the carbonaceous plant- Resistant carbon heating element capable of generating heat up to 1200 占 폚.
일반적으로 유기성 폐기물인 음식물류 폐기물이나 하· 폐수슬러지는 약 70 내지 85 퍼센트의 수분을 포함하고 있어서 그 처리에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 유기성 폐기물의 처리방법으로는 연료화, 고화, 소각 및 열분해 등과 같은 다양한 방법이 제안되고 있으나, 이는 비록 그 방식은 다르지만 공통적으로 함수율을 일정수준 낮추는 감량화 및 환경오염의 방지라는 공통적인 목적을 갖고 있다.
Generally, food waste, organic wastes, and wastewater sludge contain about 70 to 85 percent of water, which makes it difficult to treat them. Various methods such as fueling, solidification, incineration and pyrolysis have been proposed as treatment methods for such organic wastes, but they have a common purpose of reducing the water content to a certain level and preventing environmental pollution, though the method is different .
상기한 공통적인 목적을 달성하기 위한 기술들은 현재까지 상당한 문제점을 내포하여 대부분 간편한 소각이나 건조방법에 의존하고 있어, 소각장 건설에 대한 지역주민의 반발 및 높은 함수율(70~85%)로 인해 막대한 운전비용이 소요되는 등의 문제점이 야기되고 있다.
Techniques for achieving the above-mentioned common purpose have a great problem to date and rely mostly on simple incineration and drying methods. Therefore, due to the rebound of local residents and high water content (70 ~ 85%), There is a problem such that a cost is required.
또한 유기성폐기물에 포함된 수분을 보일러의 가열에 의한 직접/간접적인 열풍에 의하여 신속하게 건조시켜 수분을 줄여 감량화를 통해 처리비용을 줄이도록 하고 있으나, 보일러로 가열하여 열풍으로 건조하는 방식은 단순한 방법으로 실제 피가열체 열에너지 투입량이 35%가량만 사용되고 있으며, 투입량의 45%는 가열 및 열전도에 의한 손실량이고, 20%는 가열 및 건조 중 방출되는 양으로 총 65%의 손실이 발생하여 실재 유기성폐기물 건조에 쓰이는 열에너지의 투입량은 35%만이 사용되어 매우 비효율적인 단점이 있다.
In addition, the water contained in the organic waste is dried quickly by direct / indirect heating by the heating of the boiler to reduce the amount of water to reduce the processing cost. However, the method of heating with boiler and drying with hot air is a simple method , The amount of thermal energy input to the target object is only 35%, 45% of the amount of the material is lost due to heat and heat conduction, and 20% is the amount of heat released during heating and drying, resulting in a total loss of 65% The amount of thermal energy used for drying is only 35%, which is very inefficient.
이러한 단점을 극복하기 위해 마이크로웨이브를 이용한 유기성폐기물의 건조는 유전가열 특성을 이용하여 순간적으로 마이크로웨이브가 처리대상물에 침투하여 가열이 가능하고, 피가열체 스스로 균일하게 발열됨으로서 에너지절약에 큰 장점을 가지고 있다. 그 외에 마이크로웨이브의 출력을 조절함으로서 온도조절이 가능하고 이로 인해 건조효율을 제어할 수 있음과 동시에 장치가 간단한 장점이 있다.
In order to overcome this disadvantage, drying of organic waste using microwave is possible to instantly infiltrate the object to be treated by using the dielectric heating characteristic, and it is possible to heat the object to be treated uniformly. Have. In addition, it is possible to control the temperature by controlling the output of the microwave, which can control the drying efficiency, and at the same time, the device has a simple advantage.
하지만 한국 실용신안 공개번호 20-2009-0007259(마이크로웨이브 누설방지 및 고온발열체를 이용한 연속식 마이크로웨이브 건조장치)에서는 타공형 고온발열체를 이용하여 잔류 마이크로웨이브들을 고온발열체에 흡수하도록 하여 건조대상물을 건조에만 사용하여 효율을 높이는데 사용되고 있어 고온열분해에는 사용하지 못하고 있다. However, Korean Utility Model Laid Open No. 20-2009-0007259 (continuous microwave drying apparatus using microwave leakage prevention and high temperature heating element) uses a perforated high temperature heating element to absorb residual microwaves into a high temperature heating element, And it is used for improving the efficiency and is not used for pyrolysis at high temperature.
또한, 한국 특허등록번호 10-0525929 호 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에서는 전극을 연결하여 사용하므로 마이크로파를 사용할 수 없으며, 유기성폐기물과 혼합하여 처리할 수 없는 단점이 있다. In addition, since the electrode connection structure of the activated carbon fiber porous heating element of Korean Patent Registration No. 10-0525929 is connected and used, there is a disadvantage that it can not be used with microwave and can not be mixed with organic waste.
또한 한국 특허등록번호 10-0420797호 입자형 탄소발열체로 된 발열장치에서는 하우징부의 원통 관 양단에서 상기 탄소입자 발열체를 압입 밀봉시켜 전극용 너트에 의해 결합되어 전원을 인가시키는 방식으로 역시 마이크로웨이브를 사용할 수 없으며, 유기성 폐기물과 혼합하여 처리할 수 없는 단점이 있다. Also, in Korean Patent Registration No. 10-0420797, in a heating device made of a particle type carbon heating element, the carbon particle heating element is press-fitted and sealed at both ends of a cylindrical tube of the housing part, And can not be mixed with organic wastes.
그 외의 한국 공개번호 특허 2001-0071179호 탄소 발열체 및 그 제조방법, 출원번호 10-2000-7011859 에서는 탄소섬유, 탄소 섬유포 등의 탄소재료에 석영유리를 피복하고, 석영유리 내를 진공 혹은 치환된 불활성 가스에 의해 0.2 기압 이하로 하고, 석영유리를 용융 밀봉하여 탄소발열체를 제조하므로 마이크로웨이브를 사용할 수 없으며, 유기성폐기물과 혼합하여 처리할 수 없는 단점이 있다.
Other Korean Patent Publication No. 2001-0071179 A carbon heating element and its manufacturing method, Application No. 10-2000-7011859 discloses a method of coating a carbon material such as a carbon fiber or a carbon fiber cloth with quartz glass, placing quartz glass in a vacuum or a substituted inert It is impossible to use a microwave because the quartz glass is melted and sealed with 0.2 atm or less by producing a carbon heating element, and it can not be mixed with an organic waste.
또한 피가열체에 마이크로파를 조사한다고 하더라도 빠른 시간에 온도를 약 1,200℃까지 급격히 상승시킬 수는 없으며, 종래의 마이크로파를 이용하는 방법으로는 유기성폐기물을 단순 건조에만 사용 가능하고 소요되는 시간도 길어질 뿐 아니라 열풍이나 원적외선 등 보조연료를 사용하여 에너지가 많이 소요되어지는 단점이 있다.
In addition, even if the microwave is irradiated to the object to be heated, the temperature can not be rapidly raised to about 1,200 ° C in a short time. In the conventional method using the microwave, the organic waste can be used only for simple drying, It is disadvantageous in that a large amount of energy is consumed by using auxiliary fuel such as hot air or far infrared ray.
또한 종래기술방식에 있어서 탄소재료는 공기 중에서는 산화되기 때문에 고온에서는 사용하기 어렵고, 고온발열체로 사용할 경우 탄소재료를 산소로부터 차단한 분위기에서 사용해야 한다.
Further, in the conventional method, the carbon material is difficult to use at high temperature because it is oxidized in the air, and when it is used as a high temperature heating element, the carbon material should be used in an atmosphere shielded from oxygen.
특히 탄소발열체를 내화벽돌케이스로 만들어 사용할 경우 발열체케이스 좌우에 전극을 설치하고 케이스 내에 탄소입자를 수용한 후, 양단의 전극에 전원을 인가시키는 방식이다. 이에 의해 탄소입자 간 접촉점에는 아크방전이 발생되고, 양단에서 인가되는 전류에 의하여 주울 열이 발생되게 된다.
In particular, when a carbon heating element is used as a refractory brick case, electrodes are provided on the left and right sides of the heating element case, carbon particles are accommodated in the case, and power is applied to both electrodes. As a result, an arc discharge is generated at the contact point between the carbon particles, and joule heat is generated by the current applied at both ends.
이러한 탄소발열 장치의 경우 아크방전에 의한 열이나 주울 열의 발생은 양호하나, 사용시간이 오래되면 열원에 의하여 탄소입자가 고화되는 문제점이 있다. 특히 케이스내의 탄소입자가 사용 중 진동에 의해 분급되어 저면에는 미세입자가 모이고 표면으로 갈수록 굵은 입자가 모여들어 열원이 분리되는 문제점이 있다.
In the case of such a carbon heating apparatus, generation of heat or joule heat due to arc discharge is good, but carbon particles are solidified by a heat source when the use time is long. Particularly, the carbon particles in the case are classified by vibration during use, and fine particles are gathered on the bottom surface, and coarse particles collect on the surface, thereby separating the heat source.
즉, 입자의 크기가 클수록 아크방전에 의해 열이 많이 발생되므로 전원 인가 후에는 상층으로 열원이 집중되고 상기 열원으로 인하여 고화현상이 더욱 두드려져 탄소발열장치의 수명이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 그리고 표면층은 공기에 노출되어 탄소입자의 산화가 심하게 발생되어 표면층의 수명도 같이 저하되는 문제점이 있다.
That is, as the size of the particles increases, heat is generated due to the arc discharge. Therefore, after the power is applied, the heat source is concentrated in the upper layer and the solidification phenomenon becomes more pronounced due to the heat source. And the surface layer is exposed to the air, so that oxidation of the carbon particles is severely generated, and the lifetime of the surface layer is also deteriorated.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 마이크로웨이브를 이용하여 처리대상물을 같은 에너지를 사용하면서 처리대상물을 경제적으로 고온열분해 감량화 시키기 위해 마이크로파를 받으면 플라즈마를 유발하면서 승온 속도 50~100℃/min 이상으로 발열가능하고, 반복 사용이 가능하며, 급속한 온도변화에도 내열 충격성을 가지는 열매체인 내산화성 탄소발열체 제조방법을 제공하고자 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a microwave- Which is capable of being heated at a heating rate of 50 to 100 占 폚 / min or more, which can be repeatedly used, and which has thermal shock resistance even at a rapid temperature change.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 마이크로파나 가스버너와 같은 직화로 약 1,200℃의 온도까지 가열하더라도 연소하지 않는 탄소구성물인 내산화성 탄소발열체를 제조하고자 한다. 이를 위해 먼저 내산화성 난연제 약제를 조제한 후 카본에 담지하고 도포 후 건조시켜 내산화성 탄소발열체를 제조하거나, 식물계폐기물에 담지하고 도포한 후 마이크로파 또는 직화로 열을 가해 내산화성 탄소발열체를 제조한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 마이크로파의 조사에 의해 발열하면서 플라즈마를 발생시키는 내산화성 탄소발열체의 제조방법으로서,
물, 제2인산암모늄 및 붕사를 50 ~ 89.9 : 20 ~ 7 : 20 ~ 3의 중량비로 포함하되, 해수 또는 간수를 0.1 ~ 10.0의 중량비로 더 포함하도록 내산화성 난연제를 제조하는 공정과;
입상형 또는 분말형의 카본을 상기 제조된 내산화성 난연제에 담지하여 피복하되, 상기 내산화성 난연제와 카본이 20 ~ 70 : 30 ~ 80의 중량비가 되도록 담지하여 피복한 후, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사하여 건조시키는 공정을 포함하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 마이크로파의 조사에 의해 발열하면서 플라즈마를 발생시키는 내산화성 탄소발열체의 제조방법으로서,
물, 제2인산암모늄 및 붕사를 50 ~ 89.9 : 20 ~ 7 : 20 ~ 3의 중량비로 포함하되, 해수 또는 간수를 0.1 ~ 10.0의 중량비로 더 포함하도록 내산화성 난연제를 제조하는 공정과;
3 ~ 5mm 입도로 파쇄한 폐목재, 톱밥 및 낙엽 중에서 선택된 1종 이상의 식물계 폐기물을 상기 제조된 내산화성 난연제에 담지하여 피복하되, 상기 내산화성 난연제와 카본이 20 ~ 70 : 30 ~ 80의 중량비가 되도록 담지하여 피복한 후, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사하여 건조 탄화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법을 제공한다. To achieve the above object, the present invention provides an oxidation-resistant carbon heating element which is a carbon constituent which does not burn even when heated to a temperature of about 1,200 ° C. by direct heating such as a microwave or a gas burner. To this end, an oxidation-resistant flame retardant agent is first prepared, then supported on carbon, coated and dried to produce an oxidation-resistant carbon heating element, or supported on plant-based wastes and coated with microwave or direct heating to produce an oxidative carbon heating element.
More specifically, the present invention relates to a method for producing an oxidation-resistant carbon heating element which generates plasma while generating heat by irradiation of a microwave,
Preparing an oxidation-resistant flame retardant so as to further contain water, dibasic ammonium phosphate and borax at a weight ratio of 50 to 89.9: 20 to 7: 20 to 3, and further comprising a weight ratio of seawater or wastewater of 0.1 to 10.0;
The granulated or powdered carbon is coated and supported on the produced oxidation-resistant flame retardant so that the weight ratio of the oxidation-resistant flame retardant and carbon is 20 to 70:30 to 80, And a step of irradiating microwave and drying the microwave.
Further, the present invention is a method for producing an oxidation-resistant carbon heating element which generates plasma while generating heat by irradiation of a microwave,
Preparing an oxidation-resistant flame retardant so as to further contain water, dibasic ammonium phosphate and borax at a weight ratio of 50 to 89.9: 20 to 7: 20 to 3, and further comprising a weight ratio of seawater or wastewater of 0.1 to 10.0;
Wherein the flame retardant comprises at least one selected from the group consisting of waste wood, sawdust, and litter pulverized with a particle size of 3 to 5 mm in a weight ratio of 20 to 70: 30 to 80 And then drying and carbonizing the resultant by irradiating microwaves at a frequency of 0.7 to 1.5 kW. The present invention also provides a method of manufacturing an oxidation-resistant carbon heating element.
내산화성 난연제란 방염제의 일종이며, 불에 타는 것을 방지하는 물질로서 열과 산소를 차단하여 불을 번지지 못하게 사용된 조성물이다. 더욱이 마이크로파가 탄소발열체에 조사되어지면 산소공급이 차단된 열분해 조건이라도 플라즈마가 발생되어져 순간적으로 고온으로 발열될 수 있도록 한다.
Oxidizing flame retardant is a kind of flame retardant and is a composition which prevents fire from burning by blocking heat and oxygen. Furthermore, if the microwave is irradiated to the carbon heating element, the plasma is generated even under the pyrolysis condition in which the oxygen supply is interrupted, so that the heating can be instantaneously generated at a high temperature.
내산화성 난연제 및 탄소발열체는 다음과 같은 조건을 만족하여야 한다.
The oxidizing flame retardant and the carbon heating element shall satisfy the following conditions.
첫째, 탄소발열체가 마이크로파를 통해 고온으로 가열되어지더라도 타지 First, even if the carbon heating element is heated to a high temperature through the microwave,
않고 재사용이 가능해야 한다.
And must be reusable.
둘째, 탄소발열체는 고온에서 견딜 수 있는 내열성과 고온에서도 Secondly, the carbon heating element has a heat resistance that can withstand high temperatures,
방염효과를 유지시킬 수 있어야 한다.
It should be able to maintain flame retardant effect.
셋째, 내산화성 난연제는 액상으로 제조되는 것이 바람직하고, 이때 Third, the oxidation-resistant flame retardant is preferably produced in a liquid phase,
상온에서 보관하더라도 균질한 상태로 존재해야 한다.
Even if stored at room temperature, it should exist in a homogeneous state.
넷째, 인체에 무해하며 환경오염의 우려가 없는 물질을 사용하여야 한다.
Fourth, materials that are harmless to the human body and free from environmental pollution should be used.
따라서 본 발명은 탄소구성물의 우수한 내산화성 특성과 고온에서 견딜 수 있고 내열성이 뛰어난 약제조성물을 제조하기 위하여 붕사 및 인산암모늄을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Accordingly, the present invention is characterized in that it contains borax and ammonium phosphate in order to produce a chemical composition having excellent oxidation resistance characteristics, high temperature resistance and excellent heat resistance.
본 발명에 사용되어진 제2인산암모늄((NH4)2HPO4)은 염료분산제, 범랑유약, 방화도료배합제, 이스트 배양제 등으로 쓰이는 물질로 155℃ 이상의 열을 받으면 암모니아(NH3)를 방출되고, 이것이 다시 240℃에서 분해되어 열도 증발시키고 산소를 차단하는 역할을 하게 된다.
The second ammonium phosphate been used in the present invention ((NH 4) 2 HPO 4 ) is a dye dispersant, beomrang glazing, the fireproofing coating formulation of claim, yeast cultures receive more than 155 ℃ heat to the material used in the such as ammonia (NH 3) Which is decomposed again at 240 ° C to evaporate heat and shut off oxygen.
붕사(Borax, Na2B4O7ㆍ10H2O)는 유리, 도자기, 방부제, 의약, 화장품 등으로 쓰이는 물질로 150℃에서 분해를 시작하여 320℃에서 물을 모두 잃고 유리상으로 변하고, 단일 융점은 741℃이다. 내열성이 뛰어나 고온에서도 견딜 수 있으며 열과 산소를 차단하는 역할을 한다. 본 발명에 사용되어진 붕사는 약제조성물의 내열성을 증진시키고 열과 산소의 전달을 효과적으로 차단하여 고온에서도 우수한 방염효과를 갖도록 한다.
Borax (Borax, Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O) is a material used for glass, ceramics, preservative, medicine, cosmetics, etc. It starts to decompose at 150 ° C and loses all water at 320 ° C, Lt; / RTI > It is excellent in heat resistance and it can withstand high temperature and it blocks heat and oxygen. The borax used in the present invention improves the heat resistance of the pharmaceutical composition and effectively blocks the transfer of heat and oxygen so that it has an excellent flame retarding effect even at a high temperature.
특히 내산화성 난연제에 해수나 간수를 소량 첨부하여 카본에 도포시킨 후 마이크로파를 조사할 경우 해수나 간수 속에 함유된 Al, Mg, Fe, Ca, P 등수많은 금속성이온들이 카본의 전기저항을 높여 플라즈마가 유발될 수 있어 발열체의 온도를 급격히 상승시킬 수 있다. 이런 현상은 전자렌지에 금속성 파편을 넣고 마이크로파를 조사하면 강력한 플라즈마가 발생하는 현상과 동일한 결과를 가져온다. Especially, when the oxidation resistance flame retardant is applied to carbon with a small amount of seawater or wastewater, the metal ions such as Al, Mg, Fe, Ca and P contained in the seawater or the wastewater increase the electrical resistance of carbon, And the temperature of the heating element can be rapidly increased. This phenomenon is similar to the phenomenon of generating a strong plasma when a metallic debris is placed in a microwave oven and the microwave is irradiated.
일반적으로 발열체는 주로 전기저항을 보유하고 있어서 전기를 통하면 발열을 하는 금속 또는 비금속계를 이용하여 제작되어 왔다. 저항발열체는 금속 발열체로서 Fe-Cr-Al계, Nl-Cr계, 고용점 금속 등이 있으며, 비금속 발열체로서 카본, 탄화규소, 몰리브덴 실리사이드, 란탄크로마이트, 지르코니아 등이 있으며, 주로 성형하여 판재형이나 막대형으로 만들어 사용되고 있다.
Generally, a heating element has been manufactured using a metal or nonmetal system that mainly has electrical resistance and generates heat when electricity is supplied. The resistance heating body is a metal heating body such as Fe-Cr-Al system, Nl-Cr system, solid solution metal, etc. Non-metal heating elements include carbon, silicon carbide, molybdenum silicide, lanthanum chromite, zirconia, And is used as a bar.
카본 발열체란 활성탄, 흑연 등 탄소구성물을 언급하며, 카본 발열체는 직접 통전하여 발열하는 저항 발열체로서, 그리고 고주파에 의해 발열을 이용하는 다양한 고온용 발열체로서 이용되고 있다. 카본 발열체는 중성이나 환원분위기에서 사용할 경우에는 200 ~ 2500℃의 온도로 사용할 때가 가장 많으며, 특징으로서는 열과 전기를 잘 전달하고 열팽창이 작고 내열충격성이 우수하다. 그러나 카본제품은 대기 중에서 탄소는 350℃, 흑연은 450℃ 이상에서는 산화되기 시작하며 기계적 강도도 금속보다 낮은 단점이 있다. The carbon heating element refers to a carbon constituent such as activated carbon and graphite. The carbon heating element is used as a resistance heating element that generates heat by directly energizing it, and various high-temperature heating elements that utilize heat by high frequency. Carbon heating elements are most frequently used at a temperature of 200 to 2500 ° C when used in a neutral or reducing atmosphere. They are characterized by good heat and electricity, low thermal expansion, and excellent thermal shock resistance. However, carbon products start to oxidize at 350 ° C for carbon and 450 ° C for graphite, and have lower mechanical strength than metal.
카본은 장점이 있음에도 불구하고 분말을 고형화하기 어려운 재료이다. 종래의 기술을 이용하는 경우에는 카본분말을 통상적인 방법으로 고형화 할 수 없어서 고압 또는 고온으로 고형화하여야 하지만 이렇게 고형화 하려면 고가의 장비를 확보해야 하므로 제작비가 많이 소요되어 비경제적이다.
Carbon is a material that is difficult to solidify the powder despite its advantages. In the case of using the conventional technique, the carbon powder can not be solidified by a conventional method and must be solidified at a high pressure or a high temperature. However, in order to solidify the carbon powder, expensive equipment must be secured.
본 발명의 목적은 장점이 많은 종래의 비금속발열체인 카본 발열체를 대기 중에서 열적으로 산화되지 않게 하기 위해 내산화성 난연제를 도포하고, 또한 카본 발열체에 마이크로파가 조사되어질 경우 금속발열체의 전기저항을 높이는 장점을 활용하기 위해 난연제에 해수나 간수를 소량 첨가하여 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
It is an object of the present invention to provide an advantage of applying an oxidation-resistant flame retardant to prevent a carbon heating element, which is a conventional non-metallic heating element, which is advantageous from being thermally oxidized in the atmosphere, and to increase the electrical resistance of a metal heating element when microwave is irradiated to the carbon heating element And a plasma is generated by adding a small amount of seawater or jade water to the flame retardant to utilize it.
본 발명에 의하면 고온에서 물리적 성질이 변화지 않는 안전성이 있고 장기적으로 반복 사용하더라도 성질이 변하지 않고 발열성이 유지된다.
According to the present invention, there is safety that the physical property does not change at high temperature, and even if it is repeatedly used over a long period, the property is not changed and the exothermic property is maintained.
또한 본 발명은 종래의 탄소발열체에서는 얻을 수 없었던 우수한 내열 충격성을 가진다.Further, the present invention has an excellent thermal shock resistance which can not be obtained by a conventional carbon heating element.
또한 본 발명은 마이크로파를 탄소발열체에 조사하면 강력한 플라즈마가 발생하고 고온의 열이 발생하고, 석유계 연료를 사용할 경우와 달리 공해물질 발생이 없어 친환경적인 장점이 있다.
In addition, when the microwave is irradiated to the carbon heating element, a strong plasma is generated, heat is generated at a high temperature, and unlike the case where a petroleum-based fuel is used, there is no pollution and there is an advantage of being environmentally friendly.
또한 본 발명은 식물계폐기물을 이용하여 저렴하게 탄소발열체를 제조할 수 있다.
Further, the present invention can produce a carbon heating element inexpensively using plant-based waste.
또한 본 발명의 내산화성 탄소발열체는 입상형 또는 분말형으로 사용하므로 함수율이 높은 유기성폐기물과 쉽게 혼합하여 사용될 수 있다.
Further, since the oxidation-resistant carbon heating element of the present invention is used in granular form or powder form, it can be easily mixed with organic wastes having a high water content.
도 1은 본 발명에 따른 내산화성 탄소발열체의 제조공정을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 일반 입상 활성탄을 마이크로파에 10분간 조사하여 연소시킨 상태를 보인 사진이다.
도 3은 일반 입상 활성탄에 내산화성 난연제를 도포 후 건조시키고, 이후 마이크로파에 10분간 조사하여 연소시킨 상태를 보인 사진이다.
도 4는 완성된 탄소발열체를 전자렌지에 넣고 마이크로파에 조사하였을 경우 플라즈마가 발생하면서 빠르게 발열하는 모습을 보인 사진이다. Fig. 1 is a flow chart for explaining a manufacturing process of the oxidation-resistant carbon heating element according to the present invention.
2 is a photograph showing a state in which general granular activated carbon is irradiated with microwave for 10 minutes and burned.
Fig. 3 is a photograph showing a state in which a general granular activated carbon is coated with an oxidation-resistant flame retardant, dried, and then irradiated with microwaves for 10 minutes to be burned.
FIG. 4 is a photograph showing a state in which when the completed carbon heating element is placed in a microwave oven and irradiated with microwaves, the plasma quickly generates heat while being generated.
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첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 마이크로파에 발열하는 내산화성 탄소발열체 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의 할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The method of manufacturing the oxidation resistant carbon heating element according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Prior to this, terms and words used in this specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly interpret the concept of the term in order to describe its invention in the best way. It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
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도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로파에 발열하는 내산화성 탄소발열체 제조공정을 설명하는 흐름도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an oxidation resistant carbon heating element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 마이크로파에 발열하는 내산화성 탄소발열체의 제조공정은 크게 내산화성 난연제 제조와 내산화성 탄소발열체 제조 2가지 공정으로 구분되어진다.Referring to FIG. 1, the manufacturing process of the oxidation-resistant carbon heating element according to the present invention is divided into two processes: manufacture of oxidation-resistant flame retardant and manufacture of oxidation-resistant carbon heating element.
본 발명에 따른 내산화성 난연제 약제 조성물은 먼저 물을 가열후(1) 인산암모늄과 붕사 혼합물을 투입(2)하면서 용탕시켜(3) 제조된다.
The oxidation resistant flame retardant pharmaceutical composition according to the present invention is prepared by first heating water, and then (3) melt-adding (1) adding a mixture of ammonium phosphate and borax (2).
이때 각 성분은 다양한 비율로 혼합될 수 있으나, 물, 인산암모늄, 붕사의 중량비가 50 ~ 89.9 : 20 ~ 7 : 20 ~ 3으로 함유되고 해수 또는 간수를 중량비 0.1 ~ 10.0 더 포함하여 제조하는 것이 바람직하다.At this time, each component may be mixed in various ratios, but it is preferable that the weight ratio of water, ammonium phosphate, and borax is 50 to 89.9: 20 to 7: 20 to 3, Do.
사용되어지는 물은 통상적으로 사용되는 성분이며, 전체 조성물 중 70 중량비 이상 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 75 ~ 85 중량비로 함유되는 것이 좋다.The water to be used is a commonly used component, and is preferably contained in an amount of 70 wt% or more in the total composition. More preferably 75 to 85 weight ratio.
본 발명의 내산화성 난연제의 조성물은 희석시켜 사용될 수는 없다.
The composition of the oxidation-resistant flame retardant of the present invention can not be used by dilution.
본 발명에 따른 내산화성 난연제 약제 조성물은 고열반응에도 발암물질 및 유해성분 배출이 없다.
The chemical composition of the oxidation-resistant flame retardant agent according to the present invention does not release carcinogenic substances and harmful components even in a high temperature reaction.
난연제 약제 조성물이 냉각(4)되면 해수 또는 간수(5)를 0.1% 이상 첨가하여 내산화성 난연제(6)를 완성한다.
When the flame retardant agent composition is cooled (4), 0.1% or more of seawater or wastewater (5) is added to complete the oxidation-resistant flame retardant agent (6).
본 발명에 따른 해수 또는 간수의 첨가는 필요에 따라 함유하지 않아도 되지만 플라즈마 발생을 극대화시키기 위해서는 함유하는 것이 좋다.
The addition of seawater or wastewater according to the present invention may not be included if necessary but is preferably included in order to maximize plasma generation.
입경 3 ~ 5mm 크기의 순수한 입상 활성탄 50g 과 제조된 약제를 도포 후 건조시킨 입상 활성탄 50g 을 가정용 전자렌지를 이용하여 마이크로파를 10분간 조사하였을 경우, 도 2에 보인 바와 같이 약제가 도포되지 않은 활성탄은 연소되어 백색의 재로 변하였다.As shown in FIG. 2, when 50 g of pure granular activated carbon having a particle size of 3 to 5 mm and 50 g of granular activated carbon coated and dried after applying the prepared medicament were irradiated with a microwave using a domestic microwave oven for 10 minutes, Burned and turned into white ash.
도 3에 보인 바와 같이 약제가 도포된 활성탄은 원래의 모습 그대로 변하지 않은 모습을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 3, it was confirmed that the activated carbon coated with the drug did not change to the original shape.
본 발명에 따라 완성된 내산화성 난연제를 입상 또는 분말 카본에 중량비 20 ~ 70 : 30 ~ 80 으로 담지하여 피복 후(7) 마이크로파를 조사하여 건조(8)시켜 내산화성 탄소발열체(12)가 만들어진다. 이때, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사할 수 있다. The oxidation-resistant carbon-based
본 발명에서 사용하는 탄소재료의 분자구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 흑연질계 탄소, 비정질계 탄소, 이들의 중간적 결정구조를 가지는 탄소 등을 들 수 있다. 더욱 상세하게는 일반 활성탄을 사용하며, 폐활성탄을 사용할 수 있으나 일반 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다.
The molecular structure of the carbon material used in the present invention is not particularly limited. For example, graphitic carbon, amorphous carbon, carbon having an intermediate crystal structure thereof, and the like. More specifically, general activated carbon is used and waste activated carbon can be used, but it is preferable to use general activated carbon.
본 발명에 따라 제조된 내산화성 탄소발열체에 마이크로파를 조사하게 되면 강력한 플라즈마가 발생하면서 발열되어진다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 내산화성 탄소발열체는 마이크로파의 조사에 의해 50 ~ 100℃/min의 승온 속도로 발열하면서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. When the oxidation-resistant carbon heating element manufactured according to the present invention is irradiated with microwave, a strong plasma is generated and the heat is generated. In addition, the oxidation-resistant carbon heating element manufactured according to the present invention can generate plasma while heating at a heating rate of 50 to 100 ° C / min by irradiation of a microwave.
도 4에 보인 바와 같이, 완성된 내산화성 탄소발열체를 전자렌지에 넣고 마이크로파에 조사하였을 경우 플라즈마가 발생하면서 빠르게 발열하는 모습을 확인 할 수 있었다.As shown in FIG. 4, when the finished oxidation-resistant carbon heating element was placed in a microwave oven and irradiated with microwaves, it was confirmed that the heating occurred rapidly as the plasma was generated.
경제적이고 저렴한 방식으로 내산화성 탄소발열체를 제조하는 방법은 식물계폐기물(9)을 본 발명에 따라 만들어진 내산화성 난연제에 담지하여 피복한 후 건조(10)시킨 후, 마이크로파를 조사하여 건조 탄화(11)하여 내산화성 탄소발열체(12)를 얻는 방법이다. 이때, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사할 수 있다. A method of manufacturing an oxidation resistant carbon heating element in an economical and inexpensive manner is as follows. The plant-based waste 9 is coated on an oxidation-resistant flame retardant prepared according to the present invention, coated, dried (10) Thereby obtaining the oxidation-resistant
식물계폐기물이라 함은 3 ~ 5mm 크기의 폐목재, 톱밥, 낙엽 등을 포함하며, 내산화성 난연제와 중량비 20 ~ 70 : 30 ~ 80으로 담지하여 피복하되 식물계폐기물이 내산화성 탄소발열체에 충분히 젖을 정도로 담지하는 것이 바람직하다.
[실시예]
실시예로서 본 발명에 의하여 제조한 내산화성 탄소발열체 50g과 비내산화성 탄소발열체(일반 입상활성탄 입도 3 ~ 5mm) 50g를 각각 전자렌지에 넣고 마이크로웨이브를 10분간 조사하여 온도변화를 조사하였다. 일반 입상 활성탄은 10분 뒤 완전 연소하여 백색 회분으로 변하였지만 내산화성 탄소발열체는 변하지 않았을 뿐 아니라 발열온도도 비내산화성 탄소발열체보다 50 ~ 200℃ 더 발열되는 결과를 얻었다. 이를 도 5에 그래프로 나타내었다.
또한, 하수슬러지 50g 과 하수슬러지 50g에 내산화성 탄소발열체 50g을 혼합하여 각각 전자렌지에 넣고 마이크로웨이브를 10분간 조사하여 온도변화를 조사하였다. 이때 하수슬러지는 온도변화가 거의 없지만 내산화성 탄소발열체와 하수슬러지 혼합물은 급격히 온도가 상승되고 하수슬러지는 완전 열분해소각처리 되어 지고 6분 뒤 내산화성 탄소발열체가 가지는 열적특성이 복원되는 현상을 관찰할 수 있었다. The term "plant-based waste" refers to waste having a size of 3 to 5 mm, including wood waste, sawdust, and fallen leaves, and is coated with an oxidation-resistant flame retardant at a weight ratio of 20 to 70: 30 to 80 to cover the vegetation waste, .
[Example]
As an example, 50 g of the oxidation-resistant carbon heating element prepared according to the present invention and 50 g of the non-oxidation-resistant carbon heating element (general granular activated carbon particle size: 3 to 5 mm) were placed in a microwave oven and the microwave was irradiated for 10 minutes to investigate the temperature change. The general granular activated carbon was completely burned after 10 minutes and turned into white ash. In addition, the oxidative carbon heating element was not changed, and the heating temperature was 50 ~ 200 ° C higher than that of the nonoxidizing carbon heating body. This is shown graphically in FIG.
Further, 50 g of sewage sludge and 50 g of sewage sludge were mixed with 50 g of oxidation-resistant carbon heating element, and the temperature was changed by irradiating microwave for 10 minutes in each microwave oven. At this time, although the temperature of the sewage sludge does not change, the temperature of the oxidation-resistant carbon heating element and the sewage sludge mixture is rapidly raised, the sewage sludge is completely pyrolyzed and incinerated, and thermal properties of the oxidation-resistant carbon heating element are restored after 6 minutes I could.
(1) 물 가열
(2) 인산암모늄과 붕사 혼합물을 투입
(3) 용탕시켜 가열
(4) 난연제 약제 조성물 냉각
(5) 해수 또는 간수를 0.1% 이상 첨가
(6) 내산화성 난연제 제조
(7) 카본에 중량비 20 ~ 70 : 30 ~ 80 으로 담지
(8) 마이크로파를 조사하여 건조
(9) 식물계폐기물을 내산화성 난연제에 담지
(10) 피복한 후 건조
(11) 마이크로파를 조사하여 건조탄화
(12) 내산화성 탄소발열체 제조(1) water heating
(2) A mixture of ammonium phosphate and borax is added
(3) heating by melting
(4) Flame retardant agent composition cooling
(5) Addition of 0.1% or more of seawater or wastewater
(6) Manufacture of oxidation flame retardant
(7) Carbon has a weight ratio of 20 to 70: 30 to 80
(8) Irradiation by microwave irradiation
(9) Carrying plant-based waste on oxidation-resistant flame retardant
(10) Coating followed by drying
(11) By irradiating microwave to dry carbonization
(12) Production of oxidation-resistant carbon heating element
Claims (5)
물, 제2인산암모늄 및 붕사를 50 ~ 89.9 : 20 ~ 7 : 20 ~ 3의 중량비로 포함하되, 해수 또는 간수를 0.1 ~ 10.0의 중량비로 더 포함하도록 내산화성 난연제를 제조하는 공정과;
입상형 또는 분말형의 카본을 상기 제조된 내산화성 난연제에 담지하여 피복하되, 상기 내산화성 난연제와 카본이 20 ~ 70 : 30 ~ 80의 중량비가 되도록 담지하여 피복한 후, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사하여 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법.
A method for producing an oxidation-resistant carbon heating element which generates plasma while generating heat by irradiation of microwaves,
Preparing an oxidation-resistant flame retardant so as to further contain water, dibasic ammonium phosphate and borax at a weight ratio of 50 to 89.9: 20 to 7: 20 to 3, and further comprising a weight ratio of seawater or wastewater of 0.1 to 10.0;
The granulated or powdered carbon is coated and supported on the produced oxidation-resistant flame retardant so that the weight ratio of the oxidation-resistant flame retardant and carbon is 20 to 70:30 to 80, And a step of irradiating microwave and drying the microwave.
물, 제2인산암모늄 및 붕사를 50 ~ 89.9 : 20 ~ 7 : 20 ~ 3의 중량비로 포함하되, 해수 또는 간수를 0.1 ~ 10.0의 중량비로 더 포함하도록 내산화성 난연제를 제조하는 공정과;
3 ~ 5mm 입도로 파쇄한 폐목재, 톱밥 및 낙엽 중에서 선택된 1종 이상의 식물계 폐기물을 상기 제조된 내산화성 난연제에 담지하여 피복하되, 상기 내산화성 난연제와 카본이 20 ~ 70 : 30 ~ 80의 중량비가 되도록 담지하여 피복한 후, 0.7 ~ 1.5kW 세기로 마이크로파를 조사하여 건조 탄화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법.
A method for producing an oxidation-resistant carbon heating element which generates plasma while generating heat by irradiation of microwaves,
Preparing an oxidation-resistant flame retardant so as to further contain water, dibasic ammonium phosphate and borax at a weight ratio of 50 to 89.9: 20 to 7: 20 to 3, and further comprising a weight ratio of seawater or wastewater of 0.1 to 10.0;
Wherein the flame retardant comprises at least one selected from the group consisting of waste wood, sawdust, and litter pulverized with a particle size of 3 to 5 mm in a weight ratio of 20 to 70: 30 to 80 And then drying and carbonizing the coated carbon fiber by irradiating microwaves at a frequency of 0.7 to 1.5 kW.
상기 제조된 내산화성 탄소발열체는 마이크로파의 조사에 의해 50 ~ 100℃/min의 승온 속도로 발열하면서 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the produced oxidation-resistant carbon heating element generates plasma by heating at a heating rate of 50 to 100 占 폚 / min by irradiation of a microwave.
상기 제조된 내산화성 탄소발열체는 마이크로파의 조사에 의해 플라즈마 발생과 더불어 발열하는 열매체에 적용되는 것을 특징으로 하는 내산화성 탄소발열체의 제조방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the produced oxidation-resistant carbon heating element is applied to a heating medium which generates heat along with generation of plasma by irradiation of a microwave.
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|---|---|---|---|
| KR1020140105504A KR101614498B1 (en) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | Manufacturing method for a oxidation resistant carbon heating element generating heat by a microwave |
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| KR20160020318A KR20160020318A (en) | 2016-02-23 |
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| KR101918606B1 (en) | 2016-11-21 | 2018-11-14 | 주식회사 비앤비 | Hybrid heater rapidly heated by microwave |
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| JP2012131687A (en) | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Hi-Van:Kk | Thermal reaction of carbon compound and microwave |
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