KR20100086907A - Powder agitator in vacuum for dry deposition process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진공조에서 사용 가능한 진공 건식 증착 분말 교반장치에 관한 것으로서, 모재분말 표면상에 금속이나 무기물을 나노입자 또는 균일한 박막 형태로 코팅하기 위한 장치에 설치되어 상대적으로 크기가 크고 취성이 있는 소재로 구성된 모재분말의 경우에도 파괴나 입도 또는 입도 분포의 변화없이 효과적으로 교반될 수 있게 한 것으로, 교반 과정에서 모재분말에 가해지는 압력과 회전 충격 또는 마찰력 등이 최소화될 수 있게 하여 모재분말의 손상이나 파손을 방지함으로써, 모재분말의 파괴나 입도 또는 입도 분포의 변화를 방지하여 모재분말의 초기 물성이 크게 변하지 않도록 하는 진공 건식 증착 분말 교반장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum dry deposition powder stirring apparatus that can be used in a vacuum chamber, which is installed in an apparatus for coating metal or inorganic material in the form of nanoparticles or a uniform thin film on the surface of a base metal powder, which is relatively large and brittle. Even in the case of the base metal powder composed of the material, it is possible to effectively stir without destroying or changing the particle size or particle size distribution. The present invention relates to a vacuum dry vapor deposition powder stirring apparatus which prevents breakage of a base metal powder, change in particle size or particle size distribution, thereby preventing the initial physical properties of the base metal powder from being greatly changed.
현재, 진공 상태에서 구동되는 일반적인 교반기는 특정 물질(모재분말)을 교반시키기 위한 것으로서, 모재분말이 투입되는 일정 크기의 교반조와 상기 교반조 내에 회전 가능하게 설치되는 교반수단으로 구성됨으로써, 상기 교반수단을 이용하여 교반조 내의 모재분말을 주기적으로 휘저어 교반시키는 장치이다.At present, a general stirrer driven in a vacuum state is for agitating a specific material (base metal powder), and comprises a stirring tank of a predetermined size into which a base metal powder is input and a stirring means rotatably installed in the stirring tank, thereby allowing the stirring means. It is a device for periodically stirring the base metal powder in the stirring vessel using the stirring.
이때 상기와 같은 교반수단은 금속 소재로 이루어진 교반용 블레이드나 회전날 또는 스크류 등을 사용하여 모재분말을 교반시키게 되는 것이다.At this time, the stirring means as described above is to stir the base metal powder using a stirring blade made of a metal material or a rotary blade or screw.
따라서 교반조에 투입되는 모재분말은 교반용 블레이드나 회전날 또는 스크류 등의 회전과 연동되어 회전되면서, 교반조 내에서 압력이나, 회전 충격 또는 마찰력 등을 주기적으로 받으며 교반되게 된다.Therefore, the base metal powder to be added to the stirring vessel is rotated in conjunction with the rotation of the blade or rotary blade or screw for stirring, it is stirred under periodic pressure, rotational impact or friction in the stirring vessel.
그러나 상기와 같은 종래의 통상적인 교반기는 다음과 같은 문제점들이 있었다.However, the conventional conventional stirrer has the following problems.
첫째, 교반 과정에서 발생되는 강한 압력이나 회전 충격 또는 마찰력 등이 모재분말에 주기적으로 부가됨으로써, 취성이 강한 물질로 이루어진 모재분말을 교반시키는 경우에는 모재분말에 변형과 파쇄가 수반되게 되며, 또한 다공성 모재분말들을 파손 또는 손상시키게 됨으로써, 최종적인 용도에 적합하지 않은 상태를 형성하게 될 뿐 아니라, 취성이 강한 구형 유리 분말이나 약한 힘에도 쉽게 변형되는 고분자 분말 등의 경우에는 그 형태가 불규칙하게 손상받게 되면서 본래의 용도에 적합한 형상을 유지할 수 없었다.First, when a strong pressure, a rotational impact or a frictional force generated during the stirring process is periodically added to the base material powder, when the base material powder made of a brittle material is stirred, deformation and crushing of the base material powder are accompanied, and the porous By damaging or damaging the base metal powder, it not only forms a state unsuitable for the end use, but also irregularly damaged shape in the case of highly brittle spherical glass powder or polymer powder which is easily deformed by weak force. It was not possible to maintain the shape suitable for the original application.
둘째, 기존에 사용되어 온 은나노입자 코팅 기술 (국내 등록특허 10058627, 100644219, 100835207, 공개특허 10-2008-0062237, 10-2008-0062245 )은 30㎛이하의 크기를 갖는 분말에서는 코팅이 효과적으로 이루어지지만, 활성탄이나 정형성 유리 분말과 같이 쉽게 파쇄되거나 분쇄되는 물질 또는 작은 힘에도 변형이 쉽게 발생되는 열가소성 고분자 등을 은나노 코팅할 때에는 모재에 파손이나 손상이 수반되어 초기 물성과는 상이한 입자의 크기와 입도 분포를 형성하게 되는 현상이 있 었다. Second, the conventional silver nanoparticle coating technology (domestic registered patents 10058627, 100644219, 100835207, 10-2008-0062237, 10-2008-0062245) is effective in coating the powder having a size of less than 30㎛ When silver nano-coating a material that is easily crushed or crushed, such as activated carbon or powdered glass, or a thermoplastic polymer that is easily deformed even with a small force, the base metal is accompanied with breakage or damage, and thus the particle size and particle size of the particle different from the initial physical properties are different. There was a phenomenon that forms a distribution.
셋째, 진공 중에서 모재분말에 건식 증착 또는 표면처리 등을 진행하면서 장기간의 교반이 수행되는 경우에는 모재분말 상호간에 지속적인 충돌이 발생될 뿐 아니라, 모재분말이 블레이드나 교반조의 내측면으로부터 받게 되는 지속적인 압력 또는 마찰력에 의해 파쇄되거나 손상됨으로써, 모재분말에 대한 증착 또는 표면처리의 불량률이 증가되어 공정효율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.Third, if long-term stirring is performed while dry deposition or surface treatment is performed on the base metal powder in a vacuum, not only continuous collisions occur between the base metal powders but also the continuous pressure received from the inner surface of the blade or the mixing vessel. Or by being crushed or damaged by the frictional force, the failure rate of the deposition or surface treatment for the base material powder is increased there is a problem that the process efficiency is significantly reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 교반기의 블레이드를 제1블레이드와 제2블레이드로 분리 구성하여 유지보수가 용이하도록 하고, 또한 교반기의 구조 변화를 통하여 모재분말 상호간의 충돌을 완화시키며, 모재분말에 직접 접촉되는 교반조의 내측면이나 블레이드 등을 마찰력이 작은 불소계 수지 또는 그 복합재료로 구성함으로써, 회전시 모재분말에 가해지는 압력이나 마찰력이 최소화될 수 있게 하는 것이다.The present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention is to firstly separate the blade of the stirrer into the first blade and the second blade to facilitate maintenance, and also to change the structure of the stirrer By reducing the collision between the base metal powder, and by configuring the inner surface or blade of the stirring tank which is in direct contact with the base material powder made of fluorine-based resin or its composite material with a small friction, the pressure or frictional force applied to the base powder during rotation can be minimized. To make it possible.
즉, 교반조의 내측면이나 블레이드에 불소계 수지(PTFE, FEP, PFA 등의 불소계 고분자, 그리고 상기의 고분자와 니켈 등의 금속 복합 소재)를 코팅, 또는 불소계 수지로 되어 있는 평판을 붙여 사용하면 우선적으로 마찰력과 압력에 의한 모재의 파손을 최소화할 수 있다. That is, when fluorine-based resins (fluorine-based polymers such as PTFE, FEP, PFA, and the like and a metal composite material such as nickel) are coated on the inner surface and the blade of the stirring vessel or a flat plate made of fluorine-based resin is used, It is possible to minimize the damage of the base metal due to friction and pressure.
둘째, 교반조에 내설되는 제2블레이드의 일측면에 경사면을 형성하여 모재분말이 교반 과정에서 경사면을 따라 용이하게 흘러내릴 수 있도록 함으로써, 진공 중에서 모재분말 표면상에 건식 증착 또는 표면처리 등을 위해 장기간의 교반이 수행될 때, 모재분말이 필요 이상으로 높게 올라가지 못하도록 하여 회전 충격이나 낙하 충격에 의해 파손되거나 손상되는 것이 방지되도록 하는 것이다.Second, by forming an inclined surface on one side of the second blade in the agitation tank so that the base metal powder can easily flow along the inclined surface during the stirring process, for a long time for dry deposition or surface treatment on the surface of the base material powder in vacuum When stirring is performed, the base metal powder is prevented from rising higher than necessary so that it is prevented from being damaged or damaged by a rotational impact or a dropping impact.
셋째, 블레이드의 선단부를 모서리 형태로 형성하여 블레이드의 선단부가 모재분말과 선접촉 되어 상기 모재분말에 가해지는 회전 반경 방향의 압력이 제거될 수 있게 함으로써, 상기 블레이드와 교반조 내측면 사이에서 입자들이 큰 압력을 받지 않도록 하는 것이다.Third, the front end portion of the blade is formed in the corner shape so that the front end portion of the blade is in linear contact with the base material powder to remove the pressure in the rotational radial direction applied to the base material powder, the particles between the blade and the inner surface of the stirring vessel Do not be under great pressure.
넷째, 함수율이 적으며 진공 중에서 물질 자체가 흡수한 기체를 방출하는 특성이 작은 불소계 고분자와 그 복합소재를 이용하여 코팅하거나 또는 판재 형태로 적층시켜 금속의 일부를 대체하도록 함으로써, 모재분말의 손상을 최소화하는 것이 다.Fourth, the base metal powder is damaged by coating or laminating it in the form of a fluorine-based polymer and its composite material having a low moisture content and a small property of releasing a gas absorbed by the material itself in a vacuum, thereby preventing damage to the base metal powder. Minimize.
다섯째, 은나노 코팅을 진공 중에서 교반하며 수행할 때 모재분말이 쉽게 변형되거나 파쇄되어 초기 물성 변화가 발생되는 것을 최소화시키고자 하는 것이다.Fifth, when the nano-nano coating is performed in a vacuum while the base metal powder is easily deformed or crushed, it is intended to minimize the occurrence of initial physical property change.
여섯째, 교반시 교반조 내측면과 모재분말의 마찰, 블레이드와 교반조 내측면 사이에서 모재분말이 받는 압력이 최소화되도록 하여 취성이 강한 유리 분말, 변형이 쉽게 일어나는 고분자 chip, 또는 충격에 쉽게 분쇄되는 활성탄 등의 모재분말이 은나노입자 코팅 등의 공정 후에도 초기의 입도분포, 평균입도 등을 유지할 수 있게 하는 것이다. Sixth, the friction between the inner surface of the stirring tank and the base metal powder during the stirring, the pressure applied to the base material powder between the blade and the inner surface of the mixing tank is minimized, so that brittle glass powder, polymer chip easily deformed, or impact are easily crushed. The base metal powder such as activated carbon can maintain the initial particle size distribution, average particle size, etc. even after the silver nanoparticle coating process.
일례로 필터로서 많이 사용되고 있는 활성탄의 경우, 활성탄에 미생물의 번식을 막아주는 은나노입자를 코팅하기 위해 진공 중에서 교반될 때 파손을 방지하는 용도로서 본 발명의 일례가 적용되어 질 수 있다.For example, in the case of activated carbon which is widely used as a filter, an example of the present invention may be applied as a use for preventing breakage when stirred in a vacuum to coat silver nanoparticles that prevent the growth of microorganisms on the activated carbon.
일곱째, 본 발명에서 스테인레스 스틸로 구성된 기존의 교반기에 금속 재질 블레이드의 단부와 교반조의 벽면에 마찰력이 매우 적은 불소계 수지 또는 그 복합재료를 사용함으로써, 교반 공정 중에 원재료가 받는 마찰력과 압력을 최소화하여 나노 은입자 등을 증착하기 위한 장기간의 교반시에도 공정 전의 원재료의 물리적인 특성을 유지할 수 있게 하는 것이다.Seventh, in the present invention by using a fluorine-based resin or a composite material having a very low friction force on the end of the metal blade and the wall of the agitator tank in a conventional stirrer made of stainless steel, by minimizing the friction force and pressure received by the raw material during the stirring process nano Even when prolonged stirring for depositing silver particles or the like, the physical properties of the raw materials before the process can be maintained.
여덟째, 마찰력이 매우 적으며 물리적 충격을 흡수할 수 있는 연성을 가지고 있는 테플론(PTFE)과 유사한 불소계 고분자 재료를 사용하여 블레이드를 제작하거나 코팅함으로써, 취성이 강한 재료가 교반될 때 금속 재질의 교반조나 블레이드로부터 물리적 충격을 받거나, 또는 회전시 블레이드와 교반조 내측면 사이에 끼면서 가해지는 압력에 의한 파손 현상을 최소화하여 취성이 강한 유리 재질 또는 탄소 계열의 활성탄 등과 같이 쉽게 부서지거나 파쇄되는 재질도 회전에 의한 충격과 교반용 블레이드에 의한 충격을 받지 않을 수 있는 교반장치를 제공하고자 하는 것이다.Eighth, the blades are fabricated or coated using fluorine-based polymer materials similar to Teflon (PTFE), which have very low friction and softness to absorb physical impacts. Material that is easily broken or crushed, such as brittle glass or carbon-based activated carbon, is minimized by physical shocks from the blade or by minimizing damage caused by pressure applied between the blade and the inner surface of the stirring vessel during rotation. It is an object of the present invention to provide a stirring device that can not be impacted by the impact and the blade for stirring.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모재분말이 투입되는 일정 크기의 교반조와, 상기 교반조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축, 및 상기 회전축과 일체로 회전되어 상기 모재분말을 교반시킬 수 있도록 상기 회전축의 길이 방향을 따라 다수개가 방사상으로 배열 설치되는 블레이드로 구성하되,In order to achieve the above object, the present invention is a stirring tank of a predetermined size into which the base material powder is input, a rotating shaft rotatably installed in the inside of the stirring tank, and rotated integrally with the rotating shaft to stir the base powder Consists of a plurality of blades are arranged radially along the longitudinal direction of the rotary shaft,
상기 블레이드는 일단이 상기 회전축에 결합되는 일정 길이로 연장 형성되는 제1블레이드와 상기 모재분말에 가해지는 압력이 최소화될 수 있도록 상기 제1블레이드의 단부에 후단부 일측이 결합되는 제2블레이드로 구성된다.The blade includes a first blade having one end extending to a predetermined length coupled to the rotating shaft and a second blade having one end of the rear end coupled to an end of the first blade so that the pressure applied to the base metal powder can be minimized. do.
또한 본 발명의 상기 제2블레이드는 일정 두께의 판재 형상으로 구비하되, 외측면에는 상기 모재분말이 흘러내릴 수 있도록 경사면이 형성되게 할 수 있다.In addition, the second blade of the present invention may be provided in the shape of a plate of a predetermined thickness, the outer surface may be such that the inclined surface is formed so that the base material powder flows down.
또 상기 제2블레이드의 선단부는 상기 모재분말과 선접촉 되어 상기 모재분 말에 가해지는 압력이 최소화될 수 있도록 모서리가 형성되게 할 수 있다.In addition, the front end portion of the second blade may be in line contact with the base material powder to form an edge to minimize the pressure applied to the base material powder.
또 상기 제2블레이드는 상기 모재분말과의 마찰력이 최소화될 수 있게 불소계 고분자 수지의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the second blade is preferably formed of a material of the fluorine-based polymer resin so that the friction force with the base material powder can be minimized.
한편 상기 교반조의 내측면에는 상기 모재분말에 대한 압력과 마찰력이 최소화되도록 하는 불소계 고분자 수지의 소재를 코팅하거나 또는 판재 형태로 적층 형성되게 할 수 있다.On the other hand, the inner surface of the stirring vessel may be coated with a material of the fluorine-based polymer resin to minimize the pressure and frictional force on the base metal powder or laminated in the form of a plate.
본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이, 첫째, 교반용 블레이드를 제1블레이드와 제2블레이드로 분리 구성하여 유지보수가 용이한 효과가 있고, 둘째, 모재분말에 직접 접촉되는 교반조의 내측면이나 블레이드의 단부를 마찰력이 작은 불소계 수지 또는 그 복합재료로 구성함으로써, 교반시 모재분말의 파손이나 손상을 최소화하여 원재료의 초기 물성이 변화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 셋째, 모재분말과 교반조 내측면 및 블레이드와의 마찰력 또는 압력 발생이 최소화되어 취성이 강한 유리 분말, 옷감에 기능성을 부여하기 위해 표면상에 나노입자를 코팅하여 염색성이 증가되도록 표면처리되는 고분자 chip 또는 충격에 취약한 활성탄 등의 모재분말이 은나노입자 코팅 등의 공정 후에도 초기의 입도분포, 평균입도 등을 유지할 수 있게 하여 불량률을 감소시켜 공정 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the first, the first blade and the second blade configured to separate the stirring blade for easy maintenance, and second, the inner surface or the blade of the stirring tank in direct contact with the base material powder The end portion is composed of a fluorine-based resin or a composite material having a low frictional force, thereby minimizing damage or damage to the base metal powder during stirring, thereby preventing the initial physical properties of the raw materials from being changed. Third, the base metal powder and the stirring tank Base materials such as glass chips that are brittle with minimal friction or pressure with the side and blades, polymer chips that are surface-treated to increase dyeability by coating nanoparticles on the surface to give functionality to the fabric, or activated carbon that is susceptible to impact Powder can maintain initial particle size distribution, average particle size, etc. even after silver nano particle coating Reduce the failure rate was more than there is an effect that can significantly improve process efficiency.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예의 사진을 나타낸 것이며, 도 3은 도 1의 단면도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a schematic partial cutaway perspective view of an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a picture of another embodiment of the present invention, Figure 3 shows a cross-sectional view of FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 교반조(10)와 회전축(20) 및 블레이드(30)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention includes a
교반조(10)는 교반시키고자 하는 물질(모재분말)이 투입되는 용기 역할을 하는 것으로서, 모재분말(60)(도3에 도시함)을 수용할 수 있도록 내부가 비어 있는 일정 크기의 용기 형상으로 형성되며, 이때, 하측면은 만곡면이 형성되도록 구비될 수 있다.The stirring
교반조(10)는 상기와 같은 형태에 한정되는 것은 아니며, 모재분말(60)의 특성이나, 형상 또는 모재분말(60)에 은나노입자를 코팅하는 표면처리 장치 특성에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.The
한편 진공용 교반조(10)의 기본 재질은 스테인레스 스틸과 같은 일정 두께의 금속 소재로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 내측면에는 일정 두께의 보조부재(15)가 설치된다.On the other hand, the basic material of the
보조부재(15)는 교반 과정에서 모재분말(60)에 가해지는 마찰력과 압력이 최소화될 수 있도록 교반조(10) 내측면 전체에 설치되는 것으로서, 스프레이식으로 도포 가능한 불소계 고분자 보호막이 코팅 처리되거나 또는 얇은 판재 형상의 패널 이 적층 형성되도록 설치될 수 있을 것이다.The
따라서 보조부재(15)는 표면 마찰력이 현저히 작은 테플론 등과 같은 불소계 수지(PTFE, FEP, PFA 등의 불소계 고분자, 그리고 상기의 고분자와 니켈 등의 금속 복합 소재)가 사용되는 것이 바람직하다.Therefore, the
불소계 고분자를 교반조(10) 벽면에 고정시키는 방법은 스프레이식 분무 후 열처리하거나, 또는 점착제를 사용하여 붙이는 것은 물론 볼트나 고정쇠 등을 이용하여 고정시키는 등 다양한 형태의 고정 방법을 모두 포함한다. The method of fixing the fluorine-based polymer to the wall of the stirring
상기와 같은 마찰력이 적은 불소계 고분자는 교반조(10)의 벽면 재료로서 수명이 매우 길기 때문에 더욱 적합할 뿐 아니라, 교반 과정에서 마찰력과 압력에 의한 모재분말(60)의 파손을 최소화할 수 있다. Since the fluorine-based polymer having a low frictional force as described above has a very long life as a wall material of the stirring
이때 모재분말(60)은 취성이 강한 유리 분말, 옷감에 기능성을 부여하기 위해 나노입자를 코팅하여 염색성이 증가될 수 있도록 표면처리되는 고분자 chip, 또는 충격에 취약한 활성탄 등의 물질 등 다양한 형태와 특성의 재료가 사용될 수 있을 것이다.At this time, the
본 발명의 교반조(10)의 재질과 구조는 1×10-4 ~ 1×10-1 Torr의 진공상태에서 은(Ag) 등의 나노입자를 코팅하는 장치에 적용 가능하도록 구비된다.Material and structure of the stirring
한편 회전축(20)은 교반조(10) 내에서 회전될 수 있도록 양단이 교반조(10) 양측면에 회전 가능하게 각각 결합되는 것으로서, 별도로 구비되는 구동모터(도시하지 않음)와 연결되어 교반조(10) 내에서 회전하게 된다.On the other hand, the rotating
회전축(20)은 일정 직경의 금속 소재의 샤프트로 구성될 수 있으며, 일단은 구동모터의 회전력을 전달받을 수 있도록 기어나 벨트 등과 같은 통상적인 회전력 전달수단(도시하지 않음)에 의해 구동모터와 연결된다.Rotating
한편 블레이드(30)는 회전축(20)과 일체로 회전되면서 교반조(10) 내에 투입된 모재분말(60)을 교반시키는 역할을 하는 것으로서, 회전축(20)의 외주면에 다수개가 방사상으로 배열되도록 결합된다.Meanwhile, the
이때 블레이드(30)는 도 1,2에 도시된 바와 같이, 회전축(20)의 외주면에 2개가 서로 대칭되도록 설치된 후, 회전축(20)의 길이 방향을 따라 이격되게 다수개가 배열 설치되거나 또는 회전축(20)의 외주면에 4개가 서로 대칭되도록 방사상으로 설치됨과 동시에 회전축(20)의 길이 방향을 따라 이격되게 다수개가 배열 설치될 수 있다.In this case, as shown in FIGS. 1 and 2, two
그러나 블레이드(30)는 도 1과 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 모재분말(60)의 특성과 형태에 따라 회전축(20)의 외주면에 다양한 형태로 배열 설치될 수 있을 것이다.However, the
한편 블레이드(30)는 제1블레이드(31)와 제2블레이드(35)로 구성된다.Meanwhile, the
제1블레이드(31)는 금속 소재로 형성되어 지지대 역할을 하는 것으로서, 일단이 회전축(20)의 외주면에 고정 결합되며, 회전축(20)의 반경 방향으로 일정 길이 연장되도록 구비된다.The
이때 제1블레이드(31)는 회전축(20)의 외주면에 방사상으로 다수개가 이격되게 설치됨과 동시에 회전축(20)의 길이 방향을 따라서도 다수개가 반복되도록 배열 설치되는 것이다.At this time, the plurality of
한편 제2블레이드(35)는 제1블레이드(31)의 단부에 결합되어 교반조(10) 내의 모재분말(60)을 실질적으로 교반시키는 역할을 하는 것으로서, 일측면이 제1블레이드(31)의 일측면에 밀착되도록 결합된다.On the other hand, the
이때 제2블레이드(35)는 제1블레이드(31)에 복수개의 볼트(31a)로 결합될 수 있으며, 모재분말(60)을 효과적으로 교반시킬 수 있도록 선단부(38)가 제1블레이드(31)의 선단부 보다 일정 거리 더 연장되도록 설치된다.At this time, the
따라서 제1블레이드(31)와 제2블레이드(35)는 도 3에 도시된 바와 같이, 교반조(10) 내의 회전축(20)을 중심으로 방사상으로 일정 거리 연장 되도록 설치된 상태에서 회전축(20)과 함께 화살표와 같이 반 시계 방향으로 회전되게 되며, 이때 제2블레이드(35)는 교반조(10) 하측부에 투입된 모재분말(60)을 주기적으로 쳐 올리게 됨으로써, 모재분말(60)을 효과적으로 교반시키게 되는 것이다.Therefore, as shown in FIG. 3, the
또한 블레이드(30)는 장기간의 사용으로 인해 제2블레이드(35)가 손상되는 경우에 제2블레이드(35)만 교체할 수 있게 되어 유지보수가 용이하게 되는 것이다. In addition, the
한편 제2블레이드(35)의 외측면은 일정 각도로 경사지도록 경사면(36)이 형성된다.On the other hand, the
경사면(36)은 블레이드(30)가 회전되면서 모재분말(60)을 교반시킬 때, 제2블레이드(35)에 의해 교반조(10) 상부로 쳐 올려진 모재분말(60)이 다시 교반조(10) 하부로 낙하할 때 받는 낙하 충격을 감소시키기 위한 것으로서, 교반조(10) 상부로 쳐 올려진 모재분말(60)이 경사면(36)을 따라 흘러내린 후 낙하할 수 있게 하여 낙하 충격을 감소시키는 것이다.When the
즉, 경사면(36)은 매우 취성이 높은 물질들이나 다공성 무기재료 등이 블레이드(30)에 의해 높은 위치로 쳐 올려진 후 자유 낙하시 받는 낙하 충격을 감소시켜 물리적 손상이 방지될 수 있게 하는 것이다.That is, the
경사면(36) 일반적으로 5°~ 30°정도의 경사각을 유지하는 것이 바람직하다.The
한편 제2블레이드(35)는 보조부재(15)와 마찬가지로 테플론 등과 같은 불소계 수지(PTFE, FEP, PFA 등의 불소계 고분자, 그리고 상기의 고분자와 니켈 등의 금속 복합 소재)가 사용되는 것이 바람직하다.On the other hand, like the
통상적으로 취성이 강한 유리 또는 무기물, 다공성 재료 등은 교반 중에 충돌과 압력, 마찰력 등에 의하여 지속적으로 파괴되어 교반 전의 상태에 비하여 보다 작은 형태로 분쇄되며, 또한 가소성이 있는 고분자 등의 chip에 나노입자를 증착하는 경우에는 칩에 변형이 생기기 쉽다.Generally, brittle glass, inorganic materials, porous materials, etc. are continuously destroyed by agitation, pressure, friction, etc. during agitation, and are pulverized into smaller forms than before agitation, and nanoparticles are placed on a chip such as a plastic polymer. In the case of deposition, the chip is likely to deform.
따라서 모재분말(60)은 교반 중에 발생되는 이러한 분쇄, 변형, 파손 등에 의해 용도에 적합하지 않는 결과를 초래할 수 있으며, 심한 경우, 일례로 활성탄의 경우에는 입자크기, 입도분포, 표면적 및 기공의 크기 분포 등이 변화되게 된다. Therefore, the
따라서 본 발명은 교반조(10) 내측면과 제2블레이드(35) 사이에서 모재분말(60)에 강한 압력이 가해지지 않도록 하였으며, 교반조(10)의 보조부재(15)에 의해 블레이드(30)의 회전 방향에 따라 모재분말(60)에 압력이 가해질 때 자연스러운 마찰력 저하는 물론 불소계 수지 블레이드(30) 자체에서 압력이 완화되도록 설계되 었다.Therefore, in the present invention, a strong pressure is not applied to the
그러므로 회전축(20)과 블레이드(30)의 회전에 의해 교반조(10) 내의 모재분말(60)이 교반될 때, 모재분말(60)은 불소계 수지로 이루어진 제2블레이드(35)와 보조부재(15)에 의해 교반 중에 가해지는 압력과 마찰력이 최소화됨으로써, 파손이나 변형이 최소화되어 원재료의 형상과 초기 물성을 유지할 수 있어 모재의 초기의 입도나 입도분포를 유지할 수 있게 되는 것이다.Therefore, when the
한편 교반 공정 중에 발생되는 압력과 마찰력이 최소화될 수 있게 마찰력이 매우 작은 PTFE와 같은 물질로 교반조(10)와 교반용 블레이드(30) 전체를 제작하게 되면 기계적 강도가 떨어지기 때문에 장기간 사용이 곤란할 뿐 아니라, 유지보수가 용이하지 않게 된다.On the other hand, if the
그러므로 본 발명에서는 교반조(10)와 교반용 블레이드(30)가 모재분말(60)과 접촉하는 부분, 즉 블레이드(30)의 단부와 교반조(10)의 내측 벽면에 마찰계수가 매우 작은 PTFE, PFA, FEP 등의 불소계 고분자와 그 복합재료를 코팅하거나 판재 모양으로 가공된 것을 고정 설치함으로써, 압력과 마찰력에 의한 모재분말(60)의 손상을 최소화함과 동시에 유지보수가 용이하게 되는 것이다.Therefore, in the present invention, the stirring
한편 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.On the other hand Figure 4 shows another embodiment of the present invention.
도 4는 블레이드(30')의 구성 외에는 상기 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.4 is the same as the above embodiment except for the configuration of the blade 30 ', and therefore only the changed configuration will be described.
도시된 바와 같이, 제1블레이드(31')의 단부에 설치된 제2블레이드(35')는 선단부(38')에 모서리가 형성되도록 구비된다.As shown, the second blade 35 'installed at the end of the first blade 31' is provided such that an edge is formed at the tip portion 38 '.
일반적으로 제2블레이드(35')의 선단부(38')가 도 3에 도시된 바와 같이, 평탄한 면으로 형성된 경우에, 모재분말(60)은 제2블레이드(35)의 선단부(38)와 교반조(10) 내측면 사이에 위치할 때 회전축(20)의 회전 반경 방향으로 압력을 받게되어 파손이나 변형이 발생될 우려가 높다.In general, when the
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 제2블레이드(35')는 선단부(38')가 모재분말(60)과 선접촉될 수 있게 모서리로 형성됨으로써, 제2블레이드(35')와 교반조(10) 내측면 사이에 위치한 모재분말(60)이 받게 되는 회전축(20)의 회전 반경 상의 압력을 제거할 수 있게 되는 것이다.Therefore, as shown in Figure 4, the second blade (35 ') is formed in the corner so that the front end portion 38' is in line contact with the
한편 본 발명은 진공 중에서 교반을 실시하면서 스퍼터, 저항 열증착, 전자빔 열증착 등의 증착원을 함께 배치할 수 있도록 구성된 진공용 나노입자 제조기에 적용 가능하다.On the other hand, the present invention is applicable to a vacuum nanoparticles maker configured to be able to arrange the deposition source, such as sputtering, resistance thermal deposition, electron beam thermal deposition, while stirring in a vacuum.
한편 도면 5는 종래의 교반기와 본 발명의 실시예에서의 모재분말(60)의 교반 후의 상태를 도표로 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 5 shows a state after the stirring of the
모재분말(60)은 30 mesh를 통과하지 못하는 비교적 큰 분말의 활성탄이 사용되었다.As the
가로축 하부에 도시된 a, b, c는 교반장치의 상태에 다른 구분을 나타낸 것이고, 세로축은 모재분말(60) 입자의 무게의 백분율을 나타낸 것이다.A, b, c shown in the lower horizontal axis shows a different division in the state of the stirring device, the vertical axis shows the percentage of the weight of the
먼저 'a'의 경우에는 종래의 교반기로 진공 중에 120분간 교반하며 은나노입자를 1000ppm 증착한 경우로서, 교반 과정에서 물리적 손상을 입어 입자 크기가 작아진 것을 30 mesh를 이용하여 분리하면 도시된 바와 같이, 모재분말(60)이 무게 비율로 약 30% 정도 손상되어 입자가 작아졌음을 알 수 있다. First, 'a' is a case in which 1000 nanometers of silver nanoparticles are deposited in a vacuum with a conventional stirrer for 120 minutes and separated by using a 30 mesh that is physically damaged during the stirring process and the particle size is reduced as shown in FIG. , The
'b'의 경우에는 본 발명의 제2블레이드(35)를 PTFE로, 그리고 교반조(10)의 보조부재(15)에는 불소계 수지 PFA가 적용된 교반장치를 사용하여 진공 중에 120분간 은나노입자를 1000ppm 증착한 경우로서, 모재분말(60)의 손상 정도가 약 15% 정도의 비율로 감소된 것을 확인할 수 있다. In the case of 'b', the
'c'는 상기 'b'의 교반장치에서 제2블레이드(35)의 경사면(36)의 각도를 약 10°정도로 형성하고, 진공 중에 120분간 은나노입자를 1000ppm 증착한 후 30 mesh를 사용하여 교반 후의 작은 분체를 거른 결과로서, 모재분말(60)의 손상이 무게 비율로 약 12%정도로 감소된 것을 확인할 수 있다. 'c' forms the angle of the
한편 도 6은 종래의 교반장치와 본 발명의 교반장치에서 각각 제작한 구형 유리 분체의 은코팅 후 결과를 각각 나타낸 사진이다.On the other hand, Figure 6 is a photograph showing the results after the silver coating of the spherical glass powder produced in the conventional stirring device and the stirring device of the present invention, respectively.
(a)는 종래의 교반장치에 의해 제작된 상태의 모재분말(60)을 나타낸 것이고, (b)는 본 발명에 의해 제작된 모재분말(60)의 상태이다.(a) shows the
(a)에 도시된 바와 같이, 취성이 강한 유리 재질의 모재분말(60)은 충격에 약하므로 교반 중에 쉽게 손상되어 일부가 깨져나가거나 심한 경우, 완전히 분쇄된 것을 확인할 수 있다. As shown in (a), the
(b)의 경우에는 모재분말(60)로 사용된 구형 유리 분체가 2시간의 교반 후에도 원래의 구형을 잘 유지하고 있음을 확인할 수 있다. In the case of (b), it can be confirmed that the spherical glass powder used as the
또한 도 7은 종래의 교반장치와 본 발명의 교반장치에서 각각 제작한 은나노 입자가 코팅된 옷감용 폴리에스테르 chip의 변형 정도를 각각 나타낸 사진이다.In addition, Figure 7 is a photograph showing the degree of deformation of the polyester chip for cloth coated with silver nanoparticles produced in the conventional stirring device and the stirring device of the present invention, respectively.
(c)는 종래의 교반장치에 의해 제작된 모재분말(60')의 상태이고, (d)는 본 발명에 의해 제작된 모재분말(60')의 상태이다.(c) is the state of the base material powder 60 'produced by the conventional stirring apparatus, and (d) is the state of the base material powder 60' produced by this invention.
(c)에 도시된 바와 같이, 폴리에스테르 칩은 압력과 마찰력 등에 의해 외형이 불균일할 뿐 아니라, 심한 경우 짓이겨진 상태까지 변형이 진행된 것을 확인할 수 있지만, 본 발명의 교반장치에 의해 교반된 (d)의 경우에는 은나노입자 1000ppm을 증착한 경우에 외형상 변형이 거의 발생되지 않아 원재료의 초기 형상을 그대로 유지하고 있음을 확인할 수 있다.As shown in (c), the polyester chip is not only uneven in appearance due to pressure and frictional force, but also in the severe case, it can be confirmed that deformation has been progressed to a crushed state, but it is stirred by the stirring device of the present invention (d In the case of), it can be confirmed that the deformation of the nano-particles of 1000 ppm almost does not occur in appearance, thus maintaining the initial shape of the raw materials.
따라서 본 발명은 모재분말(60,60')에 직접 접촉되는 교반조(10)의 내측면이나 제2블레이드(35,35')의 형상을 개선함과 동시에 마찰력이 작은 불소계 수지 또는 그 복합재료로 구성하여 모재분말(60,60') 상호간의 충돌 완화는 물론 마찰력이나 회전시 모재분말(60,60')에 가해지는 압력이 최소화될 수 있게 함으로써, 모재분말(60,60')의 파손이나 변형을 방지하여 원재료의 초기 물성을 유지할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the present invention improves the shape of the inner surface of the stirring
지금까지의 설명은 단지 예시일 뿐이며 취성을 가진 모든 분체와 변형이 쉽게 일어날 수 있는 고분자 등을 이용하여 나노입자를 증착할 때, 그리고 특정 형상을 유지할 필요가 있는 분체 등에 기능성을 부여하기 위해 나노입자 증착 및 금속 박막을 증착할 때 적용될 수 있으며, 기능성 재료를 진공 중에서 증착할 때 원재료의 안정적인 보호를 위하여 광범위하게 적용될 수 있을 것이다.The description so far is only an example, and all the brittle powders and polymers that can easily undergo deformation are used to deposit nanoparticles, and to impart functionality to powders that need to maintain a specific shape. It can be applied when depositing and depositing a thin metal film, and may be widely applied for stable protection of raw materials when depositing a functional material in vacuum.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의 된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알게 될 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various changes without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations may be made to the branches.
따라서 본 발명의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다. Therefore, changes of the embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 부분 절개 사시도,1 is a partial cutaway perspective view of an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 사진,Figure 2 is a photograph showing an embodiment of the present invention,
도 3은 도 1의 실시예의 단면도,3 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 단면도,4 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention;
도 5는 종래의 금속 소재의 교반기(a)와, PTFE 소재의 블레이드 및 PFA 소재의 보조부재가 적용된 본 발명의 실시예(b), 및 실시예(b)의 제2블레이드에 10°의 경사면이 구비된 실시예(c)에서 120분간 진공 중에 교반하며 은나노입자 1000 ppm을 증착한 활성탄을 30 mesh로 작은 입자를 분리하여 교반 중의 손상 정도를 나타낸 도표,FIG. 5 is an inclination surface of 10 ° in a second blade of Example (b) and Example (b) of the present invention to which a conventional metal stirrer (a), a PTFE blade and an auxiliary member of PFA are applied. In this equipped Example (c) is a chart showing the degree of damage during agitation by separating small particles with 30 mesh of activated carbon deposited in 1000 ppm of silver nanoparticles while stirring in vacuum for 120 minutes,
도 6은 진공 중에 교반하고 은나노를 증착한 구형 유리 분체의 종래의 교반장치에서의 파손 상태(a)와 본 발명의 실시예에서의 파손 상태(b)를 각각 나타낸 사진,Fig. 6 is a photograph showing the broken state (a) in the conventional stirring apparatus of the spherical glass powder in which silver nanoparticles were deposited in vacuum and deposited in the embodiment of the present invention, respectively;
도 7은 진공 중에 교반한 열가소성 고분자 chip의 종래의 교반장치에서의 파손 상태(c)와 본 발명의 실시예에서의 파손 상태(d)를 각각 나타낸 사진이다.Fig. 7 is a photograph showing the broken state (c) in the conventional stirring apparatus of the thermoplastic polymer chip stirred in vacuum and the broken state (d) in the embodiment of the present invention, respectively.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 교반조 15: 보조부재10: stirring tank 15: auxiliary member
20: 회전축 30,30': 블레이드20: axis of
31,31': 제1블레이드 31a: 볼트31,31 ':
35,35' : 제2블레이드 36,36' : 경사면35,35 ':
38,38' : 선단부 60,60' : 모재분말38,38 ':
Claims (5)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012150804A2 (en) * | 2011-05-02 | 2012-11-08 | 주식회사 나노케미 | Method for preparing nano powder using supporter |
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2009
- 2009-02-18 KR KR1020090013567A patent/KR20100086907A/en not_active Application Discontinuation
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