WO2012173318A1 - 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 혼합 방법 - Google Patents

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WO2012173318A1
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mixing
electromagnetic waves
particle mixture
dispersing
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PCT/KR2011/009929
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이대길
김부기
김기현
유영호
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한국과학기술원
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    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
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    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F2035/99—Heating

Definitions

  • the present invention relates to a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves, and more particularly, to a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves capable of uniformly mixing the particles by electromagnetic waves.
  • Particle mixtures are widely used in many fields, such as reinforcing polymers, absorbing electromagnetic waves, surface treatment, and foods.
  • the particle mixture is prepared by dispersing it in matrix or solution, and by mixing the particles with the particles. It is important that the particle mixture is uniformly dispersed at high volume fract ions.
  • nanocomposites composed of nano-sized particles in the particle mixing technology are expected to be a key field in the material industry because they can greatly improve mechanical, chemical and physical properties. Theoretically, nano-sized particles have a higher volume fraction because of the smaller spacing between particles than micro-sized particles.
  • the size of the particles is small so that the attraction force between the particles acts to generate aggregate (Aggregat ion).
  • Aggregat ion a portion that can be uniformly mixed with the polymer resin (20) or the solution before curing due to the coagulation of the nanoparticles (10) by Van der Waals' force (F).
  • the blood fraction is very low, about 3-5%.
  • the retaining part 30 in which the nanoparticles 10 were packed is shown with a hidden line.
  • the transmission electron microscopy (TEM) photographs of the Chutz nanoparticles shown in FIG. 2 show that the hollow portions 30 of the quartz nanoparticles are generated.
  • nanoparticles have a small volume fraction that can actually be mixed due to the formation of coarser due to the van der Waals forces.
  • unevenness is caused by unevenness.
  • the conventional agitator In order to solve this, the conventional agitator
  • the object of the present invention is to increase the spacing between particles by the selective heating of the particles using electromagnetic waves electromagnetic waves that can mix the particles in a high dispersion uniformity and volume fraction To provide a method for dispersing and mixing the particles using.
  • a feature of the present invention for achieving the above object comprises the steps of mixing the particles in any one of a polymer resin and a solution before curing to form a particle mixture;
  • the present invention relates to a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves, which includes applying and applying electromagnetic waves to a particle mixture so that particles are heated.
  • Another feature of the present invention is to prepare a particle mixture by mixing the system 1 particles and the system 2 particles in a non-polar solution;
  • the present invention relates to a method of dispersing and mixing particles using electromagnetic waves, comprising applying and dispersing electromagnetic particles to a particle mixture to disperse and mix the first and second particles.
  • Another feature of the present invention comprises the steps of: mixing the non-conductive particles in a non-polar solution to form a particle mixture; Heating the particle mixture such that thermal runaway of the non-conductive particles occurs;
  • the present invention relates to a method of dispersing and mixing particles using electromagnetic waves, which comprises applying and applying electromagnetic waves to a particle mixture to disperse and mix the non-conductive particles.
  • the dispersion uniformity and volume fraction of the particles may be improved, thereby maximizing the reinforcement and physical property modification effects by particle mixing.
  • These particle dispersion and mixing techniques can be usefully employed in polymer reinforcement, electromagnetic wave absorption, surface treatment and food applications.
  • FIG. 1 is a view illustrating a general method of dispersing and mixing particles
  • FIG. 2 is a transmission electron micrograph showing a package of quartz nanoparticles
  • 3 is a view showing a particle mixture in a first embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention
  • FIG. 4 is a view illustrating a first embodiment of a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a particle mixture in a second embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating a second embodiment of a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a particle mixture in a third embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a third embodiment of a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • 9a to 9c are transmission electron micrographs showing dispersion and mixing of carbon black and quartz particles in a fourth embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • 10A to 10E are transmission electron micrographs illustrating the mixing time of carbon black and quartz particles in the fourth embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • FIG. 3 and 4 are views for explaining a first embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • the first embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves is used to mix the particles 40 with any one of known materials, for example, a polymer resin before curing and a solution 50.
  • Particles 40 may be comprised of electrically ly-conducting part icles 42.
  • the conductive particles 42 for example, carbon nanotubes, or particles of particles, effectively absorb electromagnetic waves 50 through conduction losses.
  • the electromagnetic wave 70 is applied to the particle mixture 60, the conductive particles The rulers 42 are heated.
  • the surrounding solution 50 is heated and expanded or vaporized, and a pressure P is generated between the conductive particles 42. At this time, the solution 50 may be removed by vaporization by heating the conductive particles 42.
  • the expanded or vaporized region 80 generated around the conductive particles 42 is indicated by a dashed line.
  • the conductive particles 42 increase the spacing between the conductive particles 42 while overcoming the van der Waals forces. If the spacing between the conductive particles 42 is increased, the space between the conductive particles 42 is filled with the solution 50, and the conductivity is due to the solution 50 filled between the dispersed conductive particles 42. Re-aggregat ions of the particles 42 are prevented.
  • the space in which the conductive particles 42 can be mixed increases, so that the conductive particles 42 can be added to the solution 50 to increase the volume fraction.
  • the mixing efficiency can be improved.
  • 5 and 6 are views for explaining a second embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • the polymer resin before curing since the polymer resin before curing has polarity, it absorbs the electromagnetic wave 70 through dielectric loss. Therefore, in the case of a polymer resin or a solution in which the conductive particles 42 have a mixed polarity, that is, a resin or a solution having a high dielectric loss rate, the electromagnetic wave 70 reaching the conductive particles 42 may be lowered, thereby lowering the mixing efficiency. . In this case, the mixing efficiency can be improved by adjusting the frequency of the electromagnetic wave and mixing the nonpolar solution.
  • the electromagnetic wave 70 effectively reaches the conductive particles 42 that are mixed inside the particle mixture 70, thereby improving the mixing efficiency.
  • the method of mixing the nonpolar solution 52 is mixed with the polymer resin or the solution before the curing, the nonpolar solution 52, that is, the solution having a low dielectric loss rate, to mix particles.
  • the conductive particles 42 are mixed, and the nonpolar solution 52 is separated and removed from the particle mixture 70.
  • the nonpolar solution 52 may be composed of any one of acetone and methane having a low vaporization point. Acetone and methanol are removed by heating the particle mixture 70 by heating means such as a burner or a heater.
  • the method of dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention can selectively heat all the conductive particles 42 present in the space where the electromagnetic waves 70 reach, so that the size of the conductive particles 42 is small. Since the large dispersing force due to the expansion or vaporization region 80 of the polymer resin or the solution between the conductive particles 42 acts, the dispersion uniformity and the volume fraction can be greatly improved.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining a third embodiment of the method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • the first particles 140a and the second particles 140b are nonpolar.
  • the electromagnetic wave 70 is added to the particle mixture 160 to disperse and mix.
  • the first particles 140a may be composed of conductive particles 142a and the second particles 140b may be composed of non-conductive particles 142b.
  • the nonpolar solution 52 may be composed of acetone, methanol.
  • the non-conductive particles 142a are heated to generate the expansion or vaporization region 80 of the nonpolar solution 52 around the conductive particles 142a. do . Due to vaporization of the nonpolar solution 52, a pressure P is generated between the conductive particles 42. This pressure P acts as a dispersing force of the conductive particles 42, and the conductive particles 142a and the non-conductive particles 142b are uniformly dispersed and mixed.
  • FIGS. 10A to 10E are transmission electron micrographs for explaining a fourth embodiment of a method for dispersing and mixing particles using electromagnetic waves according to the present invention.
  • 9A to 9C quartz particles are dispersed and mixed as carbon black and non-conductive particles as examples of conductive particles.
  • the average diameter of carbon black is 30 nm, and the average diameter of quartz particles is 15 nm.
  • the nonpolar solution for the composition of the particle mixture of carbon black and quartz particles consists of acetone.
  • Carbon black and quartz particles are mixed with acetone at a ratio of 10: 1, and an electromagnetic wave having a frequency of 2.45 GHz and a power of 0.7 kW is added to the particle mixture.
  • Carbon black is heated by electromagnetic waves, and acetone is vaporized so that carbon black and quartz particles are uniformly dispersed and mixed.
  • 10A to 10E show the transmission electron microscope images of carbon black and quartz particles when the mixing time (Mi xing time) of the electromagnetic wave is gradually increased to 5 seconds, 10 seconds, 20 seconds, and 30 seconds. It can be seen that the dispersion uniformity is improved.
  • the particles may be composed of non-conductive particles, ie materials having a low dielectric loss, for example ceramic particles, instead of conductive particles.
  • Ceramic particles are materials with little dielectric loss at room temperature.
  • electromagnetic waves may be applied to the particle mixture to uniformly disperse and mix the ceramic particles. That is, a material with a low dielectric loss rate increases dielectric loss rate above a critical temperature, thereby absorbing electromagnetic waves.
  • the dielectric loss rate is further increased to accelerate the heating.
  • the nonpolar solution ie, acetone
  • a heating means such as a burner
  • electromagnetic waves the nonpolar solution is expanded or vaporized by heating by thermal runaway of the particles. It is possible.
  • the present invention is usefully applied for shortening the production time and reducing the production cost in the manufacture of new materials, pharmaceuticals, foods and the like.

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Abstract

본 발명은 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 혼합 방법을 개시한다. 본 발 명은 입자들을 경화 전의 고분자 수지와 용액 중 어느 하나에 혼합하여 입자 혼합 물을 조성하고， 입자들이 가열되도록 입자 혼합물에 전자기파를 가하여 입자들을 분산 및 혼합한다. 또한， 본 발명은 제 1 입자들과 계 2 입자들을 무극성 용액에 혼 합하여 입자 혼합물올 조성하고, 입자 혼합물에 전자기파를 가하여 제 1 입자들과 제 2 입자들을 분산 및 혼합한다. 본 발명에 의하면， 입자 혼합물에 전자기파를 가 하여 입자들의 분산 균일도 및 부피 분율올 향상시킴으로써, 입자 혼합에 의한 보 강, 물성 개질 효과를 극대화 할수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
전자기파를 이용한 입자의 분산 및 혼합 방법
【기술분야】
본 발명은 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 관한 것으로, 보 다 상세하게는 전자기파에 의하여 입자를 균일하게 흔합할 수 있는 전자기파를 이 용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 관한 것이다.
【배경기술】
입자 흔합물 (Part icle mixture)은 고분자의 보강， 전자기파의 흡수 , 표면처 리， 식품 등 여 러 분야에서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 입자 흔합물은 기지재 (Matrix)나 용액에 분산시키는 방법 , 입자와 입자를 흔합하는 방법으로 제조하고 있다. 입자 흔합물은 높은 부피 분율 (Volume fract ion)로 균일하게 분산하는 것이 중요하다.
최근에는 탄소 입자나 쿼츠 입자 (Quartz part icle) 등을 고분자 재료에 흔합 하여 재료의 강성 , 강도， 열팽창계수 등을 조절하는 방법 등이 활발하게 연구 및 웅용되고 있다. 입자 흔합 기술은 비교적 낮은 비용으로 재료의 특성을 조절하는데 용이하며 , 입자의 부피 분율을 향상시 키는 것에 의해 기존 재료보다 월등히 우수한 특성을 확보할 수 있다. 한편으로， 입자 흔합 기술에서 나노 크기의 입자가 흔합되 어 조성되는 나노복합체는 기 계적 , 화학적， 물리적 특성을 크게 향상시킬 수 있어 소재산업에서 핵심적 인 분야가 될 것으로 전망되고 있다. 이론적으로 나노 크기의 입자는 마이크로 크기의 입자에 비해 입자와 입자 사이 공간이 작기 때문에 부피 분율이 높아야 한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 , 입자의 흔합 과정에서 입자의 크기가 작아 질수톡 입자간 인력이 작용하여 웅집 (Aggregat ion)이 발생된다. 나노 입자 (10)들의 경우 , 반데르발스의 힘 (Van der Waals ' force, F)에 의한 나노 입자 (10)들의 웅집 으로 인하여 경화 전의 고분자 수지 (20) 또는 용액에 균일하게 흔합될 수 있는 부 피 분율이 약 3~5%로 매우 낮다. 도 1에 나노 입자 (10)들이 웅집되어 있는 옹집 부 분 (30)을 은선으로 나타냈다. 도 2에 나타나 있는 춰츠 나노 입자들의 투과전자현 미경 (Transmission electron microscopy, TEM) 사진을 보면 , 쿼츠 나노 입자들의 웅집 부분 (30)이 발생된 것을 알 수 있다.
이와 같이 나노 입자는 입자간 반데르발스의 힘에 의한 웅집 이 발생하여 실 제 흔합 가능한 부피 분율이 매우 낮다. 또한， 웅집 현상으로 인해 흔합이 불균일 하여 일정한 성능을 확보하는데 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 기존에는 교반기
(St irrer) , 를밀 (Rol Hni 1 1 ) , 볼밀 (Bal Hni 1 1 )， 초음파를 이용한 입자의 흔합 방법 을 적용되고 있으나, 웅집 현상으로 인한 한계를 극복하는 것이 어 려운 실정 이다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 상기한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로， 본 발명의 목적은 , 전자기파를 이용한 입자의 선택적 가열에 의해 입자간 간격올 늘려 입자를 높은 분산 균일도 및 부피 분율로 흔합할 수 있는 전자기파를 이용한 입자 의 분산 및 흔합 방법을 제공함에 있다.
【기술적 해결방법】
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은， 입자들을 경화 전의 고분자 수지와 용액 중 어느 하나에 흔합하여 입자 흔합물을 조성하는 단계와; 입 자들이 가열되도록 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 입자들을 분산 및 흔합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 있다.
본 발명의 다른 특징은， 계 1 입자들과 계 2 입자들을 무극성 용액에 흔합하여 입자 흔합물올 조성하는 단계와; 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 제 1 입자들과 제 2 입자들을 분산 및 혼합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 있다.
본 발명의 또 다른 특징은， 비도전성 입자들올 무극성 용액에 흔합하여 입자 흔합물을 조성하는 단계와; 비도전성 입자들의 열폭주 현상이 발생되도록 입자 흔 합물을 가열하는 단계와; 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 비도전성 입자들을 분 산 및 흔합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 있다.
【유리한 효과】
본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법은 입자 흔합 물에 전자기파를 가하여 입자들의 분산 균일도 및 부피 분율을 향상시킴으로써 , 입 자 흔합에 의한 보강， 물성 개질 효과를 극대화 할 수 있다. 이 러한 입자 분산 및 흔합 기술은 고분자의 보강， 전자기파 흡수 , 표면 처리 및 식품 분야에 유용하게 채택할 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 일반적 인 입자의 분산 및 흔합 방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면 , 도 2는 쿼츠 나노 입자의 웅집 이 나타나 있는 투과전자현미경 사진이다. 도 3은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 1 실시 예에서 입자 흔합물을 나타낸 도면 ,
도 4는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 1 실시 예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 2 실시 예에서 입자 흔합물을 나타낸 도면，
도 6은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 2 실시 예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 3 실시 예에서 입자 흔합물을 나타낸 도면 ,
도 8은 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 계 3 실시 예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 4 실시 예에서 카본 블랙과 쿼츠 입자들의 분산 및 흔합을 나타낸 투과전 자현미경 사진들 ,
도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔 합 방법의 계 4 실시 예에서 카본 블랙과 쿼츠 입자들의 흔합 시간올 설명하기 위하 여 나타낸 투과전자현미경 사진들이다.
【발명의 실시를 위한 형 태】
본 발명의 그 밖의 목적， 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 분명해질 것이 다.
이하， 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법에 대한 바람직한 실시 예들올 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면들이다. 도 3올 참조하면， 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 1 실시 예는 입자 (40)들을 기지재， 예를 들어 경화 전의 고분자 수지 , 용액 (50) 중 어느 하나에 흔합하여 입자 흔합물 (60)을 조성한 다. 입자 (40)들은 도전성 입자 (Electrical ly-conduct ing part icle; 42)들로 구성될 수 있다. 도전성 입자 (42)들， 예를 들어 카본나노튜브 (Carbon nanotube) , 혹연 입 자 등은 도전 손실 (Conduct ive loss)을 통해 전자기파 (Electromagnet ic wave; 50) 를 효과적으로 흡수한다. 전자기파 (70)가 입자 흔합물 (60)에 가해지면 , 도전성 입 자 (42)들이 가열된다. 도전성 입자 (42)들의 가열에 의하여 주위의 용액 (50)이 가열 되면서 팽창 또는 기화되고， 도전성 입자 (42)들 사이에 압력 (P)이 발생된다. 이때 , 용액 (50)은 도전성 입자 (42)들의 가열에 의하여 기화시켜 제거할 수 있다. 도 4에 도전성 입자 (42)들의 주위에서 발생되는 팽창 또는 기화 영 역 (80)을 일점쇄선으로 나타냈다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 , 도전성 입자 (42)들의 온도가 용액 (50)의 기화점보다 높아지면 , 도전성 입자 (42)들의 주위에서 기화에 의하여 기포 또는 공 동 (Cavitat ion)이 발생된다. 이 러한 용액 (50)의 기화에 의하여 발생하는 압력 (P)은 도전성 입자 (42)들의 분산력으로 작용된다. 따라서 도전성 입자 (42)들은 반데르발 스의 힘을 극복하면서 도전성 입자 (42)들 사이의 간격 이 증가된다. 도전성 입자 (42)들 사이의 간격이 증가되면 , 도전성 입자 (42)들 사이의 공간은 용액 (50)으로 채워지고， 분산된 도전성 입자 (42)들 사이에 채워지는 용액 (50)으로 인하여 도전성 입자 (42)들의 재웅집 (Re-aggregat ion)이 방지된다.
도전성 입자 (42)들 사이의 간격 이 멀어지면 , 도전성 입자 (42)들이 흔합될 수 있는 공간이 증가되므로 , 도전성 입자 (42)들을 용액 (50)에 추가하여 부피 분율을 높일 수 있다. 본 실시 예에 있어서 도전성 입자 (42)들과 용액 (50)에 전자기파를 가 함과 동시에 용액 (50)을 교반기와 같은 장치에 의하여 기계적 분산력을 가하면 흔 합 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5와 도 6은 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면들이다. 도 5와 도 6을 참조하면 , 경화 전의 고분 자 수지는 극성 (Polari ty)올 가지고 있으므로 , 유전 손실 (Dielectric loss)을 통해 전자기파 (70)를 흡수한다. 그러므로 도전성 입자 (42)들이 흔합된 극성을 갖는 고분 자 수지나 용액의 경우 , 즉 유전 손실율이 높은 수지나 용액은 도전성 입자 (42)들 에 도달하는 전자기파 (70)가 낮아져 흔합 효율이 떨어질 수 있다. 이 경우 , 흔합 효율은 전자기파의 주파수를 조절하는 방법과 무극성 용액올 흔합하는 방법에 의하 여 향상시킬 수 있다.
전자기파 (70)는 주파수가 낮을수록 입자 흔합물 (70)에 대한 침투 깊이 (Penetrat ion depth)가 깊어진다. 따라서 전자기파 (70)의 주파수 조절에 의하여 입 자 흔합물 (70)의 내부에 흔합되어 있는 도전성 입자 (42)들에 전자기파 (70)를 효과 적으로 도달시켜 흔합 효율을 향상시킬 수 있다.
무극성 용액 (52)을 흔합하는 방법은 앞에서 설명한 경화 전의 고분자 수지 또는 용액올 무극성 용액 (52) , 즉 유전 손실률이 낮은 용액과 흔합하여 입자 흔합 물 (70)에 홉수되는 전자기파 (70)를 줄인 후 , 도전성 입자 (42)들을 흔합하고 , 입자 흔합물 (70)로부터 무극성 용액 (52)을 분리하여 제거한다. 무극성 용액 (52)은 기화 점이 낮은 아세톤 , 메탄을 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 아세톤 , 메탄올은 입자 흔합물 (70)을 버너， 히터 등의 가열수단에 의하여 가열하여 제거한다 .
이와 같이 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법은 전자기파 (70)가 도달하는 공간에 존재하는 모든 도전성 입자 (42)들을 선택적으로 가열할 수 있으므로， 도전성 입자 (42)들의 크기가 작아도 도전성 입자 (42)들 사이 에 고분자 수지나 용액의 팽창 또는 기화 영 역 (80)에 의한 큰 분산력 이 작용하기 때문에 분산 균일도와 부피 분율을 크게 향상 시킬 수 있다.
도 7과 8은 발명에 따른 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다 . 도 7과 도 8을 참조하면 , 서로 다른 종류의 제 1 입자 (140a)들과 제 2 입자 (140b)들만올 흔합하는 경우 , 제 1 입자 (140a)들과 제 2 입 자 (140b)들은 무극성 용액 (52)에 흔합하여 입자 흔합물 (160)을 조성한 후， 입자 흔 합물 (160)에 전자기파 (70)를 가하여 분산 및 흔합한다. 제 1 입자 (140a)들은 도전성 입자 (142a)들로 구성되고 , 계 2 입자 (140b)들은 비도전성 입자 (142b)들로 구성될 수 있다. 무극성 용액 (52)은 아세톤 , 메탄올로 구성될 수 있다. 한편， 본 실시 예에 있 어서 입자들로 비도전성 입자들을 흔합하는 경우에는 도전성 입자들을 일부 첨가하 여 도전성 입자들 주위에서 발생하는 분산력이 주변에 위치한 비도전성 입자들에 작용하도록 함으로써 , 비도전성 입자들도 효과적으로 분산 및 흔합이 가능하다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 , 전자기파 (70)가 가해지면 , 도전성 입자 (142a)들이 가열되면서 도전성 입자 (142a)들 주위에서 무극성 용액 (52)의 팽창 또 는 기화 영 역 (80)이 발생된다 . 무극성 용액 (52)의 기화로 인하여 도전성 입자 (42) 들 사이에 압력 (P)이 발생된다. 이 압력 (P)은 도전성 입자 (42)들의 분산력으로 작 용되고， 도전성 입자 (142a)들과 비도전성 입자 (142b)들은 균일하게 분산 및 흔합된 다.
도 9a 내지 도 9c와 도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 전자기파를 이용 한 입자의 분산 및 흔합 방법의 제 4 실시 예를 설명하기 위하여 나타낸 투과전자현 미경 사진이다. 도 9a 내지 도 9c를 참조하면， 도전성 입자들의 일례로 카본 블랙 (Carbon black)과 비도전성 입자들의 일례로 쿼츠 입자들을 분산 및 흔합한다. 카 본 블랙의 평균 직경은 30nm이며 , 쿼츠 입자들의 평균 직경은 15nm이다. 카본 블랙 과 쿼츠 입자들의 입자 흔합물의 조성을 위한 무극성 용액은 아세톤으로 이루어진 다. 카본 블랙과 쿼츠 입자들은 10: 1의 비율로 아세톤에 흔합하고， 2.45GHz의 주 파수와 0.7kW의 출력을 갖는 전자기파를 입자 흔합물에 가한다. 카본 블랙은 전자 기파에 의하여 가열되고， 아세톤이 기화되면서 카본 블랙과 쿼츠 입자들이 균일하 게 분산 및 흔합된다. 도 10a 내지 도 10e의 투과전자현미경 사진을 보면， 전자기 파의 가열하여 흔합하는 흔합 시간 (Mi xing t ime)이 5초, 10초, 20초 , 30초로 점차 길어지면 , 카본 블랙과 쿼츠 입자들의 분산 균일도가 향상됨을 알 수 있다.
한편， 입자들은 도전성 입자들 대신에 비도전성 입자들 , 즉 유전손실률이 낮 은 재료 , 예를 들어 세라믹 입자들로 구성될 수 있다. 세라믹 입자들은 상온에서 유전 손실이 거의 발생하지 않는 재료이다. 세라믹 입자들이 흔합되어 있는 입자 흔합물이 가열수단의 가열에 의하여 온도가 상승되면 열폭주 (Thermal runaway) 현 상이 발생되고， 유전 손실이 발생한다. 따라서 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 세라믹 입자들을 균일하게 분산 및 흔합할 수 있다. 즉 , 유전손실률이 낮은 재료는 임계온도 이상에서 유전손실률이 증가하고， 이로 인하여 전자기파를 흡수할 수 있 다. 흡수되는 전자기파에 의하여 재료의 온도가 상승되면， 유전손실률이 더 증가하 여 빠르게 가열되는 가속 현상이 발생한다. 따라서 무극성 용액 , 즉 아세톤을 버너 등의 가열수단에 의하여 일정 온도 이상으로 가열한 후, 전자기파를 가하여 입자들 의 열폭주에 의한 가열로 무극성 용액올 팽창 또는 기화시키면 , 입자들의 균일한 분산 및 흔합이 가능하다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하 고 , 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며 , 본 발명의 기술 적 사상과 특허 청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경 , 변형 또 는 치환이 가능할 것이며 , 그와 같은 실시 예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다 .
【산업상 이용가능성】
본 발명은 신소재， 의 약품 , 식품 등의 제조에 있어서 생산 시간 단축 , 생산 비용 절감을 위해 유용하게 적용된다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 11
입자들올 경화 전의 고분자 수지와 용액 중 어느 하나에 흔합하여 입자 흔합 물을 조성하는 단계와;
상기 입자들이 가열되도록 상기 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 상기 입자 들을 분산 및 흔합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 2]
청구항 1에 있어서 , 상기 입자들은 도전성 입자들로 이루어지는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 3】
청구항 2 항에 있어서， 상기 입자 흔합물올 조성하는 단계에서 비도전성 입 자들을 더 흔합하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 4】
청구항 2 항에 있어서， 상기 도전성 입자들은 카본 블랙으로 이루어지고， 상기 비도전성 입자들은 쿼츠 입자로 이루어지는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 5】
청구항 1 내지 청구항 4 증 어느 한 항에 있어서 , 상기 입자 흔합물에 무극 성 용액을 흔합하는 단계를 더 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 6】
청구항 5에 있어서， 상기 무극성 용액은 아세톤 , 메탄올 중 어느 하나로 이 루어지고， 상기 입자들올 분산 및 흔합하는 단계에서 상기 아세톤과 상기 메탄올은 가열하여 제거하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 7]
청구항 5에 있어서， 상기 입자들을 분산 및 흔합하는 단계에서 기 계적 분산 력을 제공하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 8】
제 1 입자들과 계 2 입자들을 무극성 용액에 흔합하여 입자 흔합물을 조성하는 단계와;
상기 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 상기 제 1 입자들과 상기 제 2 입자들 올 분산 및 흔합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방 법 .
【청구항 9]
청구항 8에 있어서 , 상기 계 1 입자들은 도전성 입자들로 이루어지고 , 상기 제 2 입자들은 비도전성 입자들로 이루어지는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔 합 방법 .
【청구항 10】
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서 , 상기 무극성 용액은 아세톤 , 메탄을 중 어느 하나로 이루어지고 , 상기 전자기파를 가하기 전에 상기 입자 흔합물을 가열하 는 단계를 더 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
【청구항 11】
비도전성 입자들을 무극성 용액에 흔합하여 입자 흔합물을 조성하는 단계와; 상기 비도전성 입자들의 열폭주 현상이 발생되도록 상기 입자 흔합물을 가열 하는 단계와;
상기 입자 흔합물에 전자기파를 가하여 상기 비도전성 입자들을 분산 및 흔 합하는 단계를 포함하는 전자기파를 이용한 입자의 분산 및 흔합 방법 .
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