KR101480815B1 - Polymer stabilizing device using grid structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그리드(Grid) 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치에 관한 것으로, 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치로서, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하는 구성을 가짐으로써, 플라즈마를 폴리머 근방에서 방전시켜 안정화 반응을 촉진하되, 플라즈마와 폴리머 사이의 직접적인 접촉을 방지하게 함으로써 폴리머의 손상 또는 변형을 방지하는 효과를 가진다.The present invention relates to a polymer stabilization apparatus using a grid structure, and a polymer stabilization apparatus using a grid structure, comprising: a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion and a second electrode disposed adjacent to the first electrode so that the plasma is stabilized by discharging the plasma in the vicinity of the polymer, But also has the effect of preventing damage or deformation of the polymer by preventing direct contact between the plasma and the polymer.
Description
본 발명은 그리드(Grid) 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 폴리머 근방에서 방전시켜 안정화 반응을 촉진하되, 그리드(Grid) 구조를 이용하여 플라즈마와 폴리머 사이의 직접적인 접촉을 방지함으로써 폴리머의 손상 또는 변형을 감소시킬 수 있는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer stabilizing apparatus using a grid structure, and more particularly, to a plasma stabilizing apparatus using a grid structure to discharge a plasma near a polymer to promote a stabilization reaction, To a polymer stabilizing device using a grid structure capable of reducing damage or deformation of the polymer.
탄소 섬유 제작 공정은, 일반적으로 폴리아크릴로니트릴(PAN)이나 피치(Pitch), 아크릴 등의 전구 섬유에 200 내지 300℃의 열을 가하여 안정화 시키는 안정화 공정 및 1000 내지 3000℃의 높은 열을 가하여 탄소 섬유로 만드는 탄화/흑연화 공정이 주요 공정이다. Generally, a carbon fiber manufacturing process includes a stabilization process of stabilizing a precursor fiber such as polyacrylonitrile (PAN), pitch, and acrylic by applying heat at 200 to 300 ° C, The main process is carbonization / graphitization process which is made from fiber.
탄소 섬유 제작 공정에서 열을 이용한 안정화 공정이 전체 공정 시간의 대부분을 차지하므로, 안정화 공정 시간을 줄이려는 다양한 시도가 있어왔다. 이때 플라즈마를 이용하여, 폴리머의 인근에서 방전시킨 뒤, 상기 플라즈마에서 발생하는 높은 반응성의 분자를 폴리머로 이송하여, 안정화를 촉진하는 공정이 미국 특허 US2009/0263295 A1 와 US 7649078 B1을 통해 공개된 바 있다. There have been various attempts to reduce the stabilization process time since the stabilization process using heat in the carbon fiber fabrication process takes up most of the entire process time. At this time, a process of transferring highly reactive molecules generated in the plasma to the polymer by discharging the plasma near the polymer and promoting the stabilization is disclosed in U.S. Patent Nos. US2009 / 0263295 A1 and US 7649078 B1 have.
탄소 섬유 공정에서의 예와 같이, 플라즈마를 이용하여 안정화 공정을 촉진하는 것이 가능하나 플라즈마를 원거리에서 발생하여, 플라즈마에서 발생한 분자를 이송하는 경우, 플라즈마 원으로부터의 거리에 따라 높은 반응성을 갖는 분자의 양이 급격하게 감소하므로, 플라즈마에 의한 공정 속도 효과를 충분히 증가시키기 힘들다. As in the case of the carbon fiber process, it is possible to promote the stabilization process by using plasma. However, when the plasma is generated at a long distance and molecules generated in the plasma are transferred, It is difficult to sufficiently increase the process speed effect by the plasma.
한편, 플라즈마가 폴리머에 인접하여 방전하는 경우에는 폴리머의 전기적인 성질 변화, 섬유를 둘러싸는 기체의 흐름, 기체의 온도 분포 등의 변수의 변화에 따라 플라즈마가 폴리머에 직접 접촉하게 된다. 이 경우, 폴리머와 플라즈마 사이에서 반응이 급격하게 일어나 폴리머 사이에 달라붙거나, 폴리머의 일부가 산화하거나, 표면에 손상을 입거나 또는 폴리머의 공정 균일도가 심각하게 저하되는 등, 폴리머의 품질이 저하되는 현상이 발생하므로, 공정 속도의 향상을 위해 플라즈마를 폴리머에 인접하게 방전하더라도, 플라즈마와 폴리머 사이의 거리를 줄이는 것에 한계가 존재한다.On the other hand, when the plasma is discharged adjacent to the polymer, the plasma directly comes into contact with the polymer in accordance with the change of the electrical properties of the polymer, the flow of the gas surrounding the fibers, and the temperature distribution of the gas. In this case, the quality of the polymer is deteriorated, for example, the reaction between the polymer and the plasma is abruptly caused to stick to the polymer, a part of the polymer is oxidized, the surface is damaged or the process uniformity of the polymer is seriously lowered. There is a limitation in reducing the distance between the plasma and the polymer even if the plasma is discharged adjacent to the polymer to improve the process speed.
본 발명자들은 플라즈마를 폴리머 근방에서 방전시켜 안정화 반응을 촉진시키되, 그리드(Grid) 구조를 이용하여 상기 플라즈마와 폴리머 사이의 직접적인 접촉을 방지함으로써 상기 문제점을 해결하는 새로운 구성을 요체로 하는 본 발명을 완성하게 되었다. The inventors of the present invention have completed the present invention in which a new structure for solving the above problem is solved by using a grid structure to prevent direct contact between the plasma and the polymer by discharging the plasma in the vicinity of the polymer to promote the stabilization reaction .
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 폴리머의 안정화 단계에서, 플라즈마를 폴리머 근방에서 방전시켜 안정화 반응을 촉진하되, 그리드(Grid) 구조를 이용하여 플라즈마와 폴리머 사이의 직접적인 접촉을 방지하게 함으로써 폴리머의 손상, 변형 또는 품질 저하를 방지할 수 있게 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, in the stabilization step of the polymer, the stabilization reaction is promoted by discharging the plasma in the vicinity of the polymer. By using the grid structure to prevent the direct contact between the plasma and the polymer, And to provide a polymer stabilizing apparatus using a grid structure that can prevent damage, deformation, or quality deterioration.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일구현예에서, 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치로서, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치를 제공한다.In one embodiment of the present invention, a polymer stabilization apparatus using a grid structure comprises: a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge unit includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer unit and a second electrode disposed adjacent to the first electrode. do.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버에 인접하여 배치되고, 상기 폴리머 안정화 챔버 내의 온도를 제어하는 온도 제어 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, it is preferable to further include a temperature control device disposed adjacent to the polymer stabilization chamber and controlling the temperature in the polymer stabilization chamber.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버 내부의 온도는 150 내지 300℃ 인 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the temperature inside the polymer stabilization chamber is preferably between 150 and < RTI ID = 0.0 > 300 C. < / RTI >
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버는 헬륨, 아르곤, 산소, 수증기 및 산소를 포함하는 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 가스 혼합물이 채워지는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the polymer stabilization chamber is preferably filled with at least one gas mixture selected from the group consisting of helium, argon, oxygen, water vapor, and oxygen.
예시적인 구현예에서, 상기 플라즈마 방전부에서 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 사이에 스페이서(spacer)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, it is preferable to further include a spacer between the first electrode and the second electrode disposed adjacent to the first electrode in the plasma discharge portion.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버는 격벽으로 분리되는 복수개 이상의 구획으로 나누어지고, 상기 복수개 이상의 구획 중 일 구획에서 하나 이상의 플라즈마 방전부가 상기 이송부와 병렬로 배치되는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments divided into partitions and at least one plasma discharge part in one compartment of the plurality of compartments is arranged in parallel with the transfer part.
예시적인 구현예에서, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부를 따라 복수개 이상이 직렬로 배치되는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, it is preferable that a plurality of the plasma discharge portions are arranged in series along the transfer portion.
예시적인 구현예에서, 상기 그리드 구조의 제 1 전극은 그물망 형태, 복수의 구멍을 가진 모판 형태, 나선형 안테나 형태, 일부가 막힌 형태 및 일정한 방향으로 배열된 선형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 형태인 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the first electrode of the grid structure may be of one or more shapes selected from the group consisting of a net shape, a planar shape with a plurality of holes, a helical antenna shape, a partially clogged shape and a linear shape arranged in a certain direction .
예시적인 구현예에서, 상기 제 1 전극의 외부 표면 또는 제 2 전극의 내부 표면에 추가적인 부도체 층이 형성되는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, an additional non-conductive layer is preferably formed on the outer surface of the first electrode or the inner surface of the second electrode.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 피치(Pitch), 리그닌(lignin), 셀룰로오스(cellulose), 폴리올레핀(polyolefin) 및 아크릴(acrylic)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 폴리머를 포함하는 혼합물인 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the polymer is one or more polymers selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, lignin, cellulose, polyolefin, and acrylic. And the like.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머는 섬유 또는 박막 형태인 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, the polymer is preferably in the form of a fiber or a thin film.
예시적인 구현예에서, 상기 이송부는 상기 플라즈마 방전부를 복수회 이상 통과하는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, it is preferable that the transfer section pass the plasma discharge section more than once.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버는 복수개 이상이 직렬로 배치되는 것이 바람직하다.In an exemplary embodiment, it is preferred that a plurality of the polymer stabilization chambers are arranged in series.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치로서, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 상기 제 2 전극에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치를 제공한다.In another embodiment for achieving the object of the present invention, there is provided an apparatus for stabilizing a polymer using a grid structure, comprising: a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion, a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and a third electrode of a grid structure disposed adjacent to the second electrode, The present invention provides a polymer stabilizing apparatus using a grid structure.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치로서, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치를 제공한다.In another embodiment for achieving the object of the present invention, there is provided an apparatus for stabilizing a polymer using a grid structure, comprising: a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge unit includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer unit, a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and a third electrode adjacent to the transfer unit. Thereby providing a stabilizing device.
또한, 상기의 구현예에서 개시된 폴리머 안정화 장치에 의하여 안정화된 폴리머를 제공한다. Also provided is a polymer stabilized by the polymer stabilizing apparatus disclosed in the above embodiments.
본 발명에 따른 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치에 의하면, 폴리머 안정화 반응을 촉진할 뿐만 아니라, 폴리머의 손상, 변형 또는 품질 저하를 방지할 수 있는 효과가 발휘된다. According to the polymer stabilizing apparatus using the grid structure according to the present invention, not only the polymer stabilization reaction is promoted but also the damage, deformation or quality deterioration of the polymer is prevented.
도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치의 폴리머 안정화 챔버를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 플라즈마 방전부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 플라즈마 방전부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일구현예에 따라 복수개 이상의 플라즈마 방전부가 직렬로 연결된 것을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 플라즈마 방전부를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 플라즈마 방전부를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 플라즈마 방전부를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 전극부를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 전극부 및 그리드부를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 전극부 및 그리드부를 구체적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일구현예에 따른 폴리머 안정화 장치 내부의 그리드부를 나타낸 것이다.1 is a schematic diagram showing a polymer stabilization chamber of a polymer stabilization device according to one embodiment of the present invention.
2 shows a plasma discharge unit inside a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a plasma discharge unit within a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a plurality of plasma discharge units connected in series according to an embodiment of the present invention.
5 shows a plasma discharge unit inside a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a plasma discharge unit within a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 shows a plasma discharge unit inside a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 illustrates an electrode unit inside a polymer stabilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 shows an electrode portion and a grid portion inside the polymer stabilization device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating electrode portions and a grid portion inside the polymer stabilization device according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 illustrates a grid section within a polymer stabilization device in accordance with an embodiment of the present invention.
이하에서 참조된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. The present invention will be described in detail with reference to the drawings referred to below.
본 발명에서 사용되는 용어인 ‘제 1 전극’은 폴리머와 인접한 그리드 전극이며, ‘제 2 전극’은 상기 제 1 전극에 인접하여 배치된 전극을 의미한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 용어인 ‘제 3 전극’은 상기 제 2 전극에 인접하거나, 또는 상기 제 1 전극 및제 2 전극에 인접하여 배치된 전극을 의미하며, 상기 제 3 전극은 그리드 구조일 수 있다.The term 'first electrode' used in the present invention is a grid electrode adjacent to a polymer, and 'second electrode' means an electrode disposed adjacent to the first electrode. As used herein, the term 'third electrode' refers to an electrode adjacent to the second electrode or adjacent to the first and second electrodes, and the third electrode may be a grid structure have.
우선, 본 발명에 따른 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치에 대하여 설명한다. First, a polymer stabilizing apparatus using a grid structure according to the present invention will be described.
본 발명의 일구현예에 따른 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치는 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하여 구성된다. A polymer stabilization apparatus using a grid structure according to an embodiment of the present invention includes a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion and a second electrode disposed adjacent to the first electrode.
폴리머의 안정화를 달성하기 위하여, 폴리머는 폴리머 투입구를 통하여 폴리머 안정화 챔버 내로 투입되고, 상기 투입된 폴리머는 상기 폴리머 안정화 챔버 내의 이송부에 의하여 폴리머 배출구로 전달된다. 상기 폴리머가 폴리머 배출구로 전달되는 과정에서 상기 이송부에 인접하게 배치된 플라즈마 방전부를 거치게 된다. 상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극으로 구성되고, 상기 전력 공급원을 통하여 공급된 전력에 의해 상기 제 1 전극과 제 2 전극 간의 전위차에 의해 플라즈마가 발생하게 된다. 상기 플라즈마 방전부에서 발생한 플라즈마는 상기 플라즈마 방전부와 인접한 폴리머에 높은 반응성의 분자를 전달하게 되고, 이로써 폴리머의 안정화 반응이 촉진된다. In order to achieve stabilization of the polymer, the polymer is introduced into the polymer stabilization chamber through the polymer inlet, and the introduced polymer is transferred to the polymer outlet by the transfer part in the polymer stabilization chamber. The polymer is passed through a plasma discharge portion disposed adjacent to the transfer portion in the process of transferring the polymer to the polymer discharge port. Wherein the plasma discharge unit is composed of a first electrode disposed adjacent to the transfer unit and a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and the plasma discharge unit is arranged between the first electrode and the second electrode by electric power supplied through the electric power source. The plasma is generated by the potential difference. The plasma generated in the plasma discharge part transfers highly reactive molecules to the polymer adjacent to the plasma discharge part, thereby promoting the stabilization reaction of the polymer.
구체적으로 살펴보면, 상기 폴리머 안정화 챔버는 내부에 폴리머를 안정화 시킬 수 있는 공간을 제공하는 것이라면 제한되지 않는다. 일례로 상기 폴리머 안정화 챔버는 내부는 복수개 이상의 구획으로 나뉠 수도 있으며, 필요에 따라 상기 나뉜 구획별로 온도 및 가스 조성이 다르게 제어될 수도 있다. 상기 폴리머 안정화 챔버가 복수개 이상의 구획으로 나뉜 경우, 상기 구획 당 하나 이상의 플라즈마 방전부를 포함할 수 있다. Specifically, the polymer stabilization chamber is not limited as long as it provides a space in which the polymer can be stabilized. For example, the interior of the polymer stabilization chamber may be divided into a plurality of compartments, and the temperature and gas composition may be controlled differently according to the divided compartments if necessary. When the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments, it may include one or more plasma discharge units per compartment.
상기 폴리머 안정화 챔버는 상기 폴리머 안정화 챔버 내의 온도를 조절하기 위한 온도 제어 장치를 추가로 포함할 수 있다. 상기 폴리머 안정화 챔버 내부의 공기(분위기)는 플라즈마 방전부에서 발생하는 전자와 이온의 리컴비네이션(recombination)에 의해 가열된다. 다만, 추가적인 온도의 상승 혹은 하강을 위해, 온도 제어 장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도 제어 장치는 폴리머 안정화 챔버 내의 온도를 플라즈마 안정화 반응에 적합한 150 내지 300℃로 제어하는 역할을 한다. The polymer stabilization chamber may further comprise a temperature control device for regulating the temperature in the polymer stabilization chamber. The air (atmosphere) inside the polymer stabilization chamber is heated by recombination of electrons and ions generated in the plasma discharge portion. However, the temperature control device may further include a temperature control device for raising or lowering an additional temperature, and the temperature control device controls the temperature in the polymer stabilization chamber to 150 to 300 캜 suitable for the plasma stabilization reaction.
상기 폴리머 안정화 챔버 내부의 온도 조절 방법은 예를 들어, 상기 폴리머 안정화 챔버 내의 온도 조절을 위해서 상기 온도 제어 장치에 의해 온도 제어가 이루어진 유체를 배관을 통해 순환시키는 방법, 상기 챔버 내부에 배치된 히터(heater)로 챔버 내부를 가열하는 방법, 또는 상기 플라즈마 방전부에 공급되는 가스 혼합물의 온도를 제어하는 방법 등이 있을 수 있다. 상기 폴리머 안정화 챔버가 복수의 구획으로 나뉜 경우라면, 상기 복수의 구획은 각각의 구획 별로 상기 조절되는 온도가 상이할 수 있다. The method of controlling the temperature inside the polymer stabilization chamber may include, for example, a method of circulating the temperature-controlled fluid through the pipe for the temperature control in the polymer stabilization chamber, a heater a method of heating the inside of the chamber by a heater, or a method of controlling the temperature of a gas mixture supplied to the plasma discharge portion. If the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments, the plurality of compartments may have different controlled temperatures for each compartment.
폴리머 안정화 챔버에는 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전과 공정의 수행을 용이하게 하기 위하여 가스 혼합물이 공급될 수 있다. 특히, 상기 폴리머 안정화 챔버에는 방전 및/혹은 공정을 효율적으로 유발할 수 있는 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤, 제논, 산소, 수증기 및 산소를 포함하는 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 가스 혼합물이 채워지는 것이 바람직하다. 상기 폴리머 안정화 챔버가 복수의 구획으로 나뉜 경우라면, 상기 복수의 구획은 각각의 구획 별로 상기 공급되는 가스 혼합물이 상이할 수 있다. The polymer stabilization chamber may be supplied with a gas mixture to facilitate the plasma discharge of the plasma discharge portion and the performance of the process. In particular, the polymer stabilization chamber is filled with at least one gas mixture selected from the group consisting of helium, argon, neon, krypton, xenon, oxygen, water vapor and oxygen-containing gases capable of efficiently causing discharge and / . If the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments, the plurality of compartments may differ in gas mixture supplied to each compartment.
상기 폴리머 투입구는 폴리머를 투입하여 안정화 챔버 내의 이송부로 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 상기 폴리머 배출구는 상기 이송부로 공급된 폴리머가 플라즈마 방전부를 통과하여 안정화되고 난 이후 상기 안정화 챔버 밖으로 배출될 수 있게 하는 형태이면 제한되지 않는다. The polymer inlet is not limited as long as the polymer can be supplied to the transfer part in the stabilization chamber by injecting the polymer. The polymer discharge port is not limited as long as the polymer supplied to the transfer portion is capable of being discharged out of the stabilization chamber after being stabilized by passing through the plasma discharge portion.
상기 이송부는 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머를 전달받아 상기 폴리머 배출구로 폴리머를 이송할 수 있는 형태이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 선형 또는 지그재그 형태일 수 있다. 일례로, 상기 이송부는 복수개 이상의 롤러가 선형 또는 지그재그 형태로 서로 인접함으로써, 섬유 형태의 폴리머를 상기 롤러를 통해 일 방향 또는 쌍 방향으로 전달할 수 있는 것이 바람직하며 특히 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 향하는 방향으로 일 방향 운동하는 것이 바람직하다. The transfer part is not particularly limited as long as it is capable of transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet, but may be linear or zigzag. For example, the transfer portion is preferably capable of transferring the polymer in the form of fibers in one direction or in two directions through the roller by adjoining the plurality of rollers in a linear or zigzag manner, and in particular, the transfer direction from the polymer inlet to the polymer outlet It is preferable to perform one-directional motion.
상기 플라즈마 방전부는 플라즈마를 발생시키고, 상기 발생된 플라즈마로 하여금 상기 이송부를 통하여 폴리머 배출구로 전달되는 폴리머를 안정화 시킬 수 있게 하는 형태라면 제한되지 않는다.The plasma discharge unit is not limited as long as it generates plasma and stabilizes the polymer that is transmitted to the polymer discharge port through the transfer unit.
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부와 병렬로 배치될 수 있으며 복수개 이상일 수 있다(도 6 참조). 또한, 상기 플라즈마 방전부가 복수개 이상이라면 상기 플라즈마 방전부가 상기 이송부를 따라 직렬로 배치될 수도 있다(도 7 참조)The plasma discharge unit may be disposed in parallel with the transfer unit, and may be a plurality of or more (see FIG. 6). If the plurality of plasma discharge units are provided, the plasma discharge unit may be arranged in series along the transfer unit (see FIG. 7)
하나의 구현예에 있어서, 도 7과 같이 복수개의 플라즈마 방전부가 이송부를 따라 직렬로 배치되고, 상기 이송부가 지그재그 형태를 가지게 되는 경우에 있어서, 하나의 플라즈마 방전부에 동일한 폴리머가 한번 이상 지나가게 되며 이를 통하여 안정화되고, 따라서 생산 속도를 증가시킬 수 있다(도 7 참조). In one embodiment, as shown in FIG. 7, when a plurality of plasma discharge parts are arranged in series along the transfer part, and the transfer part has a zigzag shape, the same polymer passes through one plasma discharge part Thereby stabilizing it, and thus increasing the production rate (see FIG. 7).
또 다른 구현예에서, 상기 폴리머 안정화 챔버 내부가 격벽으로 구분되는 복수개 이상의 구획으로 나누어진 경우에, 상기 이송부는 상기 복수개 이상의 구획을 통과할 수 있다. 상기 복수개 이상의 구획은 온도 및 가스 혼합물이 상이할 수 있다. 상기 복수개 이상의 구획은 각각의 구획 마다 하나 이상의 플라즈마 방전부를 포함할 수 있다. 이 경우, 안정화 되는 폴리머의 최적 물성을 확보하기 위하여 상기 통과하는 각 구획별로 플라즈마 안정화 시간이 상이할 수 있다. 즉, 각 구획 별로 서로 다른 플라즈마 안정화 시간을 구현하기 위하여, 직렬 또는 병렬로 배치된 하나 이상의 플라즈마 방전부 개수가 구획 별로 상이할 수 있다. In another embodiment, when the inside of the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments divided into partitions, the conveying part can pass through the plurality of compartments. The plurality of compartments may differ in temperature and gas mixture. The plurality of compartments may include one or more plasma discharge units for each compartment. In this case, the plasma stabilization time may be different for each of the passing compartments in order to ensure optimum physical properties of the stabilized polymer. That is, in order to realize different plasma stabilization times for each compartment, the number of one or more plasma discharge units arranged in series or in parallel may differ from one compartment to another.
상기 플라즈마 방전부는, 이송부에 인접하게 배치된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 플라즈마 방전부의 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 인접한 제 2 전극 사이에는 스페이서(spacer)를 더 포함할 수 있다. The plasma discharge unit may include a first electrode disposed adjacent to the transfer unit and a second electrode disposed adjacent to the first electrode, wherein the first electrode of the plasma discharge unit and the first electrode adjacent to the first electrode A spacer may be further included between the second electrodes.
상기 스페이서는 전극 등 내부 구조의 변형을 방지하는 역할, 공정 가스를 분사하는 역할, 챔버 내부를 가열 혹은 냉각하는 역할 또는 연결된 전극 사이 접촉을 방지하는 역할 등을 하나 이상 동시에 수행할 수 있다.The spacer may perform at least one of a function of preventing deformation of an internal structure such as an electrode, a role of spraying a process gas, a role of heating or cooling the inside of the chamber, or a function of preventing contact between connected electrodes.
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이 방전되는 플라즈마에서 발생한 라디칼(Radical) 등의 반응 촉진 요소는 상기 제 1 전극의 그리드(Grid)를 통과하여 폴리머의 안정화 공정을 촉진하게 되는데, 이때 상기 제 1 전극은 플라즈마와 폴리머의 직접적인 접촉을 방지하게 된다. A reaction promoting element such as a radical generated in the plasma discharged between the first electrode and the second electrode passes through the grid of the first electrode to promote the stabilization process of the polymer. Thereby preventing direct contact between the plasma and the polymer.
상기 제 1 전극은 그리드 구조를 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 그리드 구조를 가지게 됨으로써, 플라즈마 원이 상기 폴리머에 인접하더라도, 폴리머의 변형, 손상 또는 품질의 저하가 일어나지 않을 뿐만 아니라, 플라즈마에 의한 폴리머 안정 효과 또한 충분히 증가시킬 수 있다. The first electrode has a grid structure. By having the grid structure, even if the plasma source is adjacent to the polymer, not only deformation, damage or quality deterioration of the polymer does not occur, but also polymer stability The effect can also be increased sufficiently.
구체적으로 상기 제 1 전극의 그리드 구조는 그물망 형태, 복수의 구멍을 가진 모판 형태, 나선형 안테나 형태, 일부가 막힌 형태 및 일정한 방향으로 배열된 선형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 형태일 수 있다(도 2 내지 10 참조). 상기 제 1 전극은 도체로 구성되는 것이 바람직하며, 전극의 일부 표면은 부도체로 제작될 수 있다.Specifically, the grid structure of the first electrode may be one or more shapes selected from the group consisting of a net shape, a planar shape with a plurality of holes, a helical antenna shape, a partially clogged shape and a linear shape arranged in a
상기 제 2 전극은 도체로 구성되는 것이 바람직하며, 전극의 일부 표면은 부도체로 제작될 수 있다. 특히, 상기 제 2 전극의 외부 방향(제 1 전극의 반대 방향)의 플라즈마 방전을 억제할 때에는, 상기 제 2 전극을 마주보는 면은 부도체이고 상기 마주보는 면의 반대 면은 접지된 도체 형태의 쉴드(shield)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 쉴드는 상기 제 2 전극의 방전이 일어나지 않도록 제 2 전극과의 거리를 매우 멀게 유지하는 것이 바람직하다(도 5 참조).The second electrode is preferably formed of a conductor, and a part of the surface of the electrode may be made of a non-conductive material. Particularly, when the plasma discharge in the outward direction of the second electrode (opposite to the first electrode) is suppressed, the surface facing the second electrode is nonconductive and the opposite surface of the opposing surface is shielded in the form of a grounded conductor it is preferable to use a shield, and the shield preferably maintains a very long distance from the second electrode so that the discharge of the second electrode does not occur (see FIG. 5).
또한 상기 제 1 전극의 외부 표면 혹은 상기 제 2 전극의 내부 표면에 추가적인 부도체 층이 형성할 수 있는데, 이 경우, 방전이 국부적으로 집중되지 않도록 하여, Filamentary 한 방전이 아니라 Glow 한 방전으로 방전을 유도할 수 있으므로, 전극을 보호하고 공정 균일성과 안정성을 확보할 수 있게 된다.Further, an additional non-conductive layer may be formed on the outer surface of the first electrode or the inner surface of the second electrode. In this case, the discharge is not locally concentrated so that the discharge is induced by the glow discharge instead of the filamentary discharge. Therefore, it is possible to protect the electrode and ensure process uniformity and stability.
하나의 구현예로서, 상기 플라즈마 방전부는 상기 제 2 전극에 인접하게 배치된 제 3 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 3 전극은 그리드 구조일 수 있다. 일례로, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 폴리머에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 상기 제 2 전극에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 3 전극을 포함할 수 있다. In one embodiment, the plasma discharge unit may further include a third electrode disposed adjacent to the second electrode, and the third electrode may be a grid structure. As an example, a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; Wherein the plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the polymer, a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and a third electrode of a grid structure disposed adjacent to the second electrode, . ≪ / RTI >
이 경우에는 상기 제 2 전극의 양면으로 플라즈마가 방전되어 상기 제 2 전극을 기준으로 양 방향에 배치된 폴리머 섬유에 대하여 동시적으로 안정화가 진행될 수 있다(도 6 참조). In this case, the plasma is discharged to both sides of the second electrode, and the stabilization can proceed simultaneously with respect to the polymer fibers arranged in both directions with reference to the second electrode (refer to FIG. 6).
또 다른 구현예로서, 상기 플라즈마 방전부는 폴리머에 인접하여 배치된 그리드 전극인 제 1전극 및 상기 제 1전극에 인접하여 배치된 제 2 전극 및 제 3 전극을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극은 하나 이상일 수 있고, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극이 병렬로 배치될 수 있다(도 8 및 도 11 참조). 일례로, 폴리머 안정화 챔버; 상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구; 상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부; 상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및 상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되, 상기 플라즈마 방전부는 상기 폴리머에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 제 3 전극을 포함할 수 있다. In another embodiment, the plasma discharge unit may further include a first electrode that is a grid electrode disposed adjacent to the polymer, and a second electrode and a third electrode that are disposed adjacent to the first electrode. At this time, the second electrode and the third electrode may be one or more, and the second electrode and the third electrode may be arranged in parallel (see FIGS. 8 and 11). As an example, a polymer stabilization chamber; A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber; A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber; A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet; A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And a power supply for applying power to the plasma discharge unit; The plasma discharge unit may include a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the polymer, a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and a third electrode.
이때 플라즈마는 제 2 전극과 제 3 전극 사이에서도 방전되어, 발생하는 높은 반응성의 입자가 상기 제 1 전극을 통해 폴리머에 안정화 공정을 촉진할 수 있다. 또한 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 방전된 플라즈마는, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이 및 상기 제 1전극과 제 3전극 사이의 공간에, 플라즈마가 넓은 면적으로 안정적으로 방전되도록 시드(Seed) 전자를 공급하는 역할을 할 수 있다(도 8 및 도 11 참조). 이때 제 1 전극은 그리드 구조이나, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극은 그리드 전극이 아니다.At this time, the plasma is also discharged between the second electrode and the third electrode, so that the highly reactive particles generated can promote the stabilization process on the polymer through the first electrode. In addition, the plasma discharged between the second electrode and the third electrode is supplied to a space between the first electrode and the second electrode and between the first electrode and the third electrode so that the plasma is stably discharged in a large area Seed) electrons (see Figs. 8 and 11). In this case, the first electrode is a grid structure, but the second electrode and the third electrode are not grid electrodes.
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격(제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연체가 위치하는 경우에는 제 1 전극과 제 2 전극 사이 절연체가 있는 부분을 제외한 부분의 폭의 간격)은 10 um 내지 10 cm일 수 있으나, 0.1 내지 10 mm 사이인 것이 바람직하며, 상기 간격은 폴리머가 처리되는 구간의 가스 압력이 대기압에 비해 낮아질 경우 더 증가할 수 있다. 상기 간격과 전극 구조의 유지를 위해, 전극 사이에 스페이서가 삽입될 수 있다. 상기 간격은 제 2 전극과 제 3 전극 사이에도 동일하게 적용될 수 있다. The interval between the first electrode and the second electrode (the interval between the widths of the portions excluding the portion where the insulator between the first electrode and the second electrode is present when the insulator is located between the first electrode and the second electrode) To 10 cm, but is preferably between 0.1 and 10 mm, and the gap may further increase when the gas pressure of the section where the polymer is treated is lowered compared to the atmospheric pressure. In order to maintain the gap and the electrode structure, a spacer may be inserted between the electrodes. The gap may be equally applied between the second electrode and the third electrode.
상기 전극 사이에서 방전되는 플라즈마로부터 폴리머까지의 거리는 0.1 mm 내지 1 m 일 수 있고, 바람직하게는 1 mm 내지 10 cm 일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. The distance from the plasma discharged between the electrodes to the polymer may be 0.1 mm to 1 m, preferably 1 mm to 10 cm, but is not particularly limited.
상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원은 DC, AC(LF, RF 또는 마이크로웨이브) 이거나 Pulse 형태일 수 있다. 상기 전력 공급원은 상기 플라즈마 방전부가 복수개 이상인 경우에 있어서, 복수개 이상의 전력 공급원이 각각의 플라즈마 방전부에 개별적으로 연결되거나, 하나의 전력 공급원이 상기 복수개 이상의 플라즈마 방전부에 연결되는 형태일 수 있다. 단, 상기 플라즈마 방전부가 복수개 이상인 경우에는 상기 전력 공급원과 상기 플라즈마 방전부 사이에 전력 조절 및 공정 균일도를 제한할 수 있게 하는 가변 임피던스, Phase shifter 등의 전력제어장치 또는 임피던스 제어장치가 추가적으로 배치될 수 있다. 또한 상기 전원 공급원은 하나 이상의 플라즈마 방전부에 동시에 연결될 수 있으며, 상기 전원 공급원이 하나 이상이 존재하여 각각의 전원 공급원이 상기 하나 이상의 플라즈마 방전부와 제각기 연결될 수도 있다. The power source for applying power to the plasma discharge unit may be DC, AC (LF, RF, or microwave) or Pulse type. In the case where the plasma discharge unit is a plurality of plasma discharge units, the power supply source may be a configuration in which a plurality of power supply sources are individually connected to the respective plasma discharge units, or one power supply source is connected to the plurality of plasma discharge units. However, in the case where the plasma discharge units are plural or more, a power control device or an impedance control device such as a variable impedance, a phase shifter, or the like may be additionally disposed between the power source and the plasma discharge unit, have. Also, the power source may be connected to one or more plasma discharge units at the same time, and one or more power sources may be provided, and each power source may be connected to the at least one plasma discharge unit.
상기 플라즈마로 안정화 반응을 촉진할 수 있는 물질은, 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 상기 폴리머의 섬유 형태 외에 박막 형태 등 다양한 형태의 고분자가 바람직하며, 특히 폴리아크릴로니트릴(PAN), 피치(Pitch), 리그닌(lignin), 셀룰로오스(cellulose), 폴리올레핀(polyolefin) 및 아크릴(acrylic)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 폴리머를 포함하는 혼합물일 수 있다. 상기 혼합물 등의 박막에 상기 안정화 공정을 도입하여 2차원 탄소 구조 제작 중 안정화 공정을 촉진하는 것 또한 가능하다.The material capable of promoting the stabilization reaction with the plasma is not particularly limited. For example, various types of polymers such as a thin film form and a fibrous form of the polymer are preferable. Particularly, a material such as polyacrylonitrile (PAN), pitch ), Lignin, cellulose, polyolefin, and acrylic. ≪ IMAGE > It is also possible to introduce the stabilization process into the thin film of the mixture or the like to promote the stabilization process during the production of the two-dimensional carbon structure.
폴리머 안정화 챔버: 10 폴리머 투입구: 20
폴리머 배출구: 30 이송부: 40
플라즈마 방전부: 50 전력 공급원: 60
플라즈마: 71 그리드 전극: 75
제 1 전극: 76 제 2 전극: 77
스페이서: 78 접지된 쉴드:79
부도체: 80 폴리머: 5
절연체: 85 제 3 전극: 90Polymer stabilization chamber: 10 Polymer inlet: 20
Polymer outlet: 30 Feed section: 40
Plasma discharge part: 50 Power source: 60
Plasma: 71 grid electrode: 75
First electrode: 76 Second electrode: 77
Spacer: 78 Grounded shield: 79
Non-conductive: 80 polymer: 5
Insulator: 85 Third electrode: 90
Claims (16)
폴리머 안정화 챔버;
상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구;
상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및
상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되,
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극의 외부 표면 또는 제 2 전극의 내부 표면에 추가적인 부도체 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.A polymer stabilizing apparatus for producing carbon fibers using a grid structure,
A polymer stabilization chamber;
A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber;
A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber;
A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet;
A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And
A power supply for applying power to the plasma discharge unit; ≪ / RTI >
Wherein the plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion and a second electrode disposed adjacent to the first electrode, wherein the plasma discharge portion has an additional surface on the outer surface of the first electrode or on the inner surface of the second electrode And a nonconductor layer is formed on the surface of the polymer layer.
상기 폴리머 안정화 챔버에 인접하여 배치되고, 상기 폴리머 안정화 챔버 내의 온도를 제어하는 온도 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a temperature control device disposed adjacent to the polymer stabilization chamber and for controlling the temperature in the polymer stabilization chamber.
상기 폴리머 안정화 챔버 내부의 온도는 150 내지 300℃ 인 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the temperature inside the polymer stabilization chamber is in the range of 150 to 300 占 폚.
상기 폴리머 안정화 챔버는 헬륨, 아르곤, 산소, 수증기 및 산소를 포함하는 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 가스 혼합물이 채워지는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the polymer stabilization chamber is filled with at least one gas mixture selected from the group consisting of helium, argon, oxygen, water vapor, and oxygen.
상기 플라즈마 방전부에서 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 사이에 스페이서(spacer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a spacer between the first electrode and the second electrode adjacent to the first electrode in the plasma discharge portion.
폴리머 안정화 챔버;
상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구;
상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및
상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되,
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극을 포함하며,
상기 폴리머 안정화 챔버는 격벽으로 분리되는 복수개 이상의 구획으로 나누어지고,
상기 복수개 이상의 구획 중 일 구획에서 하나 이상의 플라즈마 방전부가 상기 이송부와 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. A polymer stabilizing apparatus for producing carbon fibers using a grid structure,
A polymer stabilization chamber;
A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber;
A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber;
A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet;
A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And
A power supply for applying power to the plasma discharge unit; ≪ / RTI >
The plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion and a second electrode disposed adjacent to the first electrode,
Wherein the polymer stabilization chamber is divided into a plurality of compartments divided into partitions,
Wherein at least one plasma discharge part in one of the plurality of compartments is disposed in parallel with the transfer part.
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부를 따라 복수개 이상이 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the plasma discharge units are arranged in series along the transfer unit.
상기 그리드 구조의 제 1 전극은 그물망 형태, 복수의 구멍을 가진 모판 형태, 나선형 안테나 형태 및 일정한 방향으로 배열된 선형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 형태인 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode of the grid structure is at least one selected from the group consisting of a net shape, a plate shape having a plurality of holes, a helical antenna shape, and a linear shape arranged in a constant direction. .
상기 폴리머는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 피치(Pitch), 리그닌(lignin), 셀룰로오스(cellulose), 폴리올레핀(polyolefin) 및 아크릴(acrylic)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 폴리머를 포함하는 혼합물인 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. The method according to claim 1,
The polymer is a mixture comprising at least one polymer selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, lignin, cellulose, polyolefin and acrylic. A polymer stabilization device using a grid structure characterized by.
상기 폴리머는 섬유 또는 박막 형태인 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. The method according to claim 1,
Wherein the polymer is in the form of a fiber or a thin film.
상기 이송부는 상기 플라즈마 방전부를 복수회 이상 통과하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. The method according to claim 1,
Wherein the transfer unit passes the plasma discharge unit a plurality of times or more.
상기 폴리머 안정화 챔버는 복수개 이상이 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치. The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the polymer stabilization chambers are arranged in series.
폴리머 안정화 챔버;
상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구;
상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및
상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되,
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 상기 제 2 전극에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.A polymer stabilizing apparatus for producing carbon fibers using a grid structure,
A polymer stabilization chamber;
A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber;
A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber;
A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet;
A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And
A power supply for applying power to the plasma discharge unit; ≪ / RTI >
The plasma discharge portion includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer portion, a second electrode disposed adjacent to the first electrode, and a third electrode of a grid structure disposed adjacent to the second electrode A polymer stabilization device using a grid structure characterized by.
폴리머 안정화 챔버;
상기 폴리머 안정화 챔버 내로 폴리머를 투입하는 폴리머 투입구;
상기 폴리머 안정화 챔버 외로 폴리머를 배출하는 폴리머 배출구;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되고, 상기 폴리머 투입구로부터 폴리머 배출구로 폴리머를 이송하는 이송부;
상기 폴리머 안정화 챔버 내에 배치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전부; 및
상기 플라즈마 방전부에 전력을 인가하는 전력 공급원; 을 포함하되,
상기 플라즈마 방전부는 상기 이송부에 인접하게 배치된 그리드 구조의 제 1 전극, 상기 제 1 전극에 인접하게 배치된 제 2 전극 및 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그리드 구조를 이용한 폴리머 안정화 장치.
A polymer stabilizing apparatus for producing carbon fibers using a grid structure,
A polymer stabilization chamber;
A polymer inlet for introducing the polymer into the polymer stabilization chamber;
A polymer outlet for discharging the polymer outside the polymer stabilization chamber;
A transfer portion disposed in the polymer stabilization chamber, the transfer portion transferring the polymer from the polymer inlet to the polymer outlet;
A plasma discharge unit disposed in the polymer stabilization chamber to generate a plasma; And
A power supply for applying power to the plasma discharge unit; ≪ / RTI >
Wherein the plasma discharge unit includes a first electrode of a grid structure disposed adjacent to the transfer unit, a second electrode adjacent to the first electrode, and a third electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130015033A KR101480815B1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Polymer stabilizing device using grid structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130015033A KR101480815B1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Polymer stabilizing device using grid structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140101636A KR20140101636A (en) | 2014-08-20 |
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ID=51746924
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| KR (1) | KR101480815B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6083355A (en) * | 1997-07-14 | 2000-07-04 | The University Of Tennessee Research Corporation | Electrodes for plasma treater systems |
| US20090263295A1 (en) * | 2005-03-29 | 2009-10-22 | Ut-Battelle, Llc | Apparatus and method for oxidation and stabilization of polymeric materials |
-
2013
- 2013-02-12 KR KR20130015033A patent/KR101480815B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6083355A (en) * | 1997-07-14 | 2000-07-04 | The University Of Tennessee Research Corporation | Electrodes for plasma treater systems |
| US20090263295A1 (en) * | 2005-03-29 | 2009-10-22 | Ut-Battelle, Llc | Apparatus and method for oxidation and stabilization of polymeric materials |
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| KR20140101636A (en) | 2014-08-20 |
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