KR20130005161A - Manufacture apparatus for carbon fiber using ozonizer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for fabricating a carbon fiber using an ozone generator is provided to modify heated oxygen into ozone by plasma and to enhance production efficiency. CONSTITUTION: An apparatus for fabricating a carbon fiber using an ozone generator comprises: a chamber(30) in which carbon fiber(C) is oxidized; a heating member(10) for heating gas supplied to the chamber; and an ozone generation device(20) for supplying ozone to the chamber. The ozone generation device comprises a first electrode(21) which is connected to a power supply source and induces plasma discharge; and a second electrode(22) which is connected to the earth. The ozone generation device further comprises a control unit. [Reference numerals] (80) Exhaustion pump

Description

오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치{MANUFACTURE APPARATUS FOR CARBON FIBER USING OZONIZER}Carbon fiber manufacturing apparatus using ozone generator {MANUFACTURE APPARATUS FOR CARBON FIBER USING OZONIZER}

본 발명은 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마로 생성된 오존으로 탄소섬유를 제조하여 대량생산이 가능한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, and more particularly, to a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator capable of mass production by producing carbon fibers with ozone generated by plasma.

일반적으로 탄소섬유(Carbon Fiber)는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화하여 만든 섬유로 금속보다 가벼운 반면에 금속에 비해 탄성과 강도가 뛰어나 스포츠용품, 항공우주산업, 자동차, 토목건축, 전기전자, 통신, 환경산업 등 각 분야의 고성능 산업용 소재로 널리 사용된다. In general, carbon fiber is a fiber made by heating and carbonizing organic fiber in an inert gas, and is lighter than metal, but has higher elasticity and strength than metal. It is widely used as a high-performance industrial material in various fields such as, telecommunications, and environmental industries.

탄소섬유의 제조방법은 탄소섬유 전구체인 폴리아크릴로 나이트릴(Polyacrylonitrile), 피치(Pitch), 페놀(Phenol)-수지 등을 열용융시켜 용융방사(Melt Spinning) 하거나 용매에 용해시켜 용액방사(Solution spinning, dry, wet, dry/wet spinning)하여 탄소섬유 전구체 유기섬유를 얻는다. The carbon fiber manufacturing method is melt spinning by melting the polyacrylonitrile, pitch, and phenol-resin, which are carbon fiber precursors, to melt spinning or dissolving it in a solvent. spinning, dry, wet, dry / wet spinning) to obtain a carbon fiber precursor organic fiber.

이와 같은 방법으로 얻어진 섬유를 공기분위기하에서 열처리하면서 표면산화반응 시켜 섬유간 융착 내지는 열용융을 방지하여 진공 내지는 불활성 분위기에서 탄소화, 흑연화 또는 활성화하여 탄소섬유 또는 활성탄소섬유를 얻는다. The fiber obtained by the above method is subjected to surface oxidation while being heat treated under an air atmosphere to prevent fusion or thermal melting between fibers, and carbonized, graphitized or activated in a vacuum or inert atmosphere to obtain carbon fibers or activated carbon fibers.

탄소섬유나 활성탄소섬유의 물성과 탄화수율은 출발 물질(전구물질)의 화학적 구조, 방사방법, 산화안정화, 탄소화, 활성화 공정 등의 각 조건에 의해서 크게 영향을 받는다. The physical properties and the carbonization yield of the carbon fiber or activated carbon fiber are greatly influenced by each condition such as chemical structure, spinning method, oxidation stabilization, carbonization, activation process of starting material (precursor material).

이 중에서 산화안정화 공정은 열가소성 섬유를 열경화성 섬유로 변환시켜 후속하는 고온 탄소화(흑연화), 활성화 공정에서 섬유의 융착 및 열용융을 방지하기 위해 섬유를 표면으로부터 산화 처리하는 과정으로, 산화 안정화 공정을 행하지 않고 직접 탄소화나 활성화를 하면 개환 및 탈수소 등의 발열반응이 급격하게 진행되어 탄화되기보다는 연소가 된다. Among these, the oxidation stabilization process is a process of converting thermoplastic fibers into thermosetting fibers to oxidize the fibers from the surface to prevent the fusion and thermal melting of the fibers in the subsequent high temperature carbonization (graphitization) and activation processes. If carbonization or activation is performed directly, exothermic reactions such as ring opening and dehydrogenation proceed rapidly and are burned rather than carbonized.

산화안정화 공정은 기상산화, 액상산화, 전기화학적 산화 등이 있다. 액체를 이용한 산화법과 전기화학적 산화방법은 화학약품에 의한 처리 후 발생하는 폐수와 장시간의 전기화학적 처리 및 관리비용이 필요하다는 단점이 있다.
Oxidation stabilization processes include gas phase oxidation, liquid phase oxidation, and electrochemical oxidation. The liquid oxidation method and the electrochemical oxidation method have disadvantages in that wastewater generated after chemical treatment and long-term electrochemical treatment and management costs are required.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 산화안정화 공정시 최단시간에 공기만을 사용하여 탄소섬유를 제조할 수 있는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 제공하고자 하는 것이다. Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention to provide a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator that can produce carbon fibers using only air in the shortest time during the oxidation stabilization process. It is.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마를 통하여 대면적에 오존을 발생할 수 있는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for producing carbon fiber using an ozone generator that can generate ozone in a large area through plasma.

본 발명의 다른 목적은 생성되는 오존의 양을 자동으로 제어할 수 있는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator that can automatically control the amount of ozone generated.

본 발명의 다른 목적은 원사의 산화안정화가 효율적으로 될 수 있는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator that can be oxidatively stabilized yarn.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 탄소섬유가 산화처리 되는 챔버와, 상기 챔버로 공급되는 가스를 가열하는 가열부재 및 상기 챔버로 오존을 공급하는 오존생성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. Carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a chamber in which the carbon fiber is oxidized, a heating member for heating the gas supplied to the chamber and ozone to the chamber It characterized in that it comprises an ozone generating means for supplying.

여기서, 상기 오존생성수단은 상기 전원공급원과 연결되어 플라즈마 방전을 유도하는 제1전극 및 상기 제1전극에 대응되게 형성되어 접지에 연결되는 2전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. Here, the ozone generating means is characterized in that it comprises a first electrode connected to the power supply source to induce plasma discharge and two electrodes formed corresponding to the first electrode and connected to the ground.

이때, 상기 오존생성수단은 챔버 내부에 형성되는 것을 특징으로 한다. At this time, the ozone generating means is characterized in that formed in the chamber.

또한, 상기 제1전극은 하부에 단면이 삼각형의 돌출부가 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the first electrode is characterized in that the protruding portion of the triangle is formed in the longitudinal direction at the bottom.

그리고 상기 제1전극의 돌출부의 하단과 제2전극의 사이에서 플라즈마가 발생되는 것을 특징으로 한다. The plasma is generated between the lower end of the protrusion of the first electrode and the second electrode.

여기서, 상기 챔버 내측은 전기적 절연을 위한 절연체가 형성되는 것을 특징으로 한다. Here, the inside of the chamber is characterized in that the insulator for electrical insulation is formed.

한편, 상기 오존생성수단은 센서 및 오존생성수단을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the ozone generating means is characterized in that it further comprises a control unit for controlling the sensor and the ozone generating means.

또한, 상기 챔버는 가열된 가스가 유입되는 가스유입구 및 유입되는 가스가 배출되는 가스배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the chamber is characterized in that the gas inlet through which the heated gas is introduced and the gas outlet through which the inlet gas is discharged.

그리고 상기 탄소섬유를 이송하는 탄소섬유이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. And it is characterized in that it further comprises a carbon fiber transfer unit for transferring the carbon fiber.

여기서, 상기 탄소섬유이송부는 탄소섬유를 상하에서 압착하고, 이송하는 복수개의 롤러로 형성되는 것을 특징으로 한다. Here, the carbon fiber transfer unit is characterized in that it is formed of a plurality of rollers for pressing and transporting the carbon fiber up and down.

이때, 상기 롤러는 탄소섬유가 롤러에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지턱이 형성되는 것을 특징으로 한다. At this time, the roller is characterized in that the separation prevention jaw is formed to prevent the carbon fiber is separated from the roller.

한편, 상기 오존생성수단은 챔버의 외부에 형성되어 생성된 오존이 가스공급관을 통해 챔버로 공급되는 것을 특징으로 한다.
On the other hand, the ozone generating means is characterized in that the ozone generated by being formed outside the chamber is supplied to the chamber through a gas supply pipe.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 가열된 산소가 플라즈마에 의해 오존으로 개질되고, 개질된 오존을 이용하여 원사를 산화안정화 시키므로 산화안정화 공정을 최단시간에 대량으로 처리할 수 있으므로 생산효율이 증대되는 이점이 있다. As described above, in the carbon fiber manufacturing apparatus using the ozone generator according to the embodiment of the present invention, the oxygen is stabilized by ozone by the heated oxygen and the modified ozone, and the oxidation stabilization process is performed in the shortest time. Since it can be processed in large quantities, there is an advantage that the production efficiency is increased.

또한, 다수개의 돌출부를 통하여 플라즈마가 발생되므로 대면적에 오존을 발생시켜 많은 양의 오존을 생성할 수 있는 이점이 있다. In addition, since the plasma is generated through a plurality of protrusions there is an advantage that can generate a large amount of ozone by generating ozone in a large area.

또한, 센서를 통하여 오존생성수단에서 생성되는 오존의 양을 측정하여 오존의 농도가 높으면 제어부가 오존생성수단을 제어하므로 오존생성수단에서 생성되는 오존의 양을 자동으로 제어할 수 있는 이점이 있다. In addition, by measuring the amount of ozone generated by the ozone generating means through the sensor, if the concentration of ozone is high, the control unit controls the ozone generating means, there is an advantage that can automatically control the amount of ozone generated by the ozone generating means.

또한, 꼬아진 원사가 롤러에 의해 가압됨에 따라 해체되어 산화안정화 공정이 진행되므로 꼬아진 상태로 산화안정화가 되는 것에 비해 효율적인 산화안정화가 이루어지는 이점이 있다.
In addition, since the twisted yarn is disassembled as the pressurized yarn is pressed and the oxidation stabilization process is performed, the oxidation stabilization in the twisted state is more effective than the oxidation stabilization.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 롤러를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 롤러가 사용되는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 사시도.
도 6는 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 측단면도.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시에에 의한 오존생성기를 나타낸 측단면도.1 is a perspective view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a roller according to an embodiment according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator is used roller according to another embodiment according to the present invention.
Figure 6 is a side cross-sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to another embodiment according to the present invention.
Figure 7 is a side cross-sectional view showing an ozone generator according to another embodiment according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 단면도이다. 1 is a perspective view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 탄소섬유(C)가 산화처리 되는 챔버(30)와, 상기 챔버(30)로 공급되는 가스를 가열하는 가열부재(10) 및 상기 챔버(30)로 오존을 공급하는 오존생성수단(20)를 포함한다.
As shown in Figures 1 to 3, the carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention is the chamber 30 and the carbon fiber (C) is oxidized is supplied to the chamber 30 It includes a heating member 10 for heating a gas and ozone generating means 20 for supplying ozone to the chamber 30.

상기 챔버(30)는 상부 일측에 가열된 가스가 공급되는 가스유입구(32)가 형성되고 상부 타측에는 가스가 배출되는 가스배출구(33)가 형성된다. 또한, 챔버(30)의 양측부에는 입구(34) 및 출구(35)가 개구되어 탄소섬유이송부(40)에 의해 이송되는 탄소섬유가 챔버(30) 내부를 통과하여 배출될 수 있도록 형성된다. The chamber 30 has a gas inlet 32 through which heated gas is supplied to one side of the upper chamber, and a gas outlet 33 through which gas is discharged. In addition, the inlet 34 and the outlet 35 are opened at both sides of the chamber 30 so that the carbon fibers conveyed by the carbon fiber transfer part 40 can be discharged through the inside of the chamber 30.

이때, 상기 챔버(30)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작되어 내측은 전기적 절연을 위한 절연체(31)로 형성될 수 있다. 여기서, 절연체(31)는 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 챔버(30)는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있으며, 탄소나노튜브가 공유 결합된 복합 금속 또는 내화 금속(Refractory metal)로 제작될 수도 있다. 이와 같이 챔버(30)는 플라즈마가 발생되어 탄소섬유의 원사가 산화되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다.
In this case, the chamber 30 may be made of a metal material such as aluminum, stainless steel, or copper, and the inside of the chamber 30 may be formed of an insulator 31 for electrical insulation. Here, the insulator 31 is preferably formed of an electrically insulating material such as quartz, ceramic. In addition, the chamber 30 may be made of a coated metal, for example, anodized aluminum or nickel plated aluminum, or may be made of a composite metal or a refractory metal covalently bonded with carbon nanotubes. . As such, the chamber 30 may be made of any material suitable for oxidizing a carbon fiber to generate a plasma.

한편, 가열부재(10)는 가스유입구(32)에 연결된 가스공급관(90)의 내부에 형성되어 공급되는 산소 가스를 가열하여 챔버(30)의 내부로 공급한다. On the other hand, the heating member 10 is formed in the interior of the gas supply pipe 90 connected to the gas inlet 32 is heated to supply the oxygen gas supplied into the chamber 30.

이때, 가열부재(10)는 공급되는 가스를 가열하는 것으로 전기히터, 가스히터, 램프히터, 플라즈마히터 중 선택된 어느 하나로 구성될 수 있으며, 가스를 가열할 수 있는 구성이라면 사용자의 선택에 따라 어떠한 구성을 적용하여도 무방한 것이다.In this case, the heating member 10 may be configured to be any one selected from an electric heater, a gas heater, a lamp heater, and a plasma heater by heating the gas supplied thereto. You can also apply.

상기 가열부재(10)에 의해 가열된 가스는 챔버(30)로 공급되어 오존생성수단(20)에 의해 오존으로 개질된다.
The gas heated by the heating member 10 is supplied to the chamber 30 and reformed into ozone by the ozone generating means 20.

여기서, 상기 오존생성수단(20)은 챔버(30) 내부에 형성되는 것으로 플라즈마 방전을 통하여 공급되는 가스를 오존으로 개질시키는 플라즈마 발생기로 형성되는 것이 바람직하다. Here, the ozone generating means 20 is formed in the chamber 30 is preferably formed of a plasma generator for reforming the gas supplied through the plasma discharge to ozone.

상기 오존생성수단(20)의 구성은 전원공급원(50)과 연결되어 플라즈마 방전을 유도하는 제1전극(21) 및 제1전극(21)에 대응되게 형성되어 접지에 연결되는 제2전극(22)을 포함한다. The ozone generating means 20 is configured to correspond to the first electrode 21 and the first electrode 21 which are connected to the power supply source 50 to induce plasma discharge and are connected to the ground 22. ).

상기 제1전극(21)은 챔버(30)의 내측 상부에 형성되어 전원공급원(50)에서 공급되는 전원으로 플라즈마를 방전하도록 형성된다. 또한, 제2전극(22)은 제1전극(21)과 마주보도록 챔버(30) 내측 하부에 형성되어 일측이 접지에 연결되도록 형성된다. The first electrode 21 is formed on the inner side of the chamber 30 to discharge the plasma with the power supplied from the power supply source 50. In addition, the second electrode 22 is formed in the lower portion inside the chamber 30 to face the first electrode 21 so that one side thereof is connected to the ground.

상기 제1전극(21)은 하부에 단면이 삼각형의 돌출부(23)가 길이방향으로 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(23)의 하단과 제2전극(22)은 소정간격 이격되게 형성되어 돌출부(23)와 제2전극(22) 사이의 좁은 공간에서 플라즈마가 발생된다. 즉, 뾰족하게 형성된 돌출부(23)의 하단과 제2전극(22) 사이의 좁은 공간에서 플라즈마가 발생됨으로써, 높은 밀도의 플라즈마가 발생되므로 짙은 농도의 오존을 생성할 수 있는 효과가 있다. The first electrode 21 may have a protrusion 23 having a triangular cross section at a lower portion thereof in a longitudinal direction. In this case, the lower end of the protrusion 23 and the second electrode 22 are formed to be spaced apart by a predetermined interval so that plasma is generated in a narrow space between the protrusion 23 and the second electrode 22. That is, since plasma is generated in a narrow space between the lower end of the sharply formed protrusion 23 and the second electrode 22, high density plasma is generated, thereby generating ozone having a high concentration.

이때, 상기와 같은 돌출부(23)는 다수개가 형성될 수 있으며, 다수개의 돌출부(23) 사이로 탄소섬유의 원사가 통과되도록 형성되는 것이 바람직하다.
At this time, the protrusion 23 as described above may be formed a plurality, it is preferable that the yarn of the carbon fiber is passed through the plurality of protrusions (23).

한편, 상기 오존생성수단(20)은 센서(60) 및 오존생성수단(20)을 제어하는 제어부(70)를 더 포함한다. 여기서, 센서(60)는 챔버(30) 내부의 오존 농도, 온도 및 내부압력을 측정하는 센서로 형성될 수 있다. On the other hand, the ozone generating means 20 further includes a control unit 70 for controlling the sensor 60 and the ozone generating means 20. Here, the sensor 60 may be formed as a sensor for measuring the ozone concentration, the temperature and the internal pressure inside the chamber 30.

즉, 제어부(70)는 센서(60)에서 측정되는 챔버(30) 내부의 상태에 따라 제1전극(21)에 공급되는 전원을 제어하여 챔버(30) 내부의 오존농도, 온도 및 내부압력을 일정하게 유지되도록 한다.
That is, the controller 70 controls the power supplied to the first electrode 21 according to the state inside the chamber 30 measured by the sensor 60 to adjust the ozone concentration, the temperature and the internal pressure inside the chamber 30. Keep it constant.

도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 롤러를 나타낸 단면도이다. Figure 4 is a cross-sectional view showing a roller according to an embodiment according to the present invention.

상기 챔버(30)의 입구(34) 및 출구(35)에 형성되어 탄소섬유가 챔버(30) 내부에서 산화처리되어 배출되도록 이송하는 탄소섬유이송부(40)는 도 4에서 보는 바와 같이, 탄소섬유의 원사 상하부에 형성되어 탄소섬유의 원사를 압착하여 챔버(30)의 내부로 이송하는 다수개의 롤러(40)로 형성된다. 롤러(40)는 탄소섬유의 원사를 상부에서 가압하는 상부롤러(41)와 하부를 지지하는 하부롤러(42)로 형성된다. The carbon fiber transfer part 40 formed at the inlet 34 and the outlet 35 of the chamber 30 to transport the carbon fiber to be oxidized and discharged inside the chamber 30 is as shown in FIG. Is formed in the upper and lower yarns of the plurality of rollers 40 to compress the yarn of the carbon fiber and transported to the interior of the chamber (30). The roller 40 is formed of an upper roller 41 for pressing the yarn of carbon fiber from the top and a lower roller 42 for supporting the bottom.

여기서, 상부롤러(41)는 압착되는 탄소섬유의 원사가 상부롤러(41)와 하부롤러(42)의 측부로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 양측단에 이탈방지턱(41a)이 형성될 수 있다.Here, the upper roller 41 may be a separation preventing jaw (41a) formed on both sides in order to prevent the yarn of the carbon fiber is compressed to the side of the upper roller 41 and the lower roller 42.

이때, 상기와 같이 형성된 롤러(40)는 탄소섬유의 원사의 가닥마다 각각 형성되어 탄소섬유의 원사의 갯수 만큼 형성될 수 있으며, 도 5에서 보는 바와 같이, 한쌍의 긴 롤러 형태로 형성될 수 있다.
At this time, the rollers 40 formed as described above may be formed for each strand of the yarn of carbon fiber to be formed by the number of yarns of the carbon fiber, as shown in Figure 5, may be formed in a pair of long roller shape. .

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치의 동작을 통하여 탄소섬유가 제조되는 과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the drawings, a process of manufacturing carbon fibers through the operation of a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to an embodiment of the present invention having the above configuration will be described below.

먼저, 탄소섬유의 원사가 상부롤러(41) 및 하부롤러(42)에 의해 가압되어 챔버(30)의 입구(34)로 진입되면 챔버(30) 상부로 공급되는 산소가 가열부재(10)에 의해 가열되어 챔버(30)의 가스유입구(32)를 통해 내부로 유입된다. 이때, 오존생성수단(20)은 전원공급원(50)으로부터 전원을 공급받아 제1전극(21)의 돌출부(23)와 제2전극(22)사이에서 플라즈마가 발생되며 공급되는 가열된 산소가 플라즈마에 의해 오존으로 개질된다. 개질된 오존으로 탄소섬유의 원사가 산화처리되어 탄소섬유이송부(40)에 의해 출구(35)로 배출되고, 산화처리하고 남은 오존은 배기펌프(80)에 의해 가스배출구(33)로 배출된다. First, when the yarn of the carbon fiber is pressed by the upper roller 41 and the lower roller 42 to enter the inlet 34 of the chamber 30, oxygen supplied to the upper portion of the chamber 30 is supplied to the heating member 10. It is heated by the gas inlet 32 through the gas inlet 32 of the chamber (30). At this time, the ozone generating means 20 receives the power from the power supply source 50, the plasma is generated between the protrusion 23 and the second electrode 22 of the first electrode 21 and the heated oxygen supplied to the plasma To ozone. The carbon fiber yarn is oxidized by the modified ozone and discharged to the outlet 35 by the carbon fiber transfer part 40, and the remaining ozone is discharged to the gas outlet 33 by the exhaust pump 80.

이때, 탄소섬유의 원사는 다수개의 돌출부(23) 사이로 통과하여 산화 처리되므로 다량의 탄소섬유의 제조가 가능하다. At this time, since the yarn of the carbon fiber passes through the plurality of protrusions 23 and is oxidized, it is possible to manufacture a large amount of carbon fiber.

한편, 센서(60)가 챔버(30) 내부의 오존 농도, 온도 및 내부압력을 측정하고. 센서(60)에 의해 측정되는 챔버(30)의 내부 상태(오존농도, 온도 및 내부압력)에 따라 제어부(70)는 제1전극(21)에 공급되는 전원을 제어하여 챔버(30) 내부의 오존농도, 온도 및 내부압력을 일정하게 유지되도록 하므로 효율적인 산화처리가 가능하다. Meanwhile, sensor 60 measures ozone concentration, temperature and internal pressure inside chamber 30. The controller 70 controls the power supplied to the first electrode 21 according to the internal state (ozone concentration, temperature and internal pressure) of the chamber 30 measured by the sensor 60. Ozone concentration, temperature and internal pressure are kept constant so that efficient oxidation treatment is possible.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 플라즈마에 의해 개질되는 오존으로 산화 처리하여 탄소섬유를 제조하므로 대량의 탄소섬유를 빠르게 제조할 수 있다.
As described above, the carbon fiber manufacturing apparatus using the ozone generator according to the present invention can produce a large amount of carbon fiber because the carbon fiber is manufactured by oxidation treatment with ozone modified by plasma.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 나타낸 측단면도이다. Figure 6 is a side cross-sectional view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to another embodiment according to the present invention.

도 6에서 보는 바와 같이, 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 오존생성수단(20)이 챔버(30)의 외부에 형성되어 생성된 오존이 챔버(30)의 내부로 공급되어 탄소섬유의 원사를 산화처리 되도록 형성될 수 있다. As shown in FIG. 6, in the carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, ozone generated by the ozone generating means 20 is formed outside the chamber 30, and the ozone generated is supplied into the chamber 30 to provide yarn of the carbon fiber. It may be formed to be oxidized.

오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 탄소섬유의 원사가 산화처리되는 챔버(30)와, 챔버(30)의 상부 일측에 형성되어 오존을 생성하는 오존생성수단(20)과, 생성된 오존과 공급되는 가스를 가열하는 가열부재(10)를 포함한다. The carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator includes a chamber 30 in which yarns of carbon fibers are oxidized, an ozone generating means 20 formed at an upper side of the chamber 30 to generate ozone, and the generated ozone and supply It includes a heating member 10 for heating the gas to be.

상기와 같이 구성된 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치는 오존생성수단(20)에서 생성된 오존과 공급되는 가스가 가열부재(10)에 의해 가열되어 챔버(30) 내부로 공급되고, 롤러(40)에 의해 통과하는 탄소섬유의 원사를 산화처리 하게 된다. In the carbon fiber manufacturing apparatus using the ozone generator configured as described above, the ozone generated in the ozone generating means 20 and the gas supplied are heated by the heating member 10 to be supplied into the chamber 30, and the roller 40. By oxidizing the yarn of the carbon fiber passing through.

이때, 오존생성수단(20)은 통상의 구조를 가지는 오존생성기로 형성될 수 있다.
At this time, the ozone generating means 20 may be formed with an ozone generator having a conventional structure.

도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치를 보인 도면으로서, 본 실시예의 탄소섬유 제조장치에서 상기한 오존생성수단(20)은 플라즈마 방전을 이용하여 오존을 생성할 수 있다. 7 is a view showing a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator according to another embodiment according to the present invention, in the carbon fiber manufacturing apparatus of the present embodiment, the ozone generating means 20 generates ozone using plasma discharge. can do.

여기서, 오존생성기(20)는 챔버(30)의 상부 일측으로 오존을 공급하는 가스공급관(90) 내부에 형성된다. Here, the ozone generator 20 is formed inside the gas supply pipe 90 for supplying ozone to the upper one side of the chamber 30.

상기 가스공급관(90)은 공급되는 가스를 가열하는 가열부재(10)가 형성되고, 가열된 가스에 플라즈마를 방전하는 오존생성기(20)가 형성된다. 오존생성기(20)는 단면이 삼각형의 제1전극(22) 및 제2전극(21)으로 구성된다. 이때, 제1전극(22)은 전원공급원(50)에 연결되어 전원을 공급받아 플라즈마 방전을 유도하고 제2전극(21)은 접지에 연결된다. The gas supply pipe 90 is formed with a heating member 10 for heating the gas to be supplied, and the ozone generator 20 for discharging the plasma to the heated gas is formed. The ozone generator 20 includes a first electrode 22 and a second electrode 21 having a triangular cross section. In this case, the first electrode 22 is connected to the power supply source 50 to receive power to induce plasma discharge, and the second electrode 21 is connected to the ground.

상기 오존생성기(20)에서 생성된 오존은 가스공급관(90)을 통해 챔버(30)의 내부로 공급되어 탄소섬유의 원사를 산화처리하고 배기펌프(80)에 의해 챔버(30)의 상부 타측에 연결된 가스배출관(92)으로 배출된다. 이때, 가스배출관(92)과 가스공급관(90)이 연통되도록 형성되어 가스배출관(92)을 통해 배출되는 가스 중 일부는 다시 가열부재(10)와 오존생성기(20)를 통과해 오존으로 개질되어 챔버(30)로 공급되고, 남은 가스는 배기펌프(80)에 의해 가스배출관(92)의 외부로 배출된다.The ozone generated by the ozone generator 20 is supplied into the chamber 30 through the gas supply pipe 90 to oxidize the yarn of carbon fiber, and to the other side of the upper chamber 30 by the exhaust pump 80. It is discharged to the connected gas discharge pipe (92). At this time, the gas discharge pipe 92 and the gas supply pipe 90 is formed in communication with some of the gas discharged through the gas discharge pipe 92 is passed through the heating member 10 and the ozone generator 20 is reformed to ozone. The gas is supplied to the chamber 30, and the remaining gas is discharged to the outside of the gas discharge pipe 92 by the exhaust pump 80.

여기서, 가스공급관(90)에 가스가 유입되는 부위에는 유입되는 가스를 가열부재(10)로 안내하고, 가스배출관(92)을 통해 배출되는 가스 중 일부만을 가열부재(10)로 안내하는 가스안내막(91)이 형성될 수 있다.
Here, a gas guide to guide the gas to the heating member 10 in the gas supply pipe 90 to the heating member 10, and guides only a part of the gas discharged through the gas discharge tube 92 to the heating member 10. A film 91 may be formed.

이상에서 본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 요지 또는 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be appreciated that the invention can be variously modified and modified without departing from the spirit or scope of the invention as provided by the following claims. It will be obvious to those of ordinary skill in the industry.

10 : 가열부재 20 : 오존생성기
21 : 제1전극 22 : 제2전극
23 : 돌출부 30 : 챔버
31 : 절연체 32 : 가스유입구
33 : 가스배출구 34 : 입구
35 : 출구 40 : 탄소섬유이송부
41 : 상부롤러 41a : 이탈방지턱
42 : 하부롤러 50 : 전원공급원
60 : 센서 70 ; 제어부
80 : 배기펌프 90 : 가스공급관
91 : 가스안내막 92 : 가스배출관10: heating member 20: ozone generator
21: first electrode 22: second electrode
23: projection 30: chamber
31: insulator 32: gas inlet
33 gas outlet 34 inlet
35 outlet 40 carbon fiber transfer part
41: upper roller 41a: release prevention jaw
42: lower roller 50: power supply
60: sensor 70; The control unit
80: exhaust pump 90: gas supply pipe
91: gas guide film 92: gas discharge pipe

Claims (12)

탄소섬유가 산화처리 되는 챔버;
상기 챔버로 공급되는 가스를 가열하는 가열부재; 및
상기 챔버로 오존을 공급하는 오존생성수단;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.A chamber in which carbon fibers are oxidized;
A heating member for heating the gas supplied to the chamber; And
Ozone generating means for supplying ozone to the chamber;
Carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator comprising a. 제1항에 있어서,
상기 오존생성수단은
상기 전원공급원과 연결되어 플라즈마 방전을 유도하는 제1전극 및
상기 제1전극에 대응되게 형성되어 접지에 연결되는 2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 1,
The ozone generating means
A first electrode connected to the power supply source to induce plasma discharge;
The carbon fiber manufacturing apparatus using the ozone generator, characterized in that it comprises a second electrode formed to correspond to the first electrode and connected to the ground. 제2항에 있어서,
상기 오존생성수단은 챔버 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 2,
The ozone generating means is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that formed in the chamber. 제3항에 있어서,
상기 제1전극은 하부에 단면이 삼각형의 돌출부가 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 3,
The first electrode is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that the cross section is formed in the longitudinal direction of the lower end in the longitudinal direction. 제4항에 있어서,
상기 제1전극의 돌출부와 제2전극의 사이에서 플라즈마가 발생되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.5. The method of claim 4,
Apparatus for producing a carbon fiber using an ozone generator, characterized in that the plasma is generated between the protrusion of the first electrode and the second electrode. 제3항에 있어서,
상기 챔버 내측면은 전기적 절연을 위한 절연체가 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 3,
The chamber inner surface is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that an insulator for electrical insulation is formed. 제3항에 있어서,
상기 오존생성수단은 센서 및 오존생성수단을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 3,
The ozone generating means further comprises a control unit for controlling the sensor and the ozone generating means carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator. 제3항에 있어서,
상기 챔버는 가열된 가스가 유입되는 가스유입구 및
유입되는 가스가 배출되는 가스배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 3,
The chamber is a gas inlet through which the heated gas is introduced and
Carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that the gas discharge port is discharged inlet gas is formed. 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유를 이송하는 탄소섬유이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 1,
Carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator characterized in that it further comprises a carbon fiber transfer unit for transferring the carbon fiber. 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유이송부는 탄소섬유를 상하에서 압착하고, 이송하는 복수개의 롤러로 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 1,
The carbon fiber transfer unit is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that formed by a plurality of rollers for pressing and transporting the carbon fiber up and down. 제10항에 있어서,
상기 롤러는 탄소섬유가 롤러에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 10,
The roller is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that the separation prevention jaw is formed to prevent the carbon fiber is separated from the roller. 제1항에 있어서,
상기 오존생성수단은 챔버의 외부에 형성되어 생성된 오존이 가스공급관을 통해 챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 오존생성기를 이용한 탄소섬유 제조장치.The method of claim 1,
The ozone generating means is a carbon fiber manufacturing apparatus using an ozone generator, characterized in that the ozone generated by being formed outside the chamber is supplied to the chamber through a gas supply pipe.
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