KR200289808Y1 - 세라믹 볼 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다면체 형상으로 이루어진 회전 드럼을 이용하여 기능성 세라믹 볼을 제조하는 장치에 관한 것으로, 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치는, 세라믹 분말, 결합제 및 물을 공급받아 회전하면서 구형의 세라믹 볼을 형성하며, 중공의 다각기둥 상하부 양면에 각뿔대가 일체형으로 연장 형성되며, 상기 각뿔대 중 하나의 잘린 부분이 개구부(53)인 회전 드럼(40); 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 물을 공급하는 물 공급부(50); 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 결합제를 공급하는 결합제 공급부(60); 회전 드럼(40)을 소정 속도로 회전시키는 회전 구동부(20); 회전 드럼(40)을 소정 각도로 기울어지게 하는 경사 구동부(30); 및 회전 구동부(20)의 회전 속도 및 경사 구동부(30)의 경사 각도를 제어하는 제어부(10)를 포함하여 구성되며, 본 고안에 따르면, 세라믹 볼이 회전 드럼 내에서 회전하면서 다면체에 부딪히면서 생성되므로 입도가 균일하고 높은 강도를 갖는 구형의 세라믹 볼을 제조하는 장치를 제공할 수 있다.

Description

세라믹 볼 제조 장치 {An apparatus for manufacturing a ceramic ball}

본 고안은 세라믹 볼 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다면체 형상으로 이루어진 회전 드럼을 이용하여 기능성 세라믹 볼을 제조하는 장치에 관한 것이다.

세라믹(ceramic)은 무기물질을 주원료로 하는 산화물(oxide), 질화물(nitride), 탄화물(carbide) 등의 재료를 말하는 것으로, 이들은 일반적으로 금속 재료와 유기 재료에 비해 내식성, 내열성, 내마모성 등이 매우 크기 때문에, 현대 공업재료 중에서 가장 중요한 위치를 차지하고 있다. 또한 세라믹은 그 용도가 매우 다양하며, 그 용도에 따라 내화 재료, 소결 재료, 수경 재료, 용융 재료, 단결정 및 박막 재료 등으로 가공되어 컴퓨터의 메모리 소자 및 전자공업의 필수품인 반도체, 강유전체, 강자성체는 물론 원자력 공업의 재료, 핵특성 재료, 방사선 차폐 재료, 항공 우주공학의 특수 무기제품 재료 등으로 폭넓게 사용되고 있다.

최근에는 다양한 기능을 갖는 세라믹 볼이 제조되고 있는데, 예를 들어, 대한민국 특허출원 제2001-21671호에는 포죠란, 황토, 키토산, 액상 점성유 등을 혼합하여 볼 형태로 제조한 세탁기용 세탁 볼에 대해 개시되어 있고, 또한, 대한민국 특허출원 제2000-39439호에는 수용액 내에 존재하는 미생물이나 세균을 효과적으로 제거할 수 있도록 살균 기능을 부가한 수처리용 세라믹 볼이 개시되어 있다.

또한, 대한민국 특허출원 제2000-06706호에는 수유동 전해를 유발하여 유해 중금속을 제거하는 세라믹 볼에 대해 개시되어 있다. 이외에도, 제올라이트 세라믹 볼에 은이온을 코팅시킨 정수용 항균 세라믹 볼, 세라믹 볼 표면을 기능성 비철금속 무기물질로 코팅 처리한 미생물 살균 세라믹 볼 등이 있다.

한편, 세라믹 볼을 제조하는 여러 장치 또는 방법들을 살펴보면, 세라믹 분말을 반죽하여 압출하고 이를 일정한 크기로 절단한 후 코팅기를 이용하여 구형화하거나, 또는 세라믹 분말을 반죽한 후 제환기를 이용하여 구형화하는 장치 또는 방법들이 있다. 그러나, 압출된 세라믹 분말의 반죽을 절단 및 코팅하는 장치 또는 방법은 구형의 볼 형태를 제조하기 어렵고, 제조된 세라믹 볼의 형태도 균일성이 떨어진다는 문제점이 있고, 또한, 이와 같은 장치 또는 방법으로 제조된 세라믹 볼은 그 강도가 떨어진다는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 입도가 균일하고 높은 강도를 갖는 구형의 세라믹 볼을 제조하는 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 구성도이다.

도 2는 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 사시도이다.

도 3a는 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 회전 드럼을 상측에서 바라본 도면이다.

도 3b는 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 회전 드럼을 측면에서 바라본 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 제어부 20: 회전 구동부

30: 경사 구동부 40: 회전 드럼

50: 물 공급부 60: 결합제 공급부

70: 분진 흡입기

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치는, 세라믹 분말, 결합제 및 물을 공급받아 회전하면서 구형의 세라믹 볼을 형성하며, 중공의 다각기둥 상하부 양면에 각뿔대가 일체형으로 연장 형성되며, 상기 각뿔대 중 하나의 잘린 부분이 개구부인 회전 드럼; 상기 회전 드럼의 개구부에 물을 공급하는 물 공급부; 상기 회전 드럼의 개구부에 결합제를 공급하는 결합제 공급부; 상기 회전 드럼을 소정 속도로 회전시키는 회전 구동부; 상기 회전 드럼을 소정 각도로 기울어지게 하는 경사 구동부; 및 상기 회전 구동부의 회전 속도 및 상기 경사 구동부의 경사 각도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 회전 드럼의 다각기둥은 8각 내지 12각인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구형의 세라믹 볼은 상기 세라믹 분말, 결합제 및 물이 혼합되어 세라믹 씨드를 먼저 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전 드럼의 회전에 의한 세라믹 볼 형성 시에 발생하는 세라믹 분말의 분진을 흡입하는 분진 흡입기를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 상기 물 공급부 및 결합제 공급부는 각각 노즐을 구비하며, 상기 각각의 노즐을 통해 상기 회전 드럼의 개구부에 물 및 결합제를 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전 드럼을 지지하면서 회전시키는 복수의 회전바퀴를 추가로 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 볼 제조 장치를 상세하게 설명하지만, 본 고안이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치는, 세라믹 분말, 결합제 및 물을 공급받아 회전하면서 구형의 세라믹 볼을 형성하며, 중공의 다각기둥 상하부 양면에 각뿔대가 일체형으로 연장 형성되며, 상기 각뿔대 중 하나의 잘린 부분이 개구부(53)인 회전 드럼(40); 상기 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 물을 공급하는 물 공급부(50); 상기 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 결합제를 공급하는 결합제 공급부(60); 상기 회전 드럼(40)을 소정 속도로 회전시키는 회전 구동부(20); 상기 회전 드럼(40)을 소정 각도로 기울어지게 하는 경사 구동부(30); 및 상기 회전 구동부(20)의 회전 속도 및 상기 경사 구동부(30)의 경사 각도를 제어하는 제어부(10)를 포함한다. 또한, 상기 회전 드럼(40)의 회전에 의한 세라믹 볼 형성 시에 발생하는 세라믹 분말의 분진을 흡입하는 분진 흡입기(70)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 회전 드럼(40)을 지지하면서, 회전시키는 복수의 회전바퀴(42)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 회전 드럼(40)은 다각기둥은 팔각 이상, 예를 들어 8내지 12각인 것이 바람직하다. 또한, 상기 물 공급부(50) 및 결합제 공급부(60)는 각각 노즐(51, 52)을 구비하며, 상기 각각의 노즐(51, 52)을 통해 상기 회전 드럼(40)에 물 및 결합제를 분사하게 된다.

한편, 도 2는 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 사시도이다.

도 3a는 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치의 회전 드럼을 상측에서 바라면 도면이고, 도 3b는 측면에서 바라면 도면이다.

이하, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 고안에 따른 세라믹 볼 제조 장치를 설명한다.

먼저, 원료 투입구(53)를 통해 세라믹 분말을 회전 드럼(40) 내에 투입하고, 상기 회전 드럼(40)을 회전시키면서, 각각의 물 공급용 탱크(50) 및 결합제 공급용 탱크(60) 내에 있는 물과 결합제를 각각의 노즐(51, 52)을 통해 분사시키면, 상기 물과 결합제는 물방울 형태로 상기 회전 드럼(40) 내의 세라믹 분말 표면으로 낙하하게 된다.

이후, 상기 회전 드럼(40)의 회전에 의해 상기 물과 결합제로 이루어진 물방울에 상기 세라믹 분말이 결합되면서, 구형의 씨드(seed)가 형성되게 된다. 이때, 상기 회전 드럼(40)의 회전은 복수의 회전바퀴(42)에 의해 용이하게 회전된다.

상기 물 공급용 탱크(50) 및 결합제 공급용 탱크(60)에는 각각 모터(도시되지 않음)가 연결되어 있고, 이 모터에 의해 물과 결합제의 분사가 조절된다. 이 모터의 동작은 상기 제어부(10)에 의해 제어되거나 별도로 제어될 수도 있다.

또한, 상기 원료 투입구(53)에는 흡입기(70)가 연결되어 상기 씨드 및 세라믹 볼을 제조할 때 발생하는 분진을 흡수 제거하게 된다. 여기서, 상기 씨드는 세라믹 볼의 기본이 되는 작은 크기의 세라믹 볼을 의미한다.

상기 회전 드럼(40)은 중공의 다각기둥 상하부 양면에 각뿔대가 일체형으로 연장 형성되며, 상기 각뿔대 중 하나의 잘린 부분이 개구된 형상을 하고 있다(도 3a 참조). 상기 회전 드럼(40)의 면수가 많을수록 제조되는 세라믹 볼의 강도가 높아지게 된다. 이는 세라믹 볼이 회전 드럼의 각 면에 부딪히면서 제조됨으로써, 세라믹 분말들이 더욱 단단하게 결합되기 때문이다. 또한, 상기 회전 드럼(40)의외주 면을 따라 설치된 환형의 지지대(41)와 상기 회전 드럼(40)의 하부 면에 부착된 복수의 회전바퀴(42)와 회전 드럼(40)이 연결되어 안정적으로 회전할 수 있게 된다.

본 고안에서는 중공의 팔각기둥 상하부 양면에 팔각뿔대가 일체형으로 연장 형성된 회전 드럼(40)이 사용되었지만, 요구되는 세라믹 볼의 강도에 따라 각기둥의 각을 늘려 회전드럼의 면수를 늘릴 수 있다.

또한, 상기 회전 드럼(40)은 그 회전 속도 및 기울기의 조절이 가능하며, 상기 씨드를 제조할 경우, 상기 회전 드럼(40)의 회전속도는 15 내지 30 rpm(rate per minute)이 바람직하며, 상기 회전 드럼의 조절 각도는 90°미만 바람직하게는 5 내지 30°인 것이 바람직하다. 이와 같이 제조되는 씨드의 직경은 0.5 내지 1㎜인 것이 바람직하다. 즉, 제어부(10)에 의해 상기 회전 구동부(20)의 회전 속도 및 경사 구동부(30)의 기울기가 제어된다.

상기와 같이 씨드가 제조되면 이를 크기별로 선별하게 되는데, 구체적으로, 균일한 크기의 세라믹 볼을 제조하기 위해서 동일한 크기를 갖는 씨드를 선별하는 것이다.

상기와 같이 선별된 씨드를 세라믹 분말과 함께 다시 회전 드럼에 넣고, 상기 씨드 제조와 동일한 방법을 수행하여 세라믹 볼을 형성하게 된다.

이때, 기능성 세라믹 분말을 투입하여 상기 씨드를 제조하는 과정과 동일하게, 즉 적당한 회전 속도와 회전 드럼의 각도를 조절하여 일정 크기의 세라믹 볼을 형성하게 된다. 이와 같은 과정을 통해, 씨드에 세라믹 분말이 결합되면서 상기 세라믹 볼이 형성되게 된다.

상기 형성되는 세라믹 볼의 크기는 회전 드럼의 속도 및 경사 각도를 조절하여 임의적으로 조절할 수 있다. 즉, 회전 속도가 느릴수록 입경이 큰 볼을 얻게 되지만 이 경우에는 강도가 떨어지게 되므로, 또한, 회전 드럼의 경사 각도에 따라 세라믹 분말과의 결합이 달라지므로 볼의 강도에 영향을 미치게 된다.

이후, 상기의 세라믹 볼 제조 장치에 의해 형성된 세라믹 볼을 건조시키고, 이후 이를 소성시켜 최종 세라믹 볼을 제조하게 된다.

이때, 상기 건조는 80℃ 내지 200℃에서 5내지 20시간 동안 진행되며, 상기 소성은 세라믹 볼의 용도에 따라 달라질 수 있지만, 바람직하게는 900℃ 내지 1300℃에서 10 내지 20시간 동안 진행될 수 있다.

한편, 상기 세라믹 분말은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것은 제한 없이 사용될 수 있으며, 그 용도에 맞게 원하는 것을 사용할 수 있다. 즉, 알루미나, 지르코니아, 백토, 장석, 제올라이트 및 맥반석 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 분말의 입도는 0.1㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.

여러 세라믹 분말을 혼합해서 사용하거나, 기능성 분말을 사용할 경우에는 각 분말들을 충분히 골고루 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 사용하고자 하는 세라믹이 분말 형태가 아닌 경우에는 건식 분쇄기를 이용하여 분말 형태로 만들어사용하게 된다.

또한, 상기 결합제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것은 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 파라핀계 왁스가 첨가된 혼합물을 사용할 수 있으며, 그 용도에 맞게 원하는 것을 사용할 수 있다. 상기 결합제는 상기 세라믹 분말에 직접 혼합할 수도 있으나, 보다 바람직하게는 별도의 노즐(51, 52)을 통해 물과 함께 세라믹 분말에 분사되는 것이 바람직하다. 상기 물 및 결합제는 혼합해서 하나의 노즐을 통해서 분사될 수도 있다. 상기 결합제는 세라믹 분말 총 중량에 대해 5 내지 10 중량%로 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 물은 10 내지 30 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 볼 제조 장치에 대해 설명 및 도시하였으나 본 고안은 전술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 하기의 특허청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시함을 이해할 수 있을 것이다.

본 고안에 따르면 세라믹 볼이 회전 드럼 내에서 회전하면서 다면체에 부딪히면서 생성되므로 입도가 균일하고 높은 강도를 갖는 구형의 세라믹 볼을 제조하는 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 세라믹 분말, 결합제 및 물을 공급받아 회전하면서 구형의 세라믹 볼을 형성하며, 중공의 다각기둥 상하부 양면에 각뿔대가 일체형으로 연장 형성되며, 상기 각뿔대 중 하나의 잘린 부분이 개구부(53)인 회전 드럼(40);

   상기 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 물을 공급하는 물 공급부(50);

   상기 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 결합제를 공급하는 결합제 공급부(60);

   상기 회전 드럼(40)을 소정 속도로 회전시키는 회전 구동부(20);

   상기 회전 드럼(40)을 소정 각도로 기울어지게 하는 경사 구동부(30); 및

   상기 회전 구동부(20)의 회전 속도 및 상기 경사 구동부(30)의 경사 각도를 제어하는 제어부(10)

   를 포함하여 구성되는 세라믹 볼 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다각기둥은 8각 내지 12각인 것을 특징으로 하는 세라믹 볼 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 구형의 세라믹 볼은 상기 세라믹 분말, 결합제 및 물이 혼합되어 세라믹 씨드를 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 볼 제조 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회전 드럼(40)의 회전에 의한 세라믹 볼 형성 시에 발생하는 세라믹 분말의 분진을 흡입하는 분진 흡입기(70)를 추가로 포함하는 세라믹 볼 제조 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 물 공급부(50) 및 결합제 공급부(60)는 각각 노즐(51, 52)을 구비하며, 상기 각각의 노즐(51, 52)을 통해 상기 회전 드럼(40)의 개구부(53)에 물 및 결합제를 분사하는 것을 특징으로 하는 세라믹 볼 제조 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 회전 드럼(40)을 지지하면서 회전시키는 복수의 회전바퀴(42)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 볼 제조 장치.