KR101537783B1 - 미세분말 정제 장치 - Google Patents

Abstract

컬러 샤프심 제조에 필요한 미세 분말을 효과적으로 정제하는 미세분말 정제 방법 및 그 장치가 개시된다.
미세분말 정제 방법은
분쇄된 원료로부터 미세분말을 정제하는 미세분말 정제 방법에 있어서,
분쇄된 원료를 교반조에 투입하고 상기 교반조의 하부로 물을 강제 투입하여 교반하는 과정;
상기 교반조로부터의 월류를 부유조로 유입하여 블로잉하는 과정; 및
미세분말의 앙금을 얻기 위하여, 상기 부유조로부터의 월류를 침전조로 유입하여 침전하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세분말 정제 장치 {Apparatus for refining powder with high-degree fineness}

본 발명은 컬러 샤프심 제조에 필요한 미세 분말을 효과적으로 정제하는 미세분말 정제 방법 및 이에 적합한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 샤프심은 흑색을 띄는 흑연으로 만들어져서 흑색 밖에는 나타낼 수가 없었으므로 잉크를 사용하는 볼펜과 같이 다양한 색상색상을 표현할 없다는 단점이 있었다.

따라서 여러 가지 색상으로 다양하게 표시를 하려면 부득이 볼펜을 사용하는 수밖에 없었으나 볼펜을 사용할 경우 지우개로 완전히 지울 수가 없고 단지 백색 페인트가 도포된 콜렉션 테이프를 이용하여 글자 위를 덧씌우는 방법으로 지우고 있으므로 용지가 청결하지 못하고 지저분하게 되는 결점이 있었다.

한편, 컴퓨터와 프린터의 대중화로 인하여 샤프펜슬의 용도는 필기구에서 체크펜슬 시대로 이행하고 있다.

따라서 체크펜슬로서 보다 눈에 잘 띄게 하고 그 기능을 강화하기 위하여 샤프심으로도 다양한 컬러를 표현하게 되는 것이 요구되고 있다.

이러한 컬러 샤프심은 1) 다양한 색상을 표현할 수 있어야 하고, 2) 높은 휨강도를 가져서 사용 중 잘 부러지지 않아야하고, 3) 높은 탄성을 가져서 다루기가 용이하여야 하고, 4) 필기감이 좋고, 용지의 재질이나 질감에 영향받지 않고 글씨를 쓸수 있어야 하며, 5) 유독물질의 유출이 없고 친환경적이어야 한다는 등의 요구조건이 만족되어야 한다.

이와 더불어, 생산성 및 안전성이 보장될 것과 대량생산성이 요구된다.

컬러 샤프심은 안료와 수지를 혼합한 후 기초 원료로부터 컬러 샤프심을 심출하는 방식으로 제조된다.

이때, 안료가 서로 뭉치지 않도록 분산시켜 주면서 샤프심의 휨강도, 탄성, 슬림력 등을 높일 수 있도록 초미세 분말의 물질을 첨가시키는 것이 필요하다. 이러한 초미세 분말의 입자경은 15,000 메시 이상인 것이 바람직하다.

이에 따라 원료를 단순히 분쇄하는 것뿐만이 아니라 분쇄된 원료로부터 초미세 입자를 정제하는 방법 및 장치가 요구된다.

본 발명은 상기의 요구에 부응하기 위하여 고안된 것으로서, 분쇄된 원료로부터 초미세 분말을 정제하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 방법에 적합한 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 미세분말 정제 방법은

분쇄된 원료로부터 미세분말을 정제하는 미세분말 정제 방법에 있어서,

분쇄된 원료를 교반조에 투입하고 상기 교반조의 하부로 물을 강제 투입하여 교반하는 과정;

상기 교반조로부터의 월류를 부유조로 유입하여 블로잉하는 과정; 및

미세분말의 앙금을 얻기 위하여, 상기 부유조로부터의 월류를 침전조로 유입하여 침전하는 과정;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 교반조는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부교반조들을 포함하며,

상기 부교반조들 각각의 내부에서는 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 순차로 높아지는 위치에 교반기를 설치하여 교반하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부교반조들 각각의 내부에 설치되는 상기 교반기들의 교반능력은 월류 방향을 따라 점차로 작아지게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부유조는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부부유조들을 포함하며,

상기 부부유조들 각각의 내부에서는 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 순차로 높아지는 위치에 블로어를 설치하여 블로잉하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부부유조들 각각의 내부에 설치되는 상기 블로어들의 블로잉 능력은 월류 방향을 따라 점차로 작아지게 설정하는 것이 바람직하다.

상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치는

하부로는 물이 강제 투입되고 상부로는 분쇄된 원료가 투입되며 내부 공간에 교반기가 설치되는 교반조;

상기 교반조로부터의 월류를 유입하며 내부 공간에 블로어가 설치된 부유조; 및

상기 부유조의 높이보다 낮은 높이를 가져서 상기 부유조로부터의 월류가 유입되어 침전되는 침전조;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 부유조는 상기 교반조에 인접하여 설치하되 상기 교반조의 높이보다 낮은 높이를 가져서 상기 교반조로부터 월류가 계단식으로 유입되는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 침전조는 상기 부유조에 인접하여 설치하되 상기 부유조의 높이보다 낮은 높이를 가져서 상기 부유조로부터 월류가 계단식으로 유입되는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 교반조는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부교반조들을 포함하며,

상기 부교반조들 각각의 내부에 설치되는 교반기들의 높이가 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 높아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부교반조들 각각에 설치되는 교반기들의 높이가 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 높아지며, 또한 교반기들의 교번 강도는 월류가 진행되는 방향을 따라 점차로 작아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부유조는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부부유조들을 포함하며

상기 부부유조들 각각에 설치되는 블로어들의 높이가 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 높아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부부유조들 각각에 설치되는 블로어들의 높이가 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 높아지며 또한 블로어들의 블로잉 강도는 월류가 진행되는 방향을 따라 점차로 작아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교반기들 및 블로어들은 상기 침전조의 높이를 100으로 하였을 때, 바닥으로부터 10%, 50% 또는 80%에 해당하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세분말 제조방법은 계단식 수처리 공법을 적용함으로써 15,000 메시 이상의 초미세 분말을 얻을 수 있는 효과를 갖는다.

컬러 샤프심의 제조시 이러한 초미세 분말을 사용함으로써 컬러 샤프심에 최상의 휨강도, 탄성, 슬림력 등을 부여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 미세분말 정제 방법을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 또 다른 실시예를 도시한다.

본 발명에 따른 미세분말 정제 방법 및 장치는 분쇄된 원료 물질로부터 미세 입자들을 정제해내기 위한 것이다. 분쇄된 원료 물질은 본 발명의 미세분말 정제 장치에 투입된 후 교반 및 블로잉되며, 상부로 떠오른 미세 입자들을 계단식으로 순차로 다음 단계로 월류시켜서 최종적으로 침전조에서 침전시켜 앙금을 분리한다.

도 1은 본 발명에 따른 미세분말 정제 방법을 도시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 미세 분말 정제 방법은 분쇄된 원료로부터 미세분말을 정제하는 것으로서, 분쇄된 원료를 교반조에 투입하고 상기 교반조의 하부로 물을 강제 투입하여 교반하는 과정(s102), 상기 교반조로부터의 월류를 부유조로 유입하여 블로잉하는 과정(s104); 및

미세분말의 앙금을 얻기 위하여, 상기 부유조로부터의 월류를 침전조로 유입하여 침전하는 과정(s106)을 포함한다.

여기서, 교반 과정(s102)에서는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부교반조들을 설치하고, 부교반조들 각각의 내부에서는 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 순차로 높아지는 위치에 교반기를 설치하여 교반한다.

한편, 부교반조들 각각의 내부에 설치되는 교반기들의 교반능력은 월류 방향을 따라 점차로 작아지게 설정한다.

예를 들어, 3개의 부교반조들로 교반조를 구성할 경우, 첫 번째 교반조에는 가장 큰 교반 능력을 가지는 교반기를 하단에 설치하고, 두 번째 교반조에는 중간 교반 능력을 가지는 교반기를 중단에 설치하고 그리고 세 번째 교반조에는 가장 작은 교반 능력을 가지는 교반기를 상단에 설치한다.

여기서, 상단, 중단 그리고 하단은 최종단의 침전조의 높이에 따라 결정된다. 즉, 침전조의 높이를 100이라 할 때, 상단은 80에 해당하는 위치, 중단은 50에 해당하는 위치 그리고 하단은 10에 해당하는 위치가 된다.

또한, 부유과정(s104)에서는 계단식으로 상단 높이가 낮아지며 서로 인접한 일련의 부부유조들을 설치하고, 부부유조들 각각의 내부에서는 월류가 진행되는 방향으로 단차를 두고 높아지는 위치에 블로어(blower)를 설치하여 블로잉한다.

한편, 부부유조들 각각의 내부에 설치되는 상기 블로어들의 블로잉 능력은 월류 방향을 따라 점차로 작아지게 설정한다.

예를 들어, 2개의 부부유조들로 부유조를 구성할 경우, 첫 번째 부부유조에는 중간 블로잉 능력을 가지는 블로어를 하단에 설치하고, 두 번째 부부유조에는 가장 작은 블로잉 능력을 가지는 블로어를 상단에 설치한다.

도 2은 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 일 실시예를 도시한다.

도 2에 도시된 장치는 2단계 계단식 미세분말 정제 장치로서, 부유조(102) 및 침전조(104)를 구비한다.

부유조(102)의 상단으로 분쇄된 원료 물질이 투입되고 하단으로 물이 유입된다. 원료 물질은 분쇄기 등에 의해 미세하게 분쇄된 상태이며 초미세 입자로부터 큰 입자까지 포함되어 있다. 부유조(102)의 내부에서 물이 유동하고 있으므로 원료 물질 중에서 비교적 가벼운 입자들 예를 들어, 미세 입자 및 초미세 입자(이하, 미세 입자라 함)들이 부유조(102)의 상부로 떠오른다. 부유조(102)의 상부로 떠오른 미세 입자들은 부유조(102)로부터 넘쳐나는 물 즉, 월류에 의해 부유조(102)의 밖으로 흘러나오게 된다.

부유조(102)로부터의 월류는 침전조(104)로 유입된다. 부유조(102)로부터의 월류가 원활하게 이루어질 수 있도록, 침전조(104)를 부유조(102)에 인접하여 설치하되 침전조(104)의 높이는 부유조(102)의 높이보다 낮게 즉, 계단식으로 설치한다.

-침전조(104)는 지름 80cm에 높이 1m의 타원형 수조이다.

<실험결과>

ㆍ물에 흡수된 원료 물질의 무게로 인하여 입수 구멍이 자주 막혔다.

ㆍ1.500메시 정도의 분말체취는 가능했으나 사분(모래)이 다량 검출되었다.

ㆍ앙금시키는 시간에 비해 앙금 채취량은 너무 적었다(일/8시간.앙금기준. 100kg생산)

＊자연 앙금 장치에서 탈피하여 기계장치의 필요성을 느꼈다.

도 3은 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 다른 실시예를 도시한다.

도 3에 도시된 장치는 3단계 계단식 미세분말 정제 장치로서, 제1부유조(202), 제2부유조(204) 그리고 침전조(206)를 구비한다.

제1부유조(202)의 상단으로 분쇄된 원료가 투입되고 하단으로 물이 강제유입된다.이를 위해 모터펌프가 제공될 수 있다.

제1부유조(202)로부터의 월류는 제2부유조(204)로 유입되고 그리고 제2부유조(204)로부터의 월류는 침전조(106)로 유입된다. 월류가 원활하게 이루어질 수 있도록 제1부유조(202), 제2부유조(204) 그리고 침전조(206)를 차례로 인접하여 설치하되 제1부유조(202), 제2부유조(204) 그리고 침전조(206)의 높이는 점차로 낮아지게 즉, 계단식으로 설치한다.

또한, 미세 입자의 부유 작용이 효과적으로 발생될 수 있도록, 제1부유조(202) 및 제2부유조(204)의 바닥에는 블로어(기포발생장치)를 각각 설치한다.

ㆍ1~2단계 블로어를 부유조 바닥에 설치 (거품을 내며 폭기.가벼운 원료 입자를 위로 떠오르게 함)

ㆍ제1부유조:지름1.2m 높이 2m. 제2부유조:지름 1.2m 높이 1.7m 침전조:지름1.2m 높이 1.5m)

ㆍ블로어의 블로잉 능력; 제1부유조; 5k 제2부유조; 5k

<실험결과>

ㆍ3.000메시 미만의 앙금 체취가능

ㆍ도 2의 장치에 의한 실험1에 비하면 양호한 편이나 소량의 사분 검출

ㆍ앙금 채취 속도 늦음 (일/8시간. 앙금기준 .300kg생산)

도 4는 본 발명에 따른 미세분말 정제 장치의 또 다른 실시예를 도시한다.

도 4에 도시된 장치는 3단계 계단식 미세분말 정제 장치로서, 계단식으로 연결된 교반조(300), 부유조(400) 그리고 침전조(500)를 구비한다.

교반조(300)는 계단식으로 연결된 3개의 부교반조(302 ~306)를 포함한다. 부유조(400)는 계단식으로 연결된 2개의 부부유조(402, 404)를 포함한다.

교반조(300)의 제1부교반조(302)의 상단으로 분쇄된 원료가 투입되고 하단으로 물이 강제유입된다.이를 위해 모터펌프가 제공될 수 있다.

제1부교반조(302)로부터의 월류는 제2부교반조(304)로 유입되고 그리고 제2부교반조(304)로부터의 월류는 제3부교반조(306)로 유입된다.

교반조(300)의 제3부교반조(306)로부터의 월류는 부유조(400)의 제1부부유조(402)로 유입되고, 제1부부유조(402)로부터의 월류는 제2부부유조(404)로 유입된다. 부유조(400)의 제2부부유조(404)로부터의 월류는 침전조(500)로 유입된다.

ㆍ초미세 입자와 일반입자가 섞여서 따라올라 오다가 떨어지는 지점을 실험한 후 수조 높이를 변경했다. (수조높이 최고 3m이상, 교반→모터마력2:수조높이:1, 브로아→동력k 1:수조높이:2 )

ㆍ도 3 도 4에 도시된 장치에 의한 실험1 및 실험2의 결과에 따라 초미세 분말을 정제하기 위하여 전처리와 후처리로 나누기로 했다.

ㆍ보다 가벼운 분말만을 위로 띄워서 가라앉혀 앙금시키기 위하여 교반,브로아 (폭기시설)를 단계별로 파워를 다르게 하였다.(교반: 바닥-大-10, 중간- 中-5 , 상단-小-3, 브로아:바닥-中-2, 상단- 小-1)

ㆍ모타펌프 장착 강제입수

ㆍ 3교반/2브로아 장치 (전처리→교반. 후처리→브로아)

ㆍ침전조 사양(지름 1.2m ,높이 3m~2m타원형 구조)

ㆍ1~3단계 교반장치 위치(바닥, 중간,상단 )

<실험결과>

ㆍ4~5 단계 브로아 장치 (바닥.중간)

＊교반기 .블로어 설치장소 (침전조의 높이를 100%로 하였을 때, 바닥―10%, 중간―50%, 상단―80%)

ㆍ15.000~20.000메시의 초미세 분말 채취 가능, 저수조 깊이 100 기준(위치)

ㆍ사분. 기타 부유 물질 없슴

ㆍ앙금 채취속도 양호(일/8시간.앙금기준.1t생산)

300...교반조 400...부유조
500...침전조

Claims (4)

1. 삭제
2. 하부로는 물이 강제 투입되고 상부로는 분쇄된 원료가 투입되며 내부 공간에 교반기가 설치되는 교반조;
   상기 교반조에 인접하여 설치하되 상기 교반조의 높이보다 낮은 높이를 가져서 상기 교반조로부터의 월류를 유입하며 크기가 작은 입자가 크기가 큰 입자에 비해 상층으로 부유되게 하는 블로어가 내부 공간에 설치된 부유조; 및
   상기 부유조에 인접하여 설치하되 상기 부유조의 높이보다 낮은 높이를 가져서 상기 부유조로부터의 월류가 유입되어 침전되는 침전조;
   를 포함하는 미세분말 정제장치.
   
3. 삭제
4. 삭제

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