KR101236210B1 - Apparatus for maunfacturing carbon fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유 가공장치에 관한 것이다. 본 발명의 탄소섬유 가공장치는 열처리전 전구체 섬유가 권선된 제1 롤러; 열처리된 탄소 섬유가 권선되는 제2 롤러; 상기 제1 롤러에서 상기 제2 롤러에 이르는 섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된 제1 및 제2 용량결합전극; 상기 제1 및 제2 용량결합전극 사이의 방전 공간으로 방전 가스를 제공하는 가스 공급부; 및 상기 제1 용량결합전극으로 무선주파수를 공급하는 무선 주파수 공급원을 포함한다. 본 발명의 탄소섬유 가공장치에 의하면, 방전된 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 발열하여 열처리함으로써 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 전구체 섬유를 고온으로 열처리 할때 플라즈마를 이용함으로써 보다 안정적인 환경에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 하나의 탄소 섬유 제조 장치로 저기압 또는 대기압에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 히터를 이용한 가열수단이 구비되어 방전된 플라즈마를 고온으로 유지할 수 있다. The present invention relates to a carbon fiber processing apparatus. Carbon fiber processing apparatus of the present invention comprises a first roller wound around the precursor fiber before heat treatment; A second roller to which the heat treated carbon fibers are wound; First and second capacitive coupling electrodes disposed to face each other with a fiber movement path from the first roller to the second roller interposed therebetween; A gas supply unit configured to provide a discharge gas to a discharge space between the first and second capacitive coupling electrodes; And a radio frequency supply source for supplying radio frequencies to the first capacitive coupling electrode. According to the carbon fiber processing apparatus of the present invention, carbon fibers can be produced by heat-generating and heat-treating precursor fibers using discharged plasma. In addition, when the precursor fiber is heat-treated at a high temperature, plasma can be used to heat-treat the precursor fiber in a more stable environment. In addition, one carbon fiber manufacturing apparatus enables heat treatment of precursor fibers at low or atmospheric pressure. In addition, a heating means using a heater may be provided to maintain the discharged plasma at a high temperature.

Description

탄소섬유 가공장치{APPARATUS FOR MAUNFACTURING CARBON FIBER}[0001] APPARATUS FOR MAUNFACTURING CARBON FIBER [0002]

본 발명은 탄소섬유 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 재가공하는 탄소섬유 가공장치에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon fiber processing apparatus, and more particularly, to a carbon fiber processing apparatus for reprocessing precursor fibers using plasma.

일반적으로 탄소 섬유는 적어도 92% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 항공, 레저, 자동차, 조선, 특수산업에 고강도/ 고탄성의 경량화 소재로 활용되고 있다. 탄소 섬유는 적어도 90% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 제조방법 및 출원원료에 따라 폴리아크릴로니트릴계(PAN:polyacrylonitrile), 핏치계(Pitch), 레이온계(Rayon) 탄소섬유로 구별되어진다. 특히 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유는 높은 인장강도 및 전단 강도를 지닌 고기능성 충전재로서 우주 및 항공분야에 소비되어 왔으며, 핏치계의 경우 값싼 범용성 탄소섬유로서 많은 기능성을 내포하고 있다. 탄소섬유의 대표적인 특성은 가볍고 강하며 높은 탄성율을 갖는다. 탄소섬유는 강철에 비해 1/5로 가볍고, 10배 정도 강도가 세다. In general, carbon fiber refers to a fiber composed of at least 92% or more carbon, and is used as a high strength / high elasticity light weight material in aviation, leisure, automobile, shipbuilding, and special industries. Carbon fiber refers to a fiber composed of at least 90% or more carbon, and is classified into polyacrylonitrile (PAN), pitch, and rayon carbon fiber according to a manufacturing method and a raw material. . In particular, polyacrylonitrile-based carbon fiber has been consumed in the aerospace and aviation fields as a high functional filler having high tensile strength and shear strength, and in the case of the pitch system, it contains many functionalities as a cheap general purpose carbon fiber. Typical characteristics of carbon fiber are light, strong and high elastic modulus. Carbon fiber is 1/5 lighter than steel and ten times stronger.

탄소섬유의 제조방법은 전구체로서 레이온, 핏치 또는 폴리아크릴로니트릴을 중합 방사하여 섬유를 제조하고, 이 전구체 섬유를 열처리하여 얻는 것이 일반적이다. 여기서 열처리 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 전구체 섬유는 공기 분위기에서 200 ~ 300 ℃의 온도로 산화시키는 안정화단계를 거치게 된다. 산화 안정화는 전구체 섬유가 탄화과정에서 융착되거나 분해되지 않도록 분자 간에 가교결합을 시켜주는데 목적이 있다. 안정화 단계를 거친 전구체 섬유는 불활성 분위기에서 1,000~1,500℃ 열처리해주는 탄화 단계 및 2,500~3,000℃에서 열처리해주는 흑연화 단계를 거쳐 탄소섬유를 제조하게 된다.The method for producing carbon fibers is generally obtained by polymerizing and spinning rayon, pitch, or polyacrylonitrile as precursors, and obtaining the fibers by heat treating the precursor fibers. Here is a brief description of the heat treatment process. The precursor fiber is subjected to a stabilization step of oxidizing to a temperature of 200 ~ 300 ℃ in the air atmosphere. Oxidation stabilization is intended to crosslink between molecules so that precursor fibers are not fused or degraded during carbonization. Precursor fiber after the stabilization step is carbonized through a carbonization step of heat treatment at 1,000 ~ 1,500 ℃ in an inert atmosphere and a graphitization step of heat treatment at 2,500 ~ 3,000 ℃.

상기에 설명한 바와 같이, 탄소 섬유 제조를 위한 열처리 단계는 탄소 섬유 제조에 있어서 중요한 단계이다. 즉, 열처리 단계에서의 미세한 온도 차이나 온도변화는 탄소 섬유의 제조에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 보다 높은 품질의 탄소 섬유를 제조하기 위해서는 열처리 단계에서 안정적으로 전구체 섬유를 처리 위한 기술이 요구된다. 또한 여러 단계로 열처리를 수행하기 위해 다수 개의 열처리 장치가 구비되어야 하므로 설비에 많은 비용이 소요된다. As described above, the heat treatment step for producing carbon fibers is an important step in the production of carbon fibers. That is, a slight temperature difference or a temperature change in the heat treatment step may affect the production of carbon fibers. Therefore, in order to produce higher quality carbon fibers, a technique for stably processing the precursor fibers in the heat treatment step is required. Also, since a plurality of heat treatment apparatuses must be provided in order to perform the heat treatment at various stages, a high cost is required for the equipment.

본 발명의 목적은 방전 공간에서 방전된 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 열처리함으로써 안정적인 환경에서 보다 높은 품질의 탄소 섬유를 제조하기 위한 탄소섬유 가공장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a carbon fiber processing apparatus for producing higher quality carbon fibers in a stable environment by heat-treating precursor fibers using plasma discharged in a discharge space.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 탄소섬유 가공장치에 관한 것이다. 본 발명의 탄소섬유 가공장치는 전구체 섬유가 권선된 제1 롤러; 열처리된 탄소 섬유가 권선되는 제2 롤러; 상기 제1 롤러에서 상기 제2 롤러에 이르는 섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된 제1 및 제2 용량결합전극; 상기 제1 및 제2 용량결합전극 사이의 방전 공간으로 방전 가스를 제공하는 가스 공급부; 및 상기 제1 용량결합전극으로 무선주파수를 공급하는 무선 주파수 공급원을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a carbon fiber processing apparatus. Carbon fiber processing apparatus of the present invention comprises a first roller wound precursor fiber; A second roller to which the heat treated carbon fibers are wound; First and second capacitive coupling electrodes disposed to face each other with a fiber movement path from the first roller to the second roller interposed therebetween; A gas supply unit configured to provide a discharge gas to a discharge space between the first and second capacitive coupling electrodes; And a radio frequency supply source for supplying radio frequencies to the first capacitive coupling electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 용량결합전극에 대향하여 상기 제1 용량결합전극의 일면에 장착된 유전체판을 포함한다. In an exemplary embodiment, a dielectric plate may be mounted on one surface of the first capacitive coupling electrode to face the second capacitive coupling electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 유전체판에 형성된 다수개의 홀을 포함한다.In one embodiment, the plurality of holes are formed in the dielectric plate.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 용량결합전극에 구비된 냉각수 공급 채널을 포함한다.In one embodiment, it includes a cooling water supply channel provided in the first capacitive coupling electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 용량결합전극에 구비된 히터 열선; 상기 히터 열선을 감싸는 절연 커버; 및 상기 히터 열선에 히터 전력 공급하는 히터 전원을 포함한다.In one embodiment, a heater heating wire provided in the second capacitive coupling electrode; An insulation cover surrounding the heater heating wire; And a heater power supply for supplying heater power to the heater heating wire.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 용량결합전극은 수평 또는 수직으로 대향된 구조를 갖는다.In one embodiment, the first and second capacitive coupling electrodes have a horizontally or vertically opposed structure.

일 실시예에 있어서, 상기 방전 공간에 위치하여 섬유 이동 경로를 따라 이동하는 섬유에 접촉하여 열을 제공하는 하나 이상의 히터봉과 상기 히터봉으로 히터 전력을 공급하는 히터 전원을 포함한다.In one embodiment, it includes one or more heater rods located in the discharge space to provide heat in contact with the fibers moving along the fiber path, and a heater power source for supplying heater power to the heater rods.

일 실시예에 있어서, 상기 히터봉은 섬유와 접촉되는 히터봉 몸체; 상기 히터봉 몸체의 내부에 배선된 히터 열선; 및 상기 히터 열선을 감싸는 절연 커버를 포함한다.In one embodiment, the heater rod is a heater rod body in contact with the fiber; A heater heating wire wired inside the heater rod body; And an insulation cover surrounding the heater heating wire.

일 실시예에 있어서, 섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된 제3 및 제4 용량 결합 전극을 포함한다.In one embodiment, it comprises third and fourth capacitively coupled electrodes disposed opposite each other with the fiber migration path therebetween.

일 실시예에 있어서, 상기 제4 용량결합전극에 대향하여 상기 제3 용량결합전극의 일면에 장착된 유전체판을 포함한다.In example embodiments, the dielectric plate may include a dielectric plate mounted on one surface of the third capacitive coupling electrode to face the fourth capacitive coupling electrode.

일 실시예에 있어서, 상기 제3 용량결합전극으로 무선주파수를 공급하는 무선 주파수 공급원을 포함한다.In one embodiment, a radio frequency source for supplying a radio frequency to the third capacitive coupling electrode.

본 발명의 탄소섬유 가공장치에 의하면, 방전된 플라즈마를 이용하여 전구체 섬유를 발열하여 열처리함으로써 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 또한 전구체 섬유를 고온으로 열처리 할때 플라즈마를 이용함으로써 보다 안정적인 환경에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 하나의 탄소 섬유 제조 장치로 저기압 또는 대기압에서 전구체 섬유의 열처리가 가능하다. 또한 히터를 이용한 가열수단이 구비되어 방전된 플라즈마를 고온으로 유지할 수 있다. According to the carbon fiber processing apparatus of the present invention, carbon fibers can be produced by heat-generating and heat-treating precursor fibers using discharged plasma. In addition, when the precursor fiber is heat-treated at a high temperature, plasma can be used to heat-treat the precursor fiber in a more stable environment. In addition, one carbon fiber manufacturing apparatus enables heat treatment of precursor fibers at low or atmospheric pressure. In addition, a heating means using a heater may be provided to maintain the discharged plasma at a high temperature.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 탄소섬유 가공장치의 단면도이다.
도 3은 제1 전극에 구비된 다양한 형태의 유전체판을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제1, 2 전극이 수평으로 형성된 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 다수 개의 탄소섬유 가공장치가 병렬로 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 전극이 교대적으로 배치된 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a carbon fiber processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the carbon fiber processing apparatus shown in FIG.
3 illustrates various types of dielectric plates provided in the first electrode.
4 is a view showing a carbon fiber processing apparatus in which the first and second electrodes are horizontally formed according to a preferred embodiment of the present invention.
5 and 6 are views showing a state in which a plurality of carbon fiber processing apparatus is connected in parallel.
7 is a view showing a carbon fiber processing apparatus in which electrodes are alternately arranged.
8 is a view showing a carbon fiber processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 탄소섬유 가공장치의 단면도이다.1 is a view showing a carbon fiber processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the carbon fiber processing apparatus shown in FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소섬유 가공장치(100)는 탄소섬유가 권선되는 제1, 2 롤러(150a, 150b)와 제1, 2 전극(120, 140)과 방전가스를 공급하는 가스 공급부(130) 및 무선 주파수 공급원(124)를 포함한다. 1 and 2, the carbon fiber processing apparatus 100 according to the present invention includes the first and second rollers 150a and 150b and the first and second electrodes 120 and 140 to which carbon fibers are wound. It includes a gas supply unit 130 and a radio frequency supply source 124 for supplying a discharge gas.

제1, 2 롤러(150a, 150b)는 탄소섬유(152)가 권선된다. 제1 롤러(150a)와 제 2 롤러(150b)는 소정의 간격 이격되어 위치되어 제1, 2 롤러(150a, 150b) 사이에서 섬유(152)가 가공된다. 제1 롤러(150a)에는 가공되기 전의 전구체 섬유가 권선되고, 제2 롤러(150b)에는 가공된 후의 탄소섬유가 권선된다. Carbon fibers 152 are wound around the first and second rollers 150a and 150b. The first roller 150a and the second roller 150b are positioned at predetermined intervals to process the fiber 152 between the first and second rollers 150a and 150b. The precursor fiber before processing is wound on the first roller 150a, and the carbon fiber after the processing is wound on the second roller 150b.

제1, 2 전극(120, 140)은 제1, 2 롤러(150a, 150b) 사이의 탄소 섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된다. 여기서, 제1 전극(120)과 제2 전극(140) 사이에서는 방전 공간이 형성되어, 제1, 2 전극(120, 140) 사이를 지나는 탄소섬유(152)를 가공한다.The first and second electrodes 120 and 140 are disposed to face each other with the carbon fiber movement path between the first and second rollers 150a and 150b interposed therebetween. Here, a discharge space is formed between the first electrode 120 and the second electrode 140 to process the carbon fiber 152 passing between the first and second electrodes 120 and 140.

가스 공급부(130)는 제1, 2 전극(120, 140) 사이의 방전공간으로 방전가스를 공급한다. 가스 공급부(130)는 대향되게 배치된 제1, 2 전극(120, 140) 상부에 위치된다. 가스 공급부(130)는 가스입구(131)가 구성되어 가스 공급원(미도시)으로부터 방전가스를 공급받고, 다수 개의 가스 분사홀(132)을 통해 방전공간으로 방전가스를 분사한다. The gas supply unit 130 supplies the discharge gas to the discharge space between the first and second electrodes 120 and 140. The gas supply unit 130 is positioned above the first and second electrodes 120 and 140 disposed to face each other. The gas supply unit 130 is provided with a gas inlet 131 to receive the discharge gas from a gas supply source (not shown), and injects the discharge gas into the discharge space through a plurality of gas injection holes 132.

무선 주파수 공급원(124)은 제1 전극(120)에 연결되어 무선 주파수를 공급한다. 가스 공급부(130)를 통해 제1, 2 전극(120, 140) 사이로 방전 가스가 공급되어 제1, 2 전극(120, 140) 사이에서 플라즈마가 발생된다. 무선주파수 공급원(124)에서 제공된 무선 주파수는 임피던스 정합기(125)를 통해 제1 전극(120)으로 공급된다. The radio frequency source 124 is connected to the first electrode 120 to supply radio frequency. The discharge gas is supplied between the first and second electrodes 120 and 140 through the gas supply unit 130 to generate plasma between the first and second electrodes 120 and 140. The radio frequency provided by the radio frequency source 124 is supplied to the first electrode 120 through the impedance matcher 125.

여기서, 무선 주파수 공급원(124)이 연결된 제1 전극(120)에는 제1 전극(120)이 과도하게 가열되는 것을 방지하기 위한 냉각수 라인(122)이 구비된다. 냉각수 공급원(미도시)으로부터 공급되는 냉각수는 냉각수 라인(122)을 따라 공급되어 제1 전극(120)이 과도하게 가열되는 것을 방지한다. 또한 제1 전극(120)은 제2 전극(140)과 마주보는 면에 유전체판(126)이 구성된다. 유전체판(126)은 세라믹으로 형성되어 제1, 2 전극(120, 140) 사이에서 플라즈마 방전이 균일하게 발생되도록 한다. Here, the first electrode 120 to which the radio frequency source 124 is connected is provided with a coolant line 122 to prevent the first electrode 120 from being excessively heated. Cooling water supplied from a cooling water source (not shown) is supplied along the cooling water line 122 to prevent the first electrode 120 from being excessively heated. In addition, the first electrode 120 has a dielectric plate 126 formed on a surface facing the second electrode 140. The dielectric plate 126 is formed of ceramic so that plasma discharge is uniformly generated between the first and second electrodes 120 and 140.

또한 제2 전극(140)의 내부에는 플라즈마 방전 효율을 향상시키기 위한 히터열선(142)이 구비된다. 히터열선(142)은 외주면에 절연커버(144)가 구비된다. 히터열선(142)은 히터전원(146)으로부터 히터전력을 공급받아 구동되어 제1, 2 전극(120, 140) 사이에서 발생되는 플라즈마 방전 효율을 향상시킨다. In addition, a heater heating wire 142 is provided inside the second electrode 140 to improve plasma discharge efficiency. The heater heating wire 142 is provided with an insulating cover 144 on the outer circumferential surface. The heater heating wire 142 is driven by receiving the heater power from the heater power source 146 to improve the plasma discharge efficiency generated between the first and second electrodes 120 and 140.

제1 롤러(150a)에 권선되어있던 전구체 섬유(152)는 탄소섬유 가공장치(100) 내의 방전공간을 통과하면서 탄소섬유 가공장치(100) 내부에서 방전된 플라즈마에 의해 가열된다. 탄소섬유 가공장치(100)를 통해 가공 처리된 탄소섬유(152)는 제2 롤러(150b)에 권선된다. The precursor fiber 152 wound on the first roller 150a is heated by the plasma discharged inside the carbon fiber processing apparatus 100 while passing through the discharge space in the carbon fiber processing apparatus 100. The carbon fiber 152 processed through the carbon fiber processing apparatus 100 is wound around the second roller 150b.

도 3은 제1 전극에 구비된 다양한 형태의 유전체판을 도시한 도면이다.3 illustrates various types of dielectric plates provided in the first electrode.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)에 구성된 유전체판(126)은 제2 전극(140)과 마주하는 면이 편평하게나 다수 개의 홀(126a)이 구비될 수도 있다. 유전체판(126)에 다수 개의 홀(126a)이 구비되어 보다 균일한 플라즈마 방전이 발생될 수 있다.
As illustrated in FIG. 3, the dielectric plate 126 of the first electrode 120 may have a flat surface facing the second electrode 140 or a plurality of holes 126a. A plurality of holes 126a may be provided in the dielectric plate 126 to generate more uniform plasma discharge.

앞서 설명한 바와 탄소섬유 가공장치(100)는 제1, 2 전극(120, 140)이 수직으로 대향하도록 위치된다. As described above, the carbon fiber processing apparatus 100 is positioned such that the first and second electrodes 120 and 140 face vertically.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제1, 2 전극이 수평으로 형성된 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다.4 is a view showing a carbon fiber processing apparatus in which the first and second electrodes are horizontally formed according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 가공장치(100')는 수평으로 제1, 2 전극(120, 140)이 대향하도록 구성된다. 여기서, 탄소섬유 가공장치(100')는 상기에 설명한 탄소섬유 가공장치(100)와 구성 및 기능을 동일하다. 수평으로 구성된 제1, 2 전극(120, 140) 사이에서 탄소섬유(152)가 이동되면서 가공된다. As shown in FIG. 4, the carbon fiber processing apparatus 100 ′ is configured such that the first and second electrodes 120 and 140 face each other horizontally. Here, the carbon fiber processing apparatus 100 ′ has the same structure and function as the carbon fiber processing apparatus 100 described above. The carbon fiber 152 is processed while being moved between the first and second electrodes 120 and 140 configured to be horizontal.

도 5 및 도 6은 다수 개의 탄소섬유 가공장치가 병렬로 연결된 상태를 도시한 도면이다.5 and 6 are views showing a state in which a plurality of carbon fiber processing apparatus is connected in parallel.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다수 개의 탄소섬유 가공장치(100a, 100b, 100c)를 병렬로 연결하여 탄소섬유(152)를 가공할 수 있다. 즉, 다수 개의 탄소섬유 가공장치(100a, 100b, 100c)는 방전공간이 연결되도록 병렬로 연결한다. 예를 들어, 제1, 2, 3 탄소섬유 가공장치(100a, 100b, 100c)를 병렬로 연결한다. 여기서, 전력이 입력되는 전극과 접지로 연결된 전극이 이웃하도록 탄소섬유 가공장치(100a, 100b, 100c)가 교대적으로 배열된다. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, a plurality of carbon fiber processing apparatuses 100a, 100b, and 100c may be connected in parallel to process the carbon fiber 152. That is, the plurality of carbon fiber processing apparatus (100a, 100b, 100c) is connected in parallel so that the discharge space is connected. For example, the first, second and third carbon fiber processing apparatuses 100a, 100b, and 100c are connected in parallel. Here, the carbon fiber processing apparatus (100a, 100b, 100c) are alternately arranged so that the electrode to which the power is input and the electrode connected to the ground neighbor.

제2 탄소섬유 가공장치(100b)는 제3 전극(140a)과 제4 전극(120a)이 대향되도록 위치되고, 제3 탄소섬유 가공장치(100c)는 제5 전극(120b)과 제6 전극(140b)이 대향되도록 위치된다. 여기서도, 제4 전극(120a) 및 제 5 전극(120b)에는 무선 주파수 공급원(124)에 연결되어 무선 주파수 전력을 공급받는다. 제1, 4, 5 전극(120, 120a, 120b)은 동일한 무선 주파수 공급원으로부터 전력을 공급받을 수도 있고, 서로 다른 무선 주파수 공급원으로부터 전력을 공급받을 수도 있다. 또한 제4 전극(120a) 및 제 5 전극(120b)에는 유전체판(126)이 구비되어 균일한 플라즈마 방전이 발생하도록 한다.
The second carbon fiber processing apparatus 100b is positioned so that the third electrode 140a and the fourth electrode 120a face each other, and the third carbon fiber processing apparatus 100c is the fifth electrode 120b and the sixth electrode ( 140b) are positioned to face each other. Here, the fourth electrode 120a and the fifth electrode 120b are connected to a radio frequency source 124 to receive radio frequency power. The first, fourth, and fifth electrodes 120, 120a, and 120b may be powered from the same radio frequency source, or may be powered from different radio frequency sources. In addition, the fourth electrode 120a and the fifth electrode 120b are provided with a dielectric plate 126 to generate a uniform plasma discharge.

앞서 설명한 탄소섬유 가공장치(100)는 하나의 제1 전극(120)과 하나의 제2 전극(140)이 대향하여 구비된다. The carbon fiber processing apparatus 100 described above is provided with one first electrode 120 and one second electrode 140 facing each other.

도 7은 전극이 교대적으로 배치된 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다.7 is a view showing a carbon fiber processing apparatus in which electrodes are alternately arranged.

도 7에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 가공장치(100")는 내부에 다수 개의 제1, 2 전극(120, 140)이 대향하도록 구비된다. 여기서, 다수 개의 제1 전극(120)과 제2 전극(140)은 서로 이웃하도록 병렬로 위치된다. 이때, 병렬로 배치된 제1 전극(120)과 제2 전극(140) 사이에는 절연판(190)이 구비되어 제1, 2 전극(120, 140) 사이를 전기적으로 절연한다.
As shown in FIG. 7, the carbon fiber processing apparatus 100 ″ is provided such that a plurality of first and second electrodes 120 and 140 face each other. The electrodes 140 are positioned in parallel to neighbor each other, and at this time, an insulating plate 190 is provided between the first electrode 120 and the second electrode 140 arranged in parallel to form the first and second electrodes 120 and 140. Electrically insulate between

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소섬유 가공장치를 도시한 도면이다. 8 is a view showing a carbon fiber processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소섬유 가공장치(200)는 방전공간 내부에 다수 개의 히터봉(220)을 구비할 수 있다. 히터봉(220)은 히터봉 몸체(228)와 히터열선(222) 및 절연커버(224)으로 구성된다. 히터봉 몸체(228)는 봉 형상으로 형성되고, 내부에 절연커버(224)로 감싸진 히터열선(222)이 구비된다. 히터전원(146)으로부터 히터전력을 제공받아 가열된 히터열선(222)은 히터봉 몸체(228)에 열을 제공하여 탄소섬유 가공장치(200) 내부의 방전공간에 열을 제공할 수 있다. 탄소섬유 가공장치(200)의 방전공간을 통과하는 탄소섬유(152)는 히터봉(220)에 접촉하면서 이동되므로 탄소섬유(152)의 열처리가 효율적으로 이뤄지도록 한다.
As shown in Figure 8, the carbon fiber processing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention may be provided with a plurality of heater rods 220 in the discharge space. The heater rod 220 is composed of a heater rod body 228, a heater heating wire 222 and an insulating cover 224. The heater rod body 228 is formed in a rod shape and is provided with a heater heating wire 222 wrapped with an insulation cover 224 therein. The heater heating wire 222 heated by receiving the heater power from the heater power source 146 may provide heat to the heater rod body 228 to provide heat to the discharge space inside the carbon fiber processing apparatus 200. Since the carbon fiber 152 passing through the discharge space of the carbon fiber processing apparatus 200 moves while being in contact with the heater rod 220, the heat treatment of the carbon fiber 152 is performed efficiently.

이상에서 설명된 본 발명의 탄소섬유 가공장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiment of the carbon fiber processing apparatus of the present invention described above is merely illustrative, and those skilled in the art to which the present invention pertains that various modifications and equivalent other embodiments are possible. You will know. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100, 100', 100": 탄소섬유 가공장치
100a, 100b, 100c: 제1, 2, 3 탄소섬유 가공장치
120: 제1 전극 120a: 제4 전극
120b: 제 5전극 122: 냉각수 라인
124: 무선 주파수 공급원 125: 임피던스 정합기
126: 유전체 윈도우판 126a: 홀
130: 가스 공급부 131: 가스 입구
132: 가스 분사홀 140: 제2 전극
140a: 제3 전극 140b: 제6 전극
142: 히터열선 144: 절연커버
146: 히터전원 150a, 150b: 제1, 2 롤러
152: 탄소섬유 200: 탄소섬유 가공장치
220: 히터봉 222: 히터열선
224: 절연커버 228: 히터봉 몸체100, 100 ', 100 ": Carbon Fiber Processing Equipment
100a, 100b, 100c: 1st, 2nd, 3rd carbon fiber processing equipment
120: first electrode 120a: fourth electrode
120b: fifth electrode 122: cooling water line
124: radio frequency source 125: impedance matcher
126: dielectric window plate 126a: hole
130: gas supply unit 131: gas inlet
132: gas injection hole 140: second electrode
140a: third electrode 140b: sixth electrode
142: heater heating wire 144: insulation cover
146: heater power 150a, 150b: first, second roller
152: carbon fiber 200: carbon fiber processing apparatus
220: heater rod 222: heater heating wire
224: insulation cover 228: heater rod body

Claims (11)

열처리전 전구체 섬유가 권선된 제1 롤러;
열처리된 탄소 섬유가 권선되는 제2 롤러;
상기 제1 롤러에서 상기 제2 롤러에 이르는 섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된 제1 및 제2 용량결합전극;
상기 제1 및 제2 용량결합전극 사이의 방전 공간으로 방전 가스를 제공하는 가스 공급부; 및
상기 제1 용량결합전극으로 무선주파수를 공급하는 무선 주파수 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.A first roller wound around the precursor fiber before heat treatment;
A second roller to which the heat treated carbon fibers are wound;
First and second capacitive coupling electrodes disposed to face each other with a fiber movement path from the first roller to the second roller interposed therebetween;
A gas supply unit configured to provide a discharge gas to a discharge space between the first and second capacitive coupling electrodes; And
And a radio frequency supply source for supplying radio frequencies to the first capacitive coupling electrode. 제1항에 있어서,
상기 제2 용량결합전극에 대향하여 상기 제1 용량결합전극의 일면에 장착된 유전체판을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
And a dielectric plate mounted on one surface of the first capacitive coupling electrode to face the second capacitive coupling electrode. 제2항에 있어서,
상기 유전체판에 형성된 다수개의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 2,
Carbon fiber processing apparatus comprising a plurality of holes formed in the dielectric plate. 제1항에 있어서,
상기 제1 용량결합전극에 구비된 냉각수 공급 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
Carbon fiber processing apparatus comprising a cooling water supply channel provided in the first capacitive coupling electrode. 제1항에 있어서,
상기 제2 용량결합전극에 구비된 히터 열선;
상기 히터 열선을 감싸는 절연 커버; 및
상기 히터 열선에 히터 전력 공급하는 히터 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
A heater heating wire provided in the second capacitive coupling electrode;
An insulation cover surrounding the heater heating wire; And
And a heater power supply for supplying heater power to the heater heating wire. 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 용량결합전극은 수평 또는 수직으로 대향된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
The first and second capacitive coupling electrode is a carbon fiber processing apparatus, characterized in that having a structure that is opposed to the horizontal or vertical. 제1항에 있어서,
상기 방전 공간에 위치하여 섬유 이동 경로를 따라 이동하는 섬유에 접촉하여 열을 제공하는 하나 이상의 히터봉과,
상기 히터봉으로 히터 전력을 공급하는 히터 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
At least one heater rod positioned in the discharge space to provide heat to the fibers moving along the fiber path;
Carbon fiber processing apparatus comprising a heater power supply for supplying heater power to the heater rod. 제7항에 있어서,
상기 히터봉은
섬유와 접촉되는 히터봉 몸체;
상기 히터봉 몸체의 내부에 배선된 히터 열선; 및
상기 히터 열선을 감싸는 절연 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 7, wherein
The heater rod
A heater rod body in contact with the fiber;
A heater heating wire wired inside the heater rod body; And
Carbon fiber processing apparatus comprising an insulation cover surrounding the heater heating wire. 제1항에 있어서,
섬유 이동 경로를 사이에 두고 상호 대향되게 배치된 제3 및 제4 용량 결합 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.The method of claim 1,
And a third and fourth capacitively coupled electrode disposed to face each other with the fiber migration path therebetween. 제9항에 있어서,
상기 제4 용량결합전극에 대향하여 상기 제3 용량결합전극의 일면에 장착된 유전체판을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.10. The method of claim 9,
And a dielectric plate mounted on one surface of the third capacitive coupling electrode to face the fourth capacitive coupling electrode. 제9항에 있어서,
상기 제3 용량결합전극으로 무선주파수를 공급하는 무선 주파수 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 가공장치.10. The method of claim 9,
And a radio frequency supply source for supplying radio frequencies to the third capacitive coupling electrode.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR0169490B1 (en) * 1990-07-17 1999-03-20 하마다 겐죠 Atmospheric pressure plasma surface treatment process
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0169490B1 (en) * 1990-07-17 1999-03-20 하마다 겐죠 Atmospheric pressure plasma surface treatment process
KR100443655B1 (en) 2001-05-28 2004-08-09 장성근 Surface treatment method of polymer resin-based molded products by using low temperature and atmospheric pressure plasma
KR20040029388A (en) * 2001-08-02 2004-04-06 플라스마솔 코포레이션 Chemical processing using non-thermal discharge plasma
US20100203257A1 (en) 2007-01-10 2010-08-12 Nederlandse Oraganisatie Voor Toegepastnatuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Method and Apparatus for Treating an Elongated Object with Plasma

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