WO2020059956A1 - 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 복합나노분말 연속 제조방법 - Google Patents

이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 복합나노분말 연속 제조방법 Download PDF

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WO2020059956A1
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nano
crucible
powder
raw material
thermal plasma
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김태윤
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김태윤
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge

Definitions

  • the present invention relates to a continuous manufacturing apparatus for a nanopowder using a transferable thermal plasma and a continuous production method for a composite nanopowder using a transferable thermal plasma, and more specifically, to mass-produce a nanopowder using a transferable thermal plasma in a vacuum environment.
  • the present invention relates to a continuous production method of a composite nanopowder using a transferable thermal plasma, and a continuous production apparatus of a nanopowder using a transferable thermal plasma capable of producing and continuously supplying raw materials, manufacturing and collecting nanopowders.
  • nano-powder refers to a material having a dimension of less than 100 nm. Nano-powder technology is driving revolutionary changes in all industries including materials, electricity, electronics, bio, chemical, environment, and energy by enabling control and manipulation at the atomic and molecular level of materials.
  • the manufacturing method of the nano powder using thermal plasma can be divided into a transported type and a non-transferred type depending on the structure of the torch.
  • the non-transfer type all electrodes are mounted inside the torch to generate arcs at the electrodes inside the torch, and the arcs are blown out by the carrier gas from the rear.
  • the transfer type the anode and the anode are spaced apart at regular intervals, and the distance between them is adjusted to adjust the arc length.
  • Republic of Korea Patent Registration No. 10-0788412 discloses an apparatus for manufacturing a nano-powder using thermal plasma.
  • the registered patent includes a power supply unit 110, a plasma torch unit 120, a reaction chamber 130, a vacuum pump 140, a cooling tube 150, a collection unit 160, a scrubber 170, and reaction
  • a structure in which a sample evaporated by plasma in a chamber passes through a cooling tube, crystallizes into nano-powder and is collected in a collection part is disclosed.
  • the present invention was created to improve the problems of the prior art as described above, and the mass production and continuous production of the nano powder increase the production volume, and efficiently produce the nano powder having a uniform particle size to improve the quality of transport It is to provide an apparatus for continuously producing nano powders using a thermal thermal plasma and a method for continuously producing nano powders using a transfer thermal plasma.
  • a continuous powder manufacturing apparatus using a transportable thermal plasma is connected to one side of a reaction chamber and a reaction chamber to vaporize the raw material using a plasma electrode and a crucible, and the raw material to the reaction chamber
  • Raw material supply unit to supply to the inside of the reaction chamber, captures and transports the vaporized raw material or crystallized nano powder, transfer belt moving along the closed loop, connected to the other side of the reaction chamber, and transferred to the nano powder through the transfer belt It includes a collection unit to recover.
  • the transfer belt may further include a cooling device for cooling the transfer belt to a set temperature.
  • it may further include a scraper that is in contact with one side of the transfer belt to separate the nano-powder transferred by the transfer belt.
  • the raw material supply unit further includes a continuous automatic feeding device that supplies the raw material into the reaction chamber
  • the continuous automatic feeding device includes a feeding housing, a feeding screw provided in a spiral shape inside the feeding housing, and a feeding motor that drives the feeding screw.
  • a feeding nozzle connected to the feeding housing and supplying the raw material into the reaction chamber, and the inside of the feeding housing can move the raw material in an extrusion manner by rotating the feeding screw in a vacuum.
  • it may further include an electrode height adjusting means coupled to the support frame and the support frame for supporting the reaction chamber to be positioned at a set height, connected to the plasma electrode, and adjusting the height of the plasma electrode according to the driving of the ball screw.
  • it may further include a crucible height adjusting means coupled to the support frame and the support frame for supporting the reaction chamber to be positioned at a set height, connected to the crucible, and adjusting the height of the crucible according to the driving of the ball screw.
  • the support frame for supporting the reaction chamber to be positioned at a set height the crucible engaged with the support frame, connected to the crucible, and formed vertically and extending along the circumference of the crucible center axis, the first gear and the first gear A second gear for rotating the central axis may be further included.
  • the crucible has a first track having a shape settled in the downward direction, an inner circumference larger than the outer circumference of the first track, and a second track having a shape settled in the downward direction and provided between the first and second tracks And a blocking jaw blocking the first track and the second track.
  • a plurality of continuous automatic feeding devices may supply raw materials to the first track and the second track, respectively.
  • a plurality of continuous automatic feeding devices may supply different raw materials to the first track and the second track, respectively.
  • the collection unit may be packaged in a packaging container in a vacuum state so that the nano powder is not exposed to the atmosphere.
  • the method for continuously manufacturing nanopowders using the transferable thermal plasma is a step of supplying a raw material into a crucible, and vaporizing the raw material contained in the crucible using a plasma electrode.
  • it may include a particle size control process for adjusting the distance between the crucible and the transfer belt and a production amount control process for adjusting the distance between the crucible and the plasma electrode.
  • the vaporization step may further include an evaporation amount control process of rotating the crucible so that the amount of evaporation of the raw material supplied to the crucible is adjusted.
  • the raw material supplying step may supply raw materials of different materials to the crucible.
  • the vaporization step may further include an atmospheric gas supply process for supplying atmospheric gas to the vaporized raw material.
  • atmosphere gas supply process may be supplied using a flow controller between the crucible and the conveying belt.
  • the vaporization step may further include a coating layer forming process of forming a coating layer on the surface of the raw material vaporized in the vaporization step by supplying a coating gas between the crucible and the transfer belt.
  • the nano-powder forming step may include a cooling water circulation process for circulating cooling water on both sides of the transport belt and a surface temperature control process for cooling the surface of the transport belt using a cooling device.
  • the nano-powder in the packaging step, can be vacuum packed in a predetermined amount in a packaging container using a load cell.
  • the raw material supply step, the vaporization step and the nano-powder forming step may be continuously performed for a predetermined time.
  • the present invention it is easy to mass-produce and continuously produce nano-powder using various raw materials, and collect the vaporized raw material from the transport belt and crystallize it into nano-powder to shorten the production and packaging process and time of the nano-powder. .
  • the structure in which the nano powder is generated, captured, and packaged in a vacuum state can be prevented from surface oxidation due to atmospheric exposure, thereby minimizing the oxygen content of the nano powder.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a nano-powder continuous manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 is a perspective view showing a nano-powder continuous manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing a continuous production apparatus for nano-powder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view showing a continuous automatic feeding device according to an embodiment of the present invention.
  • 6A, 6B, and 6C are detailed views showing the structure of a crucible according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed view showing a crucible and a crucible electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a detailed view showing a plasma electrode according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is an exemplary view showing the modularity of the four nano-powder continuous manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for continuously manufacturing nanopowders using a transfer-type thermal plasma according to an embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are flow charts showing different vaporization steps according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flow chart showing a nano-powder forming step according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an apparatus for continuously manufacturing a nanopowder according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an apparatus for continuously producing a nanopowder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 Is a side cross-sectional view showing an apparatus for continuously manufacturing a nanopowder according to an embodiment of the present invention.
  • the nano-powder continuous manufacturing apparatus using a transfer type thermal plasma uses a plasma electrode 160 and a crucible 110 to react the reaction chamber to vaporize raw materials (100), connected to one side of the reaction chamber 100, the raw material supply unit 200 for supplying the raw material to the reaction chamber 100, the vaporized raw material in the upper inside of the reaction chamber 100 or A collection belt for collecting and transporting the crystallized nano powder and moving along a closed loop, a transport belt 180 connected to the other side of the reaction chamber 100, and a collecting unit for recovering the nano-powder transported through the transport belt 180 ( 300).
  • a plasma electrode 160, a crucible 110, and a transfer belt 180 are provided inside the reaction chamber 100, and raw materials are supplied to one side of the reaction chamber 100.
  • a raw material supply unit 200 is provided, and a collection unit 300 in which nanomaterials are collected is provided on the other side.
  • a support frame positioned at a predetermined height while supporting the reaction chamber 100 may be provided below the reaction chamber 100, and the support frame may include the reaction chamber 100 as well as the collection part 300 or Each of the raw material supply units 200 may be supported at a set height.
  • the raw material supplied from the raw material supply unit 200 is vaporized and condensed inside the reaction chamber 100 to change into a nano powder, and the changed nano powder is collected by the collection unit 300.
  • the reaction chamber 100 of the present invention has a closed structure, and one side is provided with a material supply port 101 connected to the raw material supply unit 200 and a vacuum port 102 connected to a vacuum pump P or the like. The side is connected to communicate with the collection unit 300.
  • the reaction chamber 100, the collecting unit 300 and the raw material supply unit 200 is preferably maintained in a vacuum state.
  • FIG 5 is a side view showing a continuous automatic feeding device 210 according to an embodiment of the present invention.
  • the raw material supply unit 200 of the present invention may include a continuous automatic feeding device 210 for supplying the raw material into the reaction chamber 100.
  • the continuous automatic feeding device 210 includes a feeding housing 211, a feeding screw 212 provided in a spiral shape inside the feeding housing 211, and a feeding motor 215 and the feeding driving the feeding screw 212. It is connected to the housing 211 and includes a feeding nozzle 214 for supplying the raw material into the reaction chamber 100, the inside of the feeding housing 211 is rotated in the vacuum in the feeding screw 212 The raw material can be moved by an extrusion method.
  • the feeding housing 211 has a closed structure in a cylindrical shape in the present invention and maintains a vacuum state therein.
  • the feeding nozzle 214 may be connected to one side of the feeding housing 211 and the feeding motor 215 may be connected to the other side.
  • the feeding housing 211 may be connected to one side of the reaction chamber 100 so that the feeding nozzle 214 smoothly supplies raw materials to the crucible 110 provided inside the reaction chamber 100. .
  • the feeding housing 211 is provided with an opening / closing opening 213 through which raw materials are supplied, and the opening / closing opening 213 preferably uses a load-lock type valve to minimize the influence on the internal vacuum environment of the feeding housing 211. Do.
  • the raw material introduced through the opening and closing opening 213 is moved in the direction of the feeding nozzle 214 by rotation of the feeding screw 212.
  • the feeding nozzle 214 may continuously supply the raw material to the crucible 110 provided inside the reaction chamber 100.
  • a feeding heater 216 may be connected to the outside of the feeding housing 211 so that a raw material accommodated inside the feeding housing 211 has a set temperature, and the feeding heater 216 may be provided in plural. have.
  • the feeding nozzle 214 may have various shapes and structures, and the feeding nozzle 214 may be a plurality.
  • the crucible 110 and the plasma electrode 160 are provided inside the reaction chamber 100 of the present invention.
  • the crucible 110 and the plasma electrode 160 are arranged to be separated from each other by a certain distance, and the plasma generated from the plasma electrode 160 generates an arc in the direction of the crucible 110.
  • FIG. 6A, 6B, and 6C are detailed views showing the structure of the crucible 110 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6A is a perspective view showing the crucible 110
  • FIG. 6B is a plan view showing the crucible 110
  • Figure 6c is a conceptual diagram showing the use of the crucible 110.
  • FIG. 7 is a detailed view showing the crucible 110 and the crucible electrode 120 according to an embodiment of the present invention.
  • the crucible 110 is connected to the crucible electrode 120 and can withstand a high temperature atmosphere and may be made of graphite to allow electric current to pass through.
  • the crucible electrode 120 is connected to the lower center of the crucible 110 and cooling water may be separately introduced and discharged from the crucible electrode 120.
  • the crucible 110 may have a double structure.
  • the crucible 110 has a first track 111 of a shape settled in the downward direction, a second track 112 having a shape of an inner circumference larger than the outer circumference of the first track 111 and settled in the downward direction. And a blocking jaw 113 provided between the first track 111 and the second track 112 and blocking the first track 111 and the second track 112.
  • Raw materials supplied from the continuous automatic feeding device 210 may be accommodated in the first track 111 and the second track 112, respectively, and the first track 111 and the second track 112 may be accommodated.
  • the plasma electrode 160 may be a plurality.
  • the plasma electrode 160 may include two plasma electrodes 160 on the first track 111 and four plasma electrodes 160 on the second track 112. The number and position of the plasma electrode 160 may be determined in consideration of the circumference of the first track 111 or the second track 112.
  • the first track 111 and the second track 112 may be supplied with raw materials of the same material or raw materials of different materials.
  • the continuous automatic feeding device 210 is plural and supplies the raw material to the first track 111 and the second track 112, respectively. That is, the feeding nozzle 214 supplies raw materials of the same material or different materials to the first track 111 and the second track 112, respectively.
  • the crucible 110 of the present invention having a double structure as described above is the amount or rate of evaporation due to the difference in the position and temperature of the first track 111 and the second track 112 when the raw material of the same material is supplied It can be adjusted effectively.
  • the different raw materials can be synthesized in the gas phase, thereby making it easier to manufacture the composite nano powder.
  • a crucible height adjusting means 140 for adjusting the height of the crucible 110 or a crucible rotating means 150 for rotating the crucible 110 may be provided.
  • the crucible 110 is provided with a crucible center shaft 130 formed to extend vertically and connected to the crucible 110 while passing through the reaction chamber 100.
  • 150 further includes a first gear 151 provided along the circumference of the crucible center axis 130 and a second gear 152 that rotates the crucible center axis 130 while engaging with the first gear 151.
  • the second gear 152 is connected to the motor and can be rotated according to the operation of the motor.
  • the crucible center shaft 130 is located inside the support frame, the first gear 151 is fixedly coupled to the lower portion of the crucible center shaft 130, and the second gear 152 is The first gear 151 may be connected to the motor in an engaged state.
  • the second gear 152 rotates clockwise or counterclockwise around a vertical line, and the first gear 151 is rotated by the rotation of the second gear 152.
  • the motor may be a hydraulic motor driven by hydraulic pressure, and the first gear 151 and the second gear 152 may have a structure such as a spur gear, a worm gear, or a bevel gear.
  • the present invention having the above structure, it is possible to control the temperature of the raw material accommodated in the crucible 110 by rotating the crucible 110 connected to the crucible center shaft 130, and accordingly the evaporation rate of the raw material or The amount of evaporation can be adjusted.
  • the raw material accommodated in the crucible 110 may have a different temperature or evaporation amount depending on the location.
  • even rotation of the crucible 110 enables the evaporation of evenly selected raw material and the crucible 110.
  • the evaporation rate or the amount of evaporation is controlled by adjusting the relative positions of the raw material and plasma electrode 160 accommodated in the interior at a distance or close to each other.
  • the crucible height adjustment means 140 is coupled to the support frame and connected to the crucible 110 while passing through the reaction chamber 100, and the crucible according to the driving of a ball screw ( 110).
  • the first screw shaft 143 (not shown), which extends in the vertical direction and is spirally wound, and the first screw shaft 143
  • a first screw motor 144 (not shown) for rotating the first screw nut 145 fastened to the first screw shaft 143 and reciprocating up and down according to the rotation of the first screw shaft 143
  • the first ball nut 145 is fixed to the crucible center shaft 130 and the crucible center shaft 130 and the crucible by vertical reciprocating motion of the first ball nut 145 110) may have a structure that reciprocates up and down. In this case, both sides of the first ball nut 145 may be separately connected to the support frame to prevent horizontal departure due to reciprocating motion.
  • the shape of the first ball ball nut 145 may be separately connected to the support frame to prevent horizontal departure due to reciprocating motion.
  • the present invention provided with the crucible height adjustment means 140 is easy to adjust the height of the crucible 110, it is easy to adjust the amount of evaporation of the raw material according to the arc length or plasma temperature.
  • FIG 8 is a detailed view showing a plasma electrode 160 according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma electrode 160 of the present invention is provided at a predetermined distance from the crucible 110 and forms a hot cathode.
  • a tip 161 made of tungsten may be fastened to an end of the plasma electrode 160, and coolant may be separately introduced and discharged at the bottom.
  • the plasma electrode 160 may be provided with an electrode center shaft 162 formed extending in a vertical direction and a connection terminal 163 connected to a power source on one side of the electrode center shaft 162. In this case, the cooling water may be introduced into the electrode center shaft 162.
  • an electrode height adjusting means 170 for adjusting the height of the plasma electrode 160 may be further included.
  • the electrode height adjusting means 170 is coupled to the support frame, connected to the plasma electrode 160 and can adjust the height of the plasma electrode 160 according to the driving of a ball screw.
  • the electrode height adjusting means 170 adjusts the height of the electrode center shaft 162. The height of the plasma electrode 160 can be adjusted.
  • the electrode height adjusting means 170 is coupled to the support frame and is formed to extend in the vertical direction and rotates according to the operation of the second screw motor 172, the second screw shaft 171, the second screw It is fastened to the shaft 171 and includes a second ball nut 173 reciprocating up and down according to the rotation of the second screw shaft 171, the second ball nut 173 and the electrode center shaft 162
  • the plasma electrodes 160 connected to the electrode center shaft 162 may be moved up and down according to the vertical reciprocating movement of the second ball nut 173 connected to each other.
  • the structures of the second screw shaft 171, the second screw motor 172, and the second ball nut 173 are the aforementioned first screw shaft 143, the first screw motor 172, and the second ball nut ( 145).
  • the height of the plasma electrode 160 is controlled to adjust the length of the arc generated in the plasma electrode 160 or the evaporation rate or evaporation rate of the raw material.
  • the rotation of the crucible 110, the height adjustment of the crucible 110 or the height adjustment of the plasma electrode 160 may be changed to have various configurations or structures within the scope of the present invention.
  • the plasma electrodes 160 may be plural, and the plural plasma electrodes 160 may be arranged at regular intervals according to the shape of the crucible. For example, when the crucible has the above-described dual structure, two plasma electrodes 160 are disposed on the first track 111 and four on the second track 112, and a plurality of plasma electrodes 160 are provided. By simultaneously applying, it is possible to maximize the production of nano powder.
  • the structure in which the nano powder is generated, captured, and packaged in a vacuum state can be prevented from surface oxidation due to atmospheric exposure, thereby minimizing the oxygen content of the nano powder.
  • the transport belt 180 of the present invention collects and transports the vaporized raw material through the plasma electrode 160 and the crucible 110, wherein the transport belt 180 is provided to be spaced apart from the crucible 110 by a certain distance. And part or all of the transfer belt 180 is provided on the upper portion of the reaction chamber 100.
  • the transfer belt 180 is formed of a metal, and the vaporized raw material may be collected on the surface of the transfer belt 180 by electrical or magnetic properties.
  • the transfer belt 180 moves along the closed loop, and both sides of the transfer belt 180 are formed to extend in the horizontal direction, respectively, and a transfer shaft 181 supporting the transfer belt 180 is provided, and the pair of the transfer belts 180 is provided. Cooling water may be introduced into the transfer shaft 181, respectively.
  • the transfer belt 180 extends in the direction of the collection section 300 in the reaction chamber 100 and transfers the raw material collected in the reaction chamber 100 to the collection section 300. That is, while the transfer belt 180 moves on the caterpillar along the closed loop, it moves inside the collection part 300 within the reaction chamber 100.
  • the transfer shaft 181 may be provided to penetrate the reaction chamber 100 or the collection part 300 in the horizontal direction to facilitate the introduction or discharge of cooling water.
  • a motor for rotating the transfer belt 180 or the transfer shaft 181 may be provided outside the reaction chamber 100 or the collection part 300.
  • the transfer belt 180 is connected to the transfer belt 180 and may further include a cooling device 182 that cools the transfer belt 180 to a set temperature.
  • the cooling device 182 cools the transfer belt 180 to a set temperature, and may contact the inner surface of the transfer belt 180.
  • the vaporized raw material is collected on the outer surface of the transfer belt 180 and cooled to a temperature set through the cooling device 182 in the direction of the collection part 300 in the reaction chamber 100. As it moves, it can be condensed and crystallized into nano powder. Cooling of the conveyance belt 180 through the cooling device 182 may be using cooling water or using an inert gas at a set temperature.
  • One side of the transfer belt 180 may be provided with a scraper 183 that comes into contact with the transfer belt 180 and scrapes the nano powder transferred by the transfer belt 180.
  • the scraper 183 is formed to extend in the width direction of the transfer belt 180 and is located in the collection part 300.
  • the scraper 183 is in contact with the lower surface of the transfer belt 180 and the nano-powder is removed from the transfer belt 180 by the scraper 183 to collect 300 Is collected through.
  • the collection unit 300 of the present invention is connected to the first collection unit 310 and the first collection unit 310 for collecting nano-powders separated from the transport belt 180, and the first collection unit 310 It may be composed of a second collection unit 320 for collecting and transporting the collected nano-powder through, and a powder recovery unit 330 through which the nano-powder moved through the second collection unit 320 is recovered.
  • the first collection part 310 is provided with a vacuum port 102 connected to a vacuum pump (P), and the like, and moves the nano powder in a downward direction in an environment in which the inside is vacuum.
  • a load lock valve or a gate valve may be provided in the first collecting part 310, and various configurations for collecting and moving the nano powder while maintaining a vacuum state may be additionally provided.
  • the second collecting part 320 is provided with a vacuum port 102 connected to a vacuum pump P or the like, and may have the same configuration as the first collecting part 310.
  • the nano-powder that has passed through the first collecting portion 310 and the second collecting portion 320 is finally recovered from the powder recovery portion 330. It is preferable that the first collection part 310 and the second collection part 320 are independently formed in a vacuum environment, and internal pressures may be different.
  • the upper portion of the collection portion 300 is provided with a viewport 301 formed of a transparent material and through the viewport 301 it is possible to visually check the internal situation of the collection portion 300.
  • the powder recovery unit 330 may be connected to the packaging container 340, a load lock valve is provided to move the nano-powder into the packaging container 340 by a predetermined amount in a vacuum state.
  • the powder recovery unit 330 may be provided with a screw conveyor, the screw conveyor serves to move the nano-powder to a predetermined position while maintaining a vacuum according to the rotation of the screw wound in a spiral.
  • the present invention having the above configuration is a continuous automatic feeding device 210 and the transfer belt 180 in the production of nano-powders using a transfer-type thermal plasma, which facilitates mass production of nano-powders and evaporates the raw material.
  • the evaporation rate can be fluidly controlled, and a more homogeneous nanopowder can be recovered in a vacuum.
  • the raw material supply unit 200, the reaction chamber 100, and the collection unit 300 are all equipped with a vacuum port 102 and connected to a vacuum pump P, thereby supplying raw material in a vacuum environment, of nano powder. Creation and collection can proceed.
  • the present invention which maintains the above vacuum environment, has a structure of generating, collecting, and packaging nanopowders in a vacuum state, thereby preventing surface oxidation caused by atmospheric exposure to minimize the oxygen content of the nanopowders.
  • the supply of raw materials from the components of the continuous automatic feeding device 210, the conveying belt 180, the first collecting portion 310 and the second collecting portion 320, generating nano powder, collecting, packaging Consecutively, mass production is easier.
  • Figure 9 is an exemplary view showing the modularity of the four nano-powder continuous manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the nano-powder continuous manufacturing apparatus can be operated in one module by connecting four in parallel.
  • the vacuum pump (P) the continuous automatic feeding device 210, cooling water, etc., it is possible to promote efficient production of nano powder.
  • the present invention having the above configuration, it is possible to continuously supply the raw material to the reaction chamber, to continuously recover the nano powder generated in the reaction chamber, and to easily supply the raw material, automate the production and collection of the nano powder. Do. In addition, as it progresses in a vacuum environment, it is possible to produce, collect and collect high-quality nano powders. In addition, there is an advantage in that it is easy to manufacture pure powder, oxide, nitride, composite powder, etc. by using a crucible having a multi-track structure according to the above-described embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for continuously manufacturing nanopowders using a transfer-type thermal plasma according to an embodiment of the present invention.
  • a method for continuously manufacturing nanopowder using a transfer type thermal plasma includes a raw material supply step (S100) for supplying raw material into the crucible 110, the crucible 110 A vaporization step (S200) of vaporizing the raw material contained in the inside of the plasma using the plasma electrode 160, the raw material vaporized in the vaporization step (S200) is provided on the upper portion of the crucible 110 and along an infinite circulation loop Nano-powder forming step (S300) to form nano-powder by collecting and transporting through the moving conveying belt 180, packaging step of packaging the nano-powder formed in the nano-powder forming step (S300) in a packaging container 340 ( S400), the raw material supply step (S100), vaporization step (S200), nano-powder forming step (S300) and packaging step (S400) is performed in a vacuum.
  • S100 raw material supply step
  • S200 vaporization step
  • S300 packaging container 340
  • the supply of raw materials, the generation of nano-powder, the collection of nano-powder, the packaging of the nano-powder can be carried out continuously as a single mechanism. That is, the raw material supply step (S100), vaporization step (S200) and nano-powder forming step (S300) can be continuously performed for a set time to produce a large amount of nano-powders in large quantities, continuously, and can be automated.
  • the present invention after the raw material is melted and evaporated by a transfer thermal plasma method using a crucible 110 and a plasma electrode 160, nano-powder is formed through nucleation and condensation.
  • the crucible 110 The plasma electrode 160 may be provided inside the reaction chamber 100, which is an enclosed space, and the raw material supply step (S100), vaporization step (S200), nano powder formation step (S300), and packaging step ( S400) may be continuously and sequentially performed in one device.
  • the conveying belt 180 used in the present invention is provided inside the reaction chamber 100 and moves along an endless circulation loop, wherein the conveying belt 180 is the crucible 110 at the top of the crucible 110.
  • the raw material evaporated from the crucible 110 is condensed in the gas phase and has a particle size of a certain size, moves upward, and is collected and transported on the surface of the transfer belt 180 as it is spaced apart from the crucible 110. It has a structure that is continuously generated.
  • the raw material supply step (S100) of the present invention is a step of supplying the raw material that is the base material of the nano-powder to the interior of the crucible 110, the raw material may utilize various materials such as silicon waste.
  • raw materials of different materials may be supplied to the crucible 110.
  • the crucible 110 has a plurality of divided internal spaces, and different materials may be accommodated in the plurality of internal spaces.
  • 11 and 12 is a flow chart showing another evaporation step (S200) in an embodiment of the present invention.
  • the vaporization step (S200) of the present invention means a step of vaporizing the raw material supplied to the interior of the crucible 110 in the raw material supply step (S100).
  • the raw material is melted and evaporated using plasma using the plasma electrode 160, and the evaporated raw material moves to the upper portion while generating nucleation and condensation.
  • the vaporization step (S200), the particle size control process (S210) and the crucible 110 and the plasma electrode to adjust the distance between the crucible 110 and the transfer belt 180 ( 160) may include a production control process (S220) for adjusting the distance between.
  • the particle size of the nano-powder may vary depending on the application, the particle size control process of the present invention (S210) to adjust the particle size of the nano-powder by adjusting the distance between the crucible 110 and the transport belt 180.
  • the particle size control process (S210) may adjust the distance between the crucible 110 and the conveying belt 180 by varying the height of the crucible 110.
  • the height of the crucible 110 is increased to closely locate the distance between the crucible 110 and the conveying belt 180, the particle size of the nanopowder becomes small, and the height of the crucible 110 is lowered to convey the crucible 110 and the conveyance.
  • the particle size of the nano powder is increased.
  • the production control process (S220) by adjusting the distance between the crucible 110 and the plasma electrode 160 to control the evaporation amount of the raw material contained in the crucible 110, the production of nano-powder can be adjusted.
  • the amount of evaporation of the raw material increases, thereby increasing the production of nanopowder.
  • the plasma electric output can be stabilized through the production amount control process (S220) and the phenomenon of plasma extinction is prevented to produce stable nanopowders.
  • the vaporization step (S200) may further include an evaporation amount control process (S230) for rotating the crucible 110 so that the amount of evaporation of the raw material supplied to the crucible 110 is adjusted.
  • the plasma electrode 160 is generally provided at a predetermined position with a tip.
  • the evaporation amount control process (S230) of the present invention the position of the crucible 110 is rotated, so that the raw material contained in the crucible 110 is rotated. Even evaporation can be achieved, and the amount of evaporation can be varied according to the internal position of the crucible 110.
  • the plasma electrode 160 may have a plurality of tips 161, and the plurality of tips 161 are positioned while being spaced apart from each other by a predetermined distance from the top of the crucible 110. In this case, as the crucible 110 is rotated, the amount of evaporation by position of the crucible can be adjusted, and when raw materials of different materials are accommodated, the amount of evaporation can be set differently for each raw material.
  • the nanomaterials produced by the method for continuously manufacturing nanopowders according to the present invention using such a method may have different compositions of materials, and it is easily performed to adjust the composition ratio of the compositions through the evaporation amount control process (S230). You can. In particular, there is an advantage that it is easy to manufacture the alloy nano powder by controlling the evaporation amount of each of a plurality of powder materials.
  • the vaporization step (S200) may further include an atmosphere gas supply process (S240) for supplying an atmosphere gas to the vaporized raw material, the atmosphere in the atmosphere gas supply process (S240)
  • the supply of gas may be supplied using a flow controller between the crucible 110 and the transfer belt 180.
  • the mass flow control (MFC) is capable of supplying a gas having a set capacity, its structure or type is not limited.
  • the atmospheric gas supply process is to produce nano powders having specific properties such as oxide, carbide, and nitride, and simply inject an inert gas to exclude the influence of external air or generate plasma.
  • the purpose is different. That is, the atmosphere gas of the present invention means to modify the material, properties, composition ratio, etc. of the nano powder.
  • the atmosphere gas is a metal (M) and oxygen (O) -based gas (M + O 2 , MCl + O 2 , M (NO 3 ) X + O 2, etc.) or metal (M) and nitrogen (N) based gas (M + (NH 3 / N 2 ), MCl + (NH 3 / N 2 + H 2 ), M0 X + (N 2 + C / N 2 + H 2 ), MH X + NH 3, etc.
  • Metal (M) and carbon (C) based gases (M + (CH 4 / CH 4 + H 2 ), MCl + (CH 4 + H 2 ), M0 X + (CH 4 + H 2 ), MH X + CH 4, etc.) or metal (M) and boron (B) based gases (M + B 2 O 3 + (CH 4 ), MCl + BCl 3 + H 2 + CxHy, etc.) may be used.
  • the metal (M) means the raw material, and the metal (M) may be excluded from the atmosphere gas.
  • the vaporization step (S200) by supplying a coating gas between the crucible 110 and the transport belt 180 to the surface of the raw material vaporized in the vaporization step (S200)
  • a coating layer forming process (S250) of forming a coating layer may be further included.
  • the coating gas may be controlled through a mass flow control (MFC).
  • a functional nanopowder is prepared by supplying a coating gas to a set position inside the reaction chamber 100 to make a nanopowder formed with a coating layer through a coating material contained in the coating gas. It is to do.
  • the coating gas is supplied between the crucible 110 and the transfer belt 180 to induce a coating layer to be formed only on the surface of the nanopowder.
  • the coating gas is a metal (M) and oxygen (O) based gas (M + O 2 , MCl + O 2 , M (NO 3 ) X + O 2, etc.) or metal (M) and nitrogen (N) based Gas (M + (NH 3 / N 2 ), MCl + (NH 3 / N 2 + H 2 ), M0 X + (N 2 + C / N 2 + H 2 ), MH X + NH 3, etc.), metal Gases based on (M) and carbon (C) (M + (CH 4 / CH 4 + H 2 ), MCl + (CH 4 + H 2 ), M0 X + (CH 4 + H 2 ), MH X + CH 4 Etc.) or metal (M) and boron (B) based gases (M + B 2 O 3 + (CH 4 ), MCl + BCl 3 + H 2 + CxHy, etc.) can be used.
  • the metal (M) means the raw material, and the metal (M) may
  • the coating gas supplied from the coating layer forming process (S250) is preferably supplied into the reaction chamber 100 at a higher position than the atmosphere gas supplied from the atmospheric gas supply process (S240).
  • FIG. 13 is a flow chart showing a nano-powder forming step (S300) according to an embodiment of the present invention.
  • the nano-powder forming step (S300) of the present invention captures raw materials and / or nano-powders (hereinafter referred to as nano-powders) having a certain size while being vaporized and condensed in the vaporization step (S200).
  • the nano-powder is transported simultaneously with capture through the transfer belt 180.
  • the nano-powder forming step (S300), the cooling water circulation process (S310) for circulating the cooling water on both sides of the transport belt 180 and the surface of the transport belt 180 is a cooling device ( 182) may be used to cool the surface temperature control process (S320).
  • the cooling water circulation process (S310) means a step of flowing cooling water inside the transport shaft 181 provided on both sides of the transport belt 180
  • the surface temperature control process (S320) is a transport belt Refers to a process of controlling the surface of the conveyance belt 180 to a set temperature by attaching a cooling device 182 to the surface of 180.
  • the cooling device 182 may have a plate shape.
  • the cooling device 182 is preferably provided inside the endless circulation loop of the transport belt 180 so that the collection and transport of the nano powder are smooth on the bottom surface of the transport belt 180. Do.
  • the transport belt 180 is protected through the cooling water circulation process (S310) as described above, and the surface of the transport belt 180 is cooled to a temperature set through the surface temperature control process (S320), so that the collection of nano powders can be more smoothly performed. have.
  • the packaging step (S400) of the present invention refers to a step of packaging the nano-powder transferred to the collection unit 300 in a predetermined amount in a packaging container 340.
  • the nano-powder transferred to the collection unit 300 in the nano-powder forming step (S300) falls downward by gravity, and then packs the dropped nano-powder in a vacuum while measuring the weight by a load cell. Method is applied.
  • the dropped nano powder is vacuum-loaded by a load lock valve, a gate valve, or a screw conveyor that moves the nano powder to a predetermined position while maintaining a vacuum according to the rotation of a screw wound in a spiral. It can be moved in the direction of the packaging container 340.
  • the present invention since the supply of raw materials in the vacuum state, the generation, collection, transport, and packaging of the nano-powder are continuously performed, it is possible to continuously generate a large amount of nano-powder and ensure the production of a homogeneous nano-powder. can do.
  • raw materials of different materials can be synthesized in the gas phase, and it is easy to control the particle size, production amount, etc. of the nano powder, and the surface coating layer of the nano powder can be formed by controlling the amount of evaporation.
  • the apparatus for continuously producing nanopowders and the method for continuously producing nanopowders according to the present invention are particularly effective for mass production of nanopowders by continuously supplying raw materials, forming and collecting nanopowders.

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법에 관한 것으로, 진공상태에서 원료소재의 공급, 원료소재의 증발, 나노분말의 포집, 나노분말의 이송, 나노분말의 수거를 통하여 나노분말의 생산성과 품질성을 향상시키는 제조장치와 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치와 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법은 서로 다른 소재의 원료소재를 나노분말로 합성하기 용이하며, 나노분말의 표면에 코팅층을 형성하기 용이하다. 또한, 원료소재의 증발량을 조절하여 나노분말의 입도와 생산량을 조절 가능한 장점이 있다.

Description

이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 복합나노분말 연속 제조방법
본 발명은 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 복합나노분말 연속 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 환경에서 이송식 열플라즈마를 이용하여 나노분말을 대량으로 생산 가능하며 연속적으로 원료물질 공급, 나노분말 제조 및 수거할 수 있는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 복합나노분말 연속 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노분말은 1dimension의 크기가 100nm 미만의 소재를 지칭한다. 나노분말에 대한 기술은 물질의 원자 및 분자 수준에서 제어 및 조작을 가능케 함으로써 소재는 물론 전기, 전자, 바이오, 화학, 환경, 에너지 등 전 산업분야에서 혁신적인 변화를 몰고 오고 있다.
이러한 나노분말을 제조하는 방법으로 습식법, 기계적 분쇄법 등이 있으나 습식법의 경우 공정이 복잡하고 생산성이 낮으며 환경에 유해한 물질이 배출되는 문제가 있고, 기계적 분쇄법은 일정 크기 이하의 나노분말을 제조하는데 어려움이 있다.
최근에는 플라즈마를 이용하여 나노 분말을 제조하는 방법이 개시되고 있다. 열 플라즈마를 이용한 나노분말의 제조는 10000℃ 정도의 열원을 갖는 초고온의 열플라즈마에 원료 입자를 투입하면 높은 온도에 의해 완전히 원자 상태로 기화 되었다가 다시 냉각이 되면서 기화되었던 원자들이 나노입자로 nucleation 되는 원리를 이용한다.
열 플라즈마를 이용한 나노분말의 제조공법은 토치의 구조에 따라 이송식(Transferred type)과 비이송식(Non-transferred type)으로 구분할 수 있다. 비이송식의 경우 모든 전극이 토치 내부에 장착되어 토치 내부의 전극에서 아크를 발생시키고 아크는 후방에서 나오는 캐리어가스에 의해 외부로 분출된다. 이송식의 경우 음극과 양극이 일정 간격 이격되며 이격 간격을 조절하여 아크 길이를 조절한다.
대한민국 등록특허 제 10-0788412호에서는 열 플라즈마를 이용하여 나노분말을 제조하는 장치가 개시되어 있다. 상기 등록특허는 전원공급부(110), 플라즈마 토치부(120), 반응 챔버(130), 진공 펌프(140), 냉각 튜브(150), 포집부(160), 스크러버(170)을 포함하며, 반응 챔버에서 플라즈마에 의해 증발된 시료는 냉각 튜브를 통과하면서 나노 분말로 결정화되고 포집부에서 수거되는 구조가 개시되어 있다.
그러나 위와 같은 구조를 이용하는 경우 원료물질의 연속 공급이 어렵고 냉각 튜브를 거친 후 별도의 포집장치를 통해 나노분말이 포집되므로 나노분말의 수거 과정이 복잡하며 연속적인 수거가 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 구조에서 증발량을 조절하거나 서로 다른 종류의 원료물질을 기상에서 합성하는데 제약이 있는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국등록특허 제10-0788412호
대한민국등록특허 제10-1055991호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 나노분말의 대량생산 및 연속생산을 통해 생산량이 증대되며 균일한 입도를 갖는 나노분말을 효율적으로 생산하여 품질성을 향상시킨 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치 및 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치는 플라즈마 전극 및 도가니를 이용하여 원료물질을 기화시키는 반응챔버, 반응챔버의 일측에 연결되며 원료물질을 반응챔버로 공급시키는 원료공급부, 반응챔버의 내측 상부에서 기화된 원료물질 또는 결정화된 나노분말을 포집 및 이송시키며 폐 루프를 따라 이동하는 이송밸트, 반응챔버의 타측에 연결되며 이송밸트를 통해 이송된 나노분말을 회수하는 수거부를 포함한다.
또한, 이송밸트에 연결되며 이송밸트를 설정된 온도로 냉각시키는 냉각장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 이송밸트의 일측에 접촉되어 이송밸트에 의해 이송되는 나노분말을 분리하는 스크래퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 원료공급부는 원료물질을 반응챔버 내부로 공급하는 연속자동피딩장치를 더 포함하고, 연속자동피딩장치는, 피딩하우징, 피딩하우징 내부에 나선상으로 구비된 피딩스크류, 피딩스크류를 구동시키는 피딩모터 및 피딩하우징에 연결되며 원료물질을 반응챔버 내부로 공급하는 피딩노즐을 포함하고, 피딩하우징의 내부가 진공상태에서 피딩스크류의 회전에 의해 압출방식으로 원료물질을 이동시킬 수 있다.
또한, 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임 및 지지프레임에 결합되고 플라즈마 전극에 연결되며 볼스크류의 구동에 따라 플라즈마 전극의 높이를 조절하는 전극높이조절수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임 및 지지프레임에 결합되고 도가니에 연결되며 볼스크류의 구동에 따라 도가니의 높이를 조절하는 도가니높이조절수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임, 지지프레임에 결합되고 도가니에 연결되며 수직으로 연장 형성된 도가니중심축, 도가니중심축의 둘레를 따라 구비된 제1기어 및 제1기어와 맞물리면서 도가니중심축을 회전시키는 제2기어를 더 포함할 수 있다.
또한, 도가니는, 아랫방향으로 침강된 형상의 제1트랙, 제1트랙의 외측 둘레보다 큰 내측 둘레를 가지며 아랫방향으로 침강된 형상의 제2트랙 및 제1트랙과 제2트랙의 사이에 구비되며 제1트랙과 제2트랙을 차단시키는 차단턱을 포함할 수 있다.
또한, 연속자동피딩장치는 복수이고 제1트랙 및 상기 제2트랙에 각각 원료물질을 공급할 할 수 있다.
또한, 연속자동피딩장치는 복수이고 제1트랙 및 제2트랙에 각각 서로 다른 원료물질을 공급할 수 있다.
또한, 수거부는 나노분말이 대기 중에 노출되지 않도록 진공 상태에서 포장용기에 포장할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법은 원료물질을 도가니 내부로 공급하는 원료물질공급단계, 도가니의 내부에 수용된 원료물질을 플라즈마전극을 이용하여 기화시키는 기화단계, 기화단계에서 기화된 원료물질을 도가니의 상부에 구비되고 무한순환루프를 따라 이동하는 이송밸트를 통해 연속적으로 포집 및 이송시켜 나노분말을 형성하는 나노분말형성단계, 나노분말형성단계에서 형성된 나노분말을 포장용기에 포장하는 포장단계를 포함하고, 원료물질공급단계, 기화단계, 나노분말형성단계 및 포장단계는 진공상태에서 진행된다.
또한, 도가니와 상기 이송밸트 사이의 거리를 조절하는 입도제어공정 및 도가니와 플라즈마전극 사이의 거리를 조절하는 생산량제어공정을 포함할 수 있다.
또한, 기화단계는, 도가니에 공급된 원료물질의 증발량이 조절되도록 도가니를 회전시키는 증발량조절공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 원료물질공급단계는, 도가니에 서로 다른 소재의 원료물질을 공급할 수 있다.
또한, 기화단계는, 기화된 원료물질에 분위기가스를 공급하는 분위기가스공급공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 분위기가스공급공정은 도가니와 이송밸트 사이에 유량제어기를 이용하여 공급될 수 있다.
또한, 기화단계는, 도가니와 이송밸트 사이에 코팅가스를 공급하여 기화단계에서 기화된 원료물질의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅층형성공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 나노분말형성단계는, 이송밸트의 양 측에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환공정 및 이송밸트의 표면을 냉각장치를 이용하여 냉각시키는 표면온도제어공정을 포함할 수 있다.
또한, 포장단계는, 로드셀을 이용하여 포장용기에 나노분말을 일정량씩 진공포장시킬 수 있다.
또한, 원료물질공급단계, 기화단계 및 나노분말형성단계는 설정된 시간동안 계속적으로 연속 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면 다양한 원료물질을 이용하여 나노분말을 대량생산 및 연속 생산하기 용이하고 이송밸트에서 기화된 원료물질을 포집하여 나노분말로 결정화시켜 나노분말의 생산 및 포장 과정과 시간이 단축될 수 있다.
또한, 나노분말의 입도를 조절하기 용이하고, 나노분말의 생산량을 쉽게 조절할 수 있으며, 서로 다른 소재의 원료물질의 증발량을 각각 조절하여 나노분말의 조성비를 조절할 수 있다.
또한, 나노분말의 품질성과 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 나노분말의 표면에 코팅층을 형성하기 용이하다.
또한, 진공상태에서 나노분말을 생성, 포집, 포장하는 구조로 대기노출에 따른 표면 산화를 방지하여 나노분말의 산소함유량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속자동피딩장치를 나타낸 측면도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니의 구조를 나타낸 상세도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니 및 도가니전극을 나타낸 상세도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 상세도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 4개의 나노분말 연속제조장치의 모듈화를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 다른 기화단계를 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말형성단계를 나타낸 순서도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 연속제조장치를 나타낸 측단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치는 플라즈마 전극(160) 및 도가니(110)를 이용하여 원료물질을 기화키는 반응챔버(100), 상기 반응챔버(100)의 일측에 연결되며 상기 원료물질을 상기 반응챔버(100)로 공급시키는 원료공급부(200), 상기 반응챔버(100)의 내측 상부에서 상기 기화된 원료물질 또는 결정화된 나노 분말을 포집 및 이송시키며 폐 루프를 따라 이동하는 이송밸트(180), 상기 반응챔버(100)의 타측에 연결되며 상기 이송밸트(180)를 통해 이송된 나노분말을 회수하는 수거부(300)를 포함한다.
본 발명의 전체 구조를 간략히 설명하면, 반응챔버(100) 내부에 플라즈마 전극(160), 도가니(110), 이송밸트(180)가 구비되고, 반응챔버(100)의 일측에 원료물질이 공급되는 원료공급부(200)가 구비되고 타측에 나노물질이 수거되는 수거부(300)가 구비된다. 상기 반응챔버(100)의 하부에는 상기 반응챔버(100)를 지지하면서 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임이 구비될 수 있으며, 상기 지지프레임은 상기 반응챔버(100) 뿐만 아니라 상기 수거부(300) 또는 원료공급부(200)를 각각 설정된 높이로 지지할 수 있다. 상기 원료공급부(200)에서 공급되는 원료물질은 상기 반응챔버(100)의 내부에서 기화 및 응축되어 나노분말로 변화되고, 상기 변화된 나노분말은 상기 수거부(300)에서 수거된다.
본 발명의 반응챔버(100)는 밀폐구조를 가지며 일측은 상기 원료공급부(200)와 연결되는 소재공급포트(101)와, 진공펌프(P) 등과 연결되는 진공포트(102)가 구비되고, 타측은 상기 수거부(300)와 연통되도록 연결된다. 상기 반응챔버(100), 수거부(300) 및 원료공급부(200)는 진공상태를 유지하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속자동피딩장치(210)를 나타낸 측면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 원료공급부(200)는 원료물질을 상기 반응챔버(100) 내부로 공급하는 연속자동피딩장치(210)를 포함할 수 있다.
상기 연속자동피딩장치(210)는 피딩하우징(211), 상기 피딩하우징(211) 내부에 나선상으로 구비된 피딩스크류(212) 및 상기 피딩스크류(212)를 구동시키는 피딩모터(215) 및 상기 피딩하우징(211)에 연결되며 상기 원료물질을 상기 반응챔버(100) 내부로 공급하는 피딩노즐(214)을 포함하고, 상기 피딩하우징(211)의 내부가 진공상태에서 상기 피딩스크류(212)의 회전에 의해 압출방식으로 상기 원료물질을 이동시킬 수 있다.
상기 피딩하우징(211)은 본 발명에서 원통형상으로 밀폐구조를 갖고 내부에서 진공 상태를 유지된다. 상기 피딩하우징(211)의 일측에 상기 피딩노즐(214)이 연결되고 타측에 상기 피딩모터(215)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 피딩하우징(211)은 상기 피딩노즐(214)이 상기 반응챔버(100)의 내부에 구비된 도가니(110)로 원료물질을 원활히 공급하도록 상기 반응챔버(100)의 일측과 연결될 수 있다.
상기 피딩하우징(211)에는 원료 물질이 공급되는 개폐구(213)가 구비되며, 상기 개폐구(213)는 상기 피딩하우징(211)의 내부 진공 환경에 영향을 최소화하도록 로드락 방식의 밸브를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 개폐구(213)를 통해 유입된 원료물질은 상기 피딩스크류(212)의 회전에 의해 상기 피딩노즐(214)의 방향으로 이동된다. 상기 피딩노즐(214)은 상기 반응챔버(100)의 내부에 구비된 도가니(110)로 상기 원료물질을 연속적으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 피딩하우징(211)의 외측에는 상기 피딩하우징(211)의 내부에 수용되는 원료물질이 설정된 온도를 갖도록 하는 피딩히터(216)가 연결될 수 있으며, 상기 피딩히터(216)는 복수일 수 있다.
상기 피딩하우징(211)의 일측은 상기 소재공급포트(101)와 결합되며, 이 경우 상기 피딩하우징(211)에 연결된 상기 피딩노즐(214)은 상기 반응챔버(100)의 내부에 위치하게 된다. 상기 피딩노즐(214)의 형상과 구조는 다양할 수 있으며, 상기 피딩노즐(214)은 복수일 수 있다.
본 발명의 반응챔버(100) 내측 하부에는 도가니(110)와 플라즈마 전극(160)이 구비된다. 상기 도가니(110)와 플라즈마 전극(160)은 서로 일정 거리 이격되도록 배치되며 상기 플라즈마 전극(160)에서 발생되는 플라즈마는 상기 도가니(110)의 방향으로 아크를 발생시킨다.
도 6a, 6b, 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니(110)의 구조를 나타낸 상세도이며, 도 6a는 도가니(110)를 나타낸 사시도이고, 도 6b는 도가니(110)를 나타낸 평면도이고, 도 6c는 도가니(110)의 사용상태를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니(110) 및 도가니전극(120)을 나타낸 상세도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 도가니(110)는 도가니전극(120)과 연결되며 고온의 분위기에 견딜 수 있으며 전류가 통하도록 그래파이트(Graphite)로 이루어질 수 있다. 상기 도가니전극(120)은 상기 도가니(110)의 하부 중심에 연결되고 상기 도가니전극(120)에는 냉각수가 별도로 유입 및 배출될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 상기 도가니(110)는 이중구조를 가질 수 있다.
상기 도가니(110)는, 아랫방향으로 침강된 형상의 제1트랙(111), 상기 제1트랙(111)의 외측 둘레보다 큰 내측 둘레를 가지며 아랫방향으로 침강된 형상의 제2트랙(112) 및 상기 제1트랙(111)과 상기 제2트랙(112)의 사이에 구비되며 상기 제1트랙(111)과 제2트랙(112)을 차단시키는 차단턱(113)을 포함할 수 있다. 상기 제1트랙(111)과 제2트랙(112)에는 각각 상기 연속자동피딩장치(210)로부터 공급된 원료물질이 수용될 수 있고, 상기 제1트랙(111)과 제2트랙(112)에 맞추어 상기 플라즈마 전극(160)은 복수일 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 전극(160)은 제1트랙(111)에 2개의 플라즈마 전극(160)이 배치되고 제2트랙(112)에 4개의 플라즈마 전극(160)이 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 전극(160)은 상기 제1트랙(111) 또는 제2트랙(112)의 둘레를 고려하여 그 개수와 위치가 결정될 수 있다.
상기 제1트랙(111) 및 제2트랙(112)에는 같은 소재의 원료물질이 공급되거나 서로 다른 소재의 원료물질이 공급될 수 있다. 이 경우 상기 연속자동피딩장치(210)는 복수이고 상기 제1트랙(111) 및 상기 제2트랙(112)에 각각 상기 원료물질을 공급한다. 즉, 상기 피딩노즐(214)은 각각 상기 제1트랙(111) 및 제2트랙(112)에 같은 소재이거나 다른 소재의 원료물질을 공급한다.
상기와 같이 이중구조를 갖는 본 발명의 도가니(110)는 같은 소재의 원료물질이 공급된 경우 제1트랙(111)과 제2트랙(112)의 위치와 온도의 차이로 인하여 증발 양이나 속도를 효과적으로 조절할 수 있다. 또한, 서로 다른 소재의 원료물질이 공급된 경우 상기 서로 다른 원료물질을 기상에서 합성할 수 있으므로 복합나노분말의 제조가 더욱 용이한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 도가니(110)의 높이를 조절하는 도가니높이조절수단(140) 또는 상기 도가니(110)를 회전시키는 도가니회전수단(150)이 구비될 수 있다.
다시 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 도가니(110)에는 상기 반응챔버(100)를 관통하면서 도가니(110)에 연결되며 수직으로 연장 형성된 도가니중심축(130)이 구비되는데, 상기 도가니회전수단(150)은 상기 도가니중심축(130)의 둘레를 따라 구비된 제1기어(151) 및 상기 제1기어(151)와 맞물리면서 상기 도가니중심축(130)을 회전시키는 제2기어(152)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제2기어(152)는 모터와 연결되며 상기 모터의 작동에 따라 회전될 수 있다. 구체적으로, 상기 도가니중심축(130)은 상기 지지프레임의 내측에 위치되며, 상기 도가니중심축(130)의 하부에 상기 제1기어(151)가 고정 결합되고, 상기 제2기어(152)는 상기 제1기어(151)와 맞물린 상태로 상기 모터에 연결될 수 있다. 상기 모터의 작동에 따라 상기 제2기어(152)는 수직선을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하며, 상기 제1기어(151)는 상기 제2기어(152)의 회전에 의해 상기 도가니(110)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킨다. 상기 모터는 유압에 의해 구동되는 유압모터일 수 있고, 상기 제1기어(151)와 제2기어(152)는 스퍼기어, 웜기어 또는 베벨기어 등의 구조를 가질 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에서는 상기 도가니중심축(130)과 연결된 도가니(110)를 회전시켜 상기 도가니(110)에 수용된 원료물질의 온도를 조절 가능하며, 이에 따라 상기 원료물질의 증발 속도나 증발 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 도가니(110)에 수용된 원료물질은 위치에 따라 온도나 증발량이 다를 수 있는데, 본 발명에서는 상기 도가니(110)를 회전시킴에 따라 고른 원료물질의 증발이 가능케 하고 도가니(110)의 내부에 수용된 원료물질과 플라즈마 전극(160)의 상대적 위치를 멀거나 가깝게 조절하여 증발 속도나 증발 양을 조절한다.
또한, 본 발명에서 상기 도가니높이조절수단(140)은 상기 지지프레임에 결합되고 상기 반응챔버(100)를 관통하면서 상기 도가니(110)에 연결되며 볼스크류(Ball screw)의 구동에 따라 상기 도가니(110)의 높이를 조절한다. 예를 들어, 상기 도가니높이조절수단(140)은 본 발명의 도면에 도시되진 않았으나 수직방향으로 연장 형성되며 나선상으로 감긴 제1스크류축(143)(미도시), 상기 제1스크류축(143)을 회전시키는 제1스크류모터(144)(미도시), 상기 제1스크류축(143)에 체결되며 상기 제1스크류축(143)의 회전에 따라 상하 왕복운동하는 제1볼너트(145)(미도시)를 포함하며, 상기 제1볼너트(145)는 상기 도가니중심축(130)과 고정되어 상기 제1볼너트(145)의 상하 왕복운동에 의해 상기 도가니중심축(130) 및 도가니(110)가 상하 왕복운동하는 구조를 가질 수 있다. 이 경우 상기 제1볼너트(145)의 양측은 별도로 상기 지지프레임에 연결되어 왕복운동에 따른 수평방향 이탈이 방지될 수 있다. 상기 제1볼너트(145)의 형상을 다양할 수 있으며, 상기 제1스크류축(143)은 복수일 수 있다.
상기 도가니높이조절수단(140)이 구비된 본 발명은 도가니(110)의 높낮이의 조절이 용이하여 아크의 길이나 플라즈마 온도에 따른 원료물질의 증발량을 쉽게 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전극(160)을 나타낸 상세도이다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 전극(160)은 상기 도가니(110)에서 일정 거리 이격 구비되며 열음극을 형성한다. 상기 플라즈마 전극(160)의 단부에는 텅스텐으로 구성된 팁(161)이 체결될 수 있으며, 하부에는 냉각수가 별도로 유입 및 배출될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 전극(160)은 수직방향으로 연장 형성된 전극중심축(162)과 상기 전극중심축(162)의 일측에 전원과 연결되는 연결단자(163)가 구비될 수 있다. 이 경우 상기 냉각수는 상기 전극중심축(162)의 내부로 유입될 수 있다.
본 발명에서 상기 플라즈마 전극(160)의 높이를 조절하는 전극높이조절수단(170)이 더 포함될 수 있다. 구체적으로 상기 전극높이조절수단(170)은 상기 지지프레임에 결합되고 상기 플라즈마 전극(160)에 연결되며 볼스크류(Ball screw)의 구동에 따라 상기 플라즈마 전극(160)의 높이를 조절할 수 있다. 상기 전극중심축(162)이 상기 반응챔버(100)의 내부를 관통하면서 상기 플라즈마 전극(160)과 연결되는 경우 상기 전극높이조절수단(170)은 상기 전극중심축(162)의 높이를 조절하여 상기 플라즈마 전극(160)의 높이를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 전극높이조절수단(170)은 상기 지지프레임에 결합되고 수직방향으로 연장 형성되며 제2스크류모터(172)의 작동에 따라 회전하는 제2스크류축(171), 상기 제2스크류축(171)에 체결되며 상기 제2스크류축(171)의 회전에 따라 상하 왕복운동하는 제2볼너트(173)를 포함하고, 상기 제2볼너트(173)와 상기 전극중심축(162)이 서로 연결되어 상기 제2볼너트(173)의 상하 왕복운동에 따라 상기 전극중심축(162)과 연결된 플라즈마 전극(160)이 상하 운동될 수 있다. 상기 제2스크류축(171), 제2스크류모터(172), 제2볼너트(173)의 구조는 상술한 제1스크류축(143), 제1스크류모터(172), 제2볼너트(145)의 구조와 동일할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에서는 플라즈마 전극(160)의 높이가 제어되어 상기 플라즈마 전극(160)에서 발생되는 아크의 길이 또는 원료물질의 증발량이나 증발속도를 조절할 수 있다.
상기 도가니(110)의 회전, 도가니(110)의 높이조절 또는 플라즈마 전극(160)의 높이조절은 본 발명의 목적 범위 내에서 다양한 구성 또는 구조를 갖도록 변경될 수 있다.
상기 플라즈마 전극(160)은 복수일 수 있으며, 상기 복수의 플라즈마 전극(160)은 도가니의 형상에 따라 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 도가니가 상술한 이중구조를 갖는 경우 상기 플라즈마 전극(160)은 제1트랙(111)에 2개, 제2트랙(112)에 4개가 배치되는데, 다수의 플라즈마 전극(160)을 동시에 적용함으로 나노분말 생산을 극대화할 수 있다.
또한, 진공상태에서 나노분말을 생성, 포집, 포장하는 구조로 대기노출에 따른 표면 산화를 방지하여 나노분말의 산소함유량을 최소화할 수 있다.
본 발명의 이송밸트(180)는 상기 플라즈마 전극(160)과 도가니(110)를 통해 기화된 원료물질을 포집 및 이송시키는데, 상기 이송밸트(180)는 상기 도가니(110)와 일정 거리 이격되도록 구비되며 상기 이송밸트(180)의 일부 또는 전부는 상기 반응챔버(100)의 상부에 구비된다.
상기 이송밸트(180)는 금속으로 형성되고, 전기적 또는 자기적 성질에 의해 상기 기화된 원료물질을 상기 이송밸트(180)의 표면에 포집시킬 수 있다.
상기 이송밸트(180)는 폐 루프를 따라 이동하는데, 상기 이송밸트(180)의 양 측에는 각각 수평방향으로 연장 형성되며 이송밸트(180)를 지지하는 이송축(181)이 구비되고 상기 한 쌍의 이송축(181)의 내부로는 각각 냉각수가 유입될 수 있다. 상기 이송밸트(180)는 상기 반응챔버(100)에서 상기 수거부(300)의 방향으로 연장되며 상기 반응챔버(100)에서 포집된 원료물질을 상기 수거부(300)로 이송시킨다. 즉, 상기 이송밸트(180)는 상기 폐 루프를 따라 무한궤도 상에서 이동하면서 상기 반응챔버(100)의 내부에서 상기 수거부(300)의 내부를 이동한다. 또한, 상기 이송축(181)은 냉각수의 유입 또는 배출이 용이하도록 상기 반응챔버(100) 또는 수거부(300)를 수평방향으로 관통하도록 구비될 수 있다.
상기 반응챔버(100) 또는 수거부(300)의 외측에는 상기 이송밸트(180) 또는 이송축(181)을 회전시키는 모터가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 이송밸트(180)에 연결되며 상기 이송밸트(180)를 설정된 온도로 냉각시키는 냉각장치(182)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각장치(182)는 상기 이송밸트(180)를 설정된 온도로 냉각시키는데 상기 이송밸트(180)의 내측 면에 접촉될 수 있다. 이 경우 상기 이송밸트(180)의 외측면에는 상기 기화된 원료물질이 포집되고, 상기 냉각장치(182)를 통해 설정된 온도로 냉각되어 상기 반응챔버(100)에서 상기 수거부(300)의 방향으로 이동되면서 응축되어 나노분말로 결정화될 수 있다. 상기 냉각장치(182)를 통한 이송밸트(180)의 냉각은 냉각수를 이용하거나 설정된 온도의 불활성기체를 이용한 것일 수 있다.
상기 이송밸트(180)의 일측에는 상기 이송밸트(180)에 접촉되어 상기 이송밸트(180)에 의해 이송되는 나노분말을 긁어내는 스크래퍼(183)가 구비될 수 있다. 상기 스크래퍼(183)는 상기 이송밸트(180)의 폭 방향으로 연장 형성되며 상기 수거부(300)에 위치된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 스크래퍼(183)는 상기 이송밸트(180)의 하부 표면과 접촉되며 상기 스크래퍼(183)에 의해 상기 나노분말은 상기 이송밸트(180)에서 이탈하여 수거부(300)를 통해 수거된다.
본 발명의 수거부(300)는 상기 이송밸트(180)로부터 이탈된 나노분말을 포집하는 제1포집부(310)와, 상기 제1포집부(310)와 연결되며 제1포집부(310)를 통해 포집된 나노분말을 포집 및 이송시키는 제2포집부(320) 및 상기 제2포집부(320)를 통해 이동된 나노분말이 회수되는 분말회수부(330)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1포집부(310)에는 진공펌프(P) 등과 연결된 진공포트(102)가 구비되고, 내부가 진공인 환경에서 상기 나노분말을 하부 방향으로 이동시킨다. 상기 제1포집부(310)에는 로드락(Load lock)밸브나 게이트밸브가 구비될 수 있으며 진공 상태를 유지하면서 상기 나노분말을 포집 및 이동시키기 위한 다양한 구성이 추가로 구비될 수 있다. 상기 제2포집부(320)에는 진공펌프(P) 등과 연결된 진공포트(102)가 구비되고, 상기 제1포집부(310)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 상기 제1포집부(310)와 제2포집부(320)를 통과한 나노분말은 분말회수부(330)에서 최종적으로 회수된다. 상기 제1포집부(310)와 제2포집부(320)는 각각 독립적으로 진공 환경이 조성되는 것이 바람직하며, 내부 압력은 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 수거부(300)의 상부에는 투명 소재로 형성된 뷰포트(301)가 구비되고 상기 뷰포트(301)를 통해 상기 수거부(300)의 내부 상황을 시각적으로 확인할 수 있다.
상기 분말회수부(330)는 포장용기(340)가 연결될 수 있으며, 로드락 밸브가 구비되어 진공상태에서 정해진 양만큼 포장용기(340)의 내부로 나노분말을 이동시킨다. 또한, 상기 분말회수부(330)에는 스크류컨베어가 구비될 수 있으며, 상기 스크류컨베어는 나선상으로 감긴 스크류의 회전에 따라 진공상태를 유지하면서 나노분말을 정해진 위치로 이동시키는 역할을 수행한다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이송식 열플라즈마를 이용하여 나노분말을 생산하는데 있어서 연속자동피딩장치(210)와 이송밸트(180)의 구성으로 나노분말의 대량 생산이 용이하고 원료물질의 증발량과 증발속도를 유동적으로 조절할 수 있으며, 진공상태에서 보다 균질의 나노분말을 회수할 수 있다.
본 발명에서 상기 원료공급부(200), 반응챔버(100), 수거부(300)는 모두 진공포트(102)가 구비되어 진공펌프(P)와 연결됨으로써 진공 환경에서 원료물질의 공급, 나노분말의 생성 및 수거를 진행할 수 있다. 상기한 진공환경을 유지하는 본 발명은 진공상태에서 나노분말을 생성, 포집, 포장하는 구조로 대기노출에 따른 표면 산화를 방지하여 나노분말의 산소함유량을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 연속자동피딩장치(210), 이송밸트(180), 제1포집부(310) 및 제2포집부(320) 등의 구성으로부터 원료물질의 공급, 나노분말을 생성, 포집, 포장이 연속적으로 이루어져 대량생산이 더욱 용이하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 4개의 나노분말 연속제조장치의 모듈화를 나타낸 예시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 나노분말 연속제조장치는 4개를 병렬로 연결하여 하나의 모듈로 운영할 수 있다. 이 경우 상기 진공펌프(P), 연속자동피딩장치(210), 냉각수 등을 통합 운영함으로써 나노분말의 효율적인 생산을 도모할 수 있다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면 연속적으로 원료물질을 반응챔버로 공급하고, 반응챔버에서 생성된 나노분말을 연속적으로 회수할 수 있으며, 원료물질의 공급, 나노분말의 생산 및 수거를 자동화시키기 용이하다. 또한, 진공 환경에서 진행됨에 따라 양질의 나노분말을 생산, 포집 및 수거할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에 따른 다중 트랙 구조를 갖는 도가니를 이용하여 순수분말, 산화물, 질화물, 복합분말 등을 제작하기 용이한 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법은 원료물질을 도가니(110) 내부로 공급하는 원료물질공급단계(S100), 상기 도가니(110)의 내부에 수용된 원료물질을 플라즈마전극(160)을 이용하여 기화시키는 기화단계(S200), 상기 기화단계(S200)에서 기화된 원료물질을 상기 도가니(110)의 상부에 구비되고 무한순환루프를 따라 이동하는 이송밸트(180)를 통해 포집 및 이송시켜 나노분말을 형성하는 나노분말형성단계(S300), 상기 나노분말형성단계(S300)에서 형성된 나노분말을 포장용기(340)에 포장하는 포장단계(S400)를 포함하고, 상기 원료물질공급단계(S100), 기화단계(S200), 나노분말형성단계(S300) 및 포장단계(S400)는 진공상태에서 진행된다.
본 발명에서는 원료물질의 공급, 나노분말의 생성, 나노분말의 포집, 나노분말의 포장이 하나의 메커니즘으로 연속적으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 원료물질공급단계(S100), 기화단계(S200) 및 나노분말형성단계(S300)는 설정된 시간동안 계속적으로 수행되어 다량의 나노분말을 대량, 연속으로 생산할 수 있으며 자동화로 진행될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 도가니(110)와 플라즈마전극(160)을 이용한 이송식 열플라즈마 방식으로 원료물질을 용융 및 증발시킨 후, 핵생성 및 응축을 통하여 나노분말을 형성하는데, 상기 도가니(110)와 플라즈마전극(160)은 밀폐된 공간인 반응챔버(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 상기 원료물질공급단계(S100), 기화단계(S200), 나노분말형성단계(S300) 및 포장단계(S400)는 하나의 장치 내에서 연속적, 순차적으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 이송밸트(180)는 상기 반응챔버(100) 내부에 구비되며 무한순환루프를 따라 이동하는데, 상기 이송밸트(180)가 상기 도가니(110)의 상부에서 상기 도가니(110)와 일정 거리 이격 구비됨에 따라 상기 도가니(110)에서 증발된 원료물질은 기상에서 응축되어 일정 크기의 입도를 가지며 위쪽 방향으로 이동하고, 상기 이송밸트(180)의 표면에서 포집 및 이송되어 나노분말이 연속적으로 생성되는 구조를 갖는다.
본 발명의 원료물질공급단계(S100)는 나노분말의 모재가 되는 원료물질을 도가니(110)의 내부로 공급하는 단계로, 상기 원료물질은 실리콘 폐기물 등 다양한 소재를 활용할 수 있다.
상기 원료물질공급단계(S100)는, 상기 도가니(110)에 서로 다른 소재의 원료물질을 공급할 수 있다. 이 경우 상기 도가니(110)는 구획된 복수의 내부 공간을 가지며 상기 원료물질은 상기 복수의 내부 공간에 각각 서로 다른 소재가 수용될 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 다른 기화단계(S200)를 나타낸 순서도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 기화단계(S200)는 상기 원료물질공급단계(S100)에서 상기 도가니(110)의 내부로 공급된 원료물질을 기화시키는 단계를 의미한다. 상기 기화단계(S200)에서는 플라즈마전극(160)을 이용한 플라즈마를 이용하여 상기 원료물질을 용융 및 증발시키며, 상기 증발된 원료물질은 핵생성 및 응축되면서 상부로 이동한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 기화단계(S200)는, 상기 도가니(110)와 상기 이송밸트(180) 사이의 거리를 조절하는 입도제어공정(S210) 및 상기 도가니(110)와 상기 플라즈마전극(160) 사이의 거리를 조절하는 생산량제어공정(S220)을 포함할 수 있다.
상기 나노분말의 입도는 사용처에 따라 다양할 수 있는데, 본 발명의 입도제어공정(S210)은 도가니(110)와 이송밸트(180) 사이의 거리를 조절하여 상기 나노분말의 입도를 조절한다. 구체적으로, 상기 입도제어공정(S210)은 상기 도가니(110)의 높이를 가변시켜 상기 도가니(110)와 이송밸트(180)의 거리를 조절할 수 있다. 상기 도가니(110)의 높이를 높여 도가니(110)와 이송밸트(180) 사이의 거리를 가깝게 위치시키는 경우 상기 나노분말의 입도는 작아지고, 도가니(110)의 높이를 낮춰 도가니(110)와 이송밸트(180) 사이의 거리를 멀게 위치시키는 경우 상기 나노분말의 입도는 커진다.
또한, 본 발명에서 상기 생산량제어공정(S220)은 상기 도가니(110)와 상기 플라즈마전극(160) 사이의 거리를 조절하여 도가니(110)의 내부에 수용된 원료물질의 증발량을 조절시킴으로써 나노분말의 생산량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마전극(160)의 높이가 조절되거나 상기 도가니(110)의 높이가 조절됨에 따라 플라즈마전극과 도가니(110)의 거리가 가까워지는 경우 원료물질의 증발량이 증가되어 나노분말의 생산량이 많아지고, 멀어지는 경우 원료물질의 증발량이 감소되어 나노분말의 생산량이 적어지도록 조절할 수 있다. 또한, 상기 생산량제어공정(S220)을 통해 플라즈마 전기출력이 안정화될 수 있고 플라즈마가 소멸되는 현상 등을 방지하여 안정적인 나노분말의 제조가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 기화단계(S200)는, 상기 도가니(110)에 공급된 원료물질의 증발량이 조절되도록 상기 도가니(110)를 회전시키는 증발량제어공정(S230)을 더 포함할 수 있다. 상기 플라즈마전극(160)은 팁을 갖고 일정 위치에 구비되는 것이 일반적인데, 본 발명의 증발량제어공정(S230)에서 상기 도가니(110)의 위치를 회전시켜 도가니(110)의 내부에 수용된 원료물질의 고른 증발을 도모할 수 있으며, 도가니(110)의 내부 위치에 따라 증발량을 다르게 할 수 있다.
상기 원료물질이 서로 다른 소재로 형성된 복수인 경우 상기 증발량제어공정(S230)을 이용하여 팁(161)과 도가니(110)의 상대적 위치가 조절됨에 따라 상기 도가니(110)의 내부에 수용된 서로 다른 소재의 원료물질은 각각 증발량이 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마전극(160)은 복수의 팁(161)을 가질 수 있으며, 상기 복수의 팁(161)은 도가니(110)의 상부에서 서로 일정 거리 이격되면서 위치된다. 이 경우 상기 도가니(110)를 회전시킴에 따라 도가니의 위치별 증발량을 조절할 수 있으며, 서로 다른 소재의 원료물질이 수용되는 경우 각각의 원료물질마다 증발량을 다르게 설정할 있다. 이와 같은 방법을 이용한 본 발명에 따른 나노분말 연속 제조방법에 의해 제조된 나노물질은 서로 다른 소재의 조성을 가질 수 있으며, 상기 증발량제어공정(S230)을 통해 상기 조성의 조성비를 조절하는 것도 손쉽게 수행될 수 있다. 특히, 다수의 분말 소재 각각의 증발량을 조절하여 합금 나노분말을 제조하는데 용이한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 기화단계(S200)는, 상기 기화된 원료물질에 분위기가스를 공급하는 분위기가스공급공정(S240)을 더 포함할 수 있으며, 상기 분위기가스공급공정(S240)에서 분위기가스의 공급은 상기 도가니(110)와 상기 이송밸트(180) 사이에 유량제어기를 이용하여 공급될 수 있다. 여기서 유량제어기(MFC : Mass Flow Control)는 설정된 용량의 가스를 공급할 수 있는 것이라면 그 구조나 종류가 제한되지 않는다.
본 발명에서 상기 분위기가스공급공정(S240)은 산화물, 탄화물, 질화물 등의 특정 성질을 갖는 나노분말을 제조하기 위함으로, 단순히 비활성기체를 주입하여 외부 공기의 영향력을 배제하는 목적이나 플라즈마를 발생시키기 위한 목적과는 다르다. 즉, 본 발명의 분위기가스란 나노분말의 소재, 성질, 조성비 등을 변형시키기 위한 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 분위기가스는 금속(M)과 산소(O) 기반의 가스(M+O2, MCl+O2, M(NO3)X+O2 등)나, 금속(M)과 질소(N) 기반의 가스(M+(NH3/N2), MCl+(NH3/N2+H2), M0X+(N2+C/N2+H2), MHX+NH3 등)나, 금속(M)과 탄소(C) 기반의 가스(M+(CH4/CH4+H2), MCl + (CH4+H2), M0X + (CH4+H2), MHX + CH4 등)나, 금속(M)과 붕소(B) 기반의 가스(M+B2O3+(CH4), MCl+BCl3+H2+CxHy 등) 등이 이용될 수 있다. 여기서 상기 금속(M)은 상기 원료물질을 의미하고, 상기 분위기가스에서 금속(M)은 배제될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 기화단계(S200)는, 상기 도가니(110)와 상기 이송밸트(180) 사이에 코팅가스를 공급하여 상기 기화단계(S200)에서 기화된 원료물질의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅층형성공정(S250)을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅가스는 유량제어기(MFC : Mass Flow Control)를 통해 제어될 수 있다.
상기 코팅층형성공정(S250)에서는 상기 반응챔버(100)의 내부의 설정된 위치에 코팅가스를 공급하여 상기 코팅가스에 함유된 코팅소재를 통해 코팅층이 형성된 나노분말을 제조 가능하도록 하여 기능성 나노분말을 제조하기 위함이다. 상기 코팅층형성공정(S250)에서 코팅가스는 상기 도가니(110)와 이송밸트(180)의 사이에 공급되어 상기 나노분말의 표면에만 코팅층이 형성되도록 유도하는 것이 바람직하다.
상기 코팅가스는 금속(M)과 산소(O) 기반의 가스(M+O2, MCl+O2, M(NO3)X+O2 등)나, 금속(M)과 질소(N) 기반의 가스(M+(NH3/N2), MCl+(NH3/N2+H2), M0X+(N2+C/N2+H2), MHX+NH3 등)나, 금속(M)과 탄소(C) 기반의 가스(M+(CH4/CH4+H2), MCl + (CH4+H2), M0X + (CH4+H2), MHX + CH4 등)나, 금속(M)과 붕소(B) 기반의 가스(M+B2O3+(CH4), MCl+BCl3+H2+CxHy 등)이 이용될 수 있다. 여기서 상기 금속(M)은 상기 원료물질을 의미하고, 상기 분위기가스에서 금속(M)은 배제될 수 있다.
상기 코팅층형성공정(S250)에서 공급되는 코팅가스는 상기 분위기가스공급공정(S240)에서 공급되는 분위기가스보다 높은 위치에서 상기 반응챔버(100) 내부로 공급되는 것이 바람직하다.
분위기가스공급공정(S240) 또는 코팅층형성공정(S250)을 이용하여 사용목적에 맞추어 다양한 소재나 성질을 갖는 나노분말을 손쉽게 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말형성단계(S300)를 나타낸 순서도이다
도 13을 참조하면, 본 발명의 나노분말형성단계(S300)는 상기 기화단계(S200)에서 기화 및 응축되면서 일정 크기의 입도를 갖는 원료물질 및/또는 나노분말(이하, 나노분말)을 포집 및 이송시키는 단계로, 상기 나노분말은 이송밸트(180)를 통해 포집과 동시에 이송된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 나노분말형성단계(S300)는, 상기 이송밸트(180)의 양 측에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환공정(S310) 및 상기 이송밸트(180)의 표면을 냉각장치(182)를 이용하여 냉각시키는 표면온도제어공정(S320)을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 냉각수순환공정(S310)은 상기 이송밸트(180)의 양 측에 구비된 이송축(181)의 내부에 냉각수를 흐르게 하는 단계를 의미하고, 상기 표면온도제어공정(S320)은 이송밸트(180)의 표면에 냉각장치(182)를 부착하여 이송밸트(180) 표면을 설정된 온도로 조절하는 공정을 의미한다. 이 경우 상기 냉각장치(182)는 판 형상을 가질 수 있다.
상기 이송밸트(180)의 저면에서 상기 나노분말의 포집 및 이송이 원활하도록 상기 표면온도제어공정(S320)에서 상기 냉각장치(182)는 이송밸트(180)의 무한순환루프 내부에 구비되는 것이 바람직하다. 위와 같은 냉각수순환공정(S310)을 통해 이송밸트(180)를 보호하고 표면온도제어공정(S320)을 통해 설정된 온도로 이송밸트(180)의 표면을 냉각시켜 나노분말의 포집을 더욱 원활하게 할 수 있다.
본 발명의 포장단계(S400)는 상기 수거부(300)로 이송된 나노분말을 포장용기(340)에 일정량씩 소분하여 포장하는 단계를 의미한다. 구체적으로 상기 나노분말형성단계(S300)에서 수거부(300)로 이송된 나노분말은 중력에 의해 아래 방향으로 낙하하고, 상기 낙하된 나노분말을 진공 상태에서 로드셀에 의해 무게를 측정하면서 일정량씩 포장하는 방식이 적용된다. 상기 포장단계(S400)에서는 상기 낙하된 나노분말을 진공 기반의 로드락밸브나 게이트밸브 또는 나선상으로 감긴 스크류의 회전에 따라 진공상태를 유지하면서 나노분말을 정해진 위치로 이동시키는 스크류컨베어 등을 이용하여 상기 포장용기(340)의 방향으로 이동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 진공상태에서 원료물질의 공급, 나노분말의 생성, 포집, 이송, 포장이 연속적으로 수행되므로 대량의 나노분말을 계속적으로 생성할 수 있으며 균질한 나노분말의 생성을 담보할 수 있다. 또한, 서로 다른 소재의 원료를 기상에서 합성 가능하며 나노분말의 입도, 생산량 등을 조절하기 용이하며, 증발량을 조절하여 나노분말의 표면 코팅층을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에 따른 다중 트랙 구조를 갖는 도가니를 이용한 기화단계(S200)를 통해 순수분말, 산화물, 질화물, 복합분말 등을 제작하기 용이한 장점이 있다.
[부호의 설명]
S100 : 원료물질공급단계
S200 : 기화단계
S210 : 입도제어공정
S220 : 생산량제어공정
S230 : 증발량제어공정
S240 : 분위기가스공급공정
S250 : 코팅층형성공정
S300 : 나노분말형성단계
S310 : 냉각수순환공정
S320 : 표면온도제어공정
S400 : 포장단계
100 : 반응챔버
101 : 소재공급포트
102 : 진공포트
110 : 도가니
111 : 제1트랙
112 : 제2트랙
113 : 차단턱
120 : 도가니전극
130 : 도가니중심축
140 : 도가니높이조절수단
143 : 제1스크류축
144 : 제1스크류모터
145 : 제1볼너트
150 : 도가니회전수단
151 : 제1기어
152 : 제2기어
160 : 플라즈마전극
161 : 팁
162 : 전극중심축
163 : 연결단자
170 : 전극높이조절수단
171 : 제2스크류축
172 : 제2스크류모터
173 : 제2볼너트
180 : 이송밸트
181 : 이송축
182 : 냉각장치
183 : 스크래퍼
200 : 원료공급부
210 : 연속자동피딩장치
211 : 피딩하우징
212 : 피딩스크류
213 : 개폐구
214 : 피딩노즐
215 : 피딩모터
216 : 피딩히터
300 : 수거부
301 : 뷰포트
310 : 제1포집부
320 : 제2포집부
330 : 분말회수부
340 : 포장용기
400 : 지지프레임
P : 진공펌프
본 발명에 따르면 나노분말의 품질성과 생산성을 향상시키는 동시에, 서로 다른 소재의 나노분말을 합성하기 용이하며, 나노분말의 표면에 나노분말의 소재와 다른 소재로 형성된 코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 나노분말 연속 제조장치와 나노분말 연속 제조방법은 원료의 공급, 나노분말의 형성 및 수거를 연속적으로 진행하는 구조로 나노분말 대량 생산에 특히 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 전극 및 도가니를 이용하여 원료물질을 기화시키는 반응챔버;
    상기 반응챔버의 일측에 연결되며 상기 원료물질을 상기 반응챔버로 공급시키는 원료공급부;
    상기 반응챔버의 내측 상부에서 상기 기화된 원료물질 또는 결정화된 나노분말을 포집 및 이송시키며 폐 루프를 따라 이동하는 이송밸트;
    상기 반응챔버의 타측에 연결되며 상기 이송밸트를 통해 이송된 나노분말을 회수하는 수거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이송밸트에 연결되며 상기 이송밸트를 설정된 온도로 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이송밸트의 일측에 접촉되어 상기 이송밸트에 의해 이송되는 나노분말을 분리하는 스크래퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 원료공급부는 상기 원료물질을 상기 반응챔버 내부로 공급하는 연속자동피딩장치를 더 포함하고,
    상기 연속자동피딩장치는,
    상기 피딩하우징;
    상기 피딩하우징 내부에 나선상으로 구비된 피딩스크류;
    상기 피딩스크류를 구동시키는 피딩모터; 및
    상기 피딩하우징에 연결되며 상기 원료물질을 상기 반응챔버 내부로 공급하는 피딩노즐;을 포함하고,
    상기 피딩하우징의 내부가 진공상태에서 상기 피딩스크류의 회전에 의해 압출방식으로 상기 원료물질을 연속적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임; 및
    상기 지지프레임에 결합되고 상기 플라즈마 전극에 연결되며 볼스크류의 구동에 따라 상기 플라즈마 전극의 높이를 조절하는 전극높이조절수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임; 및
    상기 지지프레임에 결합되고 상기 도가니에 연결되며 볼스크류의 구동에 따라 상기 도가니의 높이를 조절하는 도가니높이조절수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 반응챔버를 지지하여 설정된 높이에 위치시키는 지지프레임;
    상기 지지프레임에 결합되고 상기 도가니에 연결되며 수직으로 연장 형성된 도가니중심축;
    상기 도가니중심축의 둘레를 따라 구비된 제1기어; 및
    상기 제1기어와 맞물리면서 상기 도가니중심축을 회전시키는 제2기어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 도가니는,
    아랫방향으로 침강된 형상의 제1트랙;
    상기 제1트랙의 외측 둘레보다 큰 내측 둘레를 가지며 아랫방향으로 침강된 형상의 제2트랙; 및
    상기 제1트랙과 상기 제2트랙의 사이에 구비되며 상기 제1트랙과 제2트랙을 차단시키는 차단턱;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연속자동피딩장치는 복수이고 상기 제1트랙 및 상기 제2트랙에 각각 상기 원료물질을 공급하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 연속자동피딩장치 및 상기 제2트랙에 각각 서로 다른 원료물질을 공급하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속제조장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 수거부는 상기 나노분말이 대기 중에 노출되지 않도록 진공 상태에서 포장용기에 포장하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조장치.
  12. 원료물질을 도가니 내부로 공급하는 원료물질공급단계;
    상기 도가니의 내부에 수용된 원료물질을 플라즈마전극을 이용하여 기화시키는 기화단계;
    상기 기화단계에서 기화된 원료물질을 상기 도가니의 상부에 구비되고 무한순환루프를 따라 이동하는 이송밸트를 통해 포집 및 이송시켜 나노분말을 형성하는 나노분말형성단계;
    상기 나노분말형성단계에서 형성된 나노분말을 포장용기에 포장하는 포장단계;를 포함하고,
    상기 원료물질공급단계, 기화단계, 나노분말형성단계 및 포장단계는 진공상태에서 진행되는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기화단계는,
    상기 도가니와 상기 이송밸트 사이의 거리를 조절하는 입도제어공정; 및
    상기 도가니와 상기 플라즈마전극 사이의 거리를 조절하는 생산량제어공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기화단계는,
    상기 도가니에 공급된 원료물질의 증발량이 조절되도록 상기 도가니를 회전시키는 증발량제어공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 원료물질공급단계는,
    상기 도가니에 서로 다른 소재의 원료물질을 공급하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 기화단계는,
    상기 기화된 원료물질에 분위기가스를 공급하는 분위기가스공급공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 분위기가스는 상기 도가니와 상기 이송밸트 사이에 유량제어기를 이용하여 공급되는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 기화단계는,
    상기 도가니와 상기 이송밸트 사이에 코팅가스를 공급하여 상기 기화단계에서 기화된 원료물질의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅층형성공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 나노분말형성단계는,
    상기 이송밸트의 양 측에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환공정; 및
    상기 이송밸트의 표면을 냉각장치를 이용하여 냉각시키는 표면온도제어공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 포장단계는,
    로드셀을 이용하여 포장용기에 상기 나노분말이 대기 중에 노출되지 않도록 진공 상태에서 일정량씩 진공포장시키는 것을 특징으로 하는 이송식 열플라즈마를 이용한 나노분말 연속 제조방법.
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