KR100533370B1

KR100533370B1 - 플러렌 제조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100533370B1
Application number: KR10-1999-7011480A
Authority: KR
Inventors: 이반 쉬포프
Original assignee: 이반 쉬포프
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2005-12-06
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: FR2764280A1; AU8436898A; EP0991590A1; ES2201513T3; CA2293547C; JP2002504057A; DE59808373D1; US6358375B1; PT991590E; EP0991590B1; CN1113807C; NO326763B1; DK0991590T3; JP4001212B2; CA2293547A1; NO995970D0; CN1259105A; AU738497B2; ATE240263T1; WO1998055396A1

Abstract

본 발명은 풀레렌 함량이 높은 카본 블랙의 연속 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 필수적으로 플라즈마 반응 장치(1), 비휘발성 구성물을 분리하기 위한 하류 가열 분리기(2) 및 그에 부착된 냉각 분리기(3)을 포함한다.

Description

플러렌 제조 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING FULLERENES}

본 발명은 플러렌(fullerene) 함량이 높은 카본 블랙(carbon black)의 연속 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

이하의 설명에서 플러렌이란 화학적으로 균일하고 안정한 분자 플러렌을 말한다. 플러렌의 대표 군들로는 C₆₀, C₇₀ 또는 C₈₄가 있다. 일반적으로 이러한 플러렌은 방향족 용매에서 용해된다. 특히 플러렌으로는 C₆₀ 플러렌이 바람직하다.

플러렌을 함유한 카본 블랙을 제조하기 위한 몇 가지 방법이 공지되어 있다. 그러나, 얻어진 카본 블랙 내에서의 달성가능한 플러렌의 농도가 너무 낮아서 순수 플러렌을 제조하기 위한 비용이 상당히 많이 들게 된다. 그 결과 순수 플러렌은 고가가 되어서 여러 기술 분야에서 관심을 갖고 있는 그 응용에 대해서는 우선은 경제적인 이유로 인해 엄두도 내지 못하고 있다. 예를 들면, 미국 특허 공보 제5,227,038호에는 원료의 역할을 하는 탄소 전극들 사이의 전기 아크를 통해서 불연속 방식으로 수 그램의 플러렌을 제조할 수 있는 실험실용 장치가 개시되어 있다. 제조량이 적다는 사실 이외에도, 침적된 카본 블랙 내의 플러렌 C₆₀의 농도가 매우 낮고 제품 질량의 10%를 결코 초과하지 못한다. 또한, 이러한 방식에 있어서는 플러렌 C₆₀이 플러렌 함량이 높은 화합물로 이루어진 혼합물 내에 존재하기 때문에 충분한 순도로 분리하기 위해서는 비용이 많이 드는 분류법이 필요하게 된다.

삭제

미국 특허 공보 제5,304,366호에는 특정 농도의 제품을 제공할 수 있긴 하지만 실질적으로는 실시하기에 곤란한 고온에서 순환 가스를 여과하는 시스템을 사용하는 방법이 개시되어 있다.

유럽 특허 공보 제0 682 561호에는 고온에서 탄소에 미치는 기상 플라즈마의 영향에 의해 형성된 나노 구조를 갖는 카본 블랙을 제조하기 위한 일반적인 방법이 개시되어 있다. 이 방식으로 얻어진 제품들에 있어서 플러렌은 충분한 처리 온도에서 연속적인 기술 방식을 통해 얻어질 수 있다.

하지만, 유럽 특허 공보 제0 682 561호에 따른 방법을 통해서 얻어진 반응 제품들은 아주 불순하며, 플러렌으로 변태되지 않은 탄소 이외에 플러렌 함량이 높은 혼합물에서조차도 기껏해야 10%의 플러렌 C₆₀만이 함유되게 된다.

도 1은 제1 반응 챔버(A) 및 제2 반응 챔버(B)와, 하류 가열 분리기(2)와, 부착 설치된 냉각 분리기(3)를 구비한 플라즈마 반응 장치(1)로 구성되는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 2는 제1 반응 챔버(A)를 포함하는 플라즈마 반응 장치(1)의 가열부에 대한 상세도이다.

도 3은 120°의 각도로 분포된 3개의 전극(4)과, 탄소 함유 재료용 중앙 공급 장치(5)와, 내열 및 단열 라이닝을 구비한 본 발명의 일 실시예를 도시한 반응 장치(1)의 평면도이다.

도 4는 도 1과 동일한 부품을 포함하지만 플라즈마 반응 장치(1)에서 제품의 흐름이 중력과 반대로 지향되는 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예를 도시한 도면이다.

따라서 본 발명의 목적은 플러렌 함량이 높은 카본 블랙을 연속으로 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 본 발명의 특허청구범위 제1항에 따른 장치와 그에 기초한 특허청구범위 제12항에 따른 방법을 통해서 해소된다.

특허청구범위 제1항에 따르면, 본 발명의 장치는,

a) 2개 이상의 전극(4)이 삽입되는 제1 반응 챔버(A)로서 플라즈마 가스와 탄소 함유 화합물을 반응 영역의 중앙부로 공급하는 플라즈마 가스 및 탄소 함유 화합물용 공급 장치(5)를 추가로 포함하는 제1 반응 챔버(A)와, 그 제1 반응 챔버(A)에 인접한 제2 반응 챔버(B)로서 상기 제1 반응 챔버(A)로부터 배출되는 반응 혼합물을 냉각시키기 위한 장치를 구비하는 제2 반응 챔버(B)로 구성되는 플라즈마 반응 장치(1)와,

b) 그 플라즈마 반응 장치에 설치되는 가열 분리기(2)와,

c) 그 가열 분리기(2)에 설치되는 냉각 분리기(3)를 포함한다.

바람직하게는, 플라즈마 반응 장치(1)는 필요시 이중 벽으로 형성될 수 있는 원통형 금속 케이싱(casing)을 포함한다. 이러한 이중 벽 내에서는 적절한 냉각 수단이 순환할 수 있다. 금속 케이싱 내에는 일반적으로 흑연 또는 추가로 세라믹 층으로 구성된 분리부(isolation)(6)가 제공될 수 있다. 제1 반응 챔버(A)는 아주 고온의 플라즈마 반응을 위해서만 사용된다.

본 발명에 따르면, 2개 이상, 바람직하게는 3개의 전극(4)이 제1 반응 챔버 (A)의 헤드(head)부로 삽입된다. 전극들은, 그들이 제1 반응 챔버(A)의 상부에서 교차점을 형성하고 또한 개별적으로 그리고 연속으로 도관 누르개(conduit gland)(7)에 의해 조절되도록, 축에 대하여 소정의 각도를 형성하며 배치되는 것이 바람직하다. 수직축에 대한 경사각은 15°내지 90°의 범위가 바람직하지만, 모든 경우에 있어서 경사각은, 아크가 쉽게 플라즈마를 생성할 수 있도록 하고 플라즈마의 안전성이 최대가 되도록 하는 방식으로 형성된다.

바람직하게는, 3개의 전극이 120°간격을 형성하도록 전극(4)이 균일하게 분포된다. 일반적으로 본 기술 분야의 당업자가 통상적으로 사용하고 있는 플라즈마 전극이 사용된다. 일반적으로 이러한 전극은 수 센티미터(cm)의 직경을 갖는 원통형 막대 형태의 가능한 한 순수 흑연으로 구성된다. 필요시, 흑연은 플라즈마에 안정한 영향을 미치는 요소를 추가로 포함할 수 있다.

일반적으로, 전극은 50 내지 500 볼트 사이의 교류 전압으로 작동된다. 일반적으로, 인가된 전력은 40kW 내지 150kW의 범위이다. 전극을 적절하게 제어함으로써 일정하고 안정된 플라즈마 영역이 형성된다. 이 전극은 자동으로 그들의 소모량에 대응하여 조절된다.

공급 장치(5)는 플라즈마 가스뿐만 아니라 탄소 함유 화합물의 공급 장치로서 사용된다. 이를 위해서, 본 기술 분야의 당업자가 통상적으로 사용하고 있는 균일 공급 장치들이 사용될 수 있다. 공급은 전극에 의해 제어된 플라즈마 영역으로 집중되는 것이 바람직하다. 제2 반응 챔버(B)는 제1 반응 챔버(A)로부터 나오는 반응 혼합물을 효율적이고 선택적으로 냉각시키기 위한 적절한 장치를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 공급 장치(8)가 일례로 사이클론 효과에 의해, 예를 들어 플라즈마 가스 또는 필요시 다른 냉각 수단을 적절히 분포시킬 수 있도록 반응 챔버에 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 반응 챔버(B)로부터 나오는 반응 혼합물은 가열 분리기(2)로 전달된다. 이 가열 분리기(2)는, 비휘발성 성분 분리용 잠금 장치(9)와 플라즈마 반응 장치(1)로 비휘발성 성분을 유도하기 위한 도관(10)을 하부에 포함하고 냉각 분리기(3) 내로 휘발성 성분을 유도하기 위한 도관(11)을 상부에 포함하는 단열 또는 등온 가열 사이클론(cyclone)의 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이 사이클론의 등온 가열은 일반적인 방식을 통해서 달성될 수 있다.

이와는 다른 방법으로서, 가열 분리기는 적당한 내열 필터로 대체될 수 있다. 예를 들면, 이러한 필터는 내열성 재료 및 다공성 세라믹, 금속 백옥류(frit) 또는 흑연 포말(foam)로 이루어질 수 있다. 이 가열 분리기의 경우에서와 같이, 도시되지 않은 장치들이 분리된 고상 화합물을 회수할 수 있고, 라인들이 기상 화합물을 냉각 분리기(3) 내로 유도하기 위해 제공될 수 있다.

바람직하게는 냉각될 수 있고 플러렌들을 함유하는 카본 블랙의 분리를 위한 잠금 장치(12)를 하부에 포함하며 플라즈마 가스를 플라즈마 반응 장치(1) 내로 다시 유도하기 위한 도관(10)을 상부에 포함하는 사이클론 형태의 냉각 분리기(3)가 가열 분리기(2)에 연결된다. 예를 들면 이러한 사이클론의 냉각은 냉각 유체가 공급되는 냉각 재킷을 통해서 표준 방식으로 실행된다.

삭제

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예에서, 제2 반응 챔버(B)의 냉각 장치의 공급용 도관(13)은 도관(10)으로부터 분기될 수 있다.

또한, 탄소 함유 재료용 유입 장치(14)는 잠금 장치(15)에 의해서 도관(10) 내로 탄소 함유 재료를 공급할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에 따른 상술한 바와 같은 장치에 의해 플라즈마 내의 탄소 함유 화합물로부터 서두에 언급한 플러렌 함량이 높은 카본 블랙을 제조하기 위한 방법에 있다. 특히 본 발명은 C₆₀ 플러렌 함량이 높은 카본 블랙의 제조에 관한 것이다.

바람직하게는, 플라즈마의 온도는 삽입된 탄소 함유 재료의 최대 휘발성이 달성되도록 조절된다. 일반적으로, 제1 반응 챔버(A) 내의 최소 온도는 4000℃이다.

플라즈마 가스로는 불활성 가스(noble gas) 또는 다른 불활성 가스의 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다. 만약 여러 불활성 가스와의 혼합 상태가 필요할 경우에는, 헬륨(helium)이 사용되는 것이 바람직하다. 사용된 불활성 가스들은 가능한 한 순수해야 한다.

탄소 함유 재료로는, 가능한 한 간섭이 없으며 플러렌의 품질에 악영향을 미치는 불순물이 아닌 고순도 탄소가 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 수소, 산소 또는 황과 같은 불순물들은 플러렌의 생산량을 감소시키고 소망하지 않은 부산물을 형성시킨다. 한편 제조 사이클의 순환시 존재하는 임의의 기상 불순물은 플라즈마 가스 순도를 감소시키며, 이에 따라 본래의 성분을 유지시키기 위한 순수한 형태의 플라즈마 가스 공급이 필요하게 된다. 하지만, 제조 사이클의 순환시 플라즈마 가스를 직접 정화시키는 것도 가능하다. 고순도의 미세하게 연마된 탄소 분말, 예를 들어 아세틸렌 블랙, 흑연 분말, 카본 블랙, 연마된 열분해 흑연 또는 고도로 하소(蝦燒)(calcination)된 코우크스(coke) 또는 이들 탄소들의 혼합물들이 사용되는 것이 바람직하다. 플라즈마에서 최적으로 증발되도록 하기 위해서, 상기에 언급한 탄소 분말들은 가능한 한 미세한 상태로 사용되는 것이 바람직하다. 거친 탄소 입자들은 증발되지 않고 플라즈마 영역을 관통한다. 이런 경우에 도 4에 따른 장치는 탄소 입자들이 중력과는 반대 방향으로 플라즈마 영역에 도달하는 것을 돕는다.

탄소 함유 재료는 공급 장치(5)에 의해 플라즈마 반응 장치 내로 공급된 플라즈마 가스와 서로 결합하는 것이 바람직하다.

상기 플라즈마 가스는 바람직하게는 0.1kg/m³ 내지 5kg/m³의 양으로 탄소 함유 재료를 함유한다.

이미 위에서 설명한 바와 같이, 반응 챔버(A) 내에 형성된 반응 혼합물은 대략 1초의 몇 분의 1에서 최대 1초까지로 정해진 시간 동안에 바람직하기로는 1000℃ 내지 2700℃ 사이의 온도로 유지될 수 있도록 제2 반응 챔버(B) 내에서 충분한 냉각 효율을 가지고서 냉각된다. 이 단계에서 제1 반응 챔버(A)로부터 나오는 기상의 탄소 분자들은 앞에서 언급한 플러렌에 재결합된다.

위에서 설명한 바와 같이, 냉각은 적절한 냉각 장치를 통해, 바람직하게는 제2 챔버(B) 내의 한정된 양의 냉각 플라즈마 가스의 균일한 분포를 통해 달성된다. 이러한 냉각 플라즈마 가스는 재순환 플라즈마 가스로부터 얻어지는 것이 바람직하다.

제2 반응 챔버(B)의 출구에서, 혼합물은 일반적으로 플라즈마 가스, 기상 상태인 소정의 플러렌들, 미량의 비변환 원료 및 비증발 플러렌들을 포함한다.

위에서 설명한 보인 바와 같이, 사이클론으로서 제공된 가열 분리기(2)에서, 고상부는 사이클론 효과를 통해서 기상부로부터 분리된다.

따라서 그 자체가 휘발성인 소정의 플러렌은 다른 비휘발성 탄소 혼합물로부터 90% 이하의 산출량으로 분리될 수 있다.

가열 분리기(2)는, 그들의 부품에서 소정의 플러렌들이 응축되는 현상을 방지하기 위하여, 공지된 수단에 의해서 바람직하게는 600℃ 내지 1000℃ 사이의 온도로 등온으로 유지된다.

가열 분리기(2)의 하부에 있는 잠금 장치(9)는, 소정의 플러렌으로 변환되지 않은 탄소를 예를 들어 취입(吹入) 엔진을 통해서 다시 순환되도록 도입할 수 있다.

위에서 언급은 하였지만 상세히 설명하지는 않은 필터는 상기 가열 분리기(2)와 동일한 작용을 수행한다.

가열 분리기(2)에 이어서 냉각 분리기(3)가 마련된다. 이 냉각 분리기는 임의의 공지된 수단을 통해서 소정의 플러렌을 응축하기에 충분한 온도, 바람직하게는 실온 내지 200℃ 이하의 온도로 냉각된다.

소정 플러렌의 비율이 40% 이하인 카본 블랙을 함유하는 분말형 재료가 냉각 분리기(3)의 출구에 축적된다.

잠금 장치(12)로 인하여, 축적된 소정의 플러렌들을 갖는 카본 블랙이 상기 공정을 통해 얻어질 수 있고 추가로 정제된다. 추가적인 정제는 예를 들어 참고 문헌[1996년 아카데미 출판사에서 발간한 플러렌 및 탄소 나노튜브 과학 중 드레셀하우스 등이 저술한 5장 111페이지, 특히 5.2장 및 5.3장(Dresselhaus et al., Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes, Academic Press, 1996, Chapter 5, pp. 111, in particular Chapter 5.2 and 5.3)]에 개시된 공지된 방식에 따라서 실행될 수 있다.

냉각 분리기(3)에서 나오는 플라즈마 가스는, 예를 들어 취입 기구에 의해 도관(10)을 통하여 플라즈마 반응 장치(1) 내로 되돌아 올 수 있다.

이러한 도관(10)의 분기관(13)은 반응 혼합물을 냉각시키기 위하여 제2 반응 챔버(B) 내로 되돌아 오는 냉각 유동의 일부를 유도한다.

다음의 실시예들은 본 발명의 주요 내용을 설명하고 있지만, 본 발명은 이들 실시예들로 제한되지 않는다.

실시예

실시예 1

내경이 300mm이고 높이가 150cm인 원통형 반응 장치와 물 순환로를 구비한 이중 벽 냉각 재킷을 포함하는 장치가 마련된다. 압력 챔버의 내부 벽과 흑연 라이닝 사이에는 흑연 포말(foam)의 분리 층이 설치된다. 직경이 20mm인 3개의 흑연 전극은 전기 절연 소켓 내부에 삽입된 도관 누르개에 의해 반응 장치 덮개를 통하여 활주 장치와 함께 설치된다. 직경이 3mm인 중심 도관은 플라즈마를 생성하는 가스 내로 흑연 부유물을 도입하기 위해 사용된다. 이 플라즈마 가스는 순환시 순수 헬륨을 유지시킨다.

전극은 공급 전력이 100kW가 되도록 교류 전압을 공급한다.

아크 로(arc furnace)에 사용된 3상 제어기 형태의 수단을 통해 플라즈마 수준의 비교적 일정한 전기 특성이 달성된다. 이러한 방식을 통해서 약 5000℃의 플라즈마 온도가 반응 챔버(A) 내에서 유지된다.

약 1600℃의 값으로 온도를 유지하기 위해 다시 도입되는 냉각 가스가 반응 챔버(B)에 제공된다.

원료는 Timcal AG, CH-Sins의 TIMREX^ⓡ KS 6형의 미분화된 흑연이다. 반응 장치 입구 높이에서의 10m³/h의 가스량과 10kg/h의 재료 첨가에 의하여, 1 시간의 작동 시간 후에 영구적인 상태가 달성된다. 800℃의 온도로 유지된 가열 분리기 (2)에서, 8kg/h의 비휘발성 탄소 화합물이 잠금 장치(9)에 의해 분리되었고 회수되었다. 이러한 조건에서는 도입된 탄소 중 약 6% 정도가 기상 플러렌 C₆₀으로 변환되는 것으로 밝혀졌다. 가열 분리기의 효율이 대략 90% 정도일 때, 플러렌 C₆₀은 적은 범위로 비휘발성 탄소 화합물 및 헬륨과 혼합되었다. 이러한 에어로졸은 150℃의 온도로 유지된 냉각 분리기(3)로 전달된다.

일정하게 작동하는 동안 냉각 분리기(3)의 하부에 축적된 산물은 2kg/h의 양으로 잠금 장치(12)로부터 제거되었고, 비변환 탄소와의 혼합물로서 30% 플러렌 C₆₀으로 구성되었다.

이러한 상태에서 얻어진 산물을 사용할 수도 있지만, 1996년 아카데미 출판사에서 발간한 플러렌 및 탄소 나노튜브 과학 중 드레셀하우스 등이 저술한 5장 111페이지, 특히 5.2장 및 5.3장에 따르면, 상기 산물은 톨루엔을 갖는 추출물을 통해서 추가로 정제된다. 본 실시예의 산물로부터 0.6kg/h의 순수 플러렌 C₆₀이 제조되었다.

실시예 2

실시예 1에 따른 방법이 반복되었으며, 다만 헬륨이 아르곤으로 대체되었다. 이러한 조건에서 순수 플러렌 C₆₀은 0.4kg/h의 양으로 정제된 후 얻어질 수 있었다.

실시예 3

실시예 1에 따른 방법이 반복되었으며, 다만 가열 분리기(2)만이 다공성 세라믹 필터로 대체되었다. 필터에서 나오고 냉각 분리기(3)로 들어오는 가스 유동은 단지 기상 플러렌 C₆₀과 혼합된 헬륨으로 이루어진다. 필터의 효율은 약 90% 정도이다. 이와 같은 방법에 따라서 순수 플러렌 C₆₀은 0.6 kg/h의 양으로 정제된 후 얻어질 수 있었다.

실시예 4

실시예 1에 따른 방법이 반복되었으며, 다만 미분화된 흑연만이 SN2A, F-Berre l'Etang 회사의 고순도 아세틸렌 블랙으로 대체되었다. 이 방식에 의하여 0.8kg/h 양의 순수 플러렌 C₆₀이 정제된 후 얻어졌다.실시예 5실시예 1에 따른 방법이 반복되었으며, 다만 미분화된 흑연만이 MMM-카본, B-브루셀 회사의 ENSACO 슈퍼 P 형태의 고순도 탈가스된 열분해 흑연으로 대체되었다. 이 방식에 의하여 0.7kg/h의 양을 가진 순수 플러렌 C₆₀이 정제된 후 얻어질 수 있었다.

Claims

플라즈마 내의 탄소 함유 화합물로부터 플러렌 함량이 높은 카본 블랙을 연속 제조하는 장치로서,

a) 2개 이상의 전극(4)이 삽입되는 제1 반응 챔버(A)로서 플라즈마 가스와 탄소 함유 화합물을 반응 영역의 중앙부로 공급하는 플라즈마 가스 및 탄소 함유 화합물용 공급 장치(5)를 추가로 포함하는 제1 반응 챔버(A)와, 상기 제1 반응 챔버(A)에 인접한 제2 반응 챔버(B)로서 상기 제1 반응 챔버(A)로부터 배출되는 반응 혼합물을 냉각시키기 위한 장치를 구비하는 제2 반응 챔버(B)로 구성되는, 플라즈마 반응 장치(1)와;

b) 상기 플라즈마 반응 장치(1)에 설치되는 가열 분리기(2)와;

c) 상기 가열 분리기(2)에 설치되는 냉각 분리기(3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항에 있어서,

플라즈마 반응 장치(1)에는 내열 및 단열 라이닝(6)이 구비되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제2항에 있어서,

라이닝(6)은 흑연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항에 있어서,

2개 이상의 전극(4)은, 상기 2개 이상의 전극이 제1 반응 챔버(A)의 상부에서 교차점을 형성하고 또한 상기 2개 이상의 전극이 반응 챔버 내에 삽입된 도관 누르개(gland)(7)에 의해 상기 2개 이상의 전극의 축방향으로 개별적으로 조절될 수 있도록, 축에 대하여 소정 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제4항에 있어서,

3상 교류 전압으로 작동되고 흑연으로 구성되는 3개의 전극(4)이 사용되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

플라즈마 가스용 공급 장치(8)가 냉각용 장치로서 제공되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

가열 분리기(2)는, 비휘발성 화합물 분리용 잠금 장치(9)와 비휘발성 화합물을 플라즈마 반응 장치(1)로 유도하기 위한 도관(10)을 하부에 포함하고 휘발성 화합물을 냉각 분리기(3) 내로 유도하기 위한 도관(11)을 상부에 포함하는 등온 가열형 사이클론의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

가열 분리기(2)는 내열 필터의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

냉각 분리기(3)는, 플러렌들을 함유하는 카본 블랙을 분리하기 위한 잠금 장치(12)를 하부에 포함하고 플라즈마 가스를 플라즈마 반응 장치(1) 내로 다시 유도하기 위한 도관(10)을 상부에 포함하며 냉각될 수 있는 사이클론 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제9항에 있어서,

플라즈마 가스를 제2 반응 챔버(B) 내로 공급하기 위해 제공된 도관(13)은 플라즈마 가스를 플라즈마 반응 장치 내로 다시 유도하기 위해 제공되는 도관(10)으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

탄소 함유 재료용 유입 장치(14)는 탄소 함유 재료를 잠금 장치(15)에 의하여 도관(10) 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치.
플라즈마 내의 탄소 함유 화합물이 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 장치에 의해 변환되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

화학적으로 균일한 안정된 플러렌들이 제조되는 것을 특징으로 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제13항에 있어서,

플러렌 C₆₀ 혹은 C₇₀ 혹은 C₈₄ 또는 상기 플러렌들의 혼합물들이 제조되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

제1 반응 챔버(A)에서 플라즈마의 최소 온도는 4000℃인 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

플라즈마 가스로서 불활성 가스 또는 여러 불활성 가스들의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

플라즈마 가스로서 헬륨이 사용하는 것을 특징으로 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

고순도 탄소인 아세틸렌 블랙, 흑연 분말, 카본 블랙, 연마된 열분해 흑연 혹은 고도로 하소(蝦燒)된 코우크스 또는 상기 탄소들의 혼합물들이 탄소 함유 재료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

제2 반응 챔버(B)의 온도가 1000℃ 내지 2700℃ 사이의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제19항에 있어서,

제2 반응 챔버(B)의 온도는 공급 장치(8)로부터의 냉각 플라즈마 가스의 공급에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

가열 분리기(2)는 600℃ 내지 1000℃의 온도에서 등온으로 유지되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제12항에 있어서,

냉각 분리기(3)는 실온 내지 200℃ 범위의 온도에서 작동되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.
제14항에 있어서,

C₆₀ 플러렌의 함량이 높은 카본 블랙이 제조되는 것을 특징으로 하는 플러렌 함량이 높은 카본 블랙 연속 제조 방법.