(Dispersion)Improvement of Atomization Technology by Hydraulic Jet Plasma

Toyama Industrial Technology Center

제64회 응용물리학회 춘계학술강연회

 

 

1. 서론

 

현재 서브미크론이즈 입자는 공업적으로 생산할 수 있는 기술이 확립되어 있고, 그 보다 작은 나노 입자는 사이에 강응집이 일어나기 때문에 통상 생산이 어렵다.

본 연구는 액중 입자로의 전하 조정 작용에 기대할 수 있는 액중 플라즈마 기술과 기존의 고압분사형 습식 미립화 장치의 복합화를 통해 기존의 입자·파이버를 나노 크기로 분산하는 시스템(액중 플라즈마 챔버)을 개발하였다.

 

2. 실험조건

 

실험 회로도를 그림 1에 나타낸다.고압분사형 습식미립화장치에는 ㈜스기노머신제 스타버스트(HJP-25005)를 사용하였다.나노입자 분산실험에서는 일본 아에로질 사의 산화티타늄 분말 P25(공칭 1차 입경:20nm)를 원료로 하여 분사압력 245MPa의 처리를 반복하여 30회 실시하였다.또한 액중 플라즈마 발생 시에는 주파수 30kHz의 AC펄스 전원을 사용하여 φ1.0mm의 막대 모양의 티타늄 전극에 ±2kV 전압을 간헐적으로 인가했다.

 

 

3. 실험결과와 고찰

 

액중 플라즈마로 인한 분산효과를 명확히 하기 위해 산화티타늄의 미처리품, 기존 고압분사처리품, 액중 플라즈마 챔버처리품의 메지안지름, 제타전위, pH변화를 비교하였다(표1).

산화티타늄은 황산법으로 만들어지기 때문에 분말을 이온교환수에 현탁할 때는 현탁액이 산성(pH3.79)을 나타내는 경향이 있다.

 

산화티타늄의 등전점은 pH6 부근이기 때문에 이러한 산성조건 하에서는 종래의 고압분사처리에서도 서브미크론까지의 분산은 쉽지만, 메디안 직경을 100nm 이하로 하는 것은 어려웠다.  이에 반해 액중 플라즈마 챔버 처리에서는 pH를 산성측 pH3.01)로 다시 전환시켜 메디안 직경을 78nm로 할 수 있었다. 이는 액중 플라즈마 챔버의 처리에 따른 플라즈마 챔버의 처리로 pH가 등전점에서 떨어진 것, 즉 입자 표면에 정전적 반발력이 부가되면서 분산되기 쉬운 환경으로 변화했기 때문이라고 본다.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=KJmgnjN_AA0