KR20110045503A

KR20110045503A - 2차원 볼밀 장치 및 이를 이용한 나노 복합체 제조 방법

Info

Publication number: KR20110045503A
Application number: KR1020090102110A
Authority: KR
Inventors: 오경근; 임재석; 이동근; 우수정; 정윤선
Original assignee: 주식회사 위노바
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-04
Also published as: KR101064604B1

Abstract

볼밀 자의 회전과 스윙을 동시에 구현하여, 분산도 및 현탁도를 높일 수 있는 2차원 볼밀 장치 및 이를 이용한 나노 복합체 제조 방법에 대하여 개시한다.

본 발명에 따른 2차원 볼밀 장치는 “L”자형 단면이 형성되어 있는 몸체; 상기 “L”자형 단면에 대응하는 하부 안착부와 측면 지지부를 구비하며, 상기 측면 지지부가 스윙축을 통하여 상기 몸체에 연결되는 스윙암; 상기 하부 안착부에 장착되는 회전 모터; 상기 하부 안착부 상에 배치되며, 상기 회전 모터에 의해 회전하는 적어도 1쌍의 회전 로드; 상기 적어도 1쌍의 회전 로드 사이에 안착되어, 상기 적어도 1쌍의 회전 로드에 의해 회전하는 원통 형상의 볼밀 자(Jar); 및 상기 몸체 내부에 장착되며, 상기 스윙축을 통하여 상기 스윙암을 스윙(swing)시키는 스윙 모터;를 포함하여, 상기 볼밀 자가 회전과 동시에 스윙하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차원 볼밀 장치 및 이를 이용한 나노 복합체 제조 방법{TWO DIMENSIONAL BALL MILL APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING NANO COMPOSITE}

본 발명은 볼밀 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼밀 공정시 볼밀 자(Ball Mill Jar)를 회전시킴과 동시에 볼밀 자를 스윙시킴으로써 분산성 및 혼련도를 개선할 수 있는 2차원 볼밀 장치 및 이를 이용하여 나노 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 200nm 이하의 나노 분말(Nano Powder)이 필요한 기술 분야가 급격히 증가하고 있다. 탄소나노튜브(Carbon Nanotubes) 및 나노 크기의 금속 소재, 세라믹 소재, 고분자 소재 등이 균일하게 분산된 나노복합체의 응용분야가 계속 확장되고 있기 때문이다.

현재, 나노 재료 분산에 있어서 기계적 처리 방법으로 볼밀(Ball Mill) 장치가 널리 사용되고 있다.

볼밀 장치는 일반적으로 알루미나, 스테인리스 스틸, 지르코니아 등으로 제 작된 원통형의 용기인 볼밀 자(Ball Mill Jar)와 상기 볼밀 자를 회전시키기 위한 구동 모터를 포함한다.

볼밀 자 내부에는 알루미나 볼, 스테인레스 스틸 볼, 지르코니아 볼 등과 같은 볼 형태의 분쇄매체와, 나노 분말 등이 충전된 복합체 등과 같은 피분쇄물이 투입된다.

피분쇄물은 구동 모터의 회전에 의하여 원심력에 의하여 볼밀 자 내벽 쪽으로 쏠리게 되며, 분쇄매체가 볼밀 자 내부에서 운동하면서 분쇄매체와 분쇄매체 또는 볼밀 자 내벽의 접촉이 이루어지면서 피분쇄물을 미세하게 분쇄 또는 분산하게 된다.

상기 과정으로 볼밀 과정이 진행되는 종래의 볼밀 장치는 구동 모터의 회전을 이용하여 탄소나노튜브 등의 나노 소재를 분쇄하거나 분산하는데 사용되고 있다. 그러나, 종래와 같이 회전만이 있는 볼밀 방식은 필러의 균일한 분산이 어려우며 볼밀 시간이 많이 소요되어, 나노재료 분산에 있어서 문제점이 있다.

특히, 탄소나노튜브는 현재 다양한 응용성에도 불구하고, 탄소나노튜브 특유의 응집성으로 인하여 볼밀이 제대로 이루어지지 않고 있다. 즉, 볼밀 과정에서 탄소나노튜브들 사이의 엉킴을 최소화하고 적절히 분산하여야 하나, 종래의 특정 방향으로의 회전만이 있는 볼밀 방식을 적용한 볼밀 장치에서는 이러한 탄소나노튜브들 사이의 엉킴 문제를 적절히 해소하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 볼밀 장치로는 탄소나노튜브와 같이 응집성이 강한 물질들의 볼밀을 통한 효과적인 분산이 어렵다.

이에, 응집성이 강한 물질들의 경우에도 분산성과 혼련성을 높일 수 있는 새로운 구조를 갖는 볼밀 장치가 요구된다.

본 발명의 목적은 볼밀 공정시 볼밀 자의 회전과 동시에 스윙도 이루어질 수 있어, 피분쇄물의 분산성과 혼련성을 높일 수 있는 볼밀 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 볼밀 장치를 이용하여, 분산도 및 혼련도가 높은 나노 물질 혹은 나노 복합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 최종 목적은 상기 제조 방법을 통하여 구성 성분들 간의 혼련도가 우수한 탄소나노튜브 복합체를 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 볼밀(Ball Mill) 장치는 “L”자형 단면이 형성되어 있는 몸체; 상기 “L”자형 단면에 대응하는 하부 안착부와 측면 지지부를 구비하며, 상기 측면 지지부가 스윙축을 통하여 상기 몸체에 연결되는 스윙암; 상기 하부 안착부에 장착되는 회전 모터; 상기 하부 안착부 상에 배치되며, 상기 회전 모터에 의해 회전하는 적어도 1쌍의 회전 로드; 상기 적어도 1쌍의 회전 로드 사이에 안착되어, 상기 적어도 1쌍의 회전 로드에 의해 회전하는 원통 형상의 볼밀 자(Jar); 및 상기 몸체 내부에 장착되며, 상기 스윙축을 통하여 상기 스윙암을 스윙(swing)시키는 스윙 모터;를 포함하여, 상기 볼밀 자가 회전과 동시에 스윙하는 것을 특징으로 한다. 이때, 일 단이 상기 측면 지지부에 지지되며, 타 단이 상기 볼밀 자의 상부에 접촉하도록 배치되는 볼밀 자 지지 대를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 볼밀(Ball Mill) 장치를 이용한 나노 복합체 제조 방법은 (a)피분쇄물이 용제에 분산된 현탁액을 마련하는 단계; (b)상기 현탁액 및 분쇄매체를 볼밀 자에 투입하는 단계; 및 (c)상기 볼밀 장치의 회전 모터 및 스윙 모터를 구동하여, 상기 볼밀 자를 회전 및 스윙시켜 상기 피분쇄물을 볼밀하는 단계;를 포함한다. 이때, (d)상기 용제를 제거하여, 상기 분쇄된 결과물을 분말화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 현탁액은 탄소나노튜브 나노 분말을 얻기 위하여, 탄소나노튜브가 용제에 분산된 현탁액일 수 있다.

또한, 상기 현탁액은 탄소나노튜브 나노복합체 분말을 얻기 위하여, 탄소나노튜브와 1종 이상의 첨가제가 용제에 분산된 현탁액일 수 있다.

본 발명에 따른 볼밀 장치는 볼밀 과정에서 회전과 스윙이 동시에 이루어져 볼밀 자 내부의 분쇄매체의 운동량을 증가시켜 분말의 분산도 및 혼련도를 높일 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 볼밀 장치는 탄소나노튜브와 같이 응집성이 높은 물질의 경우에도 효과적인 기계적 분산을 구현할 수 있어서, 분산성이 우수한 탄소나노튜브 현탁액을 제조할 수 있으며, 나아가 휘발과정을 통하여 탄소나노튜브 분말이 나, 탄소나노튜브 나노복합체 분말을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차원 볼밀 장치 및 이를 이용한 나노 복합체 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 볼밀 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 것이다.

도 1을 참조하면, 도시된 볼밀 장치는 몸체(110), 스윙암(120), 회전 모터(130), 회전 로드(140), 볼밀 자(150) 및 스윙 모터(160)를 포함한다.

몸체(110)는 “L”자형 단면이 형성되어 있다. 여기서 도 1의 좌우방향을 x축 방향이라 하고, 수평면에서 상기 x축에 직교하는 축의 방향을 y축 방향이라고 하면, 몸체(110)는 y축 방향을 따라서 “L”자형 단면이 형성되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 볼밀 장치를 설명함에 있어, 상기의 x축 및 y축을 이용하기로 한다.

몸체(110) 내부에는 본 발명에 따른 볼밀 장치를 구동하기 위한 각종 장비들이 장착되어 있을 수 있다.

스윙암(120)은 볼밀 자(150)를 회전과 동시에 스윙시키기 위하여 도입된 것이다. 스윙암(120)은 “L”자형 단면에 대응하는 하부 안착부(121)와 측면 지지부(122)를 구비한다.

상기 스윙암(120)은 측면 지지부(122)가 스윙축(123)을 통하여 몸체(110)에 연결된다.

회전 모터(130)는 스윙암(120)의 하부 안착부(121)에 장착된다. 회전 모터(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 안착부(121)의 하부면에 장착될 수 있으며, 또한 하부 안착부(121)의 상부면에 장착될 수 있다.

회전 모터(130)의 회전방향 역시 y축을 기준으로 회전할 수 있으며, 또한 x축을 기준으로 회전해도 무방하다. 이는 링크 등을 통하여 회전방향의 변형이 쉽게 이루어질 수 있기 때문이다.

회전 로드(140a,140b, 이하 140)는 스윙암(120)의 하부 안착부(121) 상에 배치된다. 회전 로드(140)는 볼밀 자(150)에 회전력을 부여하기 위하여, 회전 모 터(130)에 의해 회전한다. 회전 로드(140)는 쌍(140a,140b)을 이루어 배치되는데, 이때, 회전 모터(130)에는 쌍을 이루는 2개의 회전 로드(140a,140b) 각각이 연결될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 회전 로드(140b)만이 연결될 수 있다.

상기 회전 로드(140)는 서로 이격되어 있는 1쌍으로 구비될 수 있으며, 바람직하게는 y축을 따라서 회전 로드(140)가 2쌍 이상 배치되는 것을 제시할 수 있다.

회전 로드(140)가 1쌍만 배치될 경우 원통형의 볼밀 자(150)의 하측면부가 2군데에서만 지지되므로, 볼밀 자(150)의 형태가 y축 방향으로 길이가 긴 원통형상을 가지는 것을 감안할 때, 볼밀 자(150)는 전체적으로 안정적으로 지지되기 어렵다.

그러나, 회전 로드(140)가 y축을 따라서 2쌍 이상 배치되는 경우, 볼밀 자(150)의 하측면부를 4군데 이상에서 지지함으로써 높은 안정성을 부여할 수 있다.

볼밀 자(Ball Mill Jar, 150)는 상술한 바와 같이 1쌍 혹은 2쌍 이상의 회전 로드 사이(140)에 안착된다.

이러한 볼밀 자(150)는 회전 로드(140)와 반대 방향으로 회전한다. 예를 들어, 회전 로드(140)가 시계 방향으로 회전할 경우, 볼밀 자(150)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

볼밀 자(150)의 회전 속도는 회전 로드(140)의 회전 속도에 의해 결정된다. 회전 로드(140)의 회전 속도는 회전 모터(130)의 회전 속도에 의해 결정되므로, 결 국 볼밀 자(150)의 회전 속도는 회전 모터(130)의 회전 속도에 의해 결정된다고 볼 수 있다.

볼밀 자(150)의 내부에는 피분쇄물이 용제에 분산된 현탁액과, 볼 형태의 분쇄매체가 투입된다. 볼밀 자(150)가 회전할 경우, 볼밀 자(150) 내부의 현탁액은 원심력에 의하여 볼밀 자(150)의 내측벽으로 쏠리게 되며, 볼 형태의 분쇄매체에 의하여 분쇄 및 분산이 이루어지게 된다.

스윙 모터(160)는 볼밀 자(150)가 스윙(swing)할 수 있는 구동력을 제공한다. 스윙 모터(160)는 전술한 회전 모터(130)와는 달리 회전 방향이 주기적으로 바뀌어야 하기 때문에, 회전 모터(130)와는 별도로 마련되어야 한다.

또한, 볼밀 자(150)의 스윙은 x축 방향을 따라 형성된 스윙암(120)의 스윙에 따라 이루어지는 것이므로, 스윙 모터(160)는 스윙축(123)과 쉽게 연결될 수 있도록 몸체 내부, 구체적으로는 몸체의 측벽쪽에 장착되는 것이 바람직하다.

회전 모터(130)와 함께 스윙 모터(160)가 구동되면 볼밀 자 내부에 투입된 분쇄매체의 운동량을 증가시킬 수 있으며, 분산매체와 분산매체 혹은 볼밀 자 내부벽 간의 접촉이 활발하게 이루어질 수 있어, 볼밀 공정의 효율, 즉 분산도 및 혼련도를 높일 수 있다.

종래의 볼밀 장치를 볼밀 자의 회전만이 존재한다는 의미에서 1차원 볼밀 장치로 본다면, 본 발명에 따른 볼밀 장치는 볼밀 자(150)가 회전 모터(130)에 의하여 y축을 기준으로 회전하고 또한 스윙 모터(160)에 의하여 x축을 기준으로 스윙하 게 되므로, 2차원 볼밀 장치라 볼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼밀 장치는 볼밀 자(150)의 회전 및 스윙시, 볼밀 자(150)의 이탈을 방지하기 위하여 볼밀 자 지지대(170)를 더 포함할 수 있다.

볼밀 자 지지대(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 일 단이 스윙암(120)의 측면 지지부(122)에 지지되며, 타 단이 볼밀 자(150)의 상부에 접촉하도록 배치될 수 있다.

상기 지지대(170)의 타 단은 볼밀 자(150)와 접하게 되므로, 볼밀 자(150)의 회전에 의하여 쉽게 마모될 수 있다. 따라서, 이러한 마모를 방지하기 위하여, 지지대(170)의 타 단은 회전자와 같이 회전하는 형태로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼밀 장치는 회전 모터(130) 및 스윙 모터(160)의 회전을 제어하기 위한 제어부(180)를 더 포함할 수 있으며, 볼밀 자(150)의 회전 속도, 스윙 각도, 볼밀 시간 등을 표시하는 디스플레이 수단(190)을 더 포함할 수 있다. 도 1에서는 몸체(110) 하단부에 제어부(180)와 디스플레이 수단(190)이 배치되어 있는 예를 나타내었으나, 제어부(180)와 디스플레이 수단(190)은 몸체(110)의 어느 부분에라도 배치될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 볼밀 장치는 회전모터(130)와 회전 로드(140)를 통하여 볼밀 자(150)를 회전시키고, 이와 동시에 스윙암(120), 스윙축(123) 및 스윙 모터(160)를 통하여 볼밀 자(150)를 스윙시키게 된다.

도 2는 도 1의 변형예를 나타낸 것으로서, 상대적으로 작은 볼밀 자를 이용할 경우에 적용되는 형태를 나타내는 것이다.

도 2에 도시된 볼밀 장치 역시, 도 1에 도시된 볼밀 장치와 동일한 구성을 갖는다. 다만, 도 2에 도시된 볼밀 장치의 경우, 볼밀 자(150)의 직경이 상대적으로 작다. 볼밀 자(150)의 직경이 작을 경우, 동일한 조건에서 볼밀 자(150)의 직경이 상대적으로 큰 경우보다 더 빠른 속도로 회전할 수 있게 되므로, 볼밀의 효율을 높일 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 볼밀 장치는 도 1에 도시된 볼밀 장치에 비하여 용량적인 측면에서 문제점을 가지고 있다.

따라서, 도 1 및 도 2 각각의 장점을 살릴 수 있도록, 용량이 더 우선시되어야 하는 공정에서는 도 1에 도시된 볼밀 장치를 이용하는 것이 더 바람직하다. 반면, 용량보다는 빠른 회전 속도가 더 우선시되어야 하는 경우에는 도 2에 도시된 볼밀 장치를 이용하는 것이 더 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 나노 복합체 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 것이다.

도 3을 참조하면, 도시된 나노 복합체 제조 방법은 현탁액 마련 단계(S210), 볼밀 자 투입 단계(S220) 및 2차원 볼밀 단계(S230)를 포함한다.

현탁액 마련 단계(S210)에서는 제조하고자 하는 나노 물질 혹은 나노 복합체에 해당하는 피분쇄물이 용제에 분산된 현탁액을 마련한다.

이때, 피분쇄물은 탄소나노튜브가 될 수 있으며, 또한 피분쇄물은 탄소나노튜브와 금속, 세라믹, 고분자 등의 첨가제가 혼합된 복합체일 수 있다. 전자 피분쇄물을 이용할 경우, 탄소나노튜브 나노 분말을 제조할 수 있다. 후자의 피분쇄물을 이용할 경우, 금속-탄소나노튜브 나노복합체 분말, 세라믹-탄소나노튜브 나노복합체, 고분자-탄소나노튜브 나노복합체를 제조할 수 있다.

현탁액에서 피분쇄물은 0.05~1중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 피분쇄물이 0.05중량% 미만일 경우 피분쇄물의 함량이 너무 적어 결과물인 나노 물질의 생산 속도가 저하되며, 피분쇄물이 1중량%를 초과할 경우, 피분쇄물의 표면적이 넓어 분산 효과가 저하되며 재응집 현상이 발생할 수 있다.

볼밀 자 투입 단계(S220)는 현탁액과 볼 형태의 분쇄매체를 볼밀 자에 투입한다. 분쇄매체는 볼밀 공정에서 널리 이용되는 알루미나 볼, 지르코니아 볼, 스테인리스 스틸 볼 등이 될 수 있다. 분쇄매체는 직경 4~6mm의 크기를 갖는 것을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 볼밀 자의 내부 부피 등에 의해 결정될 수 있다.

2차원 볼 밀 단계(S230)에서는 도 1에 도시된 볼밀 장치를 이용하여 볼밀 공정을 진행한다. 즉, 도 1에 도시된 볼밀 장치의 회전 모터(130)를 구동하여 y축을 기준으로 하여 볼밀 자(150)를 회전시킴과 동시에, 스윙 모터(160)를 구동하여, x축을 기준으로 하여 볼밀 자를 스윙시킨다.

이때, 볼밀 단계(S230)를 통하여 피분쇄물은 분쇄 및 분산된다.

상기 과정을 통하여, 분산도 및 혼련도가 높은 현탁액을 제조할 수 있게 된 다. 나아가 탄소나노튜브 나노 분말이나 금속-탄소나노튜브 나노복합체 분말과 같은 나노 분말을 제조하고자 할 경우, 분말화 과정(S240)을 더 포함할 수 있다. 분말화 과정(S240)은 휘발 등을 통하여 용제를 제거함으로써 이루어질 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 및 비교예에 공통적으로 적용되는 조건은 다음과 같다.

탄소나노튜브 0.1중량%가 포함된 용액을 현탁액으로 이용하였다. 이때, 용제는 이소프로필 알콜과 에탄올이 부피비로 1:1로 혼합된 것을 이용하였다. 볼밀 자는 지르코니아 재질이었고, 분쇄매체로 직경 5.0mm의 지르코니아 볼을 이용하였다. 볼밀 자의 회전 속도는 100RPM으로 고정하였다.

실시예 1~3의 경우는 볼밀 자의 스윙 각도를 10°, 20°, 30°로 각각 고정하였으며, 비교예 1의 경우는 볼밀을 실시하지 않았으며, 비교예 2의 경우는 종래 의 볼밀 방식을 구현하기 위하여 스윙 각도 0°, 즉 스윙을 시키지 않았다.

실시예 1~3 및 비교예 2의 경우, 각각의 볼밀 시간은 1시간, 2시간, 3시간, 4시간으로 나누어서 실험하였다.

볼밀 후 분산도 평가를 하기 위하여, 현탁액을 140℃의 오븐에서 30분간 유지하여 용제를 휘발시킨 후, 건조하였다. 건조된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(dimethylformamide; DMF)에 녹여 100ppm 용액을 제조한 후, Horn 타입의 초음파 분산기(Ultra Cell 제조)를 이용하여 4분 30초간 분산하였다.

분산도의 평가는 제타 전위 측정기(Malvern 제조)로 평가하였다. 제타 전위 값이 +30mV 이상 또는 -30mV 이하이면 안정한 것으로 평가한다.

실시예 1~3 및 비교예 1~2에 따른 제타전위(mV)는 표 1과 같았다.

[표 1](단위 mV)

도 4는 본 발명에 따른 볼밀 장치를 이용하여 탄소나노튜브 볼밀을 실시하는 경우, 볼밀 시간 및 스윙 각도에 따른 제타전위값의 변화를 나타내는 것이다.

표 1 및 도 4를 참조하면, 볼밀 처리를 하지 않은 비교예 1에 비하여 볼밀 처리를 실시한 비교예 2 및 실시예 1~3의 경우가 제타전위의 절대값이 큰 것을 볼 수 있다.

또한 볼밀 자를 회전만 시킨 비교예 2의 경우보다, 볼밀 자를 회전 및 스윙시킨 실시예 1~3의 경우가 동일한 볼밀 시간에서 제타전위의 절대값이 높아 상대적으로 분산도가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 스윙 각도 및 볼밀 시간이 증가하면 대체적으로 제타전위의 절대값이 높게 측정되었다.

즉, 비교예 2와 실시예 1~3의 제타전위값을 비교하여 볼 때, 볼밀 공정시 볼밀 자를 회전과 동시에 스윙시키는 볼밀 장치를 이용할 경우, 탄소나노튜브와 같이 응집력이 높은 물질의 경우에도 분산도를 향상시킬 수 있으며, 빠른 시간 내에 분산이 이루어지는 것을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims

“L”자형 단면이 형성되어 있는 몸체;

상기 “L”자형 단면에 대응하는 하부 안착부와 측면 지지부를 구비하며, 상기 측면 지지부가 스윙축을 통하여 상기 몸체에 연결되는 스윙암;

상기 하부 안착부에 장착되는 회전 모터;

상기 하부 안착부 상에 배치되며, 상기 회전 모터에 의해 회전하는 적어도 1쌍의 회전 로드;

상기 적어도 1쌍의 회전 로드 사이에 안착되어, 상기 적어도 1쌍의 회전 로드에 의해 회전하는 원통 형상의 볼밀 자(Jar); 및

상기 몸체 내부에 장착되며, 상기 스윙축을 통하여 상기 스윙암을 스윙(swing)시키는 스윙 모터;를 포함하여,

상기 볼밀 자가 회전과 동시에 스윙하는 것을 특징으로 하는 2차원 볼밀 장치.
제1항에 있어서,

상기 볼밀 장치는 일 단이 상기 측면 지지부에 지지되며, 타 단이 상기 볼밀 자의 상부에 접촉하도록 배치되는 볼밀 자 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 볼밀 장치.
제1항에 있어서,

상기 볼밀 장치는 상기 회전 모터 및 상기 스윙 모터의 회전을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 볼밀 장치.
제1항에 있어서,

상기 볼밀 장치는 상기 볼밀 자의 회전 속도, 상기 볼밀 자의 스윙 각도, 볼밀 시간 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 볼밀 장치.
제1항에 있어서,

상기 볼밀 자의 내부에는 피분쇄물이 용제에 분산된 현탁액 및 분쇄매체가 투입되는 것을 특징으로 하는 2차원 볼밀 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 볼밀 장치를 이용하여 나노 복합체를 제조하는 방법에 있어서,

(a)피분쇄물이 용제에 분산된 현탁액을 마련하는 단계;

(b)상기 현탁액 및 분쇄매체를 볼밀 자에 투입하는 단계; 및

(c)상기 볼밀 장치의 회전 모터 및 스윙 모터를 구동하여, 상기 볼밀 자를 회전 및 스윙시켜 상기 피분쇄물을 볼밀하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제6항에 있어서,

(d)상기 용제를 제거하여, 상기 분쇄된 결과물을 분말화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 현탁액은 탄소나노튜브가 용제에 분산된 현탁액이거나,

탄소나노튜브와 1종 이상의 첨가제가 용제에 분산된 현탁액인 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 첨가제는 금속, 고분자 및 세라믹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 용제는 이소프로필 알콜과 에탄올이 1:1의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 현탁액은 상기 피분쇄물 0.05~1중량%가 상기 용제에 분산된 용액인 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 분쇄매체는 지르코니아 볼, 알루미나 볼 및 스테인리스 스틸 볼 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 나노 복합체 제조 방법.