KR101364582B1

KR101364582B1 - 탄소섬유 분리장치 및 방법

Info

Publication number: KR101364582B1
Application number: KR1020120022530A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 최대규
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2014-02-18
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: KR20130101402A

Abstract

본 발명은 탄소섬유 분리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뭉쳐있는 탄소섬유를 풍향과 정전기력 및 서로 다른 전하간의 인력에 의해 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 탄소섬유 분리장치는 다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서, 상기 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하여 분리되도록 전원을 인가하여 분리시키는 제1전원; 상기 제1전원에 의해 분리된 상기 다수의 탄소섬유를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈과, 상기 입구홈에서 분리된 탄소섬유를 배출하는 출구홈이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기; 및 상기 탄소섬유 분리기의 상기 입구홈에 존재하는 탄소섬유를 상기 출구홈측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 상기 탄소섬유 분리기의 상기 출구홈에 인가하는 제2전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

탄소섬유 분리장치 및 방법{Method and apparatus for separating carbon fibers}

본 발명은 탄소섬유 분리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뭉쳐있는 탄소섬유를 풍향과 정전기력 및 서로 다른 전하간의 인력을 이용하여 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법에 관한 것이다.

탄소섬유 일반적으로 탄화수소의 열분해에 의한 기상법으로 제조되고 있다. (특개평7-150419호 공보, 특개평5-321039호 공보, 특개소60-215816호 공보, 특개소61-70014호 공보, 특공평5-36521호공보, 특공평3-61768호 공보 등) 그 섬유는, 지름이 통상 O.O1∼5㎛정도이다.

지름이 O.Ol㎛이상이면, 기상법의 탄소섬유와 같은 동심원상, 나이테상의 구조를 갖는 카본나노튜브나 카본나노섬유도 포함된다.

미세한 탄소섬유는 금속, 수지, 세라믹 등으로의 충전재(필러)로서의 용도가 제안되고 있다. 특히 최근 소형의 휴대전화, 비디오카메라, 노트북 컴퓨터 등의 포터블기기의 발전이 현저하고, 그것에 사용하는 전원으로서 Li이온 2차전지(Li전지)를 비롯한 소형의 2차전지의 수요가 급격히 신장하고 있어, 그 전지의 필러로서의 용도가 검토되고 있다.

그러나 이와 같이 얇은 지름의 탄소섬유가 다발로 뭉쳐 있는 경우 해당 탄소섬유 다발에서 탄소섬유를 분리하기 쉽지 않았다는 문제가 있어 이에 대한 연구가 시급하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 뭉쳐있는 탄소섬유를 풍향과 정전기력 및 서로 다른 전하간의 인력을 이용하여 용이하게 분리할 수 있는 탄소섬유 분리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 탄소섬유 분리장치는, 다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서, 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하여 분리되도록 전원을 인가하여 분리시키는 제1전원; 제1전원에 의해 분리된 다수의 탄소섬유를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈과, 입구홈에서 분리된 탄소섬유를 배출하는 출구홈이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기; 및 탄소섬유 분리기의 입구홈에 존재하는 탄소섬유를 출구홈측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 탄소섬유 분리기의 출구홈에 인가하는 제2전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 탄소섬유분리장치는 제1전원에 의해 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하기 전에 다수의 탄소섬유를 풍향에 의해 분리시키는 풍향기를 더 포함하여 구성됨이 바람직하다.

그리고, 제1전원과 제2전원은 교번되어 온/오프되는 것이 바람직하다.

또한, 제1전원과 제2전원은 직류전원인 것이 바람직하다.

한편, 제1전원과 제2전원의 -측은 공통으로 접지된 것이 바람직하다.

여기서, 제1전원과 접지 사이와, 제2전원과 접지사이에는 각각 제1스위치와 제2스위치가 구성된 것이 바람직하다.

그리고, 탄소섬유 분리기의 입구홈 상부는 상부에서 하부로 경사진 것이 바람직하다.

또한 탄소섬유 분리기의 출구홈은 제1전원과 제2전원의 -단자와 공통연결된 것이 바람직하다.

한편, 탄소섬유 분리장치의 출구홈에 출구홈에서부터 설정된 간격 이격되어 제2전원의 +전원을 인가하는 기판이 더 구비된 것이 바람직하다.

여기서, 기판 상부에는 분리장치의 출구홈에서 배출되는 1가닥의 탄소섬유를 부착하기 위한 테이프가 더 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 분리홀은 1가닥 탄소섬유의 직경대비 95% 내지 99%의 너비를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

다수의 분리홀의 폭은 탄소섬유의 직경보다 10% 내지 90% 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 탄소섬유 분리방법은 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유에 직류전원의 +측 또는 -측 전원을 인가하여 정전기력에 의해 분리시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 탄소섬유 분리방법은, 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서, 정전기력에 의해 다수의 탄소섬유가 분리되도록 제1전원을 인가하는 단계; 및 제1전원에 의해 분리된 다수의 탄소섬유를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈과, 입구홈에서 분리된 탄소섬유를 배출하는 출구홈이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기의 입구홈에 탄소섬유들이 도달하면 탄소섬유 분리기의 출구홈에 탄소섬유를 출구홈측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 인가하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 제2전원인가시 제1전원은 오프시키는 것이 바람직하다.

그리고, 탄소섬유 분리장치의 출구홈에는 제2전원의 +전원을 인가받는 기판이 더 구비되어 탄소섬유를 배출시키는 것이 바람직하다.

또한, 탄소섬유 분리장치의 출구홈에서 배출된 탄소섬유는 탄소섬유를 접착하는 테이프에 부착되는 것을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 제1전원에 의해 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하기 전에 다수의 탄소섬유를 풍향에 의해 분리시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 뭉쳐 있는 탄소섬유를 정전기에 의해 분리할 수 있다.

둘째, 정전기에 의해 탄소섬유를 분리하기 전에 풍향으로 뭉쳐 있는 탄소섬유를 1차로 분리시킴으로써 정전기에 의한 2차 분리가 더욱 용이하다.

셋째, 분리시킨 탄소섬유를 적절한 크기로 잘라 1가닥씩 개별적으로 공급할 수 있어 사용자의 선택에 따라 공급할 수 있다.

도 1은 뭉쳐 있는 탄소섬유를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유를 풍향에 의해 1차로 분리하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유를 정전기력에 의해 2차로 분리하여 포집하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 포집된 탄소섬유를 전기를 이용하여 배출하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 배출되는 탄소섬유를 개별적으로 테이핑한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

도 1은 뭉쳐 있는 탄소섬유를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유를 풍향에 의해 1차로 분리하는 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 나타낸 뭉쳐 있는 탄소섬유를 정전기력에 의해 2차로 분리하여 포집하는 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 나타낸 포집된 탄소섬유를 전기를 이용하여 배출하는 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4에 나타낸 배출되는 탄소섬유를 개별적으로 테이핑한 상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 탄소섬유 분리장치는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1전원(10)과, 탄소섬유 분리기(20), 제2전원(30)을 포함하여 구성된다.

여기서, 제1전원(10)은 다수의 탄소섬유(100)에 정전기력이 발생하여 분리되도록 전원을 인가하여 분리시킨다. 도면에서는 동일한 +전하를 인가하는 것을 나타내고 있다.

탄소섬유 분리기(20)는 제1전원(10)의 정전기력에 의해 분리된 다수의 탄소섬유(100)를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈(21)과, 입구홈(21)에서 분리된 탄소섬유(100)를 배출하는 출구홈(22)이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는다.

여기서, 탄소섬유분리장치는 제1전원(10)에 의해 뭉쳐있는 탄소섬유(100)에 정전기력이 발생하기 전에 1차로 풍향에 의해 분리시키는 풍향기(40)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

그리고, 제2전원(30)은 탄소섬유 분리기(20)의 입구홈(21)에 존재하는 탄소섬유(100)를 출구홈(22)측으로 끌어당겨 배출하기 위한 전원(-전하)를 출구홈(22)측으로 인가한다. 한편, 탄소섬유 분리장치의 출구홈(22)에서부터 설정된 간격 이격되어 제2전원(30)의 +전하를 인가하는 기판(70)이 구비된다.

이때, 제1전원(10)과 제2전원(30)은 직류전원을 이용하며, 도 2 내지 도 4에서와 같이 제1전원(10)과 제2전원(30)은 교번되어 온/오프되도록 한다.

다시 말하면 제1전원(10)에 의해서는 뭉쳐있는 탄소섬유(100)가 분리되고, 제2전원(30)에 의해서는 출구홈(22)측의 탄소섬유가 1가닥씩 배출되는데, 이때 뭉쳐 있는 탄소섬유(100)를 분리한 후 배출되도록 하는 것이다.

한편, 제1전원(10)과 제2전원(30)의 -측은 공통으로 접지되도록 구성할 수 있다.

그리고, 제1전원(10)과 접지 사이와, 제2전원(30)과 접지사이에는 각각 제1스위치(50)와 제2스위치(60)가 구성된다. 이러한, 제1스위치(50)와 제2스위치(60)의 구동에 따라 제1전원(10)과 제2전원(30)은 교번되게 온/오프되도록 할 수 있다.

한편, 탄소섬유 분리기(20)의 입구홈(21) 상부는 도 4에 나타낸 바와 같이 상부에서 하부로 경사지도록 구성하는 경우 분리된 탄소섬유(100)가 하부의 출구(22) 측으로의 배출이 용이하도록 위치할 수 있다.

여기서, 탄소섬유 분리기(20)의 출구홈(22)은 제1전원(10)과 제2전원(30)의 -단자와 공통연결되도록 구성된 것을 알 수 있다.

이때, 다수의 분리홀은 1가닥 탄소섬유(100)의 직경대비 95% 내지 99%의 너비를 갖도록 구성하여 분리홀에서 바로 출구측으로 배출되지 않고, 제2전원(30)의 -전하와 +전하가 인가되는 경우에 서로 다른 전하에 의한 인력에 의해 배출되도록 한다.

여기서, 기판(70) 상부에는 분리장치의 출구홈(22)에서 배출되는 1가닥의 탄소섬유(100)를 부착하기 위한 테이프(80)가 더 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명에 따른 탄소섬유 분리방법은 기본적으로 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유(100)를 분리하는 방법에 있어서, 뭉쳐 있는 다수의 탄소섬유(100)에 직류전원의 +측 또는 -측 전원을 인가하여 정전기력에 의해 분리시킨다.

이를 보다 상세히 설명하면 우선, 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유(100)를 분리하는 방법에 있어서, 정전기력에 의해 다수의 탄소섬유(100)가 분리되도록 제1전원의 동일한 전하(예로써, + 전하)를 인가한다(S110).

그 다음 제1전원(10)에 의해 분리된 다수의 탄소섬유(100)를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈(21)과, 입구홈(21)에서 분리된 탄소섬유(100)를 배출하는 출구홈(22)이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기(20)의 입구홈(21)을 통해 출구홈(22)으로 탄소섬유(100)들이 도달한다. 이때, 출구홈(22)의 너비는 탄소섬유의 직경보다 상대적으로 작으므로 출구홈(22)에 걸려있게 된다(S120).

그러면 탄소섬유 분리기(20)의 출구홈(22)에는 제2전원(30)의 -전원을 인가하고, 출구홈(22)에 소정거리 이격된 기판(70)에는 제2전원(30)의 +전원을 인가하여 탄소섬유(100)가 출구홈(22)으로부터 기판(70)측으로 인력에 의해 배출된다(S130).

이때, 제2전원(30)인가시 제1전원(10)은 오프시킨다.

또한, 탄소섬유 분리장치의 출구홈(22)에서 배출된 탄소섬유(100)는 탄소섬유(100)를 접착하는 테이프에 부착된다.

한편, 제1전원에 의해 다수의 탄소섬유(100)에 정전기력이 발생하기 전에 다수의 탄소섬유(100)를 풍향기(40)의 풍향에 의해 분리시키는 단계(S100)가 더 포함될 수 있다.

이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 제1전원 20 : 탄소섬유 분리기
21 : 입구홈 22 : 출구홈
30 : 제2전원 40 : 풍향기
50 : 제1스위치 60 : 제2스위치
70 : 기판 80 : 테이프
100 : 탄소섬유

Claims

다수의 탄소섬유를 분리하는 장치에 있어서,
상기 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하여 분리되도록 전원을 인가하여 분리시키는 제1전원;
상기 제1전원에 의해 분리된 상기 다수의 탄소섬유를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈과, 상기 입구홈에서 분리된 탄소섬유를 배출하는 출구홈이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기; 및
상기 탄소섬유 분리기의 상기 입구홈에 존재하는 탄소섬유를 상기 출구홈측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 상기 탄소섬유 분리기의 상기 출구홈에 인가하는 제2전원;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유분리장치는 상기 제1전원에 의해 상기 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하기 전에 상기 다수의 탄소섬유를 풍향에 의해 분리시키는 풍향기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 제1전원과 상기 제2전원은 교번되어 온/오프되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 제1전원과 상기 제2전원은 직류전원인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제4항에 있어서,
상기 제1전원과 상기 제2전원의 -측은 공통으로 접지된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제5항에 있어서,
상기 제1전원과 상기 접지 사이와, 상기 제2전원과 상기 접지사이에는 각각 제1스위치와 제2스위치가 구성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 분리기의 상기 입구홈 상부는 상부에서 하부로 경사진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 분리기의 상기 출구홈은 상기 제1전원과 상기 제2전원의 -단자와 공통연결된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제8항에 있어서,
상기 탄소섬유 분리장치의 상기 출구홈에 상기 출구홈에서부터 설정된 간격 이격되어 상기 제2전원의 +전원을 인가하는 기판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제9항에 있어서,
상기 기판 상부에는 상기 분리장치의 출구홈에서 배출되는 1가닥의 탄소섬유를 부착하기 위한 테이프가 더 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
제1항에 있어서,
상기 분리홀은 1가닥 탄소섬유의 직경대비 95% 내지 99%의 너비를 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리장치.
삭제
뭉쳐있는 다수의 탄소섬유를 분리하는 방법에 있어서,
정전기력에 의해 상기 다수의 탄소섬유가 분리되도록 제1전원을 인가하는 단계; 및
상기 제1전원에 의해 분리된 상기 다수의 탄소섬유를 1가닥씩 분리시키기 위한 입구홈과, 상기 입구홈에서 분리된 탄소섬유를 배출하는 출구홈이 각각 형성된 다수의 분리홀을 갖는 탄소섬유 분리기의 상기 입구홈에 상기 탄소섬유들이 도달하면 상기 탄소섬유 분리기의 출구홈에 상기 탄소섬유를 상기 출구홈측으로 끌어당겨 배출하기 위한 제2전원을 인가하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
제13항에 있어서,
상기 제2전원인가시 상기 제1전원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
제13항에 있어서,
상기 탄소섬유 분리장치의 상기 출구홈에는 상기 제2전원의 +전원을 인가받는 기판이 더 구비되어 상기 탄소섬유를 배출시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
제13항에 있어서,
상기 탄소섬유 분리장치의 상기 출구홈에서 배출된 상기 탄소섬유는 상기 탄소섬유를 접착하는 테이프에 부착되는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.
제13항에 있어서,
상기 제1전원에 의해 상기 다수의 탄소섬유에 정전기력이 발생하기 전에 상기 다수의 탄소섬유를 풍향에 의해 분리시키는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 분리방법.