KR20130101923A - 탄소섬유 분리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유 분리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뭉쳐있는 탄소섬유를 자석에 의한 자속과, 전류에 의한 기전력 및 서로 다른 전하간의 인력을 이용하여 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 탄소섬유 분리장치는 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서, 상기 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유에 양측에 구비되어 상기 다수의 탄소섬유에 일방향으로 자속을 발생시키는 N극 자석과 S극 자석; 및 상기 뭉쳐있는 탄소섬유 각각에 전류를 가하여 상기 전류에 의한 기전력과 상기 자속에 의해 상기 탄소섬유를 분리시키는 제1전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

탄소섬유 분리장치 및 방법{Method and apparatus for separating carbon fibers}
본 발명은 탄소섬유 분리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뭉쳐있는 탄소섬유를 자석에 의한 자속과, 전류에 의한 기전력 및 서로 다른 전하간의 인력을 이용하여 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법에 관한 것이다.
탄소섬유 일반적으로 탄화수소의 열분해에 의한 기상법으로 제조되고 있다. (특개평7-150419호 공보, 특개평5-321039호 공보, 특개소60-215816호 공보, 특개소61-70014호 공보, 특공평5-36521호공보, 특공평3-61768호 공보 등) 그 섬유는, 지름이 통상 O.O1∼5㎛정도이다.
지름이 O.Ol㎛이상이면, 기상법의 탄소섬유와 같은 동심원상, 나이테상의 구조를 갖는 카본나노튜브나 카본나노섬유도 포함된다.
미세한 탄소섬유는 금속, 수지, 세라믹 등으로의 충전재(필러)로서의 용도가 제안되고 있다. 특히 최근 소형의 휴대전화, 비디오카메라, 노트북 컴퓨터 등의 포터블기기의 발전이 현저하고, 그것에 사용하는 전원으로서 Li이온 2차전지(Li전지)를 비롯한 소형의 2차전지의 수요가 급격히 신장하고 있어, 그 전지의 필러로서의 용도가 검토되고 있다.
그러나 이와 같이 얇은 지름의 탄소섬유가 다발로 뭉쳐 있는 경우 해당 탄소섬유 다발에서 탄소섬유를 분리하기 쉽지 않았다는 문제가 있어 이에 대한 연구가 시급하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 뭉쳐있는 탄소섬유를 자석에 의한 자속과, 전류에 의한 기전력 및 서로 다른 전하간의 인력을 이용하여 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 탄소섬유 분리장치는, 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유에 양측에 구비되어 다수의 탄소섬유에 일방향으로 자속을 발생시키는 N극 자석과 S극 자석; 및 뭉쳐있는 탄소섬유 각각에 전류를 가하여 전류에 의한 기전력과 자속에 의해 상기 탄소섬유를 분리시키는 제1전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 탄소섬유 분리장치는, 자속과 기전력에 의해 분리된 다수의 탄소섬유를 포집하는 입구와, 입구에서 포집된 탄소섬유를 배출하는 출구가 형성된 탄소섬유 포집기; 및 탄소섬유 포집기의 출구에 존재하는 탄소섬유를 출구 바깥으로 끌어당겨 배출하기 위한 전원을 탄소섬유 분리기의 출구에 인가하는 제2전원;을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유는 N극 자석과 S극 자석간의 자속에 의해 1차로 분리되고, 제1전원에 의해 발생되는 기전력에 의해 2차로 분리됨이 바람직하다.
또한, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유의 일단 외주면에는 제1전원을 인가받는 전원인가부재가 구성되고, 탄소섬유의 다른 일단 외주면에는 탄소섬유가 N극 자석과 S극 자석 사이에 위치될 때까지 이탈되지 않도록 하는 밴딩부재가 구성된 것이 바람직하다.
한편, 제1전원과 제2전원은 직류전원인 것이 바람직하다.
여기서, 제1전원과 제2전원의 -측은 공통으로 접지된 것이 바람직하다.
그리고, 제1전원과 접지 사이에는 제1전원을 온/오프하는 제1스위치가 구성되고, 제2전원과 접지 사이에는 각각 제2전원을 온/오프하는 제2스위치가 구성된 것이 바람직하다.
한편, 제2스위치는 탄소섬유 분리기에서 탄소섬유를 상기 출구 바깥으로 배출할 때 배출되는 시간이 조절되도록 설정된 간격으로 온/오프되는 것이 바람직하다.
또한, 탄소섬유 포집기는 입구에서 출구로 좁아지도록 경사진 것이 바람직하다.
여기서, 탄소섬유 포집기의 출구는 제1전원의 -단자와 제2전원의 -단자와 공통연결된 것이 바람직하다.
그리고 탄소섬유 포집기의 출구에는 출구에서부터 설정된 간격으로 이격되어 제2전원의 +전원을 인가하는 기판이 더 구비된 것이 바람직하다.
한편, 기판 상부에는 분리장치의 출구에서 배출되는 탄소섬유를 부착하기 위한 테이프가 더 형성된 것이 바람직하다.
또한 탄소섬유 포집기의 출구측 직경은 탄소섬유가 제2전원인가 시 배출되도록 탄소섬유의 직경보다 상대적으로 작게 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 탄소섬유 분리방법은 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유의 양측에 구비된 N극 자석과 S극 자석 및 직류전원의 +측 또는 -측 전원을 인가하여 자속 및 기전력에 의해 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 각각 분리시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서, 자속에 의해 뭉쳐있는 탄소섬유를 1차로 분리하는 단계; 및 자속에 의해 1차로 분리된 탄소섬유 각각에 전류를 인가하여 기전력에 의해 다수의 탄소섬유가 2차로 분리되도록 제1전원을 인가하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제1전원에 의해 각각 분리된 다수의 탄소섬유가 포집되는 입구와, 입구에서 포집된 상기 탄소섬유를 한가닥씩 배출하는 출구가 형성된 탄소섬유 포집기의 입구에 탄소섬유들이 도달하면 탄소섬유 포집기의 출구에 탄소섬유를 출구측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 인가하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 탄소섬유 포집기의 출구에는 상기 제2전원의 +전원을 인가받는 기판이 더 구비되어 탄소섬유를 배출시키는 것이 바람직하다.
한편 제2전원은 스위치에 의해 설정된 간격으로 온/오프되는 것이 바람직하다.
또한, 탄소섬유 포집기의 출구에서 배출된 탄소섬유는 탄소섬유를 접착하는 테이프에 부착되는 것을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 뭉쳐 있는 탄소섬유를 N극과 S극간의 자속에 의해 분리할 수 있다.
둘째, 뭉쳐 있는 탄소섬유에 전류를 인가하여 기전력에 의해 탄소섬유를 분리시킬 수 있다.
셋째, 분리시킨 탄소섬유를 적절한 크기로 잘라 1가닥씩 개별적으로 테이핑함으로써 사용자의 선택에 따라 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치의 뭉쳐있는 탄소섬유와 자석을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 3은 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유에 자속이 가해지는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 자속이 가해지는 탄소섬유에 전류를 흘려 기전력이 발생되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 자속 및 기전력에 의해 분리된 탄소섬유가 탄소섬유 포집기에서 배출되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 배출되는 탄소섬유를 개별적으로 테이핑한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치의 뭉쳐있는 탄소섬유와 자석을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 3은 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유에 자속이 가해지는 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 자속이 가해지는 탄소섬유에 전류를 흘려 기전력이 발생되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, N극 자석(10)과 S극 자석(20)간에는 N극에서 S극으로 자속이 발생한다. 이때, 뭉쳐있는 탄소섬유(30)의 일단 외주면에는 전원(전류)를 인가받는 전원인가부재(50)가 구성되고, 탄소섬유(30)의 다른 일단 외주면에는 탄소섬유(30)가 N극 자석(10)과 S극 자석(20) 사이에 위치될 때까지 이탈되지 않도록 하는 밴딩부재(40)가 구성된다.
한편, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 뭉쳐있는 탄소섬유(30)가 N극 자석(10)과 S극 자석(20) 사이에 위치하면 자속에 의해 뭉쳐있는 탄소섬유(30)가 1차로 분리된다.
이때, 도 3에서와 같이 탄소섬유(30)의 일단 외주면을 감싸고 있는 전원인가부재(50)에 제1전원(70)으로부터 전원을 인가하면 탄소섬유(30)에 전류가 흐르게 된다. 이때, 각각의 탄소섬유(30)는 전류의 흐름에 따라 기전력이 발생한다. 여기서 로렌쯔의 힘을 이용할 수 있다.
그에 따라 N극 자석(10)과 S극 자석(20) 사이에서의 자속과 제1전원(70)에 의한 기전력에 의해 도 4에 나타낸 바와 같이 탄소섬유(30)가 분리된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 자속 및 기전력에 의해 분리된 탄소섬유가 탄소섬유 포집기에서 배출되는 상태를 설명하기 위한 도면이고, 8은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치에서 배출되는 탄소섬유를 개별적으로 테이핑한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
자속 및 기전력에 의해 밴드부재(40)에서 계속해서 분리되는 탄소섬유(30)는 탄소섬유 포집기(60)에 쌓이게 된다. 이때, 탄소섬유 포집기(60)는 탄소섬유(30)가 포집되는 입구와 탄소섬유(30)가 한 가닥씩 배출되는 출구로 구성되는데, 탄소섬유 포집기(60)의 출구에는 출구에서부터 설정된 간격으로 이격되어 제2전원(80)의 +전원을 인가하는 기판(110)이 구비되어 있다.
여기서, 탄소섬유 포집기(60)는 입구에서 출구측으로 상대적으로 좁아지도록 구성한다. 그리고, 기판(110)상에는 배출되는 탄소섬유(30)를 개별적으로 테이핑하기 위한 테이프(120)가 형성되어 있다. 이때, 탄소섬유 포집기(60)의 출구측 너비는 탄소섬유(30)의 직경보다 상대적으로 작게(예로써 95 내지 99%범위) 구성하여 탄소섬유(30)가 출구측으로 바로 배출되지 않고 탄소섬유 포집기(60)의 출구쪽에 걸려 있도록 한다.
여기서, 제1전원(70)과 제2전원(80)은 직류전원을 이용하며, 제1전원(70)과 제2전원(80)의 -측은 공통으로 접지된다. 이때, 제1전원(70)과 접지 사이에는 제1전원(70)을 온/오프하는 제1스위치(90)가 구성되고, 제2전원(80)과 접지 사이에는 제2전원(80)을 온/오프하는 제2스위치(100)가 구성된다.
여기서, 제2스위치(100)는 탄소섬유 분리기(60)에서 탄소섬유(30)가 출구 바깥으로 배출할 때 배출되는 시간(테이핑되는 시간)간격이 조절되도록 설정된 간격으로 온/오프되도록 한다.
그에 따라 탄소섬유(30)는 테이프(120) 위에 설정된 간격으로 부착된다.
도 9는 본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법은 기본적으로 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유(100)를 분리하는 방법에 있어서, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유에 N극과 S극 자석사이에 위치시켜 자속에 의해 1차로 분리하고, 탄소섬유에 직류전원의 +측 또는 -측 전하를 인가하여 기전력에 의해 2차로 분리시킨다.
이를 보다 상세히 설명하면 우선, 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유(30)를 분리하는 방법에 있어서, N극 자석(10)과 S극 자석(20) 사이에 뭉쳐있는 탄소섬유(30)를 위치시켜 탄소섬유(30)를 자속에 의해 1차로 분리한다(S100).
이어, 탄소섬유(30) 각각에 전류를 인가하여 기전력에 의해 2차로 분리한다(S110).
분리된 탄소섬유(30)는 탄소섬유 포집기(60)에 포집되고, 탄소섬유 포집기(60)의 출구에 쌓이게 된다(S120).
그러면 탄소섬유 포집기(60)에는 제2전원(80)의 -전원을 인가하고, 출구에서 소정거리 이격된 기판(110)에는 제2전원(80)의 +전원을 인가하여 탄소섬유(30)가 탄소섬유 포집기(60)의 출구로부터 기판(70)측으로 인력에 의해 배출된다(S130). 이때, 제2스위치(100)를 설정된 간격으로 온/오프 시켜 탄소섬유(30)가 탄소섬유 포집기(60)의 출구로 설정된 간격으로 하나씩 배출된다.
한편, 탄소섬유 포집기(60)의 출구에서 배출된 탄소섬유(30)는 기판(110) 상부에 마련된 테이프(120)에 테이핑된다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : N극 자석 20 : S극 자석
30 : 탄소섬유 40 : 밴드부재
50 : 전원인가부재 60 : 탄소섬유 포집기
70 : 제1전원 80 : 제2전원
90 : 제1스위치 100 : 제2스위치
110 : 기판 120 : 테이프

Claims (19)

  1. 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서,
    상기 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유에 양측에 구비되어 상기 다수의 탄소섬유에 일방향으로 자속을 발생시키는 N극 자석과 S극 자석; 및
    상기 뭉쳐있는 탄소섬유 각각에 전류를 가하여 상기 전류에 의한 기전력과 상기 자속에 의해 상기 탄소섬유를 분리시키는 제1전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소섬유 분리장치는,
    상기 자속과 기전력에 의해 분리된 상기 다수의 탄소섬유를 포집하는 입구와, 상기 입구에서 포집된 탄소섬유를 배출하는 출구가 형성된 탄소섬유 포집기; 및
    상기 탄소섬유 포집기의 상기 출구에 존재하는 상기 탄소섬유를 상기 출구 바깥으로 끌어당겨 배출하기 위한 전원을 상기 탄소섬유 분리기의 상기 출구에 인가하는 제2전원;을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유는 상기 N극 자석과 S극 자석간의 자속에 의해 1차로 분리되고, 상기 제1전원에 의해 발생되는 기전력에 의해 2차로 분리됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유의 일단 외주면에는 상기 제1전원을 인가받는 전원인가부재가 구성되고, 상기 탄소섬유의 다른 일단 외주면에는 상기 탄소섬유가 상기 N극 자석과 S극 자석 사이에 위치될 때까지 이탈되지 않도록 하는 밴딩부재가 구성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1전원과 상기 제2전원은 직류전원인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1전원과 상기 제2전원의 -측은 공통으로 접지된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1전원과 상기 접지 사이에는 상기 제1전원을 온/오프하는 제1스위치가 구성되고, 상기 제2전원과 상기 접지 사이에는 각각 제2전원을 온/오프하는 제2스위치가 구성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2스위치는 상기 탄소섬유 분리기에서 상기 탄소섬유를 상기 출구 바깥으로 배출할 때 상기 배출되는 시간이 조절되도록 설정된 간격으로 온/오프되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기는 상기 입구에서 상기 출구로 좁아지도록 경사진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기의 상기 출구는 상기 제1전원의 -단자와 상기 제2전원의 -단자와 공통연결된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기의 상기 출구에는 상기 출구에서부터 설정된 간격으로 이격되어 상기 제2전원의 +전원을 인가하는 기판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 상부에는 상기 분리장치의 출구에서 배출되는 탄소섬유를 부착하기 위한 테이프가 더 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기의 출구측 직경은 상기 탄소섬유가 상기 제2전원인가 시 배출되도록 상기 탄소섬유의 직경보다 상대적으로 작게 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
  14. 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서,
    상기 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유의 양측에 구비된 N극 자석과 S극 자석 및 직류전원의 +측 또는 -측 전원을 인가하여 자속 및 기전력에 의해 상기 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 각각 분리시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
  15. 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서,
    자속에 의해 상기 뭉쳐있는 탄소섬유를 1차로 분리하는 단계; 및
    상기 자속에 의해 1차로 분리된 상기 탄소섬유 각각에 전류를 인가하여 기전력에 의해 상기 다수의 탄소섬유가 2차로 분리되도록 제1전원을 인가하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1전원에 의해 각각 분리된 상기 다수의 탄소섬유가 포집되는 입구와, 상기 입구에서 포집된 상기 탄소섬유를 한가닥씩 배출하는 출구가 형성된 탄소섬유 포집기의 상기 입구에 상기 탄소섬유들이 도달하면 상기 탄소섬유 포집기의 출구에 상기 탄소섬유를 상기 출구측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 인가하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기의 상기 출구에는 상기 제2전원의 +전원을 인가받는 기판이 더 구비되어 상기 탄소섬유를 배출시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2전원은 스위치에 의해 설정된 간격으로 온/오프되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 탄소섬유 포집기의 상기 출구에서 배출된 상기 탄소섬유는 상기 탄소섬유를 접착하는 테이프에 부착되는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
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