KR102163428B1

KR102163428B1 - 탄소 섬유 재활용 장치

Info

Publication number: KR102163428B1
Application number: KR1020180169382A
Authority: KR
Inventors: 치-융 왕
Original assignee: 유에이치티 유니테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-10-12
Also published as: JP2019123849A; TW201930427A; CN110028697A; JP6688331B2; EP3511142B1; KR20190086363A; TWI663194B; CN110028697B; US20190218361A1; EP3511142A1

Abstract

본 발명은, 마이크로파를 사용하여, 탄소 섬유 폴리머 복합체로부터 탄소 섬유를 재활용하기 위한 탄소 섬유 재활용 장치에 관한 것이다. 이 탄소 섬유 재활용 장치는 적어도 하나의 마이크로파 공급부와 공동을 포함한다. 탄소 섬유 폴리머 복합체에 마이크로파를 방사함으로써, 마이크로파 에너지가 탄소 섬유에 의해 신속하게 흡수되어 탄소 섬유의 온도를 신속하게 증가시키며, 탄소 섬유 폴리머 복합체는 효과적으로 및 신속하게 분해되어 탄소 섬유 폴리머 복합체의 대부분의 폴리머 매트릭스를 제거하여, 실제 탄소 섬유의 재활용 목적을 달성한다.

Description

탄소 섬유 재활용 장치{CARBON FIBER RECYCLING DEVICE}

본 발명은 탄소 섬유 재활용 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, 마이크로파를 활용하여 탄소 섬유 폴리머 복합체로부터 탄소 섬유를 재활용하는 탄소 섬유 재활용 장치에 관한 것이다.

현재의 기술에 따르면, (탄소 섬유 강화 폴리머/플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Peinforced Polymer/Plastic)과 같은) 탄소 섬유 폴리머 복합체는 우주 비행선, 골프 클럽, 테니스 라켓, 자동차, 풍력 발전 및 의료 장치에 널리 사용되며, 이는 탄소 섬유 폴리머 복합체가 고강도, 고탄성 모듈러스, 우수한 내열성 및 우수한 내부식성의 속성을 갖기 때문이다. 제조 단계에서 제조된 스크랩이나 사용 수명이 다한 스크랩 제품의 탄소 섬유 폴리머 복합체 폐기물은 처리 문제를 가질 수 도 있으며, 탄소 섬유 폴리머 복합체를 연소시키기 위한 방식은 단지 수지를 연소시켜버릴 수 있으며, 탄소 섬유는 잔류물로서 여전히 남아 있다. 따라서, 탄소 섬유 폴리머 복합체 폐기물은 보통 불연성 고체 폐기물일 것이며 매립 방식으로 처리된다. 그러나 매립 방식은 토양 자원의 낭비를 초래하며, 또한 환경을 악화시킨다. 게다가, 탄소 섬유 폴리머 복합체는 고부가가치 탄소 섬유를 갖고 있으며, 매립 방식에 의한 처리는 의심할 여지 없이 탄소 섬유의 막대한 낭비를 야기한다.

상기 문제점들을 해결할 여러 방법이 종래기술에 의해 제공되고 있으며, 이들 방법은 탄소 섬유 폴리머 복합체의 폴리머를 주로 분해하여, 탄소 섬유 폴리머 복합체의 탄소 섬유가 분리될 수 있어서 탄소 섬유 재활용 목적을 달성할 수 있으며, 이 폴리머 분해 방법은 열 분해, 무기 강산 분해, 유기 용매 분해 및 초임계 유체 분해를 포함한다. 유기 용매 분해를 사용하면, 깨끗한 탄소 섬유를 얻을 수 있지만, 많은 유기 용매가 재활용 동안 사용되며, 그에 따라 환경 오염을 야기한다. 더 나아가, 용매가 사용된 후, 용매의 분리 작업은 복잡하며, 이것은 큰 재활용비를 야기한다. 초임계 유체 분해는 깨끗하고 오염이 없는 장점이 있지만, 초임계 유체 분해는 고온 고압 반응 조건 하에서 진행을 해야 하며, 높은 반응 장치 요건을 필요로 하며, 열화된 제품과 유체가 혼합되어 있어서 분리하기 어렵다.

폐 탄소 섬유 폴리머 복합체를 처리하기 위한 종래기술 중 산업적으로 실용적인 방법은 열 분해이다. 열 분해는 분해를 위해 폐 탄소 섬유 폴리머 복합체를 열기에 배열하며, 이 방법은, 금속과 같은 이종 소재로 도핑된 탄소 섬유 폴리머 복합체에 더 효과적이며, 연속해서 작업할 수 있다. 그러나 반응으로부터 얻은 탄소 섬유는 상당히 산화될 수 있으며, 탄소 섬유가 반응기 또는 분리기에서 강하게 부딪치므로, 작은 힘 속성을 가질 수 도 있다. 그에 따라, 상이한 각도로 배열되는 고순도 및 고성능 탄소 섬유를 재활용하며 입력 에너지, 소비 시간 및 노동력 비용을 감소시키기 위한 새로운 하드웨어 설계를 효율적으로 사용하는 방법이 여전히 탄소 섬유 재활용 업계와 연구자가 계속 개선하고 해결하고자 하는 이슈이다.

현재, 본 발명자는, 본 발명의 하나의 탄소 섬유 재활용 장치를 제공하기 위해, 이 기술 분야에서의 자신의 기술과 경험을 기반으로 하여 현장에서의 종래의 탄소 섬유 재활용 장치의 단점을 개선하거나 제거하고자 노력 중이다.

본 발명의 주요한 목적은, 탄소 섬유 폴리머 복합체의 탄소 섬유에 마이크로파를 방사하는 탄소 섬유 재활용 장치를 제공하여, 그에 따라 마이크로파 에너지가 탄소 섬유에 의해 신속하게 흡수되어 탄소 섬유의 온도를 신속하게 증가시키며, 탄소 섬유 폴리머 복합체가 효과적으로 및 신속하게 분해되어 탄소 섬유 폴리머 복합체의 대부분의 폴리머 매트릭스를 제거하여, 실제 탄소 섬유의 재활용 목적을 달성하는 것이다.

상기 목적 중 하나를 달성하기 위해, 본 발명은, 폴리머 매트릭스와 제1 탄소 섬유를 포함하는 탄소 섬유 폴리머 복합체로부터 제1 탄소 섬유를 재활용하도록 되어 있는 탄소 섬유 재활용 장치를 제공하며, 여기서 폴리머 매트릭스는 제1 탄소 섬유에 결합되고, 제1 탄소 섬유는 제1 장축 방향을 포함하며, 이 탄소 섬유 재활용 장치는 적어도 하나의 제1 마이크로파 공급부와 공동을 포함하며; 제1 마이크로파 공급부는 제1 마이크로파를 생성하는데 사용되고, 제1 마이크로파는 제1 마이크로파 방향을 갖고, 제1 마이크로파는 공동의 내부에 전파되며; 제1 마이크로파는 제1 전계를 포함하고, 제1 전계는 공동의 내부에서 제1 마이크로파 방향에 수직인 제1 전계 방향을 가지며; 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 제1 마이크로파 방향에 수직이거나, 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 제1 전계 방향에 평행하다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 제1 전계 방향에 평행하다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 가지며, 공동의 제2 장축 방향, 제1 전계 방향 및 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 서로 평행하다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 가지고, 제1 마이크로파 공급부는, 제1 전계 방향과 제2 장축 방향 사이의 각도를 변화시키기 위해 제1 마이크로파를 조정하도록 구성된다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동의 내부는 수용 공간을 갖도록 개방되고, 공동은 수용 공간에 설치된 중공 튜브를 가지고, 중공 튜브의 내부 중공 부분은 튜브 수용 공간을 갖도록 개방되며, 탄소 섬유 폴리머 복합체는 튜브 수용 공간에 배열된다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 중공 튜브는 마이크로파-침투성 소재로 만든다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 중공 튜브는 석영 튜브, 크리스털 튜브 또는 유리 튜브이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 금속 공동이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 제1 마이크로파 공급부는 제1 마이크로파 소스와 제1 도파관을 포함하며, 제1 도파관의 일 단은 제1 마이크로파 소스에 결합되며, 제1 도파관의 타 단은 공동에 결합된다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 탄소 섬유 재활용 장치는 응축 장치를 포함하며, 공동은 응축 장치와 연통한다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 탄소 섬유 재활용 장치는 제2 마이크로파를 생성하는데 사용되는 적어도 하나의 제2 마이크로파 공급부를 포함하고, 제2 마이크로파는 공동의 내부에 전파되며; 제2 마이크로파는 제2 전계를 포함하고, 제2 전계는 제1 전계 방향에 수직인 제2 전계 방향을 갖는다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 가지며, 제1 마이크로파 공급부와 제2 마이크로파 공급부는 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치된다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 가지며, 제1 전계 방향 및 공동의 장축 방향은 그 사이에 경사각을 갖는다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 중공 실린더이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 중공 다각형 프리즘이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되며, 제1 마이크로파 공급부와 제2 마이크로파 공급부는 중공 다각형 프리즘의 일 외표면 상에서 차례로 배치된다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 외표면 중 두 개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이고, 제1 외표면과 제2 외표면 각각은 제1 마이크로파 공급부 중 하나와 제2 마이크로파 공급부 중 하나를 가지며, 제1 마이크로파 공급부와 제2 마이크로파 공급부는 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치되며; 제1 외표면의 제1 마이크로파 공급부와 제2 외표면의 제1 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치하며, 제1 외표면의 제2 마이크로파 공급부와 제2 외표면의 제2 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치한다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 외표면 중 두 개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이고, 제1 외표면과 제2 외표면 각각은 제1 마이크로파 공급부 중 하나와 제2 마이크로파 공급부 중 하나를 가지며, 제1 마이크로파 공급부와 제2 마이크로파 공급부는 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치되며; 제1 외표면의 제1 마이크로파 공급부와 제2 외표면의 제2 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치하며, 제1 외표면의 제2 마이크로파 공급부와 제2 외표면의 제1 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치한다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 외표면 각각은 제1 마이크로파 공급부 중 하나와 제2 마이크로파 공급부 중 하나를 가지며, 2개의 인접한 외표면 중 하나의 제1 마이크로파 공급부와 2개의 인접한 외표면 중 다른 하나의 제1 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치한다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 외표면 각각은 제1 마이크로파 공급부 중 하나와 제2 마이크로파 공급부 중 하나를 가지며, 2개의 인접한 외표면 중 하나의 제1 마이크로파 공급부와 2개의 인접한 외표면 중 다른 하나의 제2 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치한다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 외표면 중 2개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이며, 제1 외표면과 제2 외표면은 서로에게 인접하고; 중공 다각형 프리즘의 내부 둘레는 복수의 내표면에 의해 형성되며, 내표면은 제1 외표면에 대응하는 제1 내표면과, 제2 외표면에 대응하는 제2 내표면을 가지며; 제1 외표면과 제2 외표면은 그 사이에 각도를 갖거나, 제1 내표면과 제2 내표면은 그 사이에 각도를 가지며; 각도는 60°와 160°사이이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 각도는 90°와 150°사이이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 각도는 120°와 144°사이이다.

상기 탄소 섬유 재활용 장치에 관하여, 각도는 120°이다.

수반하는 도면은 본 개시의 추가 이해를 제공하도록 포함되며, 본 명세서에 병합되어 그 일부를 이룬다. 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전체 탄소 섬유 재활용 장치의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파의 전파 방향을 도시하는 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파의 전파 방향을 도시하는 개략도이다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.
도 8은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파의 전파 방향을 도시하는 개략도이다.
도 9는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.
도 10은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파의 전파 방향을 도시하는 개략도이다.
도 11은, 본 발명의 제5 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.
도 12는, 본 발명의 제6 실시예에 따른 탄소 섬유 재활용 장치의 마이크로파 공급부와 공동의 3차원도이다.

본 발명의 기술적 특성, 내용 및 장점과 그 효과를 이해하기 위해, 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 기재될 것이다. 도면은 오직 예시적 및 보조적 목적용이며, 반드시 본 발명의 진정한 규모와 정밀한 구성일 필요는 없다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 도면의 규모와 구성으로 제한되지 않아야 한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 탄소 섬유 재활용 장치(1)가 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)로부터 제1 탄소 섬유(21)를 재활용하는데 사용된다. 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 폴리머 매트릭스(24)와 제1 탄소 섬유(21)를 포함하며, 폴리머 매트릭스(24)는 제1 탄소 섬유(21)에 결합되고, 제1 탄소 섬유(21)는 장축 방향(X)을 포함하며, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)은 제1 탄소 섬유(21)의 연장 방향이다. 바람직하게도, 폴리머 매트릭스(24)는 제1 탄소 섬유(21)를 덮으며 제1 탄소 섬유(21)에 결합된다. 바람직하게도, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 폴리머 매트릭스(24)와 복수의 제1 탄소 섬유(21)를 포함하며, 제1 탄소 섬유(21)는 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)에 평행하게 배치된다. 폴리머 매트릭스(24)는 열경화성 수지, 실온 경화 수지 또는 열가소성 수지일 수 있으며, 열경화성 수지는 예컨대 불포화 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지 중 하나일 수 있다.

본 발명의 탄소 섬유 재활용 장치(1)는 적어도 하나의 제1 마이크로파 공급부(11)와 공동(12)을 포함하며; 제1 마이크로파 공급부(11)는 제1 마이크로파 소스(111)와 제1 도파관(112)을 포함한다. 제1 도파관(112)의 일 단은 제1 마이크로파 소스(111)에 결합되며, 제1 도파관(112)의 타 단은 공동(12)에 결합된다. 제1 마이크로파 공급부(11)는 제1 마이크로파(M1)를 생성하는데 사용되고, 제1 마이크로파(M1)는 제1 마이크로파 소스(111)로부터 제1 도파관(112)을 통해 공동(12)의 내부에 전파된다. 제1 마이크로파(M1)는 제1 전계(E1)와 제1 자계(F1)를 포함하고, 제1 마이크로파(M1)는 제1 마이크로파 방향(M11)을 따라 공동(12)의 내부에 전파되고, 공동(12)의 내부 내의 제1 전계(E1)는 제1 전계 방향(E11)을 가지며, 공동(12)의 내부 내의 제1 자계(F1)는 제1 자계 방향(F11)을 갖는다. 도 4에 도시한 바와 같이, 플레밍의 오른손의 법칙에 따르면, 제1 마이크로파 방향(M11), 제1 전계 방향(E11) 및 제1 자계 방향(F11)은 서로 수직이다.

공동(12)의 내부는 수용 공간(S)을 갖도록 개방되며, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 수용 공간(S)에 배열된다. 공동(12)은, 제1 도파관(112)의 타 단에 결합되는 제1 측벽 구멍(121)을 가져, 제1 마이크로파(M1)는 수용 공간(S)에 전파될 수 있다. 공동(12)은 마이크로파-반사성 재료로 만들어지며, 예컨대 공동(12)은 금속 재료로 만들어져 폐쇄된 구성을 갖는 금속 공동을 형성한다. 금속은 제1 마이크로파(M1)를 반사할 수 있으며, 수용 공간(S)에서의 제1 마이크로파(M1)는 진동할 수 있으며 공동(120에서 균일하게 채워질 수 있다. 더 나아가, 금속을 사용하여 제1 마이크로파(M1)를 반사함으로써, 오퍼레이터와 공동(12) 밖의 다른 장치는 보호될 수 있다. 공동(12)의 형상은 제한되지 않으며, 예컨대 공동(12)은 중공 실린더 및 중공 다각형 프리즘 중 하나일 수 있다. 공동(12)은 장축 방향(XA)을 가지며, 공동(12)의 장축 방향(XA)은 공동(12)의 연장 방향이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 공동(12)의 장축 방향(XA)은 중공 실린더의 연장 방향이다.

실제로, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 수용 공간(S)에 배열된다. 다음으로, 제1 마이크로파 소스(111)가 작동되어 제1 마이크로파(M1)를 생성하며, 제1 마이크로파(M1)는 제1 도파관(112)과 제1 측벽 구멍(121)을 통해 수용 공간(S)에 전파된다. 제1 마이크로파(M1)는 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)에 방사되어, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2) 내의 제1 탄소 섬유(21)는 제1 마이크로파(M1)의 에너지를 신속하게 흡수할 수 있어서, 즉시 제1 탄소 섬유(21)의 온도를 증가시켜 제1 탄소 섬유(21)를 가열할 수 있다. 그에 따라, 탄소 섬유와 접촉하는 폴리머 매트릭스(24)의 부분은 가열되어 복수의 작은 유기 분자로 분해되며, 열 전달 효과로 인해, 폴리머 매트릭스(24)의 다른 부분도 가열되어 복수의 작은 유기 분자로 분해된다.

탄소 섬유 폴리머 복합체(2)가, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이 제1 마이크로파 방향(M11)에 평행한 방식으로 배열된다면, 제1 마이크로파(M1)의 에너지에 대한 제1 탄소 섬유(21)의 흡수율은 크지 않을 것이며, 제1 탄소 섬유(21)의 온도는 충분히 증가하지 않을 것이어서, 폴리머 매트릭스(24)는 작은 유기 분자로 분해될 수 없음을 주목해야 한다. 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)가, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이 제1 마이크로파 방향(M11)에 수직인 방식으로 배열된다면, 제1 마이크로파(M1)의 에너지에 대한 제1 탄소 섬유(21)의 흡수율이 커질 것이며, 제1 탄소 섬유(21)의 온도가 충분히 증가할 것이어서, 폴리머 매트릭스(24)는 작은 유기 분자로 분해될 수 있다.

제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)을 제1 마이크로파 방향(M11)에 수직이 되도록 하는 것 외에, 제1 탄소 섬유(21)가 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이 제1 전계 방향(E11)에 수직이 되도록 배열된다면, 제1 전계(E1)의 에너지에 대한 제1 탄소 섬유(21)의 흡수율이 크지 않을 것이며, 제1 탄소 섬유(21)의 온도가 충분히 증가하지 않을 것이어서, 폴리머 매트릭스(24)는 작은 유기 분자로 분해될 수 없음을 또한, 주목해야 한다. 제1 탄소 섬유(21)가, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이 제1 전계 방향(E11)에 평행하게 되도록 또한 배열된다면, 제1 전계(E1)의 에너지에 대한 제1 탄소 섬유(21)의 흡수율은 커질 것이며, 제1 탄소 섬유(21)의 온도는 충분히 증가할 것이어서, 폴리머 매트릭스(24)는 작은 유기 분자로 분해될 수 있다.

상기 설명에서, 바람직한 구성은, 공동(12)의 장축 방향(XA), 제1 전계 방향(E11) 및 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)은 서로 평행하고, 공동(12)의 장축 방향(XA)은 제1 마이크로파 방향(M11)에 수직이며, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)은 제1 마이크로파 방향(M11)에 수직인 것이다.

작은 유기 분자는 공동(12)의 수용 공간(S)으로부터 응축 장치(3)에 보내지도록 배출될 수 있다. 작은 유기 분자는, 작은 유기 분자를 공기 중에 배출하는 오염을 방지하도록, 응축 장치(3)에 의해 포획되어 응축될 수 있다.

공동(12)을 추가로 가열하지 않는 실시예에서, 작은 유기 분자는 공동(12)의 측벽에서 쉽게 응축될 수 있으며, 그에 따라 측벽이 오염되게 하며 쉽게 청소하지 못하게 한다. 게다가, 공동(12)은 수용 공간(S) 내에 설치된 중공 튜브(122)를 더 가질 수 있으며, 중공 튜브(122)의 내부의 중공 부분은 튜브 수용 공간(S1)을 갖도록 개방될 수 있으며, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 튜브 수용 공간(S1)에 배열되며, 중공 튜브(122)는 마이크로파-침투성 재료로 만들 수 있으며, 예컨대 중공 튜브(122)는 석영 튜브, 크리스털 튜브 또는 유리 튜브일 수 있다. 그러므로 작은 유기 분자는 석영 튜브와 같은 중공 튜브(122)의 튜브 벽에서 응축될 수 있으며, 석영 튜브의 튜브 벽 청소는 공동(12)의 측벽을 청소하는 것보다 더 쉽고 더 빠르다. 더 나아가, 하나의 작업 후의 중공 튜브(122)는 처리 속도를 증가시키기 위해 다른 하나의 깨끗한 중공 튜브(122)로 교체할 수 있다.

제1 실시예는 특히, 예컨대 길이 방향으로 배치되는 제1 탄소 섬유(21)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 리본 형상의 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)와 같이, 길이 방향으로 배치되는 제1 탄소 섬유(21)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)에 적절하며, "길이 방향으로 배치되는"과 관련되는 길이 방향은 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예를 예시한다. 제1 실시예를 기초로 한 탄소 섬유 재활용 장치(1)는 적어도 하나의 제2 마이크로파 공급부(13)를 더 포함하며, 제2 마이크로파 공급부(13)는 제2 마이크로파 소스(131)와 제2 도파관(132)의 결합에 의해 형성된다. 제1 마이크로파 공급부(11)와 유사하게, 제2 도파관(132)의 일 단은 제2 마이크로파 소스(131)에 결합되고, 제2 도파관(132)의 타 단은 공동(12)의 제2 측벽 구멍(122)에 결합된다. 제2 마이크로파 소스(131)는 제2 마이크로파(M2)를 생성하는데 사용되며, 제2 마이크로파(M2)는 제2 마이크로파 소스(131)로부터 제2 도파관(132)을 통해 제2 측벽 구멍(122)과 공동(12)의 수용 공간(S)에 전파된다. 제2 마이크로파(M2)는 제2 전계(E2)와 제2 자계(F2)를 포함한다. 제2 마이크로파(M2)는 제2 마이크로파 방향(M21)을 따라 공동의 내부(수용 공간(S))에 전파된다. 공동의 수용 공간(S) 내의 제2 전계(E2)는 제2 전계 방향(E21)을 갖는다. 공동의 수용 공간(S) 내의 제2 자계(F2)는 제2 자계 방향(F21)을 갖는다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 마이크로파 방향(M21), 제2 전계 방향(E21) 및 제2 자계 방향(F21)은 서로 수직이다.

제1 실시예를 기초로, 제2 실시예에서, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 제2 탄소 섬유(22)를 더 포함하며, 제2 탄소 섬유(22)는 장축 방향(Y)을 더 포함하며, 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)은 제2 탄소 섬유(22)의 연장 방향이다. 바람직하게도, 폴리머 매트릭스(24)는 제2 탄소 섬유(22)를 덮으며 제2 탄소 섬유(22)와 결합한다. 바람직하게도, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)는 폴리머 매트릭스(24)와 복수의 제2 탄소 섬유(22)를 포함하며, 제2 탄소 섬유(22)는 서로 평행하며 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)을 따라 배치된다.

제1 실시예에 유사한 설명은 제2 실시예에서는 다시 기재하지 않을 것이다. 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)은 제2 마이크로파 방향(M21)에 수직이며, 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)은 제2 전계 방향(E21)에 평행하다.

공동(12)의 장축 방향(XA)은 제2 전계 방향(E21)에 수직이고, 공동(12)의 장축 방향(XA)은 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)에 수직이며, 공동(12)의 장축 방향(XA)은 제2 마이크로파 방향(M21)에 수직이다.

제2 전계 방향(E21)은 제1 전계 방향(E11)에 수직이다.

제2 실시예는, 예컨대 폭(latitude) 방향으로 배치되는 제2 탄소 섬유(22)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 리본 형상의 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)와 같이, 폭 방향으로 배치되는 제2 탄소 섬유(22)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)에 적절하며, "폭 방향으로 배치되는"과 관련되는 폭 방향은 제2 탄소 섬유(22)의 장축 방향(Y)이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예를 예시한다. 제1 및 제2 실시예와 유사한 기재는 제3 실시예에서는 예시하지 않을 것이다. 탄소 섬유 재활용 장치(1)는 동시에 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 마이크로파 공급부(13)를 포함한다. 바람직하게도, 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 마이크로파 공급부(13)는 공동(12)의 장축 방향(XA)을 따라 차례로 배치된다. 제3 실시예는, 예컨대 동시에 길이 방향으로 배치되며 폭 방향으로 배치되는 제1 및 제2 탄소 섬유(21, 22)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 리본 형상의 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)와 같이, 동시에 길이 방향으로 배치되며 폭 방향으로 배치되는 제1 및 제2 탄소 섬유(21, 22)와 폴리머 매트릭스(24)에 의해 형성되는 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)에 적절하다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예를 기재한다. 제4 실시예는, 제1 전계 방향(E11)과 공동(12)의 장축 방향(XA)이 그 사이에 경사각(θ1)을 갖도록 제1 실시예의 제1 마이크로파 공급부(11)를 조정하며, 경사각(θ1)은 0°보다 크고 90°이하이다. 제4 실시예는, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)가 공동(12)의 내부에 배열될 때 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)과 공동(12)의 장축 방향(XA)이 그 사이에 경사각(θ1)을 갖는 경우에 적절하다. 다시 말해, 제1 마이크로파 공급부(11)는, 제1 전계 방향(E11)과 공동(12)의 장축 방향(XA) 사이의 각도가 실제 요건에 따라 변화하도록, 제1 마이크로파(M1)를 조정할 수 있다. 예컨대, 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)가 공동(12)의 내부에 배열될 때, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)과 공동(12)의 장축 방향(XA) 사이의 경사각(θ1)이 먼저 측정되거나 검출될 수 있으며, 그 다음으로, 제1 마이크로파 공급부(11)의 제1 마이크로파(M1)가, 제1 전계 방향(E11)과 공동(12)의 장축 방향(XA) 사이의 각도가 경사각(θ1)과 동일하게 되도록, 조정될 수 있다. 그에 따라, 제1 전계 방향(E11)과 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)은 서로 평행하다. 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)가 공동(12)의 내부에 배열될 때, 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)을 공동(12)의 장축 방향(XA)에 미리 정렬할 필요가 있기보다는, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 전계 방향(E11)과 제1 탄소 섬유(21)의 장축 방향(X)이 서로 평행해야 한다는 요건에 따라 제1 마이크로파 공급부(11)를 조정할 필요가 있으며, 그에 따라서 공동(12)의 내부에 탄소 섬유 폴리머 복합체(2)를 배열하는 편리성은 증가할 수 있다.

유사하게, 제2 마이크로파 공급부(13)는, 제2 전계 방향(E21)과 공동(12)의 장축 방향(XA) 사이의 각도가 실제 요건에 따라 변화하도록 제2 마이크로파(M2)를 조정할 수 있다. 작업 메커니즘과 원리는 제4 실시예의 상기 기재와 동일하므로, 중복 기재는 생략한다.

도 11을 참조하면, 본 개시의 제5 실시예를 예시한다. 제5 실시예와 제3 실시예의 차이는, 공동(12)이 중공 다각형 프리즘이라는 점이며, 여기서 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면(H)에 의해 형성되며, 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 마이크로파 공급부(13)가 공동(12)의 장축 방향(XA)을 따라 중공 다각형 프리즘의 외표면(H) 중 하나 상에 차례로 배치된다. 중공 다각형 프리즘은 중공 삼각형 프리즘, 중공 사각형 프리즘, 중공 오각형 프리즘, 중공 육각형 프리즘, 중공 칠각형 프리즘, 중공 팔각형 프리즘, 중공 구각형 프리즘, 중공 십각형 프리즘, 중공 십일각형 프리즘, 중공 십이각형 프리즘, 중공 십삼각형 프리즘, 중공 십사각형 프리즘, 중공 십오각형 프리즘, 중공 십육각형 프리즘, 중공 십칠각형 프리즘, 중공 십팔각형 프리즘 및 기타 중공 다각형 프리즘일 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예를 예시한다. 제6 실시예와 제5 실시예 사이의 차이는, 외표면(H) 중 2개가 각각 제1 외표면(H1)과 제2 외표면(H2)이며, 제1 외표면(H1)과 제2 외표면(H2) 각각은 제1 마이크로파 공급부(11) 중 하나와 제2 마이크로파 공급부(13) 중 하나이며, 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 마이크로파 공급부(13)는 공동(12)의 장축 방향(XA)을 따라 차례로 배치된다. 제1 외표면(H1)의 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 외표면(H2)의 제1 마이크로파 공급부(11)는 상이한 레벨에 위치하며, 제1 외표면(H1)의 제2 마이크로파 공급부(13)와 제2 외표면(H2)의 제2 마이크로파 공급부(13)는 상이한 레벨에 위치한다. 외표면(H1)의 제1 마이크로파 공급부(11)와 제2 외표면(H2)의 제2 마이크로파 공급부(13)는 동일한 레벨에 위치하며, 외표면(H1)의 제2 마이크로파 공급부(13)와 제2 외표면(H2)의 제1 마이크로파 공급부(11)는 동일한 레벨에 위치한다. 바람직하게도, 제1 외표면(H1)은 제2 외표면(H2)에 인접해 있다.

제1 외표면(H1)과 제2 외표면(H2)은 그 사이에 각도(θ2)를 갖거나; 대안적으로, 중공 다각형 프리즘의 내부 둘레는 복수의 내표면에 의해 형성되고, 내표면은 제1 외표면(H1)에 대응하는 제1 내표면(도면에 미도시)을 갖고, 내표면은 제2 외표면(H2)에 대응하는 제2 내표면(도면에 미도시)을 가지며, 제1 및 제2 내표면은 그 사이에 각도(θ2)를 갖는다. 각도(θ2)는 60°와 160°사이이다. 바람직하게도, 각도(θ2)는 90°와 150°사이이다. 더욱 바람직하게도, 각도(θ2)는 120°와 144°사이이다. 최적으로, 각도(θ2)는 120°이다. 본 발명의 범위는 말단 값을 포함함을 주목해야 한다.

특히, 본 발명은 제1 마이크로파 공급부(11) 중 하나와 제2 마이크로파 공급부(13) 중 하나를 외표면(H) 각각 상에 배열할 수 있으며, 2개의 인접한 외표면(H) 중 하나 상의 제1 마이크로파 공급부(11)와 2개의 인접한 외표면(H) 중 다른 하나 상의 제1 마이크로파 공급부(11)는 상이한 레벨에 위치하며, 2개의 인접한 외표면(H) 중 하나 상의 제1 마이크로파 공급부(11)와 2개의 인접한 외표면(H) 중 다른 하나 상의 제2 마이크로파 공급부(13)는 동일한 레벨에 위치한다.

요약하면, 본 발명의 탄소 섬유 재활용 장치는 상이한 실시예의 기재로 여기서 개시되어 있으며, 실시예 중 하나에서의 탄소 섬유 재활용 장치는 원하는 결과(들)를 달성할 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 탄소 섬유 재활용 장치는 종래기술에 의해서는 기대하지 못하고 얻지 못하며, 본 발명은 특허법의 규정을 준수한다. 본 발명은 특허법에 따라 출원되며, 심사 및 허여를 정중히 요청한다.

앞서 언급한 기재는, 본 발명의 범위를 그에 한정하고자 하는 어떠한 의도도 없이, 본 발명의 예시적인 실시예를 단지 나타낸다. 본 발명의 청구범위를 기초로 한 여러 등가의 변화, 변경 또는 수정은 모두 본 발명의 범위에 의해 포함되는 것으로 결과적으로 간주된다.

Claims

폴리머 매트릭스와 제1 탄소 섬유를 포함하는 탄소 섬유 폴리머 복합체를 포함하고, 상기 탄소 섬유 폴리머 복합체로부터 상기 제1 탄소 섬유를 재활용하도록 되어 있는 탄소 섬유 재활용 장치로서,
상기 폴리머 매트릭스는 상기 제1 탄소 섬유에 결합되고, 상기 제1 탄소 섬유는 제1 장축 방향을 포함하며, 상기 탄소 섬유 재활용 장치는:
적어도 하나의 제1 마이크로파 공급부와 공동을 포함하며;
상기 제1 마이크로파 공급부는 제1 마이크로파를 생성하는데 사용되고, 상기 제1 마이크로파는 제1 마이크로파 방향을 갖고, 상기 제1 마이크로파는 상기 공동의 내부에 전파(propagate)되며; 상기 제1 마이크로파는 제1 전계를 포함하고, 상기 제1 전계는 상기 공동의 내부에서 상기 제1 마이크로파 방향에 수직인 제1 전계 방향을 가지며; 상기 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 상기 제1 마이크로파 방향에 수직이거나, 상기 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 상기 제1 마이크로파의 상기 제1 전계의 상기 제1 전계 방향에 평행하며; 상기 공동은 제2 장축 방향을 가지고, 상기 제1 마이크로파 공급부는, 상기 제1 전계 방향과 상기 제2 장축 방향 사이의 각도를 변화시키기 위해 상기 제1 마이크로파를 조정하도록 구성되는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 상기 제1 전계 방향에 평행한, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 공동의 제2 장축 방향, 상기 제1 전계 방향 및 상기 제1 탄소 섬유의 제1 장축 방향은 서로 평행한, 탄소 섬유 재활용 장치.
삭제
청구항 2에 있어서, 상기 공동의 내부는 수용 공간을 갖도록 개방되고, 상기 공동은 상기 수용 공간에 설치된 중공 튜브를 가지고, 상기 중공 튜브의 내부 중공 부분은 튜브 수용 공간을 갖도록 개방되며, 상기 탄소 섬유 폴리머 복합체는 상기 튜브 수용 공간에 배열되는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 중공 튜브는 마이크로파-침투성 소재로 만드는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 중공 튜브는 석영 튜브, 크리스털 튜브 또는 유리 튜브인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 공동은 금속 공동인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 제1 마이크로파 공급부는 제1 마이크로파 소스와 제1 도파관을 포함하며, 상기 제1 도파관의 일 단은 상기 제1 마이크로파 소스에 결합되며, 상기 제1 도파관의 타 단은 상기 공동에 결합되는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 탄소 섬유 재활용 장치는 응축 장치를 포함하며, 상기 공동은 상기 응축 장치와 연통하는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 탄소 섬유 재활용 장치는 제2 마이크로파를 생성하는데 사용되는 적어도 하나의 제2 마이크로파 공급부를 포함하고, 상기 제2 마이크로파는 상기 공동의 내부에 전파되며; 상기 제2 마이크로파는 제2 전계를 포함하고, 상기 제2 전계는 상기 제1 전계 방향에 수직인 제2 전계 방향을 갖는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 공동은 제2 장축 방향을 가지며, 상기 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 마이크로파 공급부는 상기 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치되는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 공동은 제2 장축 방향을 가지며, 상기 제1 전계 방향 및 상기 공동의 장축 방향은 그 사이에 경사각을 갖고, 상기 경사각은 0°보다 크고 90°이하인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 공동은 중공 실린더인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 공동은 중공 다각형 프리즘인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되며, 상기 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 마이크로파 공급부는 상기 중공 다각형 프리즘의 일 외표면 상에서 차례로 배치되는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 상기 외표면들 중 두 개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이고, 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면 각각은 상기 제1 마이크로파 공급부들 중 하나와 상기 제2 마이크로파 공급부들 중 하나를 가지며, 상기 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 마이크로파 공급부는 상기 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치되며; 상기 제1 외표면의 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 외표면의 제1 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치하며, 상기 제1 외표면의 제2 마이크로파 공급부와 상기 제2 외표면의 제2 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치하는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 17에 있어서, 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면은 서로 인접한, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 공동은 제2 장축 방향을 갖고, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 상기 외표면들 중 두 개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이고, 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면 각각은 상기 제1 마이크로파 공급부들 중 하나와 상기 제2 마이크로파 공급부들 중 하나를 가지며, 상기 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 마이크로파 공급부는 상기 공동의 제2 장축 방향을 따라 차례로 배치되며; 상기 제1 외표면의 제1 마이크로파 공급부와 상기 제2 외표면의 제2 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치하며, 상기 제1 외표면의 제2 마이크로파 공급부와 상기 제2 외표면의 제1 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치하는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 19에 있어서, 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면은 서로 인접한, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 상기 외표면들 각각은 상기 제1 마이크로파 공급부들 중 하나와 상기 제2 마이크로파 공급부들 중 하나를 가지며, 2개의 인접한 외표면 중 하나의 제1 마이크로파 공급부와 2개의 인접한 외표면 중 다른 하나의 제1 마이크로파 공급부는 상이한 레벨에 위치하는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 상기 외표면들 각각은 상기 제1 마이크로파 공급부들 중 하나와 상기 제2 마이크로파 공급부들 중 하나를 가지며, 2개의 인접한 외표면 중 하나의 제1 마이크로파 공급부와 2개의 인접한 외표면 중 다른 하나의 제2 마이크로파 공급부는 동일한 레벨에 위치하는, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 중공 다각형 프리즘의 외부 둘레는 복수의 외표면에 의해 형성되고, 상기 외표면 중 2개는 각각 제1 외표면과 제2 외표면이며, 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면은 서로에게 인접하고; 상기 중공 다각형 프리즘의 내부 둘레는 복수의 내표면에 의해 형성되며, 상기 내표면들은 상기 제1 외표면에 대응하는 제1 내표면과, 상기 제2 외표면에 대응하는 제2 내표면을 가지며; 상기 제1 외표면과 상기 제2 외표면은 그 사이에 각도를 갖거나, 상기 제1 내표면과 상기 제2 내표면은 그 사이에 각도를 가지며; 상기 각도는 60°와 160°사이인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 각도는 90°와 150°사이인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 각도는 120°와 144°사이인, 탄소 섬유 재활용 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 각도는 120°인, 탄소 섬유 재활용 장치.