KR20150088510A - Apparatus for Improving Dispersibility of Carbon nanotubes - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, provided is an apparatus for improving dispersibility of carbon nanotube comprising: a main body having an internal space formed with a frictional surface; a disc which is rotationally provided on the internal space of the main body and has a space for wet-type pulverization of a carbon nanotube aggregate between the frictional surface of the main body and an upper surface of the disc; and a driving unit which rotationally drives the disc.

Description

탄소나노튜브의 분산성을 향상시키기 위한 장치{Apparatus for Improving Dispersibility of Carbon nanotubes}[0001] Apparatus for Improving Dispersibility of Carbon Nanotubes [0002]

본 발명은 탄소나노튜브의 분산성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것으로서, 맷돌의 원리를 이용한 습식 방법으로 탄소나노튜브의 분산성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device capable of improving the dispersibility of carbon nanotubes, and more particularly, to a device capable of improving the dispersibility of carbon nanotubes by a wet process using the millstone principle.

일반적으로 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotube)란 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브 형태를 이루고 있는 물질로서 튜브의 직경은 1 내지 100nm 범위이고 길이는 수백 미크론에 달하며 이방성이 매우 크다고 알려져 있다. 이와 같은 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 등으로 구분할 수 있으며, 이들은 외벽에 존재하는 π 전자들의 중첩에 의해 금속에 준하는 높은 전기 전도성을 갖는다.In general, carbon nanotubes (CNTs) are materials in which one carbon is combined with other carbon atoms in hexagonal honeycomb pattern to form a tube. The diameter of the tube is in the range of 1 to 100 nm, the length is several hundreds of microns, It is known to be very large. The carbon nanotubes may be single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes rope carbon nanotube), and they have a high electrical conductivity similar to that of metal due to superimposition of π electrons present on the outer wall.

탄소나노튜브의 우수한 기계적 물성 및 전기 전도성을 이용하여 다기능 나노 복합소재가 개발되고 있다. 예를 들어 비전도성 물질에 탄소나노튜브를 첨가하여 전도성이 부여된 복합소재, 또는 고분자 수지의 보강재로서 탄소나노튜브가 첨가된 복합소재 등이 알려져 있다. 그러나 탄소나노튜브는 합성과정에서 반데르 발스 힘(van der Waals)에 의해 응집된 상태로 얻어지는데, 이렇게 응집된 탄소나노튜브는 물이나 유기 용매에 녹지 않기 때문에 이들을 기재에 균일하게 분산시키기 어렵다는 문제가 있다. 기재 내에서 응집된 상태로 존재하는 탄소나노튜브는 복합재 내에서 충분한 전도성이나 보강성을 나타낼 수 없게 된다. 따라서 탄소나노튜브를 하나하나의 개체로 분산시키는 작업은 우수한 물성을 갖는 복합재의 개발에서 중요한 과정이라고 할 수 있다.Multifunctional nanocomposite materials are being developed by utilizing excellent mechanical properties and electric conductivity of carbon nanotubes. For example, a composite material having conductivity imparted by adding carbon nanotubes to a nonconductive material, or a composite material having carbon nanotubes added as a reinforcing material of a polymer resin is known. However, carbon nanotubes are obtained in the state of aggregation by van der Waals in the synthesis process. Since the aggregated carbon nanotubes do not dissolve in water or organic solvents, it is difficult to uniformly disperse them in the substrate . The carbon nanotubes present in the coagulated state in the substrate can not exhibit sufficient conductivity or reinforcement in the composite. Therefore, dispersing carbon nanotubes into individual objects is an important step in the development of composites having excellent physical properties.

탄소나노튜브는 예를 들어 아크 방전법, 레이저 증발법, 화학 기상 성장법을 통하여 제조될 수 있다. 상기 열거된 제조 방법중 화학 기상 성장법에서는 통상적으로 고온의 유동층 반응기 안에서 금속 촉매 입자와 탄화수소 계열의 원료 기체를 분산 및 반응됨으로써 탄소나노튜브가 생성된다. 즉, 금속 촉매는 원료 기체에 의해 유동층 반응기 안에서 부유(浮游)하면서 원료 기체와 반응하여 탄소나노튜브를 성장시킨다. The carbon nanotubes can be produced by, for example, an arc discharge method, a laser evaporation method, or a chemical vapor deposition method. Among the above-mentioned manufacturing methods, in the chemical vapor deposition method, carbon nanotubes are produced by dispersing and reacting metal catalyst particles and a hydrocarbon-based raw material gas in a fluidized bed reactor at a high temperature. That is, the metal catalyst reacts with the raw material gas to grow carbon nanotubes while floating in the fluidized bed reactor by the raw material gas.

탄소나노튜브의 합성 과정에서는 개개의 탄소나노튜브 입자간에 응집 현상이 발생하며, 물리적 응집은 마이크로 수준에서 나노 튜브의 입자들이 서로 얽혀 있는 것이고, 화학적 응집은 나노미터 수준에서 분자간 반데르 바알스(van der Waals) 힘과 같은 표면 인력에 의해 응집되는 것이다. 이와 같은 탄소나노튜브의 응집 현상은 기계적 강도 및 전도 특성을 향상시킬 수 있는 3 차원적 네트워크 구조 형성을 방해하기 때문에 탄소나노튜브 분산 기술은 매우 중요하다. In the process of synthesizing carbon nanotubes, coagulation occurs between individual carbon nanotube particles. Physical aggregation is the entanglement of nanotube particles at a micro level, and chemical aggregation occurs at the nanometer level between intermolecular van der Baals van der Waals) force. Carbon nanotube dispersion technology is very important because the aggregation phenomenon of such carbon nanotubes hinders formation of a three-dimensional network structure that can improve mechanical strength and conduction characteristics.

탄소나노튜브의 분산 기술에는 초음파 처리에 의한 분산, 볼 밀링에 의한 분산, 연마 및 마찰에 의한 분산, 용매와 분산체를 이용한 분산, 강산에서의 분산, 고분자를 이용한 분산 등이 포함된다. Dispersion techniques of carbon nanotubes include dispersion by ultrasonic treatment, dispersion by ball milling, dispersion by abrasion and friction, dispersion by solvent and dispersion, dispersion in strong acid, dispersion by polymer, and the like.

이들 중 볼 밀링에 의한 분산법은 금속 또는 세라믹 구슬이 들어있는 용기 내에 탄소나노튜브 응집체를 열고 용기를 회전시킬 때 움직이는 구슬끼리의 충돌에 의한 충격으로 탄소나노튜브 입자나 응집체를 분산하는 방법이다. 그러나 이 방법은 구슬끼리의 접촉 면적이 매우 협소하여 분산 시간이 장기간 필요한 단점이 있고 분산된 입자가 구슬 표면에 강하게 흡착되므로 청소도 번거롭다는 단점이 있다. Among them, the ball milling dispersion method is a method of dispersing carbon nanotube particles or agglomerates by impact caused by collision of moving beads when a carbon nanotube aggregate is opened in a container containing metal or ceramic beads and the container is rotated. However, this method is disadvantageous in that the contact area between the beads is very narrow, the dispersing time is long, and the dispersed particles are strongly adsorbed on the surface of the beads, so that the cleaning is troublesome.

습식 방법으로 탄소나노튜브 응집체를 분산시키는 방법으로는 주로 초음파 처리에 의한 분산법, 고압균질분산법 등이 사용되고 있다. 초음파 처리에 의한 분산법은 탄소나노튜브 응집체 분산에 시간이 많이 걸리고 탄소나노튜브의 길이가 짧아지는 단점이 있으며, 고압균질분산법은 상당히 고가의 장치가 필요하다는 단점이 있다. As a method of dispersing the carbon nanotube aggregates by a wet method, a dispersion method by ultrasonic treatment and a high pressure homogeneous dispersion method are mainly used. Dispersion by ultrasonic treatment is disadvantageous in that it takes a long time to disperse the carbon nanotube agglomerates and shortens the length of the carbon nanotubes, and the high pressure homogeneous dispersion method has a disadvantage that a considerably expensive apparatus is required.

공개 특허 제 2011-0059759 에는 프탈로시아닌 분산제와 탄소나노튜브를 혼합하여 초음파 처리하는 분산 방법이 개시되어 있으나, 위에서 설명된 바와 같은 문제점이 있다. 또한 공개 특허 제 2013-0111313 에는 탄소나노튜브 분산체를 이용한 분산 방법이 개시되어 있으나, 이러한 방법도 시간이 오래 걸리고 고분자 분산제등이 더 필요하다는 문제점이 있다.Open Patent Publication No. 2011-0059759 discloses a dispersion method in which a phthalocyanine dispersant and a carbon nanotube are mixed and ultrasonically processed, but there is a problem as described above. In addition, although the dispersion method using a carbon nanotube dispersion is disclosed in Laid-Open Patent Application No. 2013-0111313, this method also takes a long time and requires a polymer dispersant or the like.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브의 습식 분산 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a wet dispersion apparatus for carbon nanotubes.

본 발명의 다른 목적은 탄소나노튜브의 초기 입도에 따라 분쇄 정도를 제어할 수 있는 탄소나노튜브의 분산 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a carbon nanotube dispersing device capable of controlling the degree of grinding according to the initial particle size of carbon nanotubes.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 마찰면이 형성된 내부 공간을 구비하는 본체; 상기 본체의 내부 공간에 회전 가능하게 설치된 디스크로서, 상기 본체의 마찰면과 상기 디스크의 상부 표면 사이에 탄소나노튜브 응집체의 습식 분쇄 공간이 형성되는, 디스크; 및, 상기 디스크를 회전 구동시키는 구동부;를 구비하는, 탄소나노튜브의 분산 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a motorcycle comprising: a main body having an inner space formed with a friction surface; A disc rotatably installed in an inner space of the main body, wherein a wet grinding space of carbon nanotube aggregates is formed between the friction surface of the main body and the upper surface of the disc; And a driving unit for driving the disk to rotate. The present invention also provides a carbon nanotube dispersing apparatus.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 탄소나노튜브 응집체는 액체 매질에 분산된 형태로 상기 습식 분쇄 공간에 투입될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the carbon nanotube aggregates may be introduced into the wet grinding space in a form dispersed in a liquid medium.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 디스크로부터 연장된 디스크 샤프트의 하단부에 축 삽입 공간이 형성되고, 상기 구동부로부터 연장된 구동축이 상기 축 삽입 공간에 삽입되며, 상기 축 삽입 공간에 삽입되는 스페이서의 두께에 따라서 상기 디스크의 상부 표면과 상기 마찰면 사이의 간격이 조절될 수 있다. According to another aspect of the present invention, a shaft insertion space is formed at a lower end of a disk shaft extending from the disk, a driving shaft extending from the driving unit is inserted into the shaft insertion space, and a thickness of the spacer inserted into the shaft insertion space The distance between the upper surface of the disk and the friction surface can be adjusted.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 디스크의 상부 표면으로 탄소나노튜브의 응집체 및 가압 공기가 공급된다. According to another aspect of the present invention, agglomerated carbon nanotubes and pressurized air are supplied to the upper surface of the disk.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 디스크의 하부 표면 아래의 상기 내부 공간이 감압되도록, 상기 내부 공간의 일측에 공기 유출부가 형성되고, 상기 공기 유출부에 펌프가 연결된다. According to another aspect of the present invention, an air outflow portion is formed on one side of the inner space so that the inner space below the lower surface of the disk is depressurized, and a pump is connected to the air outflow portion.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 탄소나노튜브의 응집체는 상기 본체로부터 연장된 연장부의 중공부를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 공급되고, 상기 디스크의 상부 표면과 상기 마찰면 사이의 분쇄 공간에서 상기 디스크의 회전에 의해 분쇄됨으로써 분산이 이루어지고, 상기 디스크의 회전시에 발생되는 원심력에 의해 반경 방향으로 이동하며, 상기 디스크의 하부 표면 아래의 상기 내부 공간으로부터 상기 본체의 외부로 배출된다.According to another aspect of the present invention, agglomerates of the carbon nanotubes are supplied to an upper surface of the disk through a hollow portion of an extension extending from the main body, and in the grinding space between the upper surface of the disk and the friction surface, And is radially moved by the centrifugal force generated when the disc is rotated and discharged from the inner space below the lower surface of the disc to the outside of the main body.

본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치는 맷돌의 원리를 이용하여 탄소나노튜브의 응집체를 짧은 시간내에 습식 분산시킬 수 있다는 장점이 있다. 특히 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치에서는 분산된 탄소나노튜브를 손실 없이 효율적으로 회수할 수 있고, 탄소나노튜브의 초기 입도에 따라 상부 디스크와 하부 디스크 사이의 간격을 조절할 수 있다는 장점을 가진다.The carbon nanotube dispersing apparatus according to the present invention has an advantage that the agglomerate of carbon nanotubes can be wet dispersed in a short time by using the principle of millstone. Particularly, in the carbon nanotube dispersing apparatus according to the present invention, it is possible to efficiently recover the dispersed carbon nanotubes without loss and to control the gap between the upper and lower disks according to the initial particle size of the carbon nanotubes .

도 1 및 도 2 는 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 다른 실시예에 대한 개략적인 구성도이다.1 and 2 are explanatory diagrams showing a schematic configuration of an embodiment of a dispersion apparatus for carbon nanotubes according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic block diagram of another embodiment of the carbon nanotube dispersing apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail with reference to the embodiments of the invention shown in the accompanying drawings.

도 1 에 및 도 2 에는 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 설명도가 도시되어 있다. FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory diagrams showing a schematic configuration of an embodiment of a carbon nanotube dispersing apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치(10)는, 마찰면이 형성된 내부 공간을 구비하는 본체(31)와, 상기 본체(31)의 내부 공간에 회전 가능하게 설치되고 상기 마찰면상에 접촉하여 탄소나노튜브의 응집체를 회전 분쇄시키는 상부 표면을 가지는 디스크(32)와, 상기 디스크(32)를 회전 구동시키는 구동부(예를 들어, 도 3 에 도시된 구동부(33))를 구비한다. 상기 본체(31)는 도 1 에 도시된 바와 같이 원통형 부분과, 상기 원통형 부분의 중심으로부터 상부로 연장된 연장부를 포함하며, 연장부의 상단부에는 탄소나노튜브를 투입하기 위한 투입부(11)가 형성되어 있다. The carbon nanotube dispersion apparatus 10 according to the present invention includes a main body 31 having an inner space formed with a friction surface, A disk 32 having an upper surface for contacting and rotating on the friction surface and rotating the agglomerates of the carbon nanotubes and a driving part for rotating the disk 32 (for example, the driving part 33 shown in FIG. 3) Respectively. 1, the main body 31 includes a cylindrical portion and an extending portion extending upward from the center of the cylindrical portion, and an injection portion 11 for injecting carbon nanotubes is formed at the upper end of the extended portion .

상기 본체(31)에는 내부 공간으로의 공기 유입을 위한 공기 유입부(31g) 및 내부 공간으로부터의 공기 배출을 위한 공기 유출부(31f)가 구비된다. 상기 공기 유출부(31f)는 탄소나노튜브의 배출부(12)를 구성하며, 상기 공기 유출부(31f)를 통하여 공기가 유출될 때, 분산이 이루어진 탄소나노튜브가 함께 배출된다. The main body 31 is provided with an air inflow portion 31g for inflow of air into the internal space and an air outflow portion 31f for exhausting air from the internal space. The air outlet portion 31f constitutes a discharge portion 12 of the carbon nanotube. When the air flows out through the air outlet portion 31f, the dispersed carbon nanotube is discharged together.

탄소나노튜브의 응집체는 액체 매질에 분산된 형태(15)로 본체(31)에 형성된 투입부(11)를 통하여 본체(31)의 내부로 투입되고, 디스크(32)의 회전에 의해 분쇄됨으로써 분산이 이루어지며, 배출부(12)를 통하여 본체(31)의 외부로 배출된다. The agglomerated carbon nanotubes are injected into the body 31 through the introduction part 11 formed in the body 31 in a form 15 dispersed in the liquid medium and are pulverized by the rotation of the disk 32, And is discharged to the outside of the main body 31 through the discharge portion 12.

상기 액체 매질은 물 또는 비가연성의 용매 및 각종 액상 고분자일 수 있다. The liquid medium may be water or a nonflammable solvent and various liquid polymers.

탄소나노튜브의 응집체는 디스크(32)의 상부 표면과 본체(31)의 마찰면 사이에서 회전 마찰에 의해 분쇄되며, 디스크(32)의 회전시에 발생되는 원심력에 의해 반경 방향으로 이동하여 디스크(32)의 상부 표면을 벗어나게 된다. 상기 액체 매질은 상기 마찰에 의해 발생할 수 있는 마찰열을 냉각시켜주는 역할을 한다. 따라서 본 발명에 따른 장치에는 별도의 냉각수를 공급하거나 냉각부를 따로 설치할 필요가 없다는 장점이 있다.The agglomerates of the carbon nanotubes are crushed by the rotational friction between the upper surface of the disk 32 and the friction surface of the main body 31 and move radially by the centrifugal force generated when the disk 32 rotates, 32). ≪ / RTI > The liquid medium serves to cool frictional heat that may be generated by the friction. Therefore, the apparatus according to the present invention is advantageous in that it is not necessary to supply additional cooling water or separately install a cooling unit.

디스크(32)의 상부 표면을 벗어난 탄소나노튜브는 본체(31)의 내부 공간의 저면으로 낙하하게 되며, 배출부(12)에 있는 공기 유출부(31f)를 통해 유출되는 공기와 함께 본체(31)의 외부로 배출된다. The carbon nanotubes that have deviated from the upper surface of the disk 32 fall down to the bottom surface of the inner space of the main body 31 and come into contact with the air flowing out through the air outflow portion 31f in the discharge portion 12, As shown in FIG.

본 발명에 따른 장치는 습식 분산을 위한 것으로서 탄소나노튜브 응집체(1)의 액상 혼합물(15)이 본체(31)에 형성된 투입부(11)를 통해 공급되어 그 자체가 냉각수 역할을 수행하므로 디스크(32)의 상부 표면과 본체(31)의 마찰면 사이에서 발생되는 마찰열을 제거하기 위한 냉각수를 별도로 주입할 필요가 없다. The apparatus according to the present invention is for wet dispersion and a liquid mixture 15 of carbon nanotube aggregates 1 is supplied through a charging unit 11 formed in the main body 31 and functions as a cooling water itself, It is not necessary to separately inject cooling water for eliminating the frictional heat generated between the upper surface of the main body 31 and the friction surface of the main body 31.

도 3 에 도시된 것은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산 장치의 다른 실시예에 대한 개략적인 구성도이다. 3 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the carbon nanotube dispersion apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면, 본체(31)의 내부 공간(31a)에는 디스크(32)가 회전 가능하게 설치된다. 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 본체(31)에 형성된 마찰면(31e) 사이에 탄소나노튜브의 응집체를 분쇄하기 위한 분쇄 공간이 형성된다. 상기 분쇄 공간에서 맷돌의 원리를 이용한 회전 마찰 분쇄가 이루어진다. 즉, 분쇄 공간에서 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e)은 실질적으로 접촉 상태를 유지하거나 또는 미세한 간극을 유지할 수 있다. 디스크(32)의 상부 표면(32c) 및 본체(31)의 마찰면(31e)은 내마모성을 가지는 그 어떤 재료로도 구성될 수 있으며, 예를 들어, 금속, 세라믹, 강화 플라스틱과 같은 재료로 구성되는 것이 바람직스럽다. Referring to the drawings, a disk 32 is rotatably installed in an internal space 31a of a main body 31. [ A crushing space for crushing agglomerates of carbon nanotubes is formed between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31e formed in the main body 31. [ In the milling space, rotational friction milling is carried out using the principle of a millstone. That is, in the grinding space, the upper surface 32c and the friction surface 31e of the disc 32 can maintain a substantially contact state or maintain a minute gap. The upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31e of the body 31 may be constructed of any material having abrasion resistance and may be constructed of materials such as, for example, metals, ceramics, .

본체(31)의 연장부에는 중공부(31d)가 형성된다. 상기 중공부(31d)를 통하여 탄소나노튜브의 응집체가 본체(31)의 내부로 투입될 수 있다. 상기 중공부(31d)는 디스크(32)의 상부 표면(32c)까지 연장되며, 중공부(31d)의 하단에는 탄소나노튜브의 응집체가 적재되는 적재 공간(31c)이 형성된다. A hollow portion 31d is formed in the extension portion of the main body 31. [ The aggregate of carbon nanotubes can be injected into the main body 31 through the hollow portion 31d. The hollow portion 31d extends to the upper surface 32c of the disk 32 and a loading space 31c in which aggregates of carbon nanotubes are stacked is formed at the lower end of the hollow portion 31d.

중공부(31d)의 상단부에는 탄소나노튜브의 공급 파이프(39)가 연결될 수 있으며, 밀봉체(40)에 의하여 공급 파이프(39)와 중공부(31d) 사이의 누설이 방지될 수 있다. 공급 파이프(39)를 통해 탄소나노튜브의 응집체가 연속적으로 공급될 수 있다. 이와는 달리, 도 2 에 도시된 예에서 용기(20)를 이용하여 배취(batch) 방식으로 탄소나노튜브를 공급할 수도 있다. 공급 파이프(39)에는 펌프(P2)가 설치될 수 있으며, 펌프(P2)의 가압 작용에 의해 압축 공기가 탄소나노튜브의 응집체와 함께 중공부(31d)를 통하여 본체(31)의 내부로 공급될 수 있다. 중공부(31d)를 통하여 공급된 압축 공기로써 탄소나노튜브의 적재 공간(31c)이 고압으로 유지되는 것은 탄소나노튜브의 응집체가 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e) 사이로 이동하는데 도움을 준다. 즉, 디스크(32)의 상부 표면(32c)의 중심부에 대응하는 내부 공간(31a)은 고압으로 유지되는 것이 바람직스럽다. The carbon nanotube supply pipe 39 may be connected to the upper end of the hollow portion 31d and the leakage between the supply pipe 39 and the hollow portion 31d may be prevented by the sealing member 40. [ Aggregates of the carbon nanotubes can be continuously supplied through the supply pipe 39. Alternatively, the carbon nanotube may be supplied in a batch manner using the container 20 in the example shown in FIG. The supply pipe 39 may be provided with a pump P2 and the compressed air may be supplied to the inside of the main body 31 through the hollow portion 31d together with the agglomerated carbon nanotubes by the action of the pump P2. . The reason why the loading space 31c of the carbon nanotubes is kept at a high pressure by the compressed air supplied through the hollow portion 31d is that aggregates of the carbon nanotubes are scattered between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31e Helps to move. That is, the inner space 31a corresponding to the center of the upper surface 32c of the disk 32 is preferably maintained at a high pressure.

디스크(32)로부터 연장된 디스크 샤프트(32a)는 구동부(33)로부터 연장된 구동축(33a)과 연결된다. 구동부(33)는 감속기 및 모터를 포함한다. 디스크 샤프트(32a)는 본체(31)의 저부에 설치된 베어링(35)에 의해 회전 가능하게 유지된다. 도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 베어링은 본체(31)의 외부에 배치된 다른 구조물에 설치될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. The disk shaft 32a extending from the disk 32 is connected to the drive shaft 33a extending from the drive portion 33. [ The driving unit 33 includes a speed reducer and a motor. The disk shaft 32a is rotatably held by a bearing 35 provided at the bottom of the main body 31. [ It is to be appreciated that in other embodiments not shown in the figures, the bearings may be installed in other structures located outside the body 31.

도 3 에 도시된 예에서 디스크 샤프트(32a)의 하단부에는 축 삽입 공간(32b)이 형성되고, 구동축(33a)은 상기 축 삽입 공간(32b)에 삽입되어 키이 결합됨으로써 디스크 샤프트(32a)와 구동축(33a) 사이의 연결이 이루어진다. 예를 들어, 구동부(33)로부터 연장된 구동축(33a)은 스플라인(spline) 축으로 형성되고, 디스크 샤프트(32a)의 하단부의 축 삽입 공간(32b)은 상기 스플라인 축에 대응하는 보스(boss)로서 형성되어 상호 결합될 수 있다. 3, the shaft insertion space 32b is formed at the lower end of the disk shaft 32a. The drive shaft 33a is inserted into the shaft insertion space 32b and is coupled with the key, (33a). For example, the drive shaft 33a extending from the drive unit 33 is formed as a spline shaft, and the shaft insertion space 32b at the lower end of the disk shaft 32a is formed as a boss corresponding to the spline shaft. And can be coupled to each other.

도면에 도시되지 않았으나, 축 삽입 공간(32b)에 스페이서를 삽입함으로써 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31c) 사이의 간극이 미세하게 조절될 수 있다. 두께가 상이한 다수의 스페이서(미도시)들을 구비함으로써, 마찰면(31c)에 대한 디스크(32)의 이격 거리를 조절한다. 이는 탄소나노튜브의 응집체의 초기 입도에 따라 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31c) 사이의 간극을 조절할 수 있게 한다. 예를 들어, 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31c) 사이의 간격을 이격시키려면 두께가 얇은 스페이서를 상기 축 삽입 공간(32b)에 배치한다. Although not shown in the drawings, the gap between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31c can be finely adjusted by inserting the spacer in the shaft insertion space 32b. By providing a plurality of spacers (not shown) having different thicknesses, the spacing distance of the disc 32 with respect to the friction surface 31c is adjusted. This makes it possible to adjust the gap between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31c according to the initial particle size of the agglomerates of carbon nanotubes. For example, in order to separate the distance between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31c, a thin spacer is disposed in the shaft insertion space 32b.

디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e) 사이에서 분쇄됨으로써 분산이 이루어진 탄소나노튜브는 디스크(32)의 회전시에 발생되는 원심력에 의해 반경 방향으로 이동하여, 디스크(32)의 하부 표면 아래의 내부 공간(31a)으로 낙하한다. 내부 공간(31a)의 일측에 형성된 탄소나노튜브의 공기 유출부(31f)에는 파이프를 통하여 펌프(P3)가 연결되며, 상기 펌프(P3)에 의한 흡입 작용에 의해 내부 공간(31a)의 탄소나노튜브가 본체(31)의 외부로 배출될 수 있다. 펌프(P3)가 내부 공간(31a)의 공기를 흡입함으로써 디스크(32)의 하부 표면 아래의 내부 공간(31a)이 감압 상태가 되며, 공기 유출부(31f)를 통해 공기와 함께 탄소나노튜브가 배출될 수 있다. 펌프(P3)에 의해 공기 유출부(31f)를 통해 유출되는 공기의 유량은 공기 유입부(31g)를 통해 유입되는 공기의 유량보다 크며, 따라서 디스크(32)의 하부 표면 아래의 내부 공간(31a)은 감압 상태로 유지될 수 있다. 내부 공간(31a)의 감압 상태는 분산이 이루어진 탄소나노튜브를 본체(31)의 외부로 배출시킬 뿐만 아니라, 탄소나노튜브의 응집체가 적재 공간(31c)으로부터 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e) 사이의 분쇄 공간을 지나서 디스크(32)의 반경 방향으로 원활하게 이동할 수 있게 한다. The carbon nanotubes dispersed by being crushed between the upper surface 32c and the friction surface 31e of the disk 32 move in the radial direction due to the centrifugal force generated when the disk 32 rotates, And falls into the inner space 31a below the lower surface of the housing 31a. The pump P3 is connected to the air outlet 31f of the carbon nanotube formed on one side of the inner space 31a through a pipe and the carbon nano The tube can be discharged to the outside of the main body 31. The pump P3 sucks the air in the inner space 31a and the inner space 31a under the lower surface of the disk 32 is depressurized and the carbon nanotube together with the air flows through the air outlet 31f Can be discharged. The flow rate of the air flowing out of the air outlet 31f by the pump P3 is larger than the flow rate of the air flowing through the air inlet 31g so that the internal space 31a under the lower surface of the disk 32 Can be maintained in a reduced pressure state. The decompressed state of the inner space 31a not only discharges the dispersed carbon nanotubes to the outside of the main body 31 but also causes the agglomerated carbon nanotubes to move from the loading space 31c to the upper surface 32c of the disk 32, To move smoothly in the radial direction of the disc 32 past the grinding space between the friction surface 31e and the friction surface 31e.

이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 작동을 개략적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the carbon nanotube dispersing apparatus according to the present invention will be schematically described.

도 3 에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브의 응집체는 가압 펌프(P2)에 의하여 제공되는 고압의 공기와 함께 공급 파이프(39)를 통해 본체(31)의 중공부(31d)로 공급된다. (도 2 의 예에서와 같이, 고압의 공기 없이 탄소나노튜브만이 중공부(31b)로 공급될 수도 있다.) 탄소나노튜브의 응집체는 본체(31)의 적재 공간(31c)에 도달된다. As shown in Fig. 3, the agglomerates of the carbon nanotubes are supplied to the hollow portion 31d of the main body 31 through the supply pipe 39 together with the high-pressure air provided by the pressurizing pump P2. (Only the carbon nanotubes may be supplied to the hollow portion 31b without high-pressure air, as in the example of Fig. 2). The aggregates of the carbon nanotubes reach the loading space 31c of the main body 31. [

액체와 함께 공급된 탄소나노튜브의 응집체는 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e) 사이에서 분쇄된다. 탄소나노튜브 응집체는 디스크(32)의 회전에 의해 분쇄됨으로써 분산이 이루어지며, 디스크(32)의 회전시에 발생되는 원심력에 의해 디스크(32)의 반경 방향으로 이동한다. 이때 적재 공간(31c)에 가해지는 공기 압력은 탄소나노튜브 응집체가 디스크(32)의 상부 표면(32c)과 마찰면(31e) 사이로 진입하는데 도움을 준다. Aggregates of the carbon nanotubes supplied with the liquid are pulverized between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31e. The carbon nanotube aggregates are dispersed by being crushed by the rotation of the disk 32 and moved in the radial direction of the disk 32 by the centrifugal force generated when the disk 32 rotates. At this time, the air pressure applied to the loading space 31c helps the carbon nanotube agglomerates to enter between the upper surface 32c of the disk 32 and the friction surface 31e.

디스크(32)의 상부 표면(32c)으로부터 벗어난 탄소나노튜브는 디스크(32)의 하부 표면 아래의 내부 공간(31a)으로 낙하한다. 다음에 펌프(P3)의 작용에 의해 공기 유출부(31f)를 통해 본체(31)의 외부로 배출된다. 따라서 탄소나노튜브는 손실 없이 회수될 수 있다. The carbon nanotubes deviating from the upper surface 32c of the disk 32 fall into the inner space 31a below the lower surface of the disk 32. [ And then discharged to the outside of the main body 31 through the air outflow portion 31f by the action of the pump P3. Therefore, the carbon nanotubes can be recovered without loss.

디스크(32)를 이용하여 탄소나노튜브의 응집체를 분쇄하는 동안 발생하는 열은 별도의 냉각수 공급 없이도 탄소나노튜브 응집체와 함께 공급되는 액체 매질에 의해 열을 냉각시킬 수 있다.The heat generated during the pulverization of the agglomerates of the carbon nanotubes by using the disk 32 can be cooled by the liquid medium supplied with the carbon nanotube agglomerates without supplying any additional cooling water.

31. 본체
31a. 내부 공간
32. 디스크
33. 구동부
35. 베어링31. Body
31a. Inner space
32. Disc
33. Drive
35. Bearing

Claims (7)

마찰면이 형성된 내부 공간을 구비하는 본체;
상기 본체의 내부 공간에 회전 가능하게 설치된 디스크로서, 상기 본체의 마찰면과 상기 디스크의 상부 표면 사이에 탄소나노튜브 응집체의 습식 분쇄 공간이 형성되는, 디스크;
상기 디스크를 회전 구동시키는 구동부;를 구비하는, 탄소나노튜브의 분산 장치. A main body having an inner space formed with a friction surface;
A disc rotatably installed in an inner space of the main body, wherein a wet grinding space of carbon nanotube aggregates is formed between the friction surface of the main body and the upper surface of the disc;
And a drive unit for rotating the disk. 제 1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 응집체는 액체 매질에 분산된 형태로 상기 습식 분쇄 공간에 투입되는, 탄소나노튜브의 분산 장치.The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotube aggregates are injected into the wet milling space in a form dispersed in a liquid medium. 제 1 항에 있어서,
상기 디스크로부터 연장된 디스크 샤프트의 하단부에 축 삽입 공간이 형성되고, 상기 구동부로부터 연장된 구동축이 상기 축 삽입 공간에 삽입되며, 상기 축 삽입 공간에 삽입되는 스페이서의 두께에 따라서 상기 디스크의 상부 표면과 상기 마찰면 사이의 간격이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치. The method according to claim 1,
Wherein a shaft insertion space is formed at a lower end of a disk shaft extending from the disk, a drive shaft extending from the drive unit is inserted into the shaft insertion space, Wherein the distance between the friction surfaces is adjustable. 제 1 항에 있어서,
상기 디스크의 상부 표면으로 탄소나노튜브의 응집체 및 가압 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치. The method according to claim 1,
Wherein an agglomerate of the carbon nanotubes and pressurized air are supplied to the upper surface of the disk. 제 1 항에 있어서,
상기 디스크의 하부 표면 아래의 상기 내부 공간이 감압되도록, 상기 내부 공간의 일측에 공기 유출부가 형성되고, 상기 공기 유출부에 펌프가 연결되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치. The method according to claim 1,
Wherein an air outflow portion is formed on one side of the inner space so that the inner space below the lower surface of the disk is depressurized and a pump is connected to the air outflow portion. 제 1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브의 응집체는 상기 본체로부터 연장된 연장부의 중공부를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 공급되고, 상기 디스크의 상부 표면과 상기 마찰면 사이의 분쇄 공간에서 상기 디스크의 회전에 의해 분쇄됨으로써 분산이 이루어지고, 상기 디스크의 회전시에 발생되는 원심력에 의해 반경 방향으로 이동하며, 상기 디스크의 하부 표면 아래의 상기 내부 공간으로부터 상기 본체의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치. The method according to claim 1,
Agglomerates of the carbon nanotubes are supplied to the upper surface of the disk through a hollow portion of an extension extending from the main body and are pulverized by rotation of the disk in a grinding space between the upper surface of the disk and the friction surface, And is radially moved by a centrifugal force generated when the disc is rotated, and is discharged from the inner space below the lower surface of the disc to the outside of the main body. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 장치를 이용하여 탄소나노튜브 응집체를 분산시키는 방법.A method for dispersing carbon nanotube aggregates using the apparatus of any one of claims 1 to 6.
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