KR20200061892A

KR20200061892A - 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치

Info

Publication number: KR20200061892A
Application number: KR1020180147727A
Authority: KR
Inventors: 손승용; 남성국; 김욱영; 김세현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-03
Also published as: KR102580199B1

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 합성 공정 중 발생되는 금속 이물을 제거하기 위한 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 탄소나노튜브를 메인 반응기에서 합성하는 합성 단계, 상기 합성 단계에서 합성이 완료된 탄소나노튜브를 이송하는 이송 단계, 상기 이송 단계에서 이송된 상기 탄소나노튜브를 전자석 탈철기로 투입하여 금속 이물을 제거하는 이물 제거 단계, 상기 이물 제거 단계에서 이물이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조기에 투입하여 건조시키는 건조 단계 및 상기 건조 단계에서 건조된 상기 탄소나노튜브를 포장기로 투입하여 포장하는 포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치{MEHTOD AND APPARATUS FOR CARBON NANO TUBES PROCESSING}

본 발명은 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 탄소나노튜브 합성 공정 중 발생되는 금속 이물을 제거하기 위한 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치에 관한 것이다.

탄소나노튜브는 항공우주, 생명공학, 환경에너지, 의약, 의료, 전자, 컴퓨터 등 활용 분야가 다양하다.

특히 최근에는 IT산업 및 글로벌 전기자동차 시장의 성장과 더불어 리튬이온전지의 핵심소재라고 할 수 있는 도전재로 탄소나노튜브를 활용하고 있다.

대한민국공개 특허 제10-2018-0090462호에는 종래의 탄소나노튜브 섬유의 제조방법 및 이로 제조된 탄소나노튜브 섬유가 개시되어 있다.

종래의 탄소나노튜브 공정 또는 가공 공정에서는 원료 내 및 공정 상에서 발생된 금속 이물을 영구 자석을 이용하여 제거하였으나, 이 방법은 정기적으로 청소가 필요하여 공정을 멈추어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 영구자석은 탄소나노튜브가 자석 표면에 점점 두껍게 부착되어 탈철 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 자기력선 세기를 조절할 수 없어서 등급 별 제품에 따로 대응할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 정기적인 청소 및 유지관리가 필요없고 탈철 효율도 일정하게 유지할 수 있는 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법은 탄소나노튜브를 메인 반응기에서 합성하는 합성 단계, 상기 합성 단계에서 합성이 완료된 탄소나노튜브를 이송하는 이송 단계, 상기 이송 단계에서 이송된 상기 탄소나노튜브를 전자석 탈철기로 투입하여 금속 이물을 제거하는 이물 제거 단계, 상기 이물 제거 단계에서 이물이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조기에 투입하여 건조시키는 건조 단계 및 상기 건조 단계에서 건조된 상기 탄소나노튜브를 포장기로 투입하여 포장하는 포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기는 자기력선을 온 하면 전자석에 자력이 발생하여 상기 탄소나노튜브의 금속 이물들이 상기 전자석 탈철기 내부에 달라붙게 할 수 있다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기를 오프(off) 하면 상기 전자석의 자력이 제거되어 상기 전자석 탈철기 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 떨어지게 하여 별도의 회송 라인으로 이송하게 유도할 수 있다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기는 자력의 세기를 조절할 수 있고, 상기 전자석 탈철기의 자기력 세기를 강하게 하여 상기 전자석 탈철기 내부에 금속 이물들이 달라붙게 할 수 있다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기의 자력 세기를 약하게 하면, 상기 전자석 탈철기 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 떨어지게 하여 별도의 회송 라인으로 이송하게 유도할 수 있다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기의 내부를 진동하여 상기 탄소나노튜브가 상기 전자석 탈철기의 내부로부터 떨어지도록 유도할 수 있다.

상기 이물 제거 단계에서 상기 전자석 탈철기는 전자석의 진동 세기를 조절할 수 있다.

상기 이송 단계에서 이송된 탄소나노튜브는 저장부에 저장되고, 상기 저장부는 상기 탄소나노튜브를 상기 전자석 탈철기로 투입할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치는 탄소나노튜브가 합성되는 메인 반응기, 합성된 상기 탄소나노튜브에서 전자석을 이용해 금속 이물질들을 제거시키는 전자석 탈철기, 금속 이물질들이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조시키는 건조기 및 건조된 상기 탄소나노튜브를 포장시키는 포장기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 반응기에서 합성된 탄소나노튜브를 이송하기 위한 이송부를 더 포함할 수 있다.

상기 이송부로 이송된 상기 탄소나노튜브를 저장하고, 저장된 상기 탄소나노튜브를 상기 전자석 탈철기로 공급하기 위한 저장부를 더 포함할 수 있다.

상기 전자석 탈철기는, 필터링 역할을 하며, 상부 영역에 위치되는 탈철부를 포함하고, 상기 탈철부는 중심부에 설치되는 필터부, 및 상기 필터부의 둘레에 형성되어 상기 필터부를 자화(磁化)시키는 전자석부를 포함하고, 상기 탈철부를 통과한 상기 탄소나노튜브를 상기 건조기로 투입하기 위해 상기 탈철부의 하부에 형성된 펠레타이저를 포함할 수 있다.

상기 필터부는 복수 개의 그리드(grid)로 이루어진 필터로 이루어질 수 있다.

상기 필터부는 진동 세기의 조절이 가능하게 진동될 수 있다.

상기 필터부를 진동시키기 위한 동력을 제공하는 진동모터를 포함할 수 있다.

펠레타이저는 상기 탈철부와 상기 펠레타이저를 서로 연결하도록 형성되고, 상기 탈철부로부터 상기 펠레타이저로 금속 이물들이 분리된 상기 탄소나노튜브의 이동을 가이드하는 메인 라인과, 상기 메인 라인와 연결되어 상기 탄소나노튜브로부터 분리된 금속 이물의 회수를 유도하는 별도의 회송 라인과, 상기 메인 라인과 상기 회송 라인 사이에 설치되어 상기 메인 라인과 상기 회송 라인 중 어느 하나만을 선택적으로 개통하는 2웨이 밸브를 포함할 수 있다.

상기 전자석부는 0 ~ 12000G 까지의 자력을 조절할 수 있다.

상기 전자석부는 전원을 조작하여 온/오프 가능할 수 있다.

상기 메인 반응기는 상기 탄소나노튜브를 파우더 형태로 생성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브의 금속 이물질을 전자석 탈철기로 제거하기 때문에 자력의 세기를 조절할 수 있어 제품의 등급 및 특성에 따라 자력의 세기를 다르게 조절하여 대응할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전자석 탈철기를 온/오프 함에 따라 전자석 탈철기에 달라붙은 금속 이물질의 두께가 너무 두꺼워지지 않도록 제거할 수 있기 때문에 전자석 탈철기의 탈철 효율을 유지 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전자석 탈철기로부터 떨어져 나간 금속 이물질은 별도의 회송 라인으로 이송함에 따라 청소 등의 유지관리를 하지 않아도 탄소나노튜브 가공 공정을 연속적으로 수행 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 전자석 탈철기의 내부를 진동하여 탄소나노튜브가 전자석 탈철기의 내부로부터 잘 떨어지도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전자석 탈철기의 내부 진동 세기를 조절하여 제품 등급 및 특성에 대응되게 전자석 탈철기의 진동 세기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 탄소나노튜브 가공 방법에 따른 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치의 전자석 탈철기만을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에서 지지대를 제거하고 전자석 탈철기를 측면에서 내부의 주요부가 보이도록 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치의 필터만을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터부만을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자석 탈철기를 측면에서 내부의 주요부가 보이도록 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 펠레타이저에서 금속 이물질을 배출하는 것을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법을 도시한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 탄소나노튜브 가공 방법에 따른 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법은 합성 단계(S1), 이송 단계(S2), 이물 제거 단계(S3), 건조 단계(S4) 및 포장 단계(S5)를 포함한다.

상기 합성 단계(S1)는 탄소나노튜브를 메인 반응기(100)에서 합성하는 단계일 수 있다.

탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 원통형 모양의 나노 구조를 지니는 탄소의 동소체일 수 있다.

나노튜브는 원통형 풀러렌 계열의 구조를 지니며, 그래핀이라는 탄소 원자 한 층으로 이루어진 막을 벽으로 하며 길고 속이 빈 튜브 모양으로 만들어졌기 때문에 탄소나노튜브라고 부른다.

탄소나노튜브는 기계적, 전기적 그리고 열적 특성이 매우 우수하며 이로 인해 나노 복합재료 제조 분야에서 기존의 첨가제를 대체할 수도 있다.

특히, 리튬 이온 전지의 양극에 전도성 충진제로 쓰이는 카본 블랙을 대체하는 분야가 가장 유망한 분야일 수 있다.

현재 주요 전지 업체들이 탄소나노튜브를 양극 첨가재로 사용하여 특성이 개선된 리튬 2차 전지를 개발하였으며, 향후 급격한 시장 확대가 예상되는 모바일 기기, 전지 자동차 등에 사용될 수 있다.

메인 반응기(100)에서 합성된 탄소나노튜브는 파우더 형태로 생성될 수 있다.

상기 이송 단계(S2)는 상기 합성 단계(S1)에서 합성이 완료된 탄소나노튜브를 이송하는 단계일 수 있다.

상기 이송 단계(S2)는 이송 벨트, 컨베이어 벨트(conveyor belt) 등과 같은 이송 장치를 사용하여 파우더 형태의 탄소나노튜브를 이송할 수 있다.

상기 이송 단계(S2)에서 이송된 탄소나노튜브는 저장부(300)에 공급되어 저장될 수 있다.

그리고 저장부(300)는 저장된 탄소나노튜브를 전자석 탈철기(400)로 투입할 수 있다.

상기 이물 제거 단계(S3)는 상기 이송 단계(S2)에서 이송된 탄소나노튜브가 저장된 저장부(300)로부터 투입된 탄소나노튜브로부터 금속 이물을 제거하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 전자석을 이용하는 전자석 탈철기(400)를 통해서 탄소나노튜브에 섞인 금속 이물을 제거하는 단계일 수 있다.

탄소나노튜브 내의 금속 이물은 탄소나노튜브를 합성하는 과정에서 발생하는 미세한 금속 이물로 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등으로 형성될 수 있다. 이러한 금속 이물들이 탄소나노튜브 응용 제품에 섞여 들어가면 불량을 야기할 수 있다.

이물 제거 단계(S3)에서 전자석 탈철기(400)는 자기력선을 온(on)하면 전자석에 자력이 발생하여 탄소나노튜브에 섞인 금속 이물들을 자력으로 끌어당길 수 있다. 이와 같이 금속 이물들을 자력으로 끌여당겨 전자석 탈철기(400) 내부에 금속 이물들을 달라붙게 함에 따라 탄소나노튜브로부터 금속 이물들을 제거할 수 있다.

반면, 전자석 탈철기(400)는 자기력선을 오프(off)하면 전자석의 자력이 제거되어 전자석 탈철기(400) 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 떨어지게 할 수 있다. 이렇게 전자석 탈철기(400) 내부로부터 떨어져 나간 금속 이물들은 전자석 탈철기(400)의 하부에 별도로 마련된 회송 라인(410b)을 통해 금속 이물 저장부(미도시)로 이송하게 유도할 수 있다.

한편, 이물 제거 단계(S3)에서 전자석 탈철기(400)는 자력의 세기를 조절할 수 있다. 전자석 탈철기(400)의 자기력 세기를 강하게 하면 전자석 탈철기(400) 내부에 비교적 무게가 무거운 금속 이물들을 포함한 금속 이물들이 달라붙게 할 수 있다.

또한, 이물 제거 단계(S3)에서 전자석 탈철기(400)의 자력 세기를 약하게 하면, 전자석 탈철기(400) 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 전자석 탈철기(400)의 내부로부터 떨어지게 할 수 있어 별도의 회송 라인(410b)으로 금속 이물들의 이송을 유도할 수 있다. 여기서 자력의 세기를 조절하여 비교적 무게가 가벼운 금속 이물들의 제거를 유도할 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 이물 제거 단계(S3)는 전자석 탈철기(400)의 내부를 진동하여 탄소나노튜브가 전자석 탈철기(400)의 내부로부터 떨어지도록 유도할 수 있다. 이때. 전자석 탈철기(400)의 내부를 진동하는 진동의 세기를 조절하여 전자석 탈철기(400)의 내부에 금속 이물질이 많으면 진동을 강하게 하고 전자석 탈철기(400)의 내부에 금속 이물질이 적으면 진도을 약하게 할 수 있다. 이렇게 전자석 탈철기(400)의 내부에 달라붙은 금속 이물질을 제거함에 따라 전자석 탈철기(400)의 내부에 금속 이물질이 두껍게 달라붙어 자력의 세기를 약하게 하여 효율을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

상기 건조 단계(S4)는 상기 이물 제거 단계(S3)에서 금속 이물이 제거된 탄소나노튜브를 건조기(500)에 투입하여 건조시키는 단계일 수 있다.

상기 포장 단계(S5)는 상기 건조 단계(S4)에서 건조된 탄소나노튜브를 포장기(600)로 투입하여 포장하는 단계일 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치는 탄소나노튜브가 합성되는 메인 반응기(100), 합성된 상기 탄소나노튜브에서 전자석을 이용해 금속 이물질들을 제거시키는 전자석 탈철기(400), 금속 이물질들이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조시키는 건조기(500) 및 건조된 상기 탄소나노튜브를 포장시키는 포장기(600)를 포함한다.

메인 반응기(100)는 탄소나노튜브를 파우더 형태로 생성되도록 합성할 수 있다.

메인 반응기(100)에서 합성된 탄소나노튜브는 이송 벨트, 컨베이어 벨트 등으로 형성된 이송부(200)에 의해 이송될 수 있다.

이송부(200)에 의해 이송된 탄소나노튜브는 저장부(300)에 저장될 수 있다. 저장부(300)는 탄소나노튜브를 저장하여 정해진 시간동안 일정한 양만큼 전자석 탈철기(400)로 공급할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치의 전자석 탈철기만을 도시한 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치의 전자석 탈철기(400)는 필터링 역할을 하며, 상부 영역에 위치되는 탈철부(410)와 필터링 된 탄소나노튜브를 건조기(500, 도 2 참조)로 유도하기 위해 하부 영역에 위치되는 펠레타이저(420)를 포함할 수 있다.

전자석 탈철기(400)는 지지대(440)에 의해 바닥으로부터 지지될 수 있다.

도 4는 도 3에서 지지대를 제거하고 전자석 탈철기를 측면에서 내부의 주요부가 보이도록 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브의 가공 장치의 필터만을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부만을 도시한 사시도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈철부(410)는 중심부에 설치되는 필터부(411) 및 필터부(411)의 둘레에 형성되어 필터부(411)를 자화(磁化)시키는 전자석부(419)를 포함할 수 있다.

필터부(411)는 도 5를 참조하여 금속 소재인 복수 개의 그리드(grid)로 이루어진 복수 개의 필터(411a)를 도 6과 같이 서로 적층하여 조립할 수 있다.

도 5는 복수 개의 그리드로 이루어진 하나의 필터를 도시하고 있고, 도 6은 도 5에서 도시 되는 필터가 복수 개 적층되어 조립된 필터부(411)를 도시하고 있다.

전자석부(419)의 자력에 의해 금속 소재의 필터부(411)는 자화되고 탈철부(410)로 투입된 탄소나노튜브는 필터부(411)를 통해 상측에서 하측으로 이동하면서 자화된 필터부(411)에 금속 이물질이 달라붙어 금속 이물질이 제거된 파우더 형의 탄소나노튜브만이 하측으로 통과할 수 있다.

펠레타이저(410)는 탄소나노튜브의 이동을 위한 메인 라인(410a)과 탄소나노튜브와 분리된 금속 이물질의 배출을 위한 회송 라인(410b) 및 메인 라인(410a)과 회송 라인(410b) 사이에 설치되어 선택적으로 둘 중 어느 하나만을 개통시키는 2웨이 밸브(410c)를 포함할 수 있다.

메인 라인(410a)은 탈철부(410)와 펠레타이저(420)를 서로 연결하도록 형성되고, 탈철부(410)로부터 펠레타이저(420)로 금속 이물들이 분리된 탄소나노튜브의 이동을 가이드할 수 있다.

회송 라인(410b)은 탈철부(410)와 연결되도록 메인 라인(410a)의 하부와 연결될 수 있고, 회송 라인(410b)과 메인 라인(410a)과의 사이에는 2웨이 밸브(410c)가 설치될 수 있다. 2웨이 밸브(410c)는 메인 라인(410a)과 회송 라인(410b) 중 어느 하나만을 개통하여 탄소나노튜브가 메인 라인(410a) 통해 이동하게 하거나 금속 이물들이 회송 라인(410b)을 통해 배출될 수 있게 할 수 있다.

즉, 전자석부(419)가 온 상태에서는 메인 라인(410a)을 개통하여 금속 이물들이 제거된 탄소나노튜브가 메인 라인(410a)을 통해 이동할 수 있도록 하고, 전자석부(419)가 오프 상태에서는 회송 라인(410b)을 개통하여 자력이 제거된 필터부(411)로부터 떨어지는 금속 이물들이 회송 라인(410b)을 통해 배출되게 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자석 탈철기를 측면에서 내부의 주요부가 보이도록 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 전자석 탈철기(400)는 탈철부(410)의 내부에 냉각수를 수용하고 탈철부(410)의 일측에 상기 냉각수의 온도를 유지할 수 있는 냉각기(412)를 설치하여 탈철부(410) 내부의 온도 상승을 방지함에 따라 안정화시킬 수 있다.

또한, 탈철부(410)와 펠레타이저(420)의 사이에 진동모터(430)를 설치하여 필터부(411, 도 6 참조)를 진동하게 할 수 있다.

필터부(411)를 진동하여 필터부(411)에 금속 이물질 및 탄소나노튜브가 두껍게 달라붙는 것을 방지함에 따라 자화된 필터부(411)의 자력이 약해져서 금속 이물질을 필터부(411)에 달라붙게 하는 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

진동모터(430)는 필터부(411)의 진동 세기를 조절하여 필터부(411)에 달라붙은 금속 이물질 및 탄소나노튜브의 양에 따라 필터부(411)의 진동 세기를 다르게 할 수 있다.

도 8은 도 7의 펠레타이저에서 금속 이물질을 배출하는 것을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 전자석부(419, 도 4 참조)가 오프 되면, 진동모터(430)가 필터부(411, 도 6 참조)를 진동시키고, 2웨이 밸브(410c)는 메인 라인(410a)을 닫고 회송 라인(410b)을 열어서 진동되는 필터부(411)로부터 떨어지는 금속 이물질이 회송 라인(410b)을 통해 배출될 수 있도록 유도할 수 있다.

종래의 파우더 및 펠렛 내의 금속 이물은 영구자석 모듈을 사용하여 제거하였다

종래의 방법은 표면에 부착된 오염물은 사람이 직접 청소하는 방법 밖에 없어서 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 자기력선이 일정하게 고정되어 있어서 제품 등급(grade)에 따라 다른 자기력선을 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

탈철효율

	자력세기	탈철 전→탈철 후 농도	탈철효율%
제조예 1	2000G	20→10 PPM	50
		2회 분석 평균
제조예 2	2000G	42→10 PPM	76.2
		2회 분석 평균
제조예 3	3000G	42→7 PPM	83.3
		2회 분석 평균

표 1은 본 발명의 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치에 의한 금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 후 ICP(inductively coupled plasma)를 사용하여 Fe 함량 변화를 실험한 제조예이다.

	자력세기	탈철 전→탈철 후 농도	탈철효율%
비교예 1	12000G	100→63 PPM	37
		2회 분석 평균
비교예 2	12000G	100→75 PPM	25
		2회 분석 평균

표 2는 종래의 탄소나노튜브의 가공에서 영구자석 모듈을 사용하는 금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 후 ICP를 사용하여 Fe 함량 변화를 실험한 비교예이다.

상기 제조예와 상기 비교예를 비교해 보면 제조예의 탈철효율이 비교예에 비해 자력의 세기가 낮음에도 불구하고 탈철효율이 현저하게 높음을 알 수 있다.

제조예 1

금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 전 Fe 함량 농도가 20PPM에서 자력의 세기를 2000G로하여 탈철한 후 Fe 함량 농도를 2회 분석한 평균의 탈철 후 Fe 함량 농도는 10PPM으로 낮아졌고 탈철효율은 50%였다.

제조예 2

금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 전 Fe 함량 농도가 42PPM에서 자력의 세기를 2000G로하여 탈철한 후 Fe 함량 농도를 2회 분석한 평균의 탈철 후 Fe 함량 농도는 10PPM으로 낮아졌고 탈철효율은 76.2%였다.

제조예 3

금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 전 Fe 함량 농도가 42PPM에서 자력의 세기를 3000G로하여 탈철한 후 Fe 함량 농도를 2회 분석한 평균의 탈철 후 Fe 함량 농도는 7PPM으로 낮아졌고 탈철효율은 83.3%였다.

비교예 1

금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 전 Fe 함량 농도가 100PPM에서 자력의 세기를 12000G로하여 탈철한 후 Fe 함량 농도를 2회 분석한 평균의 탈철 후 Fe 함량 농도는 63PPM으로 낮아졌고 탈철효율은 37%였다.

비교예 2

금속 이물 포함 탄소나노튜브의 탈철 전 Fe 함량 농도가 100PPM에서 자력의 세기를 12000G로하여 탈철한 후 Fe 함량 농도를 2회 분석한 평균의 탈철 후 Fe 함량 농도는 75PPM으로 낮아졌고 탈철효율은 25%였다.

상술한 실험 결과 비교예에 비해 제조예의 탈철효율이 현저하게 높아진걸 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 탄소나노튜브의 금속 이물질을 전자석 탈철기로 제거하기 때문에 자력의 세기를 조절할 수 있어 제품의 등급 및 특성에 따라 자력의 세기를 다르게 조절하여 대응할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 가공 방법 및 그 탄소나노튜브의 가공 장치를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

100: 메인 반응기
200: 이송부
300: 저장부
400: 전자석 탈철기
410: 탈철부
410a: 메인 라인
410b: 회송 라인
410c: 2웨이 밸브
411: 필터부
411a: 필터
412: 냉각기
430: 진동모터
419: 전자석부
420: 펠레타이저
430: 진동모터
440: 지지대
500: 건조기
600: 포장기

Claims

탄소나노튜브를 메인 반응기(100)에서 합성하는 합성 단계(S1):
상기 합성 단계(S1)에서 합성이 완료된 탄소나노튜브를 이송하는 이송 단계(S2);
상기 이송 단계(S2)에서 이송된 상기 탄소나노튜브를 전자석 탈철기(400)로 투입하여 금속 이물을 제거하는 이물 제거 단계(S3);
상기 이물 제거 단계(S3)에서 이물이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조기(500)에 투입하여 건조시키는 건조 단계(S4); 및
상기 건조 단계(S4)에서 건조된 상기 탄소나노튜브를 포장기(600)로 투입하여 포장하는 포장 단계(S5); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)는 자기력선을 온(on) 하면 전자석에 자력이 발생하여 상기 탄소나노튜브의 금속 이물들이 상기 전자석 탈철기(400) 내부에 달라붙게 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)를 오프(off) 하면 상기 전자석의 자력이 제거되어 상기 전자석 탈철기(400) 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 떨어지게 하여 별도의 회송 라인(410b)으로 이송하게 유도하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)는 자력의 세기를 조절할 수 있고, 상기 전자석 탈철기(400)의 자기력 세기를 강하게 하여 상기 전자석 탈철기(400) 내부에 금속 이물들이 달라붙게 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)의 자력 세기를 약하게 하면, 상기 전자석 탈철기(400) 내부에 달라붙었던 금속 이물들이 떨어지게 하여 별도의 회송 라인(410b)으로 이송하게 유도하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)의 내부를 진동하여 상기 탄소나노튜브가 상기 전자석 탈철기(400)의 내부로부터 떨어지도록 유도하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 이물 제거 단계(S3)에서 상기 전자석 탈철기(400)는 전자석의 진동 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이송 단계(S2)에서 이송된 탄소나노튜브는 저장부(300)에 저장되고, 상기 저장부(300)는 상기 탄소나노튜브를 상기 전자석 탈철기(400)로 투입하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 방법.
탄소나노튜브가 합성되는 메인 반응기(100);
합성된 상기 탄소나노튜브에서 전자석을 이용해 금속 이물질들을 제거시키는 전자석 탈철기(400);
금속 이물질들이 제거된 상기 탄소나노튜브를 건조시키는 건조기(500); 및
건조된 상기 탄소나노튜브를 포장시키는 포장기(600); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 반응기(100)에서 합성된 탄소나노튜브를 이송하기 위한 이송부(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 이송부(200)로 이송된 상기 탄소나노튜브를 저장하고, 저장된 상기 탄소나노튜브를 상기 전자석 탈철기(400)로 공급하기 위한 저장부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 전자석 탈철기(400)는,
필터링 역할을 하며, 상부 영역에 위치되는 탈철부(410)를 포함하고,
상기 탈철부(410)는 중심부에 설치되는 필터부(411), 및 상기 필터부(411)의 둘레에 형성되어 상기 필터부(411)를 자화(磁化)시키는 전자석부(419)를 포함하고,
상기 탈철부(410)를 통과한 상기 탄소나노튜브를 상기 건조기(500)로 투입하기 위해 상기 탈철부(410)의 하부에 형성된 펠레타이저(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 필터부(411)는 복수 개의 그리드(grid)로 이루어진 필터(411a)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 필터부(411)는 진동 세기의 조절이 가능하게 진동되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 필터부(411)를 진동시키기 위한 동력을 제공하는 진동모터(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 12에 있어서,
펠레타이저(410)는,
상기 탈철부(410)와 상기 펠레타이저(420)를 서로 연결하도록 형성되고, 상기 탈철부(410)로부터 상기 펠레타이저(420)로 금속 이물들이 분리된 상기 탄소나노튜브의 이동을 가이드하는 메인 라인(410a)과,
상기 메인 라인(410a)와 연결되어 상기 탄소나노튜브로부터 분리된 금속 이물의 회수를 유도하는 별도의 회송 라인(410b)과,
상기 메인 라인(410a)과 상기 회송 라인(410b) 사이에 설치되어 상기 메인 라인(410a)과 상기 회송 라인(410b) 중 어느 하나만을 선택적으로 개통하는 2웨이 밸브(410c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 전자석부는 0 ~ 12000G 까지의 자력을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 전자석부는 전원을 조작하여 온/오프 가능한 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 메인 반응기(100)는 상기 탄소나노튜브를 파우더 형태로 생성하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 가공 장치.