KR101885440B1

KR101885440B1 - 세라믹 비드 제조장치

Info

Publication number: KR101885440B1
Application number: KR1020160165596A
Authority: KR
Inventors: 김태엽
Original assignee: 김태엽
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-08-03
Also published as: KR20180065154A

Abstract

세라믹 비드 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 비드 제조장치는, 비드 성형 원재료를 투입하고 진공 교반하는 교반탱크, 상기 교반탱크로부터 배출된 슬러리의 1차 이온치환반응을 유도하는 제 1오버플로우, 상기 제 1오버플로우 하부에 이격되어 결합되고, 상기 1차 이온치환반응을 거친 비드 방울을 호스를 통해 이송하는 이송관, 상기 이송관 하부에 이격되어 마련되고, 상기 이송관을 통해 이송된 상기 비드 방울의 2차 이온치환반응을 유도하는 제 2오버플로우 및 상기 제 2오버플로우의 치환용액을 상기 제 1오버플로우로 재투입하는 재투입펌프부를 포함한다.

Description

세라믹 비드 제조장치{DEVICE FOR PRODUCING CERAMIC BEAD}

본 발명은 초소형(0.1-0.3mm) 사이즈 세라믹 비드 제조장치에 관한 것으로 특히, 이온치환반응을 활용한 지르코니아 비드 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 지르코니아 비드는 원료를 더 곱게 분쇄하거나 잘 섞이게 하는 분쇄 및 분산의 용도로 사용하며, 이 지르코니아 비드를 제조하는 방법은 1)원재료를 분쇄 분산하고 건조기로 재 건조하여 분말을 만든 다음 회전하는 성형기에 조그마한 씨앗을 넣고 분말과 물을 추가로 투입하면서 일정 크기의 사이즈로 키워 나가는 granulation 방식과, 2)원재료를 분쇄 분산하여 슬러리 상태로 만들고 슬러리에 일정량의 바인더를 투입하여 녹인 다음 일정 크기의 노즐을 통해 슬러리를 반응용액으로 낙하시켜 이온치환 반응을 통해 구형화 및 고형화 시키는 방법이 있었다.

종래에도 소형 세라믹비드 성형장치(공개번호 10-2004-0083713)가 있었으나, 0.3mm 이하로 초소형 사이즈를 구현하지 못하였으며, 균일한 사이즈를 확보하지 못하였을 뿐만 아니라, 불규칙적인 형상과 슬러리 내의 기포를 제거하지 못하여 비드의 강도 저하 및 크랙발생 등의 문제점이 있었다.

따라서, 균일한 형상과 균일한 밀도로 비드를 생산하는 비드 제조장치에 관한 연구가 요구된다.

본 발명은 장치 내부를 진공으로 유지함으로써, 슬러리의 점도 변화에 따른 비드의 구형화와 고형화 단계에서 형상 변형을 방지하고 슬러리 내의 기포를 제거하여 비드의 품질을 향상시키는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 2단의 오버플로우 용기와 재투입 펌프를 구비함으로써, 장시간 동안 균일한 품질을 유지하고 생산성이 향상되는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 정밀 가공 및 테프론 코팅된 노즐을 사용함으로써, 균일한 크기와 균일한 형상을 가진 비드를 생산하는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 다수의 테프론망에 완성된 비드를 소량으로 분리 적재함으로써, 딱딱하게 굳지 않은 상태로 구형화, 고형화 되어 있는 비드의 형상이 무게에 의해 변형되는 것을 방지하는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 비드 제조장치는, 비드 성형 원재료를 투입하고 진공 교반하는 교반탱크, 상기 교반탱크로부터 배출된 슬러리의 1차 이온치환반응을 유도하는 제 1오버플로우, 상기 제 1오버플로우 하부에 이격되어 결합되고, 상기 1차 이온치환반응을 거친 비드 방울을 호스를 통해 이송하는 이송관, 상기 이송관 하부에 이격되어 마련되고, 상기 이송관을 통해 이송된 상기 비드 방울의 2차 이온치환반응을 유도하는 제 2오버플로우 및 상기 제 2오버플로우의 치환용액을 상기 제 1오버플로우로 재투입하는 재투입펌프부를 포함한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 교반탱크는, 진공 교반을 위한 슬러리용기, 상기 슬러리용기의 외부에 마련되고 상기 슬러리용기와 기설정된 공간 이격하여 마련되는 냉보온용기, 슬러리 투입구가 마련되고 투입된 슬러리를 상기 슬러리용기 내부로 이송하는 이송펌프, 다수의 날개를 구비하는 임펠라, 상기 임펠라를 회전시켜 슬러리를 교반하는 모터, 슬러리용기 내부 진공을 위한 압력을 제공하는 가압용컴프레샤, 상기 가압용컴프레샤에서 제공된 압력으로 상기 슬러리용기 내의 공기를 제거하는 진공펌프 및 석션보틀, 상기 슬러리용기에서 배출되는 슬러리의 점도를 측정하고 배출하는 슬러리 배출 밸브, 상기 배출된 슬러리를 필터링하는 필터, 상기 필터링된 슬러리를 공급받아 슬러리를 분사 또는 낙하시키는 다수의 노즐, 상기 다수의 노즐과 상기 필터 사이에 마련되고 정량의 슬러리를 공급하는 정량공급가압펌프 및 상기 정량공급가압펌프에 신호를 전달하여 상기 다수의 노즐에 정량의 슬러리를 공급하도록 제어하는 정량공급디스펜스를 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제 1오버플로우는, 상기 다수의 노즐로부터 분사 또는 낙하되는 상기 슬러리 방울을 수용하는 챔버, 상기 슬러리 방울이 이온치환반응을 통해 구형화 및 고형화된 비드 방울이 형성되도록 치환용액을 수용하는 제 1이온치환기, 상기 제 1이온치환기 내에 수용된 치환용액의 높이를 센싱하는 레벨센서, 상기 제 1이온치환기 내에 수용된 치환용액의 높이를 조절하는 제 1치환용액조절용기, 및 상기 제 1이온치환기 외면 일측에 마련되어 내부를 확인하도록 마련되는 투명 투시창을 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 이송관은, 상기 제 1오버플로우 하부에 이격되어 결합되고, 기설정된 길이를 갖는 투명의 스프링호스, 상기 스프링호스 하부 끝단에 마련되고, 상기 스프링호수 내부의 슬러리 방울과 치환용액에 의하여 가해지는 무게가 기설정된 무게 이상인 경우 개방되는 개폐노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제 2오버플로우는, 상기 이송관 하부에 이격되어 마련되고, 추가적인 이온치환반응을 유도하기 위한 치환용액을 수용하는 오버플로우 방식의 제 2이온치환기, 상기 제 2이온치환기의 치환용액 높이를 조절하는 제 2치환용액조절용기, 외면이 테프론 코팅된 다수의 테프론망, 상기 다수의 테프론망 하단에 마련되어 버블을 생성하는 버블 생성 배관을 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 재투입펌프부는, 상기 제 2오버플로우 하부에 마련되고, 상기 제 2 오버플로우의 하부에서 상기 제 1오버플로우의 상부까지 연결되는 순환호스, 상기 제 1오버플로우의 레벨센서에 의해 작동되며 상기 순환 호스 내부의 치환용액을 상기 제 1오버플로우의 상부로 이송시키는 순환 펌프를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 장치 내부를 진공으로 유지함으로써, 슬러리의 점도 변화에 따른 비드의 구형화와 고형화 단계에서 형상 변형을 방지하고 슬러리 내의 기포를 제거하여 비드의 품질을 향상시키는 세라믹 비드 제조장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 2단의 오버플로우 용기와 재투입 펌프를 구비함으로써, 장시간 동안 균일한 품질을 유지하고 생산성이 향상되는 세라믹 비드 제조장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 정밀 가공 및 테프론 코팅된 노즐을 사용함으로써, 균일한 크기와 균일한 형상을 가진 비드를 생산하는 세라믹 비드 제조장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 테프론망에 완성된 비드를 소량으로 분리 적재함으로써, 딱딱하게 굳지 않은 상태로 구형화, 고형화 되어 있는 비드의 형상이 무게에 의해 변형되는 것을 방지하는 세라믹 비드 제조장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 비드 제조장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교반탱크를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의　실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서는 도 1을 참고하여 세라믹 비드 제조장치를 자세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 비드 제조장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 세라믹 비드 제조장치는 크게 교반탱크(100), 제 1오버플로우(200), 이송관(300), 제 2오버플로우(400), 재투입펌프부(500) 및 조작부(600)를 포함할 수 있다.

이하에서는 교반탱크(100)에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 교반탱크(100)는 임펠라 교반용 모터(110), 필터가 부착된 슬러리 투입구 및 슬러리 이송 펌프(120), 진공펌프(131)와 석션보틀(132) 및 가압용컴프레샤(133), 슬러리용기(140), 상기 슬러리용기 외부에 마련된 냉보온용기(150), 다수의 날개를 가진 임펠라(160), 점도측정용 슬러리 배출 밸브(170), 정량공급가압펌프(180), 필터(190), 다수의 노즐(195)이 마련될 수 있다.

보다 자세하게 설명하면, 임펠라 교반용 모터(110)는 다수의 날개를 가진 임펠라(160)를 천천히 회전시켜 슬러리용기(140) 내의 슬러리 점도를 일정하게 유지시켜 장시간 작업의 안정성을 준다.

필터가 부착된 슬러리 투입구와 슬러리 이송 펌프(120)는 기설정된 시간 동안 기설정된 양의 슬러리를 슬러리용기(140)에 공급하되, 슬러리 투입구에 부착되어 있는 필터를 거친 이후에 슬러리용기(140)로 공급할 수 있다.

즉, 원재료와 물을 혼합하여 분쇄와 분산 공정을 거쳐 목표 사이즈까지 분쇄가 완료된 슬러리에 전처리를 수행한 후 유체형태의 슬러리를 일정한 양만 슬러리용기(140)로 공급하고 진공 상태를 유지하도록 함으로써, 슬러리내 기포를 제거할 수 있다.

다음으로, 진공펌프와 석션보틀 및 가압용 컴프레샤(130)는 슬러리용기(140) 내를 진공으로 유지할 수 있다.

슬러리 용기(140) 내부를 진공을 유지하는 이유는, 원재료의 분쇄 분산 과정에서 발생된 기포 및 슬러리용기 내의 임펠라가 천천히 회전하면서 발생하는 기포가 슬러리의 점도를 변화시킬 수 있기 때문이다.

또한, 슬러리가 치환반응에 의해 구형화 및 고형화 되었을 때 비드 내부에 기포가 존재한다면 비드의 강도와 인성 등의 기계적 성질이 저하되기 때문에 기포를 제거하기 위하여 슬러리용기(140)내 진공상태를 유지시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 슬러리용기(140)는 원통형이되, 용량이 10L~100L일 수 있다.

10L~100L인 이유는, 10L이하이면 생산성이 너무 떨어지고, 100L이상이 될 경우 장시간 보관에 따른 슬러리의 점도 변화로 인해 슬러리의 균일화가 제어되지 못하여 구형도가 낮은 불량품이 생성될 가능성이 높고, 노즐이 막힌다는 등의 장치제어가 잘 되지 않기 때문이다.

다음으로, 냉보온용기(150)는 슬러리용기(140) 외주면에 마련되고, 슬러리용기(140)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

즉, 상기 슬러리용기(140) 외부에는 냉보온용기(150)가 마련되는데, 냉보온용기(150)와 슬러리용기(140)의 사이공간에 냉보온물질(차가운물, 뜨거운물, 냉매 등) 중 하나를 유입시켜 슬러리용기(140) 내부의 슬러리를 냉보온할 수 있다.

상기 슬러리용기(140)와 냉보온용기(150)의 구조 및 교반탱크의 보다 상세한 구조는 도 2를 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교반탱크(100)를 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 슬러리용기(140)가 내부에 수용한 슬러리를 임펠라 교반용 모터(110)와 다수의 날개를 가진 임펠라(160)를 통해 회전시키며, 슬러리용기(140) 및 냉보온용기(150) 사이공간에는 차가운물, 뜨거운물, 냉매 중 하나를 유입시켜 슬러리를 냉각 또는 보온시킬 수 있다.

즉, 슬러리용기(140)내부는 슬러리가 일정한 점도를 유지해야 하는데 온도가 너무 높거나 낮을 경우 슬러리의 점도 변화가 발생하여 구형도가 낮은 불량 제품이 발생할 수 있는데 이를 방지하기 위해 냉보온용기(150)가 슬러리용기(140)를 냉각 (또는 보온)시킬 수 있다.

한편, 슬러리용기(140)의 상부 일측에는 슬러리 투입구(141)가 마련되어 분쇄 분산과 바인더 혼합이 완료된 슬러리를 슬러리용기(140)로 투입할 수 있고, 상부 타측에는 압력 게이지(142)가 마련되어 슬러리용기(140) 내의 압력을 확인할 수 있으며, 상부 투시창(143)을 통해 내부의 슬러리 양을 확인할 수도 있다.

또한, 슬러리 배출 밸브(170)는 슬러리용기(140)에서 탈포 후 최종적인 점도를 확인하기 위해 슬러리를 배출하는 밸브이며, 필터(190)는 초소형 사이즈 노즐의 막힘 현상을 예방하기 위해 325mesh 이상의 Mesh를 통해 슬러리 내의 큰 덩어리를 걸러주는 장치다.

또한, 가압용컴프레샤(133)는 슬러리용기(140)내부 진공용 압력을 제공하는 장치이며, 가압용컴프레샤(133)에서 제공된 압력으로 진공펌프(131)와 석션 보틀(132)을 통해 슬러리용기(140) 내의 공기가 제거될 수 있다.

또한, 정량공급가압펌프(180)는 다수의 노즐(195)에 정량의 슬러리를 공급하는 펌프이며, 정량공급디스펜스(181)는 정량공급가압펌프(180)에 신호를 전달하여 다수의 노즐(195)에 정량의 슬러리를 공급하도록 제어할 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 다수의 날개를 가진 임펠라(160)는 슬러리용기(140) 내에 마련되고, 기설정된 속도로 회전할 수 있다.

슬러리용기(140) 내에서 장시간 보관에 따른 점도 변화를 방지하기 위해 임펠라(160)는 다수개가 천천히 회전하며 슬러리를 계속 유동시키며 슬러리의 점도를 유지하고 슬러리 내부에 있는 기포를 상승시켜 진공펌프(131)에 의해 기포를 제거하여 슬러리의 순도를 증가 시킬 수 있다.

점도측정용 슬러리 배출 밸브(170)는 슬러리용기(140) 하부에 결합되고, 점도를 측정하기 위해 개폐될 수 있다.

보다 자세하게 설명하면, 진공상태에서 기포가 제거된 슬러리의 점도가 너무 높으면 다수의 노즐(195) 끝단에서 떨어져 낙하되지 않고 매달리게 되며, 점도가 너무 떨어지면 길게 늘어지는 형태를 가져 구형을 형성하지 못하고 때문에, 슬러리용기(140) 내의 슬러리를 배출하여 규정된 점도를 확인하는 것이다. 이때 규정된 점도를 충족시키지 못하면 슬러리 용기에 물 또는 물에 녹인 바인더를 추가로 투입하여 점도를 조절하게 된다. 이때, 점도는 생성될 비드의 사이즈에 따라 200~1200cst를 유지해야 한다.

필터(190)는 정량공급가압펌프(180)와 다수의 노즐(195) 사이에 마련되고, 기설정된 크기 이하의 슬러리를 통과시킬 수 있다.

필터(190)를 설치하는 이유는 노즐(195)에 도착한 슬러리의 덩어리가 노즐(195)보다 큰 덩어리일 수 있어, 노즐을 막을 가능성이 높기 때문에 최초에 필터가 부착된 슬러리 투입구와 슬러리 이송 펌프(120)에서 큰 덩어리의 슬러리를 걸러주고, 2차로 필터(190)에서 미세하게 필터한 다음 슬러지는 추후에 모아서 파쇄용기로 보낼 수 있다.

다음으로, 정량공급가압펌프(180)는 슬러리용기(140) 하부에 결합되고, 슬러리용기(140) 내의 진공상태를 유지하며, 펌프 자체의 운동 메커니즘에 의해 자체 압력을 발생시킬 수 있다.

상기에서 설명한 것처럼 슬러리용기(140)내에는 공기가 들어가면 안되고 정밀노즐을 통해 작은 방울을 낙하시키기 위해서는 일정 규모 이상의 압력이 필요한데 가압용기에서 압력을 발생시키는 것이 아니라 자체 운송 메커니즘에 의해 필요한 압력을 발생시키도록 하는 것이다. 즉, 정량으로 공급되는 펌프에서 압력을 발생시켜 최대한 각 노즐별로 일정한 압력을 유지해 나가도록 하며, 일정한 압력을 유지하기 위해 1개의 노즐 블록에 20 포인트 이상의 노즐을 부착하지 않는 것이 바람직하다.

마지막으로, 다수의 노즐(195)은 정량공급가압펌프(180)와 결합되고, 슬러리용기(140)로부터 이송된 슬러리는 다수의 노즐(195)을 통해 기설정된 크기로 분사 또는 낙하된다.

이때, 다수의 노즐(195)은 테프론 코팅되어 액체가 위쪽으로 타고 오르지 않도록 구성할 수 있다. 보다 상세하게는 슬러리가 노즐 끝을 따라 위로 타고 올라오면 모양이 흐트러지기 때문에 테프론 코팅을 통해 슬러리가 달라붙는 것을 방지할 수 있고, 노즐을 기존의 노즐보다 얇고 날카롭게 마련하여 방울의 크기를 매우 정밀하게 조정할 수 있다.

노즐(195)은 1~20개가 마련될 수 있고, 슬러리용기(140)에서 전달받은 슬러리를 일정한 크기의 작은 방울로 형성시켜 제 1오버플로우(200)에 떨어뜨릴 수 있다.

노즐(195)에는 별도의 높낮이 장치가 부착되어 있는데, 이는 노즐과 제 1오버플로우내에 수용되어 있는 반응용액과의 간격을 조절하기 위한 것으로서, 슬러리의 점도에 따라 노즐 끝단에 맺히는 방울의 형태를 확인하여 그 간격을 조절함으로써 더 높은 구형을 가진 비드를 획득 할 수 있다.

이하에서는 제 1오버플로우(200)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.

제 1오버플로우(200)는 노즐(195) 하부에 이격되어 마련되고, 챔버(210), 제 1치환용액조절용기(220), 레벨센서(230), 제 1이온치환기(240) 및 투명 투시창(250)을 포함할 수 있다.

오버플로우방식을 사용하는 이유는, 오버플로우방식은 연속적인 이온치환공정을 진행할 때 사용하면, 효율적이고 관리가 쉽기 때문이다.

먼저, 챔버(210)는 다수의 노즐(195)로부터 분사(또는 낙하)되는 작은 방울을 수용할 수 있다.

챔버(210)가 마련되는 이유는, 챔버(210) 없이 바로 제 1이온치환기(240)로 낙하하게 되면, 낙하에 의한 충격으로 인한 변형과 반응속도를 조절하기 힘들기 때문에 먼저 챔버(210)가 수용한 이후에 제 1이온치환기(240)로 작은 방울을 투입할 수 있다.

제 1치환용액조절용기(220)는 치환용액의 높이를 조절할 수 있다.

즉, 제 1이온치환기(240)내에 수용된 치환용액이 일정한 수위를 유지해야 하며 재공급펌프부(500)에 의해 제1이온치환기로 치환용액이 과다하게 공급되어 기설정된 높이를 초과하게 되면, 제 1치환용액조절용기(220)로 치환용액이 이동(빠져나가)하여 일정한 높이를 조절한다.

레벨센서(230)는 치환용액의 높이를 체크할 수 있다.

즉, 치환용액의 높이를 체크하여 제 1치환용액조절용기(220)의 치환용액이 언제 공급되고, 언제 저장하는지 재공급펌프부(500)에 알려주는 센서의 역할을 할 수 있다.

마지막으로, 제 1이온치환기(240)는 작은방울들이 이온치환을 통해 형상을 구형화 및 고형화시키는 공간이다.

즉, 제 1이온치환기(240)에서 작은 슬러리 방울들이 치환용액에 함유된 성분과 이온치환을 통해 형상이 고정되고, 형상이 고정된 상태로 이송관(300)으로 보내질 수 있다. 한편, 제 1이온치환기(240)의 외면 일측에는 투명 투시창(250)이 마련되어 작은 방울들이 낙하되는 상황을 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 여기서 이온치환을 하는 공식은,

2 Na-Alginate(Sodium Alginate) + CaCl2 = Ca-Alginate(Calcium Alginate) + 2 NaCl

인데 나트륨 이온과 칼슘의 이온치환반응에 의해서 작은 방울은 표면이 칼슘에 의해서 경화되면서 원형의 형상을 유지할 수 있다.

이하에서는 이송관(300)에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이송관(300)은 스프링호스(310)와 개폐노즐(320)을 포함할 수 있다.

먼저, 스프링호스(310)는 제 1오버플로우(200) 하부에 결합되고, 기설정된 길이로 마련될 수 있다.

일실시예로, 스프링호스(310)는 탄성이 있는 재질의 호스일 수 있고 50M 길이로 마련될 수 있다.

50M 길이로 마련되는 이유는, 제 1오버플로우(200)에서 작은 방울들이 반응을 대부분 끝내지 못한 상황에서 형태만 아슬아슬하게 갖춰진 상태이므로, 탄성이 있는 호스 속에서 지속적인 반응을 일으켜 보다 형태가 뚜렷하고 견고하게 형성될 수 있는 시간을 줄 수 있도록 하기 위함이다.

개폐노즐(320)은 스프링호스(310) 하부 끝단에 마련될 수 있고, 끝단에 가해지는 무게가 기설정된 무게가 되면 개방될 수 있다.

개폐노즐(320)이 무게에 따라 개폐되는 이유는, 제 1오버플로우(200)에서 포집된 작은 방울들이 치환용액과 함께 이송관(300)을 통해 제 2오버플로우(400)로 흘러나오는 과정에서 제1오버플로우와 제2오버플로우 내에 수용된 치환용액이 균형을 이루지 못하면 제1오버플로우 내의 치환용액이 부족하여 제품의 불량이 발생하게 된다. 따라서, 스프링 호스 내에 치환용액이 다 채워지고 제1오버플로우에 치환용액이 넘쳐 흐를 때 개폐되어 제 2오버플로우로 빠져 나가야 한다.

이하에서는 제 2오버플로우(400)에 대해서 보다 자세하게 설명하도록 한다.

제 2오버플로우(400)는 이송관 하부에 이격되어 마련될 수 있고, 테프론망(410), 제 2이온치환기(420), 제 2치환용액조절용기(430) 및 버블 생성용 배관(440)을 포함할 수 있다.

먼저, 테프론망(410)은 개폐노즐(320)에서 흘러나오는 작은 방울을 수용할 수 있고, 다수개가 구비될 수 있다.

테프론망(410)의 표면이 테프론 코팅된 이유는, 망에 작은 방울이 붙는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 테프론망은 여러 개가 구비될 수 있는데, 테프론망이 여러 개인 이유는, 작은방울이 완전한 고체의 형상으로 고정되지 않았기 때문에, 아래쪽에 수용된 작은 방울이 무게 때문에 찌그러지는 상황을 방지하기 위해서이며, 테프론망 내부에 기설정된 양의 작은 방울이 포집되면 테프론망을 교체하여 작은 방울의 형태가 무게에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제 2이온치환기(420)는 테프론망(410) 외부에 마련되고, 테프론망(410)에 수용된 작은 방울과 이온치환반응을 일으키는 공간이다.

다시 말해, 제 1오버플로우(200)로부터 이송된 작은 방울의 이온치환반응이 완료되지 않았을 경우, 제 2이온치환기(420)에 의해서 지속적인 반응을 유도할 수 있다.

다음으로, 제 2치환용액조절용기(430)는 제 2이온치환기 측면에 마련되고, 제 2이온치환기의 치환용액을 조절할 수 있다.

즉, 제 2치환용액조절용기(430)는 상기의 제 1용액조절용기(220)와 같은 역할을 수행할 수 있다.

마지막으로, 버블 생성용 배관(440)은 테프론망(410)하부에 구비되고, 버블을 생성할 수 있다.

즉, 버블 생성용 배관(440)은 기포를 생성하여 테프론망(410) 속에 있는 작은방울을 지속적으로 회전시켜 반응을 촉진시키고 테프론망(410) 하부에 수용된 작은방울이 상부에 쌓인 작은방울의 무게에 의해서 눌려져 형태가 변하는 것을 방지하도록 한다.

따라서, 테프론망(410)이 교체되기 전까지 버블 생성용 배관(440)이 기포를 생성하여 테프론망(410) 내부에 있는 작은방울의 형상이 변형되는 것을 보호하고, 일정무게가 되면 테프론망(410)을 교체하여 작은방울들이 무게에 의해서 변형되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 재투입펌프부(500)에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

재투입펌프부(500)는 제 2오버플로우 하부에 마련되고, 순환호스(510)와 순환펌프(520)를 포함할 수 있다.

먼저, 순환호스(510)는 제 2오버플로우(400)의 하부에서 제 1오버풀로우(200)의 상부까지 연결될 수 있다.

순환호스(510)가 제 1오버플로우(200)와 제 2오버플로우(400)를 연결하는 이유는, 제 1오버플로우(200)와 제 2오버플로우(400)의 치환용액의 높이를 맞추기 위한 것으로써, 제 1오버플로우(200)로부터 하강한 치환용액을 다시 돌려줌으로써 제 1오버플로우내에 수용된 치환용액의 수위를 일정하게 유지시키는 역할을 할 수 있다.

즉, 레벨센서(230)에서 제 1이온치환기(240)의 치환용액 부족이 체크되면, 제 2이온치환기의 치환용액을 순환호스(510)가 수용하고, 순환펌프(520)가 동작하여, 치환용액을 제 1이온치환기(240)로 이송할 수 있다.

이때, 순환호스(510)의 힘으로는 상부에 있는 제 1오버플로우(200)까지 치환용액을 이송할 수 없으므로, 순환펌프(520)의 동력을 활용하여 제2오버플로우와 순환호스(510) 내의 치환용액을 제 1오버플로우(200)로 이송하도록 하는 것이다.

이하에서는 조작부(600)에 대해서 설명하기로 한다.

조작부(600)는 교반탱크의 진공상태 모니터링, 치환용액과 슬러리의 공급상태 모니터링, 펌프동작 제어 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

즉, 전체 기기의 컨트롤 타워와 같은 곳으로, 교반탱크 내의 진공상태를 체크하고, 치환용액의 높이, 슬러리의 공급상태, 펌프동작 제어 등을 통하여 장치의 전체적인 상태체크와 컨트롤을 통해 장치를 안정적으로 운영할 수 있다.

이하에서는 슬러리가 세라믹 비드 제조장치 내에서 이동하는 과정의 일실시예를 설명한다.

먼저, 분쇄 분산기를 통해 분쇄된 원재료(1차 입자가 30~40㎚인 고품질 수열방식으로 제조된 이트리아 안정화 지르코니아 분말)는 1.0mm를 사용하는 분쇄 분산기에서의 1단계 분쇄와 0.3mm를 사용하는 초미립자 분쇄 분산기에서의 2단계 분쇄를 통해 모든 원재료를 1미크론(micron/um) 이하로 분쇄된 뒤, 교반탱크(100)로 투입될 수 있다.

교반탱크(100)의 슬러리용기(140) 내에서 바인더(ex. sodium alginate : 알긴산나트륨) : 1um이하로 분쇄 분산된 지르코니아 입자를 다시 응집시켜 주는 역할)와 혼합된 원재료 슬러리는 3시간 교반한 뒤 점도를 확인하고, 물 또는 바인더를 추가 투입하여 생성될 비드의 각 사이즈별로 최종점도(200-1200cst)를 확인하여 이에 부합하는 경우 필터(190)를 통과하여 다수의 노즐(195)로 슬러리가 공급될 수 있다.

노즐(195)을 통해 슬러리가 제 1오버플로우(200)에 분사 또는 낙하되게 된다.

제 1오버플로우(200)에 분사 또는 낙하된 슬러리는 제 1이온치환기(240)에 의해서 나트륨-칼슘 이온치환을 실시하게 되고, 슬러리 표면은 칼슘에 의해서 경화 되어 구체의 형태를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 제 1이온치환기(240)의 치환용액이 부족하거나 초과하는 등의 문제가 발생되지 않도록 레벨센서(230)가 용액의 높이를 측정할 수 있다. 레벨센서(230)에 의해서 용액의 높이에 문제가 발생하는 경우에는 제 1치환용액조절용기(220)가 치환용액 조절을 실시하게 된다.

한편, 제 1오버플로우(200)에서 반응이 완료된 슬러리는 이송관(300)에 진입하게 되는데, 이때, 이송관은 탄성이 있는 긴 길이의 스프링호스(310) 내부에서 치환반응을 지속적으로 하면서 경화되게 되고, 스프링호스(310) 끝단에 도착하면, 개폐노즐(320)이 무게를 측정하게 되고, 개폐노즐(320)에 가해지는 슬러리의 무게가 기설정된 무게 이상이 되면 개폐노즐(320)이 개방되어 제 2오버플로우(400)로 이동하게 된다.

제 2오버플로우(400)는 마지막 치환반응과 함께 비드를 수거하는 장치로써, 슬러리는 개폐노즐(320)에서 분사되어 제 2이온치환기(420) 내부에 테프론망(410)에 안착하게 되며, 버블 생성용 배관(440)에서 생성되는 버블에 의해서 슬러리의 무게에 따라 하부의 슬러리가 짓눌려 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 테프론망(410)은 일정무게가 되면 교체할 수 있도록 구성되어 소량을 분할 적재하여 최종적으로도 비드의 무게 때문에 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

상기 설명한 것과 같이, 본 발명은 장치 내부를 진공으로 유지함으로써, 공기에 의한 비드의 변형과 내부에 기포발생을 방지하는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 2단의 오버플로우와 재투입 펌프를 구비함으로써, 생산성이 향상되는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 테프론 코팅된 분사노즐을 사용함으로써, 균일한 형상의 비드를 생산하는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

본 발명은 다수의 테프론망에 완성된 비드를 소량으로 분리하여 적재함으로써, 비드의 형상이 무게에 의해 변형되는 것을 방지하는 세라믹 비드 제조장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 교반탱크
200 : 제 1오버플로우
300 : 이송관
400 : 제 2오버플로우
500 : 재투입펌프부
600 : 조작부

Claims

비드 성형 원재료를 투입하고 진공 교반하는 교반탱크;
상기 교반탱크로부터 배출된 슬러리의 1차 이온치환반응을 유도하는 제 1오버플로우;
상기 제 1오버플로우 하부에 이격되어 결합되고, 상기 1차 이온치환반응을 거친 비드 방울을 호스를 통해 이송하는 이송관;
상기 이송관 하부에 이격되어 마련되고, 상기 이송관을 통해 이송된 상기 비드 방울의 2차 이온치환반응을 유도하는 제 2오버플로우; 및
상기 제 2오버플로우의 치환용액을 상기 제 1오버플로우로 재투입하는 재투입펌프부;를 포함하되,
상기 교반탱크는,
진공 교반을 위한 슬러리 용기;
상기 슬러리용기의 외부에 마련되고 상기 슬러리용기와 기설정된 공간 이격하여 마련되는 냉보온용기;
슬러리 투입구가 마련되고 투입된 슬러리를 상기 슬러리용기 내부로 이송하는 이송펌프;
다수의 날개를 구비하는 임펠라;
상기 임펠라를 회전시켜 슬러리를 교반하는 모터;
슬러리용기 내부 진공을 위한 압력을 제공하는 가압용컴프레샤;
상기 가압용컴프레샤에서 제공된 압력으로 상기 슬러리용기 내의 공기를 제거하는 진공펌프 및 석션보틀;
상기 슬러리용기에서 배출되는 슬러리의 점도를 측정하고 배출하는 슬러리 배출 밸브;
상기 배출된 슬러리를 필터링하는 필터;
상기 필터링된 슬러리를 공급받아 슬러리를 분사 또는 낙하시키는 다수의 노즐;
상기 다수의 노즐과 상기 필터 사이에 마련되고 정량의 슬러리를 공급하는 정량공급가압펌프; 및
상기 정량공급가압펌프에 신호를 전달하여 상기 다수의 노즐에 정량의 슬러리를 공급하도록 제어하는 정량공급디스펜스;
를 포함하는 세라믹 비드 제조장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제 1오버플로우는,
상기 다수의 노즐로부터 분사 또는 낙하되는 상기 슬러리 방울을 수용하는 챔버;
상기 슬러리 방울이 이온치환반응을 통해 구형화 및 고형화된 비드 방울이 형성되도록 치환용액을 수용하는 제 1이온치환기;
상기 제 1이온치환기 내에 수용된 치환용액의 높이를 센싱하는 레벨센서;
상기 제 1이온치환기 내에 수용된 치환용액의 높이를 조절하는 제 1치환용액조절용기; 및
상기 제 1이온치환기 외면 일측에 마련되어 내부를 확인하도록 마련되는 투명 투시창
을 포함하는 세라믹 비드 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 이송관은,
상기 제 1오버플로우 하부에 이격되어 결합되고, 기설정된 길이를 갖는 투명의 스프링호스;
상기 스프링호스 하부 끝단에 마련되고, 상기 스프링호수 내부의 슬러리 방울과 치환용액에 의하여 가해지는 무게가 기설정된 무게 이상인 경우 개방되는 개폐노즐
을 포함하는 세라믹 비드 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제 2오버플로우는,
상기 이송관 하부에 이격되어 마련되고, 추가적인 이온치환반응을 유도하기 위한 치환용액을 수용하는 오버플로우 방식의 제 2이온치환기;
상기 제 2이온치환기의 치환용액 높이를 조절하는 제 2치환용액조절용기;
외면이 테프론 코팅된 다수의 테프론망;
상기 다수의 테프론망 하단에 마련되어 버블을 생성하는 버블 생성 배관;
을 포함하는 세라믹 비드 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 재투입펌프부는,
상기 제 2오버플로우 하부에 마련되고, 상기 제 2 오버플로우의 하부에서 상기 제 1오버플로우의 상부까지 연결되는 순환호스;
상기 제 1오버플로우의 레벨센서에 의해 작동되며 상기 순환 호스 내부의 치환용액을 상기 제 1오버플로우의 상부로 이송시키는 순환 펌프
를 포함하는 세라믹 비드 제조장치.