KR100444105B1 - Apparatus for manufacturing nano-particle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법으로 제조된 소 입자(p1)를 다시 10억분의 1의 나노 크기로 만들 수 있으며, 소 입자(p1)가 액상일 경우 또는 고상일 경우를 불문하고 능동적으로 받아들이면서 파쇄시켜 나노 입자(p2)를 다시 그 크기별로 분별하여 포집할 수 있으며, 졸-겔법의 경우 겔화시에 응집을 통해서 오히려 그 크기가 성장한다는 점을 감안하여 열풍(H)을 주입하면서 액상의 소 입자(p1)를 파쇄시키면서 고상의 나노 입자(p2)로 만들 수 있고, 포집조(60)를 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)로서 각각 나누어 제공하여 배기팬(50)의 배출압력에 따라 사이클론(cyclone) 원리를 통하여 나노 입자(p2)를 크기별로 포집할 수 있는 나노입자 제조장치(100)에 관한 발명이다.According to the present invention, the small particles p1 prepared by the sol-gel method, the precipitation method, the thermal spray method, and the mechanical-chemical method can be made into nanoparticles in size of 1 billion, and the small particles (p1) are in a liquid state or in a solid phase. Regardless of the case, it can be actively accepted and broken down so that the nanoparticles (p2) can be separated and collected according to their size again.In the case of the sol-gel method, the size of the sol-gel method is increased by agglomeration during gelation. While injecting (H), the liquid small particles p1 can be broken into solid nanoparticles p2, and the collecting tank 60 is formed by the first cyclone collecting tank 61 and the second cyclone collecting tank 62. Each of the present invention relates to a nanoparticle manufacturing apparatus (100) capable of collecting nanoparticles (p2) by size through a cyclone principle according to the discharge pressure of the exhaust fan (50).
Description
본 발명은 나노입자 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법으로 제조된 소 입자를 다시 10억분의 1의 나노 크기로 제조함과 동시에 소 입자가 액상일 경우 또는 고상일 경우를 불문하고 능동적으로 받아들이면서 파쇄시켜 나노 입자를 다시 그 크기별로 분별하여 포집할 수 있는 나노입자 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing nanoparticles, and more particularly, to prepare small particles prepared by sol-gel method, precipitation method, thermal spraying method and mechanical-chemical method again at a nano size of 1 billion, and at the same time small particles. The present invention relates to a nanoparticle manufacturing apparatus capable of collecting and crushing nanoparticles by their size by actively accepting and crushing regardless of a liquid phase or a solid phase.
일반적으로 소재의 미세입자를 제조하는 방법으로는 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법(mechano-chemical method) 등이 제시되고 있다. 그러나, 이들 방법으로는 비교적 큰 수백 나노미터 크기의 분말체를 얻기 힘들고 대량 생산이 불가능하다는 단점이 있다.In general, as a method for preparing microparticles of a material, a sol-gel method, a precipitation method, a thermal spray method, and a mechano-chemical method have been proposed. However, these methods have disadvantages in that it is difficult to obtain relatively large several hundred nanometers of powder and mass production is impossible.
또한, 단순한 졸-겔법의 경우 반응 조건에 따라 나노입자를 제조할 수 있으나 그 조건을 찾기가 힘들며 겔화시에 응집을 통해서 오히려 수백 나노미터의 크기로 성장하는 문제점이 발생되기도 한다.In addition, in the case of a simple sol-gel method, nanoparticles may be prepared according to reaction conditions, but it is difficult to find the conditions, and there is a problem of growing to a size of several hundred nanometers through aggregation during gelation.
종래의 예로서 졸-겔(sol-gel)법을 설명하면, sol은 1㎛ 이하의 colloid 입자의 분산을 의미하며 화학 반응에 의해 metal alkoxide 용액으로부터 혹은 hydrous/anhydrous metal oxide의 colloid 입자를 이용하여 제조가 가능하다.As a conventional example, when describing the sol-gel method, sol means dispersing colloid particles of 1 μm or less and using a colloid particle of hydrous / anhydrous metal oxide from a metal alkoxide solution or by chemical reaction. Manufacturing is possible.
이때, 공정을 진행하면서 sol의 점성이 점점 증가하여 gel을 형성하게 되므로 sol-gel process라 부른다.At this time, since the viscosity of the sol gradually increases during the process to form a gel, it is called a sol-gel process.
여기서, gel이란 산화물 ceramic에서 볼 수 있는 결합과 유사한 Metal-oxide-Metal(M-O-M) 결합을 형성하는 three-dimentional polymeric network를 의미한다.Here, the gel refers to a three-dimentional polymeric network forming a metal-oxide-metal (M-O-M) bond similar to the bond found in the oxide ceramic.
더욱 구체적으로, sol-gel process는 그 원료 물질에 따라 colloid 입자를 이용한 colloidal sol-gel과 metal alkoxide와 같은 organometallic precursor를 이용한 polymeric sol-gel로 분류할 수 있는데 후자가 더 일반적이다.More specifically, the sol-gel process can be categorized into colloidal sol-gel using colloidal particles and polymeric sol-gel using organometallic precursors such as metal alkoxide, depending on the raw material.
어떤 금속의 알콕사이드가 녹지 않는다거나 지극히 반응적인 경우에는 acetylacetonate와 acetate가 사용되기도 한다. Alkoxide 분자는 사용된 개개의 alkoxide, solvent 또는 다른 인자들의 영향을 받아 monomers, dimers 등으로 존재하며 Metal alkoxide의 가수 분해 반응과 축중합 반응 때문에 중합이 일어난다.If the metal alkoxide is insoluble or extremely reactive, acetylacetonate and acetate may be used. Alkoxide molecules are present as monomers and dimers under the influence of the individual alkoxides, solvents or other factors used, and polymerization occurs due to hydrolysis and polycondensation reactions of the metal alkoxides.
중합되는 동안 외부에서 첨가되는 물은 개시제로서 작용하며 산이나 염기는 이들 반응에 대해서 촉매 역할을 한다. sol의 초기 점도는 다소 낮고 대부분의 경우 물의 점도와 비슷하다. 그러나, 축중합반응이 상당한 크기로 일어나면 sol은 gel로 변화한다.Water that is added externally during the polymerization acts as an initiator and acids or bases catalyze these reactions. The initial viscosity of the sol is rather low and in most cases is similar to that of water. However, if the polycondensation occurs at a significant size, the sol turns into a gel.
물과 metal alkoxide의 가수분해 반응은 화학식 1과 같다.Hydrolysis of water and metal alkoxide is shown in Chemical Formula 1.
화학식 1은 완전한 hydroxy-alkoxy 교환을 의미한다. 이와 같은 반응은 물의 상대적인 농도와 기타 다른 조건의 영향을 받는다. 그리고, 이에 따른 부분적인 가수분해 반응은 다음 화학식 2로 나타낼 수 있다.Formula 1 means complete hydroxy-alkoxy exchange. Such reactions are affected by the relative concentrations of water and other conditions. And, the partial hydrolysis reaction according to this can be represented by the following formula (2).
다음 단계인 축합 반응은 아래의 화학식 3 및 화학식 4와 같다.The next step, the condensation reaction is the same as the formula
M - OR + M - OH ----------------→ M-O-M + R-OHM-OR + M-OH ---------------- → M-O-M + R-OH
M - OH + M - OH ----------------→ M-O-M + H-OHM-OH + M-OH ---------------- → M-O-M + H-OH
축합 반응에 의한 product는 alcohol, H2O이거나 사용된 alkoxide에 따라 두가지 모두 생성될 수 있다.The product from the condensation reaction can be alcohol, H 2 O or both, depending on the alkoxide used.
아래 화학식 5 및 화학식 6에서처럼 두 개, 혹은 그 이상의 양이온으로부터 species 사이의 반응, 즉 cross-condensation 반응 또한 가능하다.Reactions between species from two or more cations, ie cross-condensation reactions, are also possible, as in Formulas 5 and 6 below.
이들 반응이 일어나기 시작할 때 metal alkoxide 용액은 sol로 변하기 시작한다. 초기 겔화단계 중에 존재하는 상대적으로 낮은 분자량 species는 oligomer로 불리운다.As these reactions begin to occur, the metal alkoxide solution begins to turn into sol. The relatively low molecular weight species present during the initial gelling step are called oligomers.
이상에서와 같이 가수 분해와 축중합 반응의 조합에 의하여 metal-oxygen-metal의 three-dimentional polymeric network가 형성될 수 있고, 이러한 졸-겔법은 반응 조건에 따라 나노입자를 제조할 수 있으나 그 조건을 찾기가 힘들며 겔화시에 오히려 응집을 통해서 수백 나노미터의 크기로 성장하는 문제점이 존재한다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.As described above, a three-dimentional polymeric network of metal-oxygen-metal may be formed by a combination of hydrolysis and polycondensation reaction, and the sol-gel method may prepare nanoparticles according to reaction conditions, but the conditions It is difficult to find and it is pointed out that there is a problem of growing to a size of several hundred nanometers through aggregation when gelation.
본 발명은 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 기획된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법으로 제조된 소 입자를 다시 10억분의 1의 나노 크기로 만들 수 있으며 소 입자가 액상일 경우 또는 고상일 경우를 불문하고 능동적으로 받아들이면서 파쇄시켜 나노 입자를 다시 그 크기별로 분별하여 포집할 수 있는 나노입자 제조장치를 제공함에 있다.The present invention has been designed to overcome the above disadvantages, and its purpose is to reduce the size of the small particles prepared by the sol-gel method, precipitation method, thermal spray method and mechanical-chemical method to a nano size of 1 billion The present invention provides a device for producing nanoparticles that can be made and shredded by actively accepting and crushing nanoparticles regardless of whether they are liquid or solid.
도 1은 본 발명에 따른 나노입자 제조장치를 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing a nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치에 적용된 포집조를 나타내는 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a collection tank applied to the nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 나노입자 제조장치에 적용된 분쇄판을 나타내는 측면도.Figure 3 is a side view showing a pulverized plate applied to the nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치에 적용된 분쇄판을 나타내는 측면도.Figure 4 is a side view showing a pulverized plate applied to the nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치에 적용된 분쇄판을 나타내는 사시도.5 is a perspective view showing a pulverized plate applied to the nanoparticle production apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
p1 : 소 입자 p2 : 나노 입자p1: small particles p2: nanoparticles
10 : 유도관 20 : 분쇄조10: guide tube 20: grinding tank
21 : 덮개 22 : 배출구21 cover 22 outlet
23 : 열풍관 24 : 칼날23: hot air pipe 24: blade
30 : 모터 31 : 회전축30: motor 31: rotating shaft
40 : 분쇄판 41 : 홈40: grinding plate 41: groove
42 : 요철부 50 : 배기팬42: uneven portion 50: exhaust fan
51 : 필터 60 : 포집조51 filter 60 collection tank
61 : 제 1 사이클론 포집조 62 : 제 2 사이클론 포집조61: first cyclone collection tank 62: second cyclone collection tank
70 : 열풍기 100 : 나노입자 제조장치70: hot air fan 100: nano-particle manufacturing apparatus
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
하측방향으로 소 입자를 공급하는 유도관을 내장하며 덮개에 의하여 상부가 씌워지고 하부의 일측면에 배출구를 지닌 분쇄조와,A crushing tank having an induction pipe for supplying small particles in a downward direction and having an upper portion covered by a cover and having an outlet on one side of the lower portion;
상기 덮개의 중심으로부터 상기 분쇄조 내부의 하측방향으로 회전축을 제공하는 모터와,A motor providing a rotating shaft in a downward direction inside the pulverization tank from the center of the lid;
상기 회전축에 연동되어 회전되면서 상기 소 입자를 나노 입자로 파쇄시키는 분쇄판과,A pulverizing plate crushing the small particles into nanoparticles while being rotated in association with the rotating shaft;
상기 배출구에 연통되어 상기 분쇄조 내부의 나노 입자를 배출시키는 배기팬과,An exhaust fan communicating with the discharge port and discharging nanoparticles inside the grinding tank;
상기 배출구 및 배기팬 사이에 연통되어 상기 나노 입자를 포집하는 포집조를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.It is characterized in that the technical configuration consisting of a collection tank communicating between the discharge port and the exhaust fan to collect the nanoparticles.
이하, 본 발명에 따른 나노입자 제조장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)는 소(小) 입자(p1)를 나노(nano) 입자(p2)로 만들기 위한 장치로서 통상의 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법으로 제조된 소 입자(p1)를 다시 10억분의 1의 나노 크기로 만들기 위한 것이며, 소 입자(p1)가 액상일 경우 또는 고상일 경우를 불문하고 능동적으로 받아들이면서 10억분의 1 크기의 나노 입자(p2)를 그 크기별로 각각 분별하여 포집할 수 있도록 한 것이다.Nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention is a device for making small particles (p1) into nanoparticles (p2) as a conventional sol-gel method, precipitation method, thermal spray method and mechanical-chemical method It is intended to make the small particles (p1) prepared in the nano-size back to one billionth, and the small particles (p1) are nanoparticles in the size of one billionth while actively accepting whether the small particles (p1) are liquid or solid (p2) is to be collected separately by size.
더불어, 졸-겔법의 경우 겔화시에 응집을 통해서 오히려 그 크기가 성장한다는 점을 감안하여 열풍(H)을 주입하면서 액상의 소 입자(p1)를 고상의 나노 입자(p2)로 만들 수 있는 장치이다.In addition, in the case of the sol-gel method, it is possible to make the liquid small particles (p1) into solid nanoparticles (p2) while injecting hot air (H) in consideration of the fact that their size grows through aggregation during gelation. to be.
도 1은 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)를 나타내는 개략도로서 분쇄조(20), 포집조(60) 및 배기팬(50)을 핵심 구성으로 도시하고 있고, 소 입자(p1)를 나노 입자(p2)로 분쇄하기 위한 메인 구성이 되는 분쇄조(20)는 하측방향으로 소 입자(p1)를 공급하는 유도관(10)을 내장하며 덮개(21)에 의하여 상부가 씌워지고 하부의 일측면에 배출구(22)를 지닌다.1 is a schematic view showing a nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention, showing the grinding tank 20, the collecting tank 60 and the exhaust fan 50 as a core configuration, the small particles (p1) nano The pulverization tank 20 which is a main structure for pulverizing into the particles p2 has an induction pipe 10 for supplying the small particles p1 in the downward direction, and is covered with an upper portion by the cover 21, It has an outlet 22 on the side.
소 입자(p1)는 액상 또는 고상을 불문하며, 액상일 경우에는 후술하는 열풍기(70)를 동원하면서 고상의 나노 입자(p2)로서 제공하며, 하나의 실시예로서 소 입자(p1)는 졸-겔법으로 합성된 액상의 지르코늄 하이드록사이드를 들 수 있다.The small particles p1 are provided in the form of solid nanoparticles p2 while liquefying the liquid phase or the solid phase. The liquid zirconium hydroxide synthesize | combined by the gel method is mentioned.
분쇄조(20) 위에는 덮개(21)의 중심으로부터 분쇄조(20) 내부의 하측방향으로 회전축(31)을 제공하는 모터(30)가 설치되고, 회전축(31)에는 소 입자(p1)를 나노 입자(p2)로 파쇄시키기 위한 분쇄판(40)이 조립된다.On the grinding tank 20, the motor 30 which provides the rotating shaft 31 in the lower direction inside the grinding tank 20 from the center of the cover 21 is installed, and the small particle p1 is nano-arranged on the rotating shaft 31. A pulverizing plate 40 for crushing into particles p2 is assembled.
배출구(22)에는 분쇄조(20) 내부의 나노 입자(p2)를 배출시키기 위한 배기팬(50)이 연통되고, 배출구(22) 및 배기팬(50) 사이에는 나노 입자(p2)를 포집하는 포집조(60)가 위치되며, 배기팬(50) 바로 앞에는 나노 입자(p2)의 무단 배출을 막기 위한 필터(51)를 추가한다.The exhaust port 50 communicates with the exhaust port 50 for discharging the nanoparticles p2 inside the pulverization tank 20, and collects the nanoparticles p2 between the exhaust port 22 and the exhaust fan 50. The collecting tank 60 is positioned, and a filter 51 is added in front of the exhaust fan 50 to prevent unauthorized discharge of the nanoparticles p2.
도 2는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)에 적용된 포집조(60)를 나타내는 개략도로서 배기팬(50)의 배출압력에 따라 사이클론(cyclone) 원리를 통하여 나노 입자(p2)를 크기별로 나누어 포집하는 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)를 도시하고 있다.Figure 2 is a schematic diagram showing the collection tank 60 applied to the nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention by the size of the nanoparticles (p2) through the cyclone (cyclone) principle according to the discharge pressure of the exhaust fan 50 The 1st cyclone collection tank 61 and the 2nd cyclone collection tank 62 which divide and collect are shown.
사이클론 원리는 도 2에 도시된 바와 같이 벤츄리관의 형상으로 된 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)를 통하여 배기팬(50)의 배출압력이 제공될 경우 분쇄조(20)로부터 나노 입자(p2)가 먼저 제 1 사이클론 포집조(61)의 화살표(a1) 방향으로 낙하한 후 비교적 굵은 나노 입자(p2)는 포집되도록 하고, 보다 가볍고 작은 나노 입자(p2)는 다시 화살표(a2) 방향으로 선회되면서 제 2 사이클론 포집조(62)로 모여질 수 있도록 하는 원리이다.The cyclone principle is that when the discharge pressure of the exhaust fan 50 is provided through the first cyclone collecting tank 61 and the second cyclone collecting tank 62 in the shape of a venturi tube as shown in FIG. 20, the nanoparticles p2 first fall in the direction of the arrow a1 of the first cyclone collecting tank 61, and then the relatively thick nanoparticles p2 are collected, and the lighter and smaller nanoparticles p2 are again It is a principle to be collected in the second cyclone collecting tank 62 while turning in the direction of the arrow (a2).
즉, 사이클론의 원리는 분쇄조(20)로부터 배출되는 나노 입자(p2)를 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)의 내부에서 원심력의 작용으로 선회시키면서 굵은(무거운) 나노 입자(p2) 및 가벼운(더욱 미세한) 나노 입자(p2) 순으로 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)에 순차적으로 포집될 수 있도록 하여 균일한 크기의 나노 입자(p2)를 특별한 어려움 없이 분류하여 취득할 수 있도록 하고, 이러한 포집조(60)는 제 3 및 제 4 사이클론 포집조를 추가로 포함하는 것도 가능함은 물론이다.That is, the principle of the cyclone is coarse (heavy) while turning the nanoparticles p2 discharged from the grinding tank 20 into the first cyclone trap 61 and the second cyclone trap 62 by the action of centrifugal force. Nanoparticles (p2) and light (more finer) nanoparticles (p2) in order to be sequentially collected in the first cyclone collection tank 61 and the second cyclone collection tank 62 so that the nanoparticles of uniform size ( It is possible to classify and obtain p2) without any particular difficulty, and this collection tank 60 may further include third and fourth cyclone collection tanks.
한편, 유도관(10)을 통하여 공급되는 소 입자(p1)가 액상일 경우에는 열풍(H)을 제공하여 고상으로 만들면서 분쇄할 수 있어야 하는데, 이러한 경우 액상의 소 입자(p1) 또는 나노 입자(p2) 등에 인위적인 열풍(H)을 제공할 수 있는 열풍기(70)를 갖추고, 이 열풍기(70)는 분쇄조(20)의 하부에 뚫려진 열풍관(23)에 연통되도록 한다.On the other hand, when the small particles (p1) supplied through the induction pipe 10 is a liquid phase should be able to grind while providing a hot air (H) to make a solid, in this case small particles (p1) or nanoparticles of the liquid A hot air blower 70 capable of supplying artificial hot air H at p2 and the like is provided, and the hot air blower 70 communicates with the hot air pipe 23 drilled in the lower part of the pulverization tank 20.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 분쇄조(20)는 내주연에 톱니형 칼날(24)을 구비하여 유도관(10)으로부터 공급되는 소 입자(p1)의 파쇄율을 한층 높일 수 있도록 하고, 분쇄판(40)은 회전축(31)에 상하방향으로 1 내지 4 개의 다단으로 설치하여 소 입자(p1)가 중력에 의하여 낙하할 경우 여러 번에 걸쳐서 파쇄될 수 있도록한다.On the other hand, as shown in Figure 1, the grinding tank 20 is provided with a sawtooth type blade 24 on the inner circumference to further increase the fracture rate of the small particles (p1) supplied from the induction pipe 10, The crushing plate 40 is installed on the rotating shaft 31 in one to four multistage in the vertical direction so that the small particles p1 can be crushed several times when falling by gravity.
도 3은 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)에 적용된 분쇄판(40)을 나타내는 측면도로서 원뿔형의 분쇄판(40)을 제공하여 소 입자(p1)가 낙하면서 분쇄판(40)의 회전을 통하여 분쇄조(20)의 톱니형 칼날(24)에 자연스럽게 부딪히면서 나노 입자(p2)화될 수 있도록 하고, 도 4는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)에 적용된 분쇄판(40)을 나타내는 측면도로서 원뿔형의 꼭지점으로부터 방사상으로 이어지는 다수 개의 홈(41)을 구비시켜 소 입자(p1)가 분쇄판(40)에 부딪힐 경우 그 파쇄효과를 높이기 위함이며, 더불어 도 5는 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)에 적용된 분쇄판(40)을 나타내는 사시도로서 원뿔형의 꼭지점으로부터 방사상으로 갈수록 각을 이루면서 돌출된 날개형의 요철부(42)를 갖도록 하여 소 입자(p1)의 파쇄효율을 더욱 향상시키기 위함이며, 이러한 분쇄판(40)의 형상은 소 입자(p1)의 파쇄효과를 높일 수 있는 형상이라면 크게 제한하지 않는다.3 is a side view showing a pulverizing plate 40 applied to the nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention to provide a conical crushing plate 40 to rotate the crushing plate 40 while the small particles (p1) fall The nanoparticles (p2) can be naturally formed while hitting the sawtooth blade 24 of the grinding tank 20 through, Figure 4 shows a crushing plate 40 applied to the nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention As a side view, it is provided with a plurality of grooves 41 extending radially from the vertex of the conical to increase the crushing effect when the small particles (p1) hit the crushing plate 40, and Figure 5 is a nano according to the present invention As a perspective view showing the crushing plate 40 applied to the particle manufacturing apparatus 100 to have a convex-concave portion 42 of the wing-shaped protrusion protruding at an angle from the vertices of the conical shape to further radially to further improve the crushing efficiency of the small particles (p1) To improve It said, such a shape of the grinding plate 40 if the shape which can increase the crushing effect of the small particles (p1) is not greatly limited.
이어서, 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)의 바람직한 실시예를 통한 일련의 과정을 설명하면 다음과 같다.Next, a series of processes through the preferred embodiment of the nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention will be described.
먼저, 졸-겔법으로 합성된 액상의 지르코늄 하이드록사이드로 된 소 입자(p1)를 유도관(10)을 통하여 분쇄조(20) 내부에 낙하시키면 열풍관(23)을 통하여 제공되는 열풍기(70)의 열풍(H)에 의하여 고상의 지르코늄 하이드록사이드로 변화되면서 모터(30)의 회전축(31)에 연동되어 회전되는 다단의 분쇄판(40) 및 분쇄조(20)의 톱니형 칼날(24)에 부딪혀 다시 고상의 나노 입자(p2)로 파쇄된다.First, when the small particles p1 of the liquid zirconium hydroxide synthesized by the sol-gel method are dropped into the pulverization tank 20 through the induction pipe 10, the hot air blower 70 is provided through the hot air pipe 23. The saw blade of the multi-stage grinding plate 40 and grinding tank 20 rotated in conjunction with the rotary shaft 31 of the motor 30 while being changed to solid zirconium hydroxide by hot air (H) of the ) And breaks back into solid nanoparticles (p2).
이렇게 다단의 분쇄판(40) 및 톱니형 칼날(24)에 의하여 파쇄된 나노입자(p2)는 배기팬(50)의 배출압력에 따라 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)를 통과하면서 각각의 무게(크기)에 따라 균일하게 분류되면서 나뉘어 모여질 수 있게 된다.The nanoparticles p2 crushed by the multi-stage crushing plate 40 and the saw blade 24 are thus subjected to the first cyclone collecting tank 61 and the second cyclone collecting tank according to the discharge pressure of the exhaust fan 50. As it passes through 62), it can be divided and divided evenly according to each weight (size).
이상에서와 같은 본 발명에 따른 나노입자 제조장치는 첨부된 도면 및 구체적인 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 실시예의 구성 또는 첨부된 도면에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 특허청구범위에 의하여 해석된다.Nanoparticle manufacturing apparatus according to the present invention as described above has been described in connection with the accompanying drawings and specific embodiments, the present invention is not particularly limited by the configuration or the accompanying drawings of the embodiments and the scope of the technical spirit of the present invention Various modifications and variations are possible within the scope, and such variations and modifications are to be interpreted by the claims.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 나노입자 제조장치(100)는 졸-겔법, 침전법, 열분무법 및 기계-화학적방법으로 제조된 소 입자(p1)를 다시 10억분의 1의 나노 크기로 만들 수 있으며, 소 입자(p1)가 액상일 경우 또는 고상일 경우를 불문하고 능동적으로 받아들이면서 파쇄시켜 10억분의 1 크기의 나노 입자(p2)를 다시 그 크기별로 분별하여 포집할 수 있는 효과가 있다.As described above, the nanoparticle manufacturing apparatus 100 according to the present invention may make the small particles p1 prepared by the sol-gel method, the precipitation method, the thermal spray method, and the mechanical-chemical method again to a nano size of 1 billion. In addition, regardless of whether the small particles (p1) are in the liquid state or solid state, there is an effect that can be collected by crushing the nanoparticles (p2) of the size of one billion by the size again by crushing.
그리고, 졸-겔법의 경우 겔화시에 응집을 통해서 오히려 그 크기가 성장한다는 점을 감안하여 열풍(H)을 주입하면서 액상의 소 입자(p1)를 파쇄시키면서 고상의 나노 입자(p2)로 만들 수 있는 유용함이 있다.In the case of the sol-gel method, it is possible to make solid nanoparticles (p2) while crushing liquid small particles (p1) while injecting hot air (H) in consideration of the fact that the size of the sol-gel grows through aggregation. There is a usefulness.
배출구(22) 및 배기팬(50) 사이에 나노 입자(p2)를 포집하는 포집조(60)를 위치시키고 배기팬(50) 바로 앞에 필터(51)를 추가하여 나노 입자(p2)의 무단 배출을 막을 수 있는 이점이 있다.Positioning the collecting tank 60 collecting the nanoparticles p2 between the outlet 22 and the exhaust fan 50 and adding a filter 51 immediately in front of the exhaust fan 50 to discharge the nanoparticles p2 steplessly. There is an advantage that can be prevented.
포집조(60)를 제 1 사이클론 포집조(61) 및 제 2 사이클론 포집조(62)로서 각각 나누어 제공하여 배기팬(50)의 배출압력에 따라 사이클론(cyclone) 원리를 통하여 나노 입자(p2)를 크기별로 포집할 수 있는 장점이 있다.The collecting tank 60 is divided into a first cyclone collecting tank 61 and a second cyclone collecting tank 62, respectively, and nanoparticles p2 are formed through a cyclone principle according to the discharge pressure of the exhaust fan 50. There is an advantage that can be collected by size.
유도관(10)을 통하여 공급되는 소 입자(p1)가 액상일 경우를 대비하여 소 입자(p1) 또는 나노 입자(p2) 등에 열풍(H)을 제공할 수 있는 열풍기(70)를 갖추어 줌으로써 액상 또는 고상의 소 입자(p1)에 대한 파쇄를 보다 능동적으로 처리할 수 있는 유용함이 있다.In case the small particles p1 supplied through the induction pipe 10 are in the liquid phase, the liquid phase is provided by providing a hot air blower 70 that can provide hot air H to the small particles p1 or nanoparticles p2. Alternatively, there is a useful ability to more actively handle the crushing of the small particles p1 of the solid phase.
분쇄조(20)의 내주연에 톱니형 칼날(24)을 구비시켜 유도관(10)으로부터 공급되는 소 입자(p1)의 파쇄율을 한층 높일 수 있고, 분쇄판(40)을 회전축(31)에 상하방향으로 1 내지 4 개의 다단으로 설치하여 소 입자(p1)가 중력에 의하여 낙하할 경우 여러 번에 걸쳐서 파쇄될 수 있도록 하므로써 파쇄효율을 한층 높일 수 있다.Serrated blades 24 are provided on the inner circumference of the pulverizing tank 20 to further increase the crushing rate of the small particles p1 supplied from the induction pipe 10, and the pulverizing plate 40 is rotated on the rotary shaft 31. By installing one to four multistage in the vertical direction in the small particles (p1) can be crushed several times when falling by gravity can further increase the crushing efficiency.
더불어, 원뿔형의 분쇄판(40), 다수 개의 홈(41)을 구비한 분쇄판(40) 또는 날개형의 요철부(42)를 갖는 분쇄판(40)을 실시예로서 각각 제공하여 소 입자(p1)의 파쇄효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, a pulverized plate 40 having a conical crushing plate 40, a crushing plate 40 having a plurality of grooves 41, or a crushing plate 40 having a wing-shaped concave-convex portion 42 is provided as an embodiment, respectively. There is an advantage that can further improve the crushing efficiency of p1).
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