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KR20210101904A - Manufacturing equipment for cement paste - Google Patents

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KR20210101904A
KR20210101904A KR1020200016442A KR20200016442A KR20210101904A KR 20210101904 A KR20210101904 A KR 20210101904A KR 1020200016442 A KR1020200016442 A KR 1020200016442A KR 20200016442 A KR20200016442 A KR 20200016442A KR 20210101904 A KR20210101904 A KR 20210101904A
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김정중
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경남대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device for preparing cement paste having improved strength and toughness by mixing nanofibers and a cement solution. A cement paste preparing device, according to an embodiment of the present invention, comprises: an electrospinning unit (110) generating nanofibers (10a) by spraying a polymer solution (10) supplied to a syringe (111) from the outside to a spraying means (111a); a stirring unit (120) preparing cement paste by stirring the nanofibers (10a) inserted from the electrospinning unit (110) and a cement solution (20) supplied from the outside with a stirring means; and a power supply unit (130) supplying power to the electrospinning unit (110) and the stirring unit (120), respectively, wherein the polymer solution (10) is a first polymer solution (11) in which a first formic acid (11a) and chloroform (11b) are mixed, or a second polymer solution (13) in which a second formic acid (13a) and dichloromethane (13b) are mixed.

Description

시멘트 페이스트 제조장치{Manufacturing equipment for cement paste}Cement paste manufacturing equipment {Manufacturing equipment for cement paste}

본 발명은 시멘트 페이스트 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노섬유와 시멘트 용액을 혼합하여 강도 및 인성이 향상된 시멘트 페이스트를 제조하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a cement paste, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a cement paste having improved strength and toughness by mixing nanofibers and a cement solution.

콘크리트, 글로벌 건축 분야에서 중요한 역할을 하는 복합 재료이며, 콘크리트의 압축 강도는 거친 골재와 매트릭스 상이라는 두 가지 주요 단계에 의해 좌우된다. 이러한 주요 단계 중 시멘트가 주 성분인 매트릭스 상은 복합 재료에서의 강도가 약하다는 문제점이 있었고, 많은 건축 자재 연구자들로부터 시멘트의 강도를 높이는 방안이 연구되었다.Concrete, a composite material that plays an important role in the global architectural field, is governed by two main phases: the coarse aggregate and the matrix phase. Among these major steps, the matrix phase, in which cement is the main component, has a problem in that the strength of the composite material is weak, and many building material researchers have studied ways to increase the strength of cement.

시멘트 페이스트는 경화 조건, 수화 공정, 미세 구조 등과 같은 다양한 요인에 따라 기계적 강도가 달라지며, 특히 다른 혼합물을 사용하여 미세 구조를 수정하면 기계적 강도가 향상되는데 상당한 영향을 미친다는 연구결과가 발표된 바 있다. 또한, 다른 혼합물인 탄소 나노섬유를 사용하여 시멘트 성능이 향상되었다는 연구결과를 통해 탄소 나노섬유의 효과가 입증된 바 있다.The mechanical strength of cement paste varies depending on various factors such as curing conditions, hydration process, microstructure, etc. In particular, research results have been published that modifying the microstructure using different mixtures has a significant effect on improving the mechanical strength. have. In addition, the effect of carbon nanofibers has been proven through research results showing that the cement performance was improved by using a different mixture of carbon nanofibers.

탄소 나노섬유 중 하나인 나일론 66 나노섬유는 효소 성능 향상, 미세 조류 여과에서의 막 오염 제거, 리튬-이온 배터리용 열-안정성 분리기 등과 같이 다양한 분야에서 사용되고 있다.Nylon 66 nanofibers, one of the carbon nanofibers, are used in various fields, such as improving enzyme performance, removing membrane contamination in microalgal filtration, and heat-stable separators for lithium-ion batteries.

이러한 나일론 66 나노섬유는 탄성률이 다른 소재들에 비해 높고, 충격 흡수 속도가 빠르고, 혼합물 내에서 가교결합되어 혼합물의 강도를 향상시킨다는 점 등에 의해 매우 유용한 소재로 다양한 분야에서 사용되고 있다.These nylon 66 nanofibers have high elastic modulus compared to other materials, have a high impact absorption rate, and are cross-linked in the mixture to improve the strength of the mixture, and thus are used in various fields as a very useful material.

그러나 나일론 66 나노섬유는 시멘트의 특성을 향상시키는 소재로서 상용화된 적이 없었다.However, nylon 66 nanofibers have never been commercialized as a material to improve the properties of cement.

한편, 나일론 66 나노섬유는 전기 방사에 의해 생성되는 것이다. 여기서, 전기 방사는 정전기 상호 작용 원리에 기초하여 거친 표면, 나노 크기의 직경 및 고강도와 같은 유망한 특성을 갖는 폴리머, 세라믹 및 하이브리드 나노섬유와 같은 다른 종류의 나노섬유를 생산하는 기술이다.On the other hand, nylon 66 nanofibers are produced by electrospinning. Here, electrospinning is a technique to produce different kinds of nanofibers such as polymer, ceramic and hybrid nanofibers with promising properties such as rough surface, nano-sized diameter and high strength based on the electrostatic interaction principle.

종래의 전기 방사 시스템은 대한민국 등록특허공보 제10-1586733호(발명의 명칭: 나노섬유 제조용 전기방사장치), 대한민국 등록특허공보 제10-1382574호(발명의 명칭: 절연 케이스를 포함하는 나노섬유 제조용 전기방사장치) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1479194호(발명의 명칭: 전기방사장치 및 이를 이용한 나노섬유매트의 제조 방법) 등과 같이 개시된 바 있다.The conventional electrospinning system is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1586733 (Title of the invention: Electrospinning device for manufacturing nanofibers), Republic of Korea Patent Publication No. 10-1382574 (Title: For manufacturing nanofibers including an insulating case) Electrospinning apparatus) and Republic of Korea Patent Publication No. 10-1479194 (title of the invention: electrospinning apparatus and method of manufacturing a nanofiber mat using the same) have been disclosed as such.

상기 선행기술을 참조하면, 종래의 전기 방사 시스템은 고전압 전원 공급장치, 분사수단(주사기 및 바늘 또는 테일러 콘) 및 금속 수집기가 주요 구성요소이다.Referring to the prior art, in the conventional electrospinning system, a high voltage power supply, injection means (syringe and needle or Taylor cone), and a metal collector are main components.

그리고 종래의 전기 방사 시스템에서 나노섬유 특성은 테일러 콘과 금속 수집기 사이의 거리, 인가 전압 및 주사기의 공급 속도 등과 같은 전기 방사 설정에 의해 변화된다. 또한, 나노섬유의 성질은 주사기에 공급되는 폴리머 용액의 성질 변화의 영향에 따라 변화된다.And in the conventional electrospinning system, the nanofiber properties are changed by the electrospinning settings such as the distance between the Taylor cone and the metal collector, the applied voltage, and the feed rate of the syringe. In addition, the properties of the nanofibers are changed according to the effect of changes in the properties of the polymer solution supplied to the syringe.

그러나 종래의 전기 방사 시스템은 시멘트의 기계적 강도를 향상시키기 위한 방안으로서 상용화된 적이 없었고, 이에 따라 종래의 전기 방사 시스템은 나일론 66 나노섬유와 시멘트 용액의 교반을 용이하게 하기 위한 방안이 제안된 적이 없었다.However, the conventional electrospinning system has never been commercialized as a method for improving the mechanical strength of cement, and accordingly, the conventional electrospinning system has never been proposed as a method for facilitating the agitation of the nylon 66 nanofiber and the cement solution. .

대한민국 등록특허공보 제10-1586733호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1586733 대한민국 등록특허공보 제10-1382574호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1382574 대한민국 등록특허공보 제10-1479194호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1479194

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 포름산과 클로로포름이 혼합된 제1 폴리머 용액 또는 포름산과 디클로로 메탄이 혼합된 제2 폴리머 용액으로부터 생성된 나노섬유와 시멘트 용액을 혼합하여 강도 및 인성이 향상된 시멘트 페이스트를 제조하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by mixing the nanofibers and cement solution produced from the first polymer solution in which formic acid and chloroform are mixed or the second polymer solution in which formic acid and dichloromethane are mixed, strength and An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a cement paste having improved toughness.

그리고 본 발명은 나노섬유와 시멘트 용액을 혼합하기 전에 나노섬유를 동결건조 및 분쇄한 후, 분쇄된 나노섬유와 시멘트 용액을 혼합하여 시멘트 페이스트를 제조하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.And an object of the present invention is to provide an apparatus for preparing a cement paste by lyophilizing and pulverizing the nanofibers before mixing the nanofibers and the cement solution, and then mixing the pulverized nanofibers and the cement solution.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치는, 외부로부터 주사기(111)에 공급되는 폴리머 용액(10)을 분사수단(111a)으로 분사하여 나노섬유(10a)를 생성하는 전기방사부(110); 전기방사부(110)로부터 투입되는 나노섬유(10a)와 외부로부터 공급되는 시멘트 용액(20)을 교반수단으로 교반하여 시멘트 페이스트를 제조하는 교반부(120); 및 전기방사부(110)와 교반부(120)에 전원을 각각 공급하는 전원공급부(130);를 포함하고, 폴리머 용액(10)은, 제1 포름산(11a) 및 클로로포름(11b)이 혼합되는 제1 폴리머 용액(11) 또는 제2 포름산(13a) 및 디클로로 메탄(13b)이 혼합되는 제2 폴리머 용액(13)이다.As a technical means for achieving the above object, the cement paste manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention injects the polymer solution 10 supplied to the syringe 111 from the outside with the injection means 111a, Electrospinning unit 110 for generating a fiber (10a); a stirring unit 120 for preparing cement paste by stirring the nanofibers 10a input from the electrospinning unit 110 and the cement solution 20 supplied from the outside with a stirring means; and a power supply unit 130 for supplying power to the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120, respectively, wherein the polymer solution 10 is a mixture of the first formic acid 11a and chloroform 11b. The first polymer solution 11 or the second polymer solution 13 in which formic acid 13a and dichloromethane 13b are mixed.

그리고 제조장치(100)는, 전기방사부(110)와 교반부(120)의 사이에 위치되어 나노섬유(10a)가 교반부(120)로 투입되기 전에, 나노섬유(10a)를 동결건조수단으로 동결건조시키는 동결건조부(140); 및 동결건조부(140)와 교반부(120)의 사이에 위치되어 동결건조수단에 의해 동결건조된 나노섬유(10a)를 분쇄수단으로 분쇄시킨 후, 분쇄된 나노섬유(10a)를 교반부(120)에 투입시키는 분쇄부(150);를 더 포함한다.And the manufacturing apparatus 100 is positioned between the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120 to freeze-drying the nanofibers 10a before the nanofibers 10a are introduced into the stirring unit 120 . Freeze-drying unit 140 for freeze-drying; and the freeze-drying unit 140 and the stirring unit 120 positioned between the freeze-dried nanofibers 10a by the freeze-drying means and pulverizing the pulverized nanofibers 10a with the stirring unit ( It further includes; a crushing unit 150 to be put into the 120).

또한, 동결건조부(140)는, 상부에 분사수단(111a)이 관통되어 나노섬유(10a)가 투입되며, 하부가 분쇄부(150)와 결합되는 동결건조 용기(141); 동결건조 용기(141)와 연결되며, 동결건조 용기(141)에 냉각공기를 공급하는 동결수단(142); 동결건조 용기(141)와 연결되며, 동결건조 용기(141)를 감압시키는 감압수단(143); 동결건조 용기(141)와 연결되며, 감압수단(143)에 의해 감압된 동결건조 용기(141)를 가열하는 가열수단(144); 동결건조 용기(141)와 연결되며, 감압수단(143)과 가열수단(144)에 의해 나노섬유(10a)로부터 발생되는 수증기를 얼음상태로 수집하는 수증기 수집수단(145); 및 수증기 수집수단(145)과 연결되며, 수증기 수집수단(145)에 스팀을 분사하여 수증기 수집수단(145)이 수집한 얼음을 해빙하는 해빙수단(146);을 포함한다.In addition, the freeze-drying unit 140 includes a freeze-drying container 141 through which the spraying means 111a is penetrated at the upper part, the nanofibers 10a are put, and the lower part is combined with the pulverizing unit 150; Freezing means 142 connected to the freeze-drying container 141 and supplying cooling air to the freeze-drying container 141; a decompression means 143 connected to the freeze-drying container 141 and depressurizing the freeze-drying container 141; a heating means 144 connected to the freeze-drying container 141 and heating the freeze-drying container 141 decompressed by the decompression means 143; a water vapor collecting means 145 connected to the freeze-drying container 141 and collecting water vapor generated from the nanofibers 10a in an ice state by the decompression means 143 and the heating means 144; and a thawing unit 146 connected to the water vapor collecting unit 145 and spraying steam to the water vapor collecting unit 145 to thaw the ice collected by the water vapor collecting unit 145 .

그리고 나노섬유(10a)는, 나일론 66일 수 있다.And the nanofiber 10a may be nylon 66.

또한, 나노섬유(10a)는, 폴리머 용액(10)이 제1 폴리머 용액(11)인 경우, 분사수단(111a)로부터 분사되어 제1 나노섬유(12)로 생성되며, 제1 나노섬유(12)는, 클로로포름(11b)에 의해 표면이 거칠고 갈라진다.In addition, the nanofiber 10a is, when the polymer solution 10 is the first polymer solution 11, is sprayed from the spraying means 111a to produce the first nanofiber 12, and the first nanofiber 12 ), the surface is rough and cracked by chloroform (11b).

그리고 제1 나노섬유(12)는, 교반부(120)로부터 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트의 수화생성물에 산재되되, 거칠고 갈라지는 표면을 통해 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.And the first nanofiber 12 is interspersed with the hydration product of cement when it is stirred with the cement solution 20 from the stirring unit 120, and cross-linked to the hydration product of cement through a rough and cracked surface.

또한, 제1 폴리머 용액(11)은, 제1 나노섬유(12)의 거칠고 갈라지는 표면을 위해 제1 포름산(11a)과 클로로포름(11b)의 부피 비가 4:1이다.In addition, in the first polymer solution 11 , the volume ratio of the first formic acid 11a and chloroform 11b is 4:1 for the rough and cracked surface of the first nanofiber 12 .

그리고 나노섬유(10a)는, 폴리머 용액(10)이 제2 폴리머 용액(13)인 경우, 분사수단(111a)로부터 분사되어 제2 나노섬유(14)로 생성되며, 제2 나노섬유(14)는, 디클로로 메탄(13b)에 의해 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성된다.And the nanofiber 10a is, when the polymer solution 10 is the second polymer solution 13, is sprayed from the spraying means 111a to be produced as a second nanofiber 14, and the second nanofiber 14 , a microfilm is formed at the intersection between the nanofibers by dichloromethane (13b).

또한, 제2 나노섬유(14)는, 교반부(120)로부터 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트의 수화생성물에 산재되되, 미세 막을 통해 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.In addition, the second nanofibers 14 are interspersed with the hydration product of cement when agitated with the cement solution 20 from the agitator 120 , and are cross-linked to the hydration product of cement through a micro-membrane.

그리고 제2 폴리머 용액(13)은, 미세 막의 형성을 위해 제2 포름산(13a)과 디클로로 메탄(13b)의 부피 비가 4:1이다.And in the second polymer solution 13, the volume ratio of the second formic acid 13a to the dichloromethane 13b is 4:1 for the formation of a fine film.

또한, 교반부(120)는, 나노섬유(10a)와 시멘트 용액(20)이 투입되는 교반 용기(121); 교반 용기(121)의 내부에 위치되며, 교반 용기(121)에 투입되는 나노섬유(10a)와 시멘트 용액(20)을 교반하기 위한 자성체인 교반 바(123); 및 교반 용기(121)의 하부를 지지하며, 모터에 장착되는 자석 회전체가 전원공급부(130)로부터 공급되는 전원에 의해 회전되고, 자석 회전체가 회전을 통해 자석 회전체의 극과 반대되는 극을 따라 교반 바(123)가 회전되도록 하는 자석 교반기(125);를 포함한다.In addition, the stirring unit 120, the nanofiber (10a) and the cement solution (20) is put in the stirring vessel (121); A stirring bar 123 which is located inside the stirring vessel 121 and is a magnetic substance for stirring the nanofibers 10a and the cement solution 20 that are put into the stirring vessel 121; And supporting the lower portion of the stirring vessel 121, the magnet rotating body mounted on the motor is rotated by power supplied from the power supply unit 130, the magnet rotating body through the rotation and the opposite pole of the magnet rotating body It includes a; magnetic stirrer 125 to rotate the stir bar 123 along the.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 폴리머 용액을 기반으로 거칠고 갈라지는 표면의 제1 나노섬유가 시멘트의 수화생성물에 가교결합됨으로써, 시멘트 페이스트의 강도 및 인성이 향상될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the strength and toughness of the cement paste may be improved by crosslinking the first nanofibers having a rough and cracked surface to the hydration product of cement based on the first polymer solution.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 폴리머 용액을 기반으로 미세 막이 형성되는 제2 나노섬유가 시멘트의 수화생성물에 가교결합됨으로써, 시멘트 페이스트의 강도 및 인성이 향상될 수 있다.And, according to an embodiment of the present invention, the second nanofiber, on which a fine membrane is formed based on the second polymer solution, is cross-linked to the hydration product of cement, so that the strength and toughness of the cement paste can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노섬유를 동결건조 및 분쇄시킴으로써, 나노섬유와 시멘트 용액 간의 혼합 효율이 극대화될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by freeze-drying and pulverizing the nanofibers, the mixing efficiency between the nanofibers and the cement solution can be maximized.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 용액을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 인장 강도 시험 및 압축 강도 시험용 시편을 나타내는 도면이다.
도 5는 실제 인장 강도 시험 및 압축 강도 시험용 시편을 나타내는 이미지이다.
도 6은 제1, 2 나노섬유의 형태를 나타내는 이미지이다.
도 7은 제1, 2 나노섬유를 포함한 경화된 시멘트 페이스트의 미세 구조를 나타내는 이미지이다.
도 8은 나노섬유의 TGA-DTG 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 경화된 시멘트 페이스트의 TGA-DTG 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일반 시멘트 페이스트와 제1, 2 나노섬유를 포함한 경화된 시멘트 페이스트의 TGA 결과를 비교하는 그래프이다.
도 13은 일반 시멘트 페이스트와 제1, 2 나노섬유를 포함한 경화된 시멘트 페이스트의 28일 후 기계적 강도 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 일반 시멘트 페이스트와 제1, 2 나노섬유를 포함한 경화된 시멘트 페이스트의 변형률 곡선이다.
1 is a view for explaining a cement paste manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a polymer solution according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an additional configuration of the cement paste manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a specimen for a tensile strength test and a compressive strength test.
5 is an image showing a specimen for an actual tensile strength test and a compressive strength test.
6 is an image showing the shape of the first and second nanofibers.
7 is an image showing the microstructure of the hardened cement paste including first and second nanofibers.
8 is a graph showing the TGA-DTG results of nanofibers.
9 to 11 are graphs showing TGA-DTG results of hardened cement paste.
12 is a graph comparing the TGA results of the normal cement paste and the hardened cement paste including first and second nanofibers.
13 is a graph showing the mechanical strength results after 28 days of a normal cement paste and a hardened cement paste including first and second nanofibers.
14 is a strain curve of a normal cement paste and a hardened cement paste including first and second nanofibers.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리(범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the right (the scope of the present invention) should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, the embodiment is subject to various changes Since this is possible and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents that can realize the technical idea.In addition, the object or effect presented in the present invention must be included in all of the specific embodiments or It is not meant to include only such effects, so the scope of the present invention should not be construed as being limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, “between” and “immediately between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, etc., should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood as including the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the described feature, number, step, action, component, part or these It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in the dictionary should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치(100)(이하에서는, "제조장치(100)"라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the cement paste manufacturing apparatus 100 (hereinafter, referred to as "manufacturing apparatus 100") according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 용액을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 페이스트 제조장치의 추가 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a cement paste manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining a polymer solution according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention It is a view for explaining an additional configuration of the cement paste manufacturing apparatus according to the example.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제조장치(100)는 나노섬유(10a)와 시멘트 용액(20)이 혼합된 시멘트 페이스트를 제조하기 위해 전기방사부(110), 교반부(120), 전원공급부(130), 동결건조부(140) 및 분쇄부(150)를 포함하도록 구성된다.1 to 3 , the manufacturing apparatus 100 includes an electrospinning unit 110 , a stirring unit 120 , and a power supply unit to prepare a cement paste in which the nanofibers 10a and the cement solution 20 are mixed. 130 , and is configured to include a freeze-drying unit 140 and a pulverizing unit 150 .

전기방사부(110)는 폴리머 용액(10)을 전기방사하기 위한 주사기(111) 및 펌프(113)가 구비된다. 여기서, 전기방사부(110)의 전기방사는 전원공급부(130)로부터 공급되는 전원에 의해 이루어진다.The electrospinning unit 110 is provided with a syringe 111 and a pump 113 for electrospinning the polymer solution 10 . Here, the electrospinning of the electrospinning unit 110 is made by the power supplied from the power supply unit (130).

주사기(111)는 펌프(113)를 통해 외부로부터 공급되는 폴리머 용액(10)이 수용되며, 폴리머 용액(10)을 전기방사하기 위한 끝단에는 분사수단(111a)이 구비된다. 여기서, 외부는 폴리머 용액(10)을 제조하는 폴리머 용액 제조장치(미도시)일 수 있다.The syringe 111 accommodates the polymer solution 10 supplied from the outside through the pump 113 , and an injection means 111a is provided at an end for electrospinning the polymer solution 10 . Here, the outside may be a polymer solution manufacturing apparatus (not shown) for manufacturing the polymer solution 10 .

분사수단(111a)은 전원공급부(130)로부터 전원이 공급되기 전에 주사기(111)의 폴리머 용액(10)이 표면장력으로 인해 방울 형태로 유지되도록 하되, 전원공급부(130)로부터 전원이 공급되면 폴리머 용액(10)이 테일러 콘(Taylor cone)의 형태를 띠도록 하면서 전기적 반발력을 가지도록 한다.The injection means (111a) allows the polymer solution 10 of the syringe 111 to be maintained in a droplet shape due to surface tension before power is supplied from the power supply unit 130, but when power is supplied from the power supply unit 130, the polymer solution 10 While the solution 10 takes the shape of a Taylor cone, it has an electrical repulsive force.

이때, 폴리머 용액(10)은 전기적 반발력이 표면장력보다 커지게 되면, 분사수단(111a)으로부터 방사 및 연신되며, 이러한 과정을 통해 나노섬유(10a)가 생성된다.At this time, when the electrical repulsive force becomes greater than the surface tension, the polymer solution 10 is spun and stretched from the spraying means 111a, and the nanofibers 10a are generated through this process.

여기서, 나노섬유(10a)는 헥사메틸린디아민과 아디프산을 축중합시킴으로서 제조되는 폴리아미드로 의료용 및 산업용 섬유, 플라스틱 성형품 등에 널리 이용되고 있으며, 우수한 특성을 기반으로 자동차 에어백용 직물, 재봉사, 산업용 로프 등 산업자재 용도로 그 수요가 광범위하게 요구되는 소재인 나일론 66일 수 있다.Here, the nanofiber 10a is a polyamide produced by polycondensation of hexamethylindiamine and adipic acid, and is widely used in medical and industrial fibers, plastic molded products, etc. It may be nylon 66, a material that is widely demanded for industrial materials such as industrial ropes.

그리고 분사수단(111a)은 다양한 직경의 나노섬유(10a)의 생성을 위해 나노섬유(10a)의 직경을 달리하는 복수의 분사수단으로 구비되어 주사기(111)로부터 분리 및 결합될 수 있다. 구체적인 일례로, 분사수단(111a)은 직경이 20, 23, 25 mm로 구비될 수 있다.And the injection means (111a) is provided with a plurality of injection means having different diameters of the nanofibers (10a) to generate the nanofibers (10a) of various diameters can be separated and combined from the syringe (111). As a specific example, the injection means 111a may be provided with a diameter of 20, 23, or 25 mm.

또한, 분사수단(111a)은 교반부(120)의 교반 용기(121)와 이격거리가 60 mm일 수 있다.In addition, the injection means 111a may be spaced apart from the stirring vessel 121 of the stirring unit 120 by 60 mm.

한편, 폴리머 용액(10)은 제1 폴리머 용액(11) 및 제2 폴리머 용액(13)으로 구분될 수 있다.Meanwhile, the polymer solution 10 may be divided into a first polymer solution 11 and a second polymer solution 13 .

제1 폴리머 용액(11)은 제1 포름산(11a) 및 클로로포름(11b)이 혼합되는 중합체 용액이다. 구체적으로는, 제1 폴리머 용액(11)은 포름산 99 %(HCOOH; CAS No. 64-18-6)인 제1 포름산(11a)과 클로로포름(11b)(CHCl3; CAS No. 67-66-3)을 혼합한 중합체 용액이다.The first polymer solution 11 is a polymer solution in which the first formic acid 11a and chloroform 11b are mixed. Specifically, the first polymer solution 11 is a formic acid 99% (HCOOH; CAS No. 64-18-6) of the first formic acid (11a) and chloroform (11b) (CHCl 3 ; CAS No. 67-66-) It is a polymer solution mixed with 3).

이러한 제1 폴리머 용액(11)은 일례로, 제1 포름산(11a)과 클로로포름(11b)의 부피 비가 4:1이며, 폴리머 용액 제조장치(미도시)로부터 실온에서 3 시간의 교반을 통해 제조될 수 있다.The first polymer solution 11 is, for example, a volume ratio of the first formic acid 11a and chloroform 11b of 4:1, and is to be prepared by stirring at room temperature for 3 hours from a polymer solution manufacturing apparatus (not shown). can

그리고 제1 폴리머 용액(11)은 분사수단(111a)을 통해 생성되는 제1 나노섬유(12)를 위한 용액이기도 하다. 여기서, 제1 나노섬유(12)는 제1 나일론 66일 수 있다.And the first polymer solution 11 is also a solution for the first nanofibers 12 generated through the spraying means (111a). Here, the first nanofiber 12 may be a first nylon 66.

제1 나노섬유(12)는 제1 폴리머 용액(11)을 기반으로 생성되며, 교반부(120)를 통해 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트의 수화생성물 중에 산재되되, 거칠고 갈라지는 표면을 통해 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.The first nanofibers 12 are generated based on the first polymer solution 11, and are interspersed in the hydration product of cement when stirred with the cement solution 20 through the stirring unit 120, but through a rough and cracked surface. Crosslinked to hydration products of cement.

이러한 제1 나노섬유(12)는 클로로포름(11b)에 의해 표면이 거칠고 갈라지게 되어 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.The surface of the first nanofibers 12 is rough and cracked by chloroform 11b, and is cross-linked to the hydration product of cement.

이에 따라, 분사수단(111a)은 주사기(110)에 제1 폴리머 용액(11)이 공급되는 경우에 제1 나노섬유(12)를 생성하는 것으로 이해되어야 할 것이다.Accordingly, it will be understood that the injection means 111a generates the first nanofibers 12 when the first polymer solution 11 is supplied to the syringe 110 .

제2 폴리머 용액(13)은 제2 포름산(13a) 및 디클로로 메탄(13b)이 혼합되는 중합체 용액이다. 구체적으로, 제2 폴리머 용액(13)은 제1 포름산(11a)과 동일하게 포름산 99 %(HCOOH; CAS No. 64-18-6)인 제2 포름산(13a)과 디클로로 메탄(13b)(CH2Cl2; CAS No 75-09-2)을 혼합한 중합체 용액이다.The second polymer solution 13 is a polymer solution in which the second formic acid 13a and dichloromethane 13b are mixed. Specifically, the second polymer solution 13 is the same as the first formic acid 11a and the formic acid 99% (HCOOH; CAS No. 64-18-6) of the second formic acid 13a and dichloromethane 13b (CH2Cl2). ; CAS No 75-09-2) is a mixed polymer solution.

이와 같은, 제2 폴리머 용액(13)은 일례로 제2 포름산(13a)과 디클로로 메탄(13b)의 부피 비가 4:1이며, 폴리머 용액 제조장치(미도시)로부터 실온에서 3 시간의 교반을 통해 제조될 수 있다.As such, the second polymer solution 13 has, for example, a volume ratio of the second formic acid 13a and dichloromethane 13b of 4:1, and is stirred from a polymer solution manufacturing device (not shown) at room temperature for 3 hours. can be manufactured.

또한, 제2 폴리머 용액(13)은 분사수단(111a)을 통해 생성되는 제2 나노섬유(14)를 위한 용액이기도 하다. 여기서, 제2 나노섬유(14)는 제1 나노섬유(12)와 용질이 다른 제2 나일론 66일 수 있다.In addition, the second polymer solution 13 is also a solution for the second nanofibers 14 generated through the spraying means (111a). Here, the second nanofiber 14 may be a second nylon 66 having a different solute from the first nanofiber 12 .

제2 나노섬유(14)는 제2 폴리머 용액(13)을 기반으로 생성되며, 교반부(120)를 통해 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트 수화생성물 중에 산재되되, 미세 막을 통해 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.The second nanofibers 14 are generated based on the second polymer solution 13, and are interspersed in the cement hydration product when stirred with the cement solution 20 through the stirring unit 120, and hydration of the cement through the micro-membrane. crosslinked to the product.

이러한 제2 나노섬유(14)는 디클로로 메탄(13b)에 의해 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성되며, 상기의 미세 막을 통해 시멘트의 수화생성물에 가교결합된다.The second nanofiber 14 is formed with a micro-membrane at the intersection between the nano-fibers by dichloromethane 13b, and is cross-linked to the hydration product of cement through the micro-membrane.

이에 따라, 분사수단(111a)은 주사기(110)에 제2 폴리머 용액(13)이 공급되는 경우에 제2 나노섬유(14)를 생성하는 것으로 이해되어야 할 것이다.Accordingly, it will be understood that the injection means 111a generates the second nanofibers 14 when the second polymer solution 13 is supplied to the syringe 110 .

펌프(113)는 폴리머 용액 제조장치(미도시) 및 주사기(111)와 각각 연결되어 폴리머 용액 제조장치(미도시)로부터 제조된 제1 폴리머 용액(11) 또는 제2 폴리머 용액(13)이 주사기(110)에 공급되도록 한다.The pump 113 is connected to the polymer solution manufacturing device (not shown) and the syringe 111, respectively, so that the first polymer solution 11 or the second polymer solution 13 prepared from the polymer solution manufacturing device (not shown) is supplied with the syringe. (110) to be supplied.

교반부(120)는 분사수단(110)로부터 생성된 후 투입되는 나노섬유(10a)와 외부로부터 공급되는 시멘트 용액(20)이 교반된 시멘트 페이스트를 제조하기 위해 교반 용기(121), 교반 바(123) 및 자석 교반기(125)가 구비된다.The agitation unit 120 includes a stirring vessel 121, a stirring bar ( 123) and a magnetic stirrer 125 are provided.

여기서, 외부는 시멘트 용액(20)을 제조하는 시멘트 용액 제조장치(미도시)일 수 있으며, 시멘트 용액(20)은 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료가 적당 비율로 혼합된 포틀랜드 시멘트가 포함되는 용액일 수 있다. Here, the outside may be a cement solution manufacturing apparatus (not shown) for manufacturing the cement solution 20, and the cement solution 20 is a portland cement in which raw materials containing lime, silica, alumina and iron oxide are mixed in an appropriate ratio. The solution may be included.

교반 용기(121)는 분사수단(110)으로부터 생성되는 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)이 투입되는 용기이다.The stirring vessel 121 is a vessel into which the cement solution 20 and at least one of the first nanofibers 12 and the second nanofibers 14 generated from the spraying means 110 are put.

이러한 교반 용기(121)는 일측, 바람직하게는 내측에 전기 절연 벽이 구비되는 금속 용기일 수 있다.The stirring vessel 121 may be a metal vessel provided with an electrical insulating wall on one side, preferably on the inside.

교반 바(123)는 교반 용기(121)의 내측 하부에 위치되며, 회전을 통해 교반 용기(121)에 투입된 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)이 교반되도록 한다.The stirring bar 123 is located at the lower inner side of the stirring vessel 121, and at least one of the first nanofibers 12 and the second nanofibers 14 put into the stirring vessel 121 through rotation. Let the cement solution 20 be stirred.

이러한 교반 바(123)는 자석 교반기(125)에 의해 회전하게 되며, 이를 위해 자성체로 이루어진다.The stirring bar 123 is rotated by the magnetic stirrer 125, and for this purpose, it is made of a magnetic material.

자석 교반기(125)는 교반 용기(123)의 하부를 지지하며, 교반 바(123)의 회전을 위해 전원공급부(130)로부터 전원을 공급받는다.The magnetic stirrer 125 supports the lower portion of the stirring vessel 123 , and receives power from the power supply unit 130 for rotation of the stirring bar 123 .

그리고 자석 교반기(125)는 전원공급부(130)로부터 전원이 공급되는 경우, 내부에 구비되는 모터(미도시)에 장착된 자석 회전체(미도시)가 전원에 의해 회전되고, 자석 회전체(미도시)의 회전을 통해 교반 바(123)가 자석 회전체(미도시)의 극과 반대되는 극을 따라 회전되도록 함으로써, 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)이 교반 바(123)에 의해 혼합되도록 한다.And when power is supplied from the power supply unit 130 in the magnetic stirrer 125, a magnet rotating body (not shown) mounted on a motor (not shown) provided therein is rotated by power, and a magnet rotating body (not shown) At least one of the first nanofiber 12 and the second nanofiber 14 by causing the stirring bar 123 to rotate along a pole opposite to the pole of the magnet rotating body (not shown) through the rotation of the The nanofiber and the cement solution 20 are mixed by the stirring bar 123 .

즉, 상기의 교반부(120)는 구성을 통해 자성체의 회전을 기반으로 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)의 교반이 가능한 프로세스(E-Spinning process)를 구현하는 것이 가능하다.That is, the stirring unit 120 is capable of stirring at least one of the first nanofiber 12 and the second nanofiber 14 and the cement solution 20 based on the rotation of the magnetic body through the configuration. It is possible to implement an E-Spinning process.

전원공급부(130)는 전기방사부(110)와 교반부(120)에 전원을 각각 공급하기 위해 전원공급회로의 일측이 전기방사부(110) 및 교반부(120)와 각각 연결된다.The power supply unit 130 has one side of the power supply circuit connected to the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120, respectively, to supply power to the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120, respectively.

여기서, 전기방사부(110)에 전원을 공급하는 것은 분사수단(111a)에 전원을 공급하는 것이며, 교반부(120)에 전원을 공급하는 것은 자석 교반기(125)에 전원을 공급하는 것이다.Here, to supply power to the electrospinning unit 110 is to supply power to the injection means (111a), to supply power to the stirring unit 120 is to supply power to the magnetic stirrer 125.

또한, 전원공급부(130)가 분사수단(111a)에 전원을 공급하는 것은 일례로 분사수단(111a)이 12 kV의 전압에서 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)를 생성하기 위해 이루어질 수 있다.In addition, the power supply unit 130 supplies power to the injection means 111a, for example, the injection means 111a generates the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 at a voltage of 12 kV. can be done for

이러한 전원공급부(130)는 분사수단(111a)과 자석 교반기(125)에 임계 이상의 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해 회로의 타측이 접지되는 것이 바람직할 것이다.The power supply unit 130 is preferably the other side of the circuit is grounded in order to prevent the supply of more than critical power to the injection means (111a) and the magnetic stirrer (125).

동결건조부(140)는 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)이 교반되기 전에, 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)를 동결건조하기 위해 동결건조 용기(141), 동결수단(142), 감압수단(143), 가열수단(144), 수증기 수집수단(145) 및 해빙수단(146)을 포함하도록 구성된다.The freeze-drying unit 140 is the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 before the at least one nanofiber and the cement solution 20 are stirred, the first nanofiber 12 or the second nanofiber In order to freeze-dry the fibers 14, a freeze-drying container 141, a freezing means 142, a decompression means 143, a heating means 144, a water vapor collecting means 145 and a thawing means 146 are included. do.

동결건조 용기(141)는 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(140)의 투입을 위해 상부(141a)에 분사수단(111a)이 관통된다.In the freeze-drying container 141, the injection means 111a is penetrated in the upper part 141a for the input of the first nanofiber 12 or the second nanofiber 140.

이러한 동결건조 용기의 상부(141a)는 교반 바(123)의 교체를 위해 동결건조 용기(141)로부터 분리 및 결합 가능한 구조로 이루어진다.The upper portion (141a) of the freeze-drying container is configured to be separated and combined from the freeze-drying container (141) for replacement of the stirring bar (123).

또한, 동결건조 용기의 상부(141a)는 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)의 직경 변경을 위해 분사수단(111a)이 변경되는 경우, 분사수단(111a)이 관통 가능한 관통구(미도시)가 형성된 다른 상부로 교체될 수 있다.In addition, when the injection means (111a) is changed to change the diameter of the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14, the upper portion 141a of the freeze-drying container is penetrated through the injection means 111a. A sphere (not shown) may be replaced with another formed upper part.

동결수단(142)은 동결건조 용기(141)와 연결되며, 동결건조 용기(141)에 냉각공기를 공급하여 동결건조 용기(141)의 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)가 동결되도록 한다. 여기서, 냉각공기는 액화질소 등의 동결 위한 공기일 수 있다. The freezing means 142 is connected to the freeze-drying container 141, and supplies cooling air to the freeze-drying container 141 to the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 of the freeze-drying container 141. to be frozen. Here, the cooling air may be air for freezing, such as liquid nitrogen.

감압수단(143)은 동결건조 용기(141)와 연결되며, 동결건조 용기(141)가 진공 상태가 되도록 함으로써, 동결건조 용기(141)를 감압시킨다.The decompression means 143 is connected to the freeze-drying container 141, and by allowing the freeze-drying container 141 to be in a vacuum state, the freeze-drying container 141 is decompressed.

이와 같이, 감압수단(143)이 동결건조 용기(141)를 감압시키는 것은 수증기 수집수단(145)에 의해 동결된 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)로부터 수증기가 발생되도록 하는 조건을 형성하기 위함이다.As such, the decompression means 143 depressurizes the freeze-drying container 141 so that water vapor is generated from the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 frozen by the water vapor collecting means 145 . to form conditions.

가열수단(144)은 동결건조 용기(141)와 연결되며, 감압수단(143)에 의해 감압된 동결건조 용기(141)를 가열한다.The heating means 144 is connected to the freeze-drying container 141 and heats the freeze-drying container 141 decompressed by the decompression means 143 .

여기서, 가열수단(144)은 동결건조 용기(141)를 가열하기 위한 가열공기를 동결건조 용기(141)에 공급한다.Here, the heating means 144 supplies heating air for heating the freeze-drying container 141 to the freeze-drying container 141 .

또한, 가열수단(144)은 동결수단(142)의 냉각공기 공급 경로와 다른 공급 경로를 통해 가열공기를 공급한다. 이에 따라, 동결건조 용기(141)는 냉각공기 공급 경로와 가열공기 공급 경로가 별도로 구비되는 것이 바람직할 것이다.In addition, the heating means 144 supplies heating air through a supply path different from the cooling air supply path of the freezing unit 142 . Accordingly, the freeze-drying container 141 may preferably be provided with a cooling air supply path and a heating air supply path separately.

구체적인 일례로, 동결수단(142)은 동결건조 용기(141)의 측부와 연결되어 동결건조 용기(141)의 측부로부터 냉각공기가 확산되도록 하며, 가열수단(144)은 동결건조 용기(141)의 하부와 연결되어 동결건조 용기(141)의 하부로부터 가열공기가 확산되도록 할 수 있다.As a specific example, the freezing means 142 is connected to the side of the freeze-drying container 141 so that the cooling air is diffused from the side of the freeze-drying container 141 , and the heating means 144 is the freeze-drying container 141 . It may be connected to the lower portion so that heated air is diffused from the lower portion of the freeze-drying container 141 .

수증기 수집수단(145)은 동결건조 용기(141)와 연결되며, 감압수단(143) 및 가열수단(144)에 의해 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)로부터 발생되는 수증기를 수집한다.The water vapor collecting means 145 is connected to the freeze-drying container 141 and collects water vapor generated from the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 by the decompression means 143 and the heating means 144 . collect

이러한 수증기 수집수단(145)은 감압 및 가열된 동결건조 용기(141)와 온도 차를 두어 동결건조 용기(141)와의 압력 차가 발생되도록 하여 수증기를 수집하며, 상기와 같이 온도 차를 두어 수증기가 얼음 상태가 되도록 한다.The water vapor collection means 145 collects water vapor by placing a temperature difference with the freeze-drying container 141 under reduced pressure and heated so that a pressure difference with the freeze-drying container 141 is generated, and by placing the temperature difference as described above, the water vapor becomes ice make it state

해빙수단(146)은 수증기 수집수단(145)와 연결되며, 수증기 수집수단(145)에 스팀(Stim)을 분사하여 수증기 수집수단(141)이 수집한 얼음을 해빙한다. The thawing means 146 is connected to the water vapor collecting means 145 and sprays steam to the water vapor collecting means 145 to thaw the ice collected by the water vapor collecting means 141 .

이러한 해빙수단(146)은 수증기 수집수단(145)에 과하게 얼음이 수집되는 것을 방지하기 위해 수증기 수집수단(145)에 스팀을 분사한다.The thawing means 146 sprays steam to the water vapor collecting means 145 to prevent the ice from being excessively collected in the water vapor collecting means 145 .

또한, 해빙수단(146)은 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)의 동결건조 과정이 완료될 때마다 작동되어 수증기 수집수단(145)에 스팀을 분사한다.In addition, the thawing means 146 is operated whenever the freeze-drying process of the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 is completed to spray steam to the water vapor collecting means 145 .

분쇄부(150)는 동결건조 용기의 하부(141b)와 결합되며, 동결건조 용기의 하부(141b)에 형성된 관통구(미도시)를 통해 투입되는 동결건조된 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)를 분쇄하기 위한 분쇄수단이 구비된다.The crushing unit 150 is combined with the lower portion 141b of the freeze-drying container, and the lyophilized first nanofiber 12 or the first lyophilized nanofiber 12 or second inputted through a through-hole (not shown) formed in the lower portion 141b of the freeze-drying container. 2 A grinding means for grinding the nanofibers 14 is provided.

이러한 분쇄부(150)는 동결건조된 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)를 분쇄 가능한 수단이라면, 분쇄수단의 종류 및 방식을 한정하지 아니한다.If the pulverizing unit 150 is a means capable of pulverizing the lyophilized first nanofiber 12 or the second nanofiber 14, the type and method of pulverizing means is not limited.

또한, 분쇄부(150)는 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)의 분쇄가 완료되면, 제1 나노섬유(12) 또는 제2 나노섬유(14)를 하측에 위치되는 교반 용기(121)에 투입시킨다.In addition, the pulverization unit 150 is agitating the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 when the pulverization of the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 is completed, the first nanofiber 12 or the second nanofiber 14 is located on the lower side. It is put into the container (121).

이를 통해, 교반부(120)는 동결건조 및 분쇄된 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14) 중 적어도 하나의 나노섬유와 시멘트 용액(20)을 교반하여 시멘트 페이스트를 제조하게 된다.Through this, the agitator 120 stirs the cement solution 20 with at least one of the lyophilized and pulverized first nanofibers 12 and second nanofibers 14 to prepare a cement paste. .

한편, 제조장치(100)는 동결건조부(140) 및 분쇄부(150)의 구성이 생략되어도, 전기방사 및 교반 과정이 수행되기 때문에 시멘트 페이스트를 제조할 수 있다.On the other hand, the manufacturing apparatus 100 can manufacture the cement paste because the electrospinning and stirring process is performed even if the configuration of the freeze-drying unit 140 and the crushing unit 150 are omitted.

이하에서는, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트와 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트를 분석하기 위한 실험의 실시예에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, an embodiment of an experiment for analyzing the hardened cement paste including the first nanofibers 12 and the hardened cement paste including the second nanofibers 14 will be described in detail.

실시예 1에서는, 인장 강도 및 압축 강도 시험을 위해 시멘트 용액(20) 100g의 5 wt %인 4.3 ml의 제1 폴리머 용액(11)을 사용하여 제1 나노섬유(12)를 포함하는 시멘트 분말로 제조하였으며, 상기의 시멘트 분말을 사용하여 일정한 0.5 w/c 비(물/시멘트의 중량 비)의 시멘트 페이스트를 제조하였다.In Example 1, for the tensile strength and compressive strength tests, 4.3 ml of the first polymer solution 11, which is 5 wt % of 100 g of the cement solution 20, was used as a cement powder containing the first nanofibers 12. was prepared, and a cement paste having a constant 0.5 w/c ratio (weight ratio of water/cement) was prepared using the above cement powder.

그 후 또는 이와 동시에, 시멘트 용액(20) 100g의 5 wt %인 4.3 ml의 제2 폴리머 용액(13)을 사용하여 제2 나노섬유(14)를 포함하는 시멘트 분말로 제조하였으며, 상기의 시멘트 분말을 사용하여 일정한 0.5 w/c 비(물/시멘트의 중량 비)의 시멘트 페이스트를 제조하였다.After that or at the same time, 4.3 ml of the second polymer solution 13, which is 5 wt % of 100 g of the cement solution 20, was used to prepare a cement powder containing the second nanofibers 14, and the cement powder was used to prepare a cement paste with a constant 0.5 w/c ratio (weight ratio of water/cement).

그 후, 브리켓 및 입방체 오일 몰드를 사용하여 인장 강도 및 압축 강도 시험을 위한 시편을 제조하였다.Thereafter, specimens for tensile strength and compressive strength tests were prepared using briquettes and cubic oil molds.

여기서, 브리켓 시편은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 형태로 제조되었으며, 크기는 길이 75 mm, 두께 25 mm, 최소 단면적이 645 mm2일 수 있다.Here, the briquette specimens may be also been made of a form as shown in 4 (a), the size of length 75 mm, 25 mm, a minimum cross-section thickness of 645 mm 2.

이러한 브리켓 시편은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 3개씩 제조하였다. 여기서, 도 5의 (a)에 도시된 좌측 3개의 브리켓 시편은 일반 시멘트 페이스트의 시편일 수 있고, 중앙 3개의 브리켓 시편은 제1 나노섬유(12) 기반의 시멘트 페이스트의 시편일 수 있으며, 우측 3개의 브리켓 시편은 제2 나노섬유(14) 기반의 시멘트 페이스트의 시편일 수 있다.These briquette specimens were prepared three at a time as shown in Fig. 5 (a). Here, the three briquette specimens on the left shown in (a) of FIG. 5 may be specimens of general cement paste, and the three briquette specimens in the center may be specimens of cement paste based on the first nanofiber 12, and the right The three briquette specimens may be specimens of cement paste based on the second nanofiber 14 .

한편, 입방체 오일 몰드 시편은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 형태로 제조되었으며, 50×50×50 mm3의 입방체일 수 있다.On the other hand, the cubic oil mold specimen was prepared in the form as shown in (b) of FIG. 4, and may be a cube of 50×50×50 mm 3 .

이러한 입방체 오일 몰드 시편은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 3개씩 제조하였다. 여기서, 도 5의 (b)에 도시된 좌측 3개의 입방체 오일 몰드 시편은 일반 시멘트 페이스트의 시편일 수 있고, 중앙 3개의 입방체 오일 몰드 시편은 제1 나노섬유(12) 기반의 시멘트 페이스트의 시편일 수 있으며, 우측 3개의 입방체 오일 몰드 시편은 제2 나노섬유(14) 기반의 시멘트 페이스트의 시편일 수 있다.As shown in FIG. 5(b), three cube oil mold specimens were prepared. Here, the three cube oil mold specimens on the left shown in (b) of FIG. 5 may be specimens of general cement paste, and the three cube oil mold specimens in the center are specimens of cement paste based on the first nanofiber 12. Also, the three cube oil mold specimens on the right may be specimens of cement paste based on the second nanofiber 14 .

상기의 브리켓 시편과 입방체 오일 몰드 시편은 28일의 경화 후에 SEM의 인장 강도 및 압축 강도 시험에서 사용하였다.The above-mentioned briquette specimen and cubic oil mold specimen were used in the tensile strength and compressive strength tests of SEM after curing for 28 days.

실시예 2에서는, 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14)의 형태를 분석하기 위해, 상기 실시예 1의 시편 중 브리켓 시편의 파단된 부분에 대해 SEM 분석을 수행하여 획득한 SEM 이미지는 도 6에 도시된 바와 같다.In Example 2, in order to analyze the shape of the first nanofiber 12 and the second nanofiber 14, SEM obtained by performing SEM analysis on the fractured portion of the briquette specimen among the specimens of Example 1 The image is as shown in FIG. 6 .

여기서, 도 6의 (a)는 10 k 배율을 갖는 제1 나노섬유(12)의 형태, 도 6의 (b)는 50 k 배율을 갖는 제1 나노섬유(12)의 형태, 도 6의 (c)는 10 k 배율을 갖는 제2 나노섬유(14)의 형태 및 도 6의 (d)는 50 k 배율을 갖는 제2 나노섬유(14)의 형태에 대한 이미지이다.Here, Fig. 6 (a) is the form of the first nanofiber 12 having a magnification of 10 k, Fig. 6 (b) is the form of the first nanofiber 12 having a magnification of 50 k, ( c) is an image of the shape of the second nanofiber 14 having a magnification of 10 k, and FIG. 6 (d) is an image of the shape of the second nanofiber 14 having a magnification of 50 k.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1, 2 나노섬유(12, 14)는 그물 형태를 이루기 위해 복수의 나노섬유 간의 접촉이 이루어지고, 길이를 따라 연속적으로 균일한 직경을 이루게 된다. 또한, 제1 나노섬유(12)는 제2 나노섬유(14)에 비해 상대적으로 거칠고 갈라진 표면으로 갖게 된다.Referring to (a) and (b) of Figure 6, the first and second nanofibers 12 and 14 are in contact between a plurality of nanofibers to form a net shape, and have a continuous uniform diameter along the length. will achieve In addition, the first nanofiber 12 has a relatively rough and cracked surface compared to the second nanofiber 14 .

도 6의 (c) 및 (d)를 참조하면, 제2 나노섬유(14)는 제1 나노섬유(12)에 비해 표면이 평평하며, 제1 나노섬유(12)와 달리 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성된다.Referring to (c) and (d) of Figure 6, the second nanofiber 14 has a flat surface compared to the first nanofiber 12, and unlike the first nanofiber 12, at the intersection between the nanofibers. A fine film is formed.

상기의 실시예 2를 통해 제1 나노섬유(12)는 용매인 클로로포름(11b)에 의해 표면이 거칠고 갈라지며, 제2 나노섬유(14)는 용매인 디클로로 메탄(13b)에 의해 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성된다는 결과를 도출하였다.Through Example 2, the surface of the first nanofiber 12 is rough and cracked by the solvent chloroform 11b, and the second nanofiber 14 is the intersection point between the nanofibers by the solvent dichloromethane 13b. The result was derived that a fine film was formed on the

실시예 3에서는, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시편과 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시편에 대한 인장 강도 시험의 파괴 표면을 분석하기 위해, 경화된 시편의 SEM 분석을 수행하여 경화된 시편에 대한 SEM 이미지는 도 7에 도시된 바와 같다. 이때, 경화된 시편은 경화된 시멘트 페이스트를 의미할 수 있다.In Example 3, to analyze the fracture surface of the tensile strength test on the cured specimen including the first nanofiber 12 and the cured specimen including the second nanofiber 14, SEM of the cured specimen The SEM image of the specimen cured by performing the analysis is as shown in FIG. 7 . In this case, the hardened specimen may refer to a hardened cement paste.

여기서, 도 7의 (a)는 10 k 배율을 갖는 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시편의 미세 구조, 도 7의 (b)는 50 k 배율을 갖는 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시편의 미세 구조, 도 7의 (c)는 10 k 배율을 갖는 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시편의 미세 구조 및 도 7의 (d)는 50 k 배율을 갖는 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시편의 미세 구조에 대한 이미지이다.Here, (a) of FIG. 7 is a microstructure of a cured specimen including a first nanofiber 12 having a magnification of 10 k, and (b) of FIG. 7 is a first nanofiber 12 having a magnification of 50 k. The microstructure of the cured specimen including It is an image of the microstructure of the cured specimen including the second nanofiber 14 having

도 7을 참조하면, 수산화 생성물(CH)의 큰 프리즘 결정 및 칼슘 실리케이트 수화물(CSH)의 작은 섬유질 결정과 같은 시멘트 수화생성물에 제1, 2 나노섬유(12, 14)가 산재되는 것이 확인되었다.Referring to FIG. 7 , it was confirmed that the first and second nanofibers 12 and 14 were interspersed in the cement hydration product such as large prismatic crystals of the hydroxide product (CH) and small fibrous crystals of calcium silicate hydrate (CSH).

도 7의 (a) 및 (c)를 참조하면, 제1, 2 나노섬유(12, 14)(도 7의 "노란색 화살표")가 시멘트 수화생성물에 연결되어 가교제 역할을 수행하는 것으로 확인되었다. 또한, 인장 강도 시험에 의해 파괴된 나노섬유(도 7의 "검정색 화살표")가 확인되었다.Referring to (a) and (c) of Figure 7, it was confirmed that the first and second nanofibers (12, 14) (“yellow arrows” in Figure 7) were connected to the cement hydration product to serve as a crosslinking agent. In addition, fractured nanofibers (“black arrows” in FIG. 7 ) were identified by the tensile strength test.

도 7의 (b)를 참조하면, 경화된 시편 내부의 제1 나노섬유(12)는 제2 나노섬유(14)에 비해 상대적으로 표면이 거칠고 갈라지는 것이 확인되었다.Referring to (b) of FIG. 7 , it was confirmed that the surface of the first nanofiber 12 inside the cured specimen was relatively rough and cracked compared to the second nanofiber 14 .

도 7의 (d)를 참조하면, 경화된 시편 내부의 제2 나노섬유(14)는 제1 나노섬유(12)에 비해 상대적으로 표면이 평평하며, 제1 나노섬유(12)와 달리 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성되는 것이 확인되었다.Referring to (d) of Figure 7, the second nanofiber 14 inside the cured specimen has a relatively flat surface compared to the first nanofiber 12, and unlike the first nanofiber 12, nanofibers It was confirmed that a fine film was formed at the intersection of the liver.

상기의 실시예 3을 통해 제1 나노섬유(12)는 거칠고 갈라진 표면에 의해 시멘트 매트릭스에 고정되어 시멘트 수화생성물을 연결하고, 제2 나노섬유(14)는 미세 막을 통해 시멘트 매트릭스에 고정되어 시멘트 수화생성물을 연결한다는 결과를 도출하였다.Through Example 3 above, the first nanofibers 12 were fixed to the cement matrix by a rough and cracked surface to connect the cement hydration product, and the second nanofibers 14 were fixed to the cement matrix through a micro-membrane to hydrate the cement. The result of linking the products was derived.

실시예 4에서는, 먼저 나노섬유(10a)의 TGA-DTG 시험이 수행되었으며, 상기의 TGA-DTG 시험에 대한 결과는 도 8에 도시된 바와 같이 측정되었다.In Example 4, first, a TGA-DTG test of the nanofiber 10a was performed, and the results for the TGA-DTG test were measured as shown in FIG. 8 .

여기서, 도 8은 나노섬유(10a)의 TGA-DTG 시험 결과를 나타내는 그래프이다.Here, Figure 8 is a graph showing the TGA-DTG test results of the nanofiber (10a).

도 8을 참조하면, 나노섬유(10a)에 대한 중량 손실 곡선 및 그 유도체가 확인되었고, 이를 통해 300 ℃ 내지 410 ℃ 에서 나노섬유(10a)의 약 90% 중량 손실 발생이 확인되었으며, 이러한 중량 손실은 나노섬유(10a)의 분해에 의한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 8 , a weight loss curve and a derivative thereof for the nanofiber 10a were confirmed, and through this, it was confirmed that about 90% of the weight loss of the nanofiber 10a occurred at 300° C. to 410° C., such a weight loss It was confirmed by the decomposition of the silver nanofibers (10a).

그리고 제1 나노섬유(12) 및 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트의 TGA-DTG 시험이 수행되었으며, 상기의 TGA-DTG 시험 결과는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같다.And the TGA-DTG test of the hardened cement including the first nanofiber 12 and the second nanofiber 14 was performed, and the TGA-DTG test results are as shown in FIGS. 9 to 11 .

여기서, 도 9는 일반 시멘트(포틀랜드 시멘트) 페이스트의 TGA-DTG 결과를 나타내는 그래프이며, 도 10은 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 TGA-DTG 결과를 나타내느 그래프이고, 도 11은 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 TGA-DTG 결과를 나타내는 그래프이다.Here, FIG. 9 is a graph showing the TGA-DTG result of the general cement (Portland cement) paste, and FIG. 10 is a graph showing the TGA-DTG result of the hardened cement paste including the first nanofiber 12, 11 is a graph showing the TGA-DTG results of the hardened cement paste including the second nanofibers 14 .

도 9를 참조하면, w/c 비가 0.5인 일반 시멘트 페이스트는 145 ℃ 이전의 중량 손실이 물에 의해 이루어지며, 145 ℃~200 ℃에서의 중량 손실이 칼슘 실리케이트 수화물(CSH)의 탈수에 의해 이루어지고, 400 ℃~500℃에서의 중량 손실이 수산화칼슘(CH)의 탈수에 의해 이루어지며, 550 ℃~900 ℃에서의 중량 손실이 탈탄 공정으로 인한 방해석(CaCO3)의 분해에 의해 이루어지는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 9 , in a general cement paste with a w/c ratio of 0.5, the weight loss before 145° C. is caused by water, and the weight loss at 145° C. to 200° C. is achieved by dehydration of calcium silicate hydrate (CSH). It was confirmed that the weight loss at 400 ℃ ~ 500 ℃ is made by dehydration of calcium hydroxide (CH), and the weight loss at 550 ℃ ~ 900 ℃ is made by the decomposition of calcite (CaCO 3 ) due to the decarburization process. .

도 10 내지 도 11을 참조하면, 300 ℃~400 ℃의 온도 범위에서 제1, 2 나노섬유(12, 14)에 대한 피크가 확인되었으며, 제1, 2 나노섬유(12, 14)의 비율을 결정하기 위해서는 TGA 결과 비교를 통해 300 ℃의 초기 중량을 갖도록 개질될 필요가 있는 것으로 확인되었다.10 to 11, peaks for the first and second nanofibers 12 and 14 were confirmed in the temperature range of 300 ℃ to 400 ℃, the ratio of the first and second nanofibers 12 and 14 In order to determine it, it was confirmed through TGA result comparison that it needed to be modified to have an initial weight of 300 °C.

또한, 제1, 2 나노섬유(12, 14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트와 일반 시멘트 페이스트의 TGA 결과를 도 12에 도시된 바와 같이 비교하였다.In addition, the TGA results of the hardened cement paste including the first and second nanofibers 12 and 14 and the general cement paste were compared as shown in FIG. 12 .

여기서, 도 12 (a)는 제1 나노섬유를 포함하는 시멘트 페이스트와 일반 시멘트 페이스트의 TGA 결과 비교 그래프이고, 도 12 (b)는 제2 나노섬유를 포함하는 시멘트 페이스트와 일반 시멘트 페이스트의 TGA 결과 비교 그래프이다. 도 12에서 plain paste는 일반 시멘트 페이스트이며, N6601 MCP는 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트이고, N6602 MCP는 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트를 의미한다.Here, FIG. 12 (a) is a graph comparing the TGA results of the cement paste containing the first nanofiber and the general cement paste, and FIG. 12 (b) is the TGA result of the cement paste containing the second nanofiber and the general cement paste. This is a comparison graph. In FIG. 12 , plain paste is a general cement paste, N6601 MCP is a hardened cement including the first nanofibers 12 , and N6602 MCP is a hardened cement including the second nanofibers 14 .

도 12의 (a)를 참조하면, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 TGA 곡선과 일반 시멘트 페이스트의 TGA 곡선이 다른 것으로 확인되었으며, 특히 410 ℃에서 곡선의 차이가 가장 큰 것으로 확인되었다. 또한, 도 12의 (a)에 도시된 TGA 곡선을 통해 제1 나노섬유(12)를 경화된 시멘트 페이스트에 첨가할 때, 410 ℃에서 제1 나노섬유(12)의 비율은 0.62(0.6) %인 것으로 확인되었다.Referring to (a) of FIG. 12 , it was confirmed that the TGA curve of the hardened cement paste including the first nanofiber 12 and the TGA curve of the general cement paste were different, especially at 410 ° C. was confirmed to be In addition, when the first nanofibers 12 were added to the hardened cement paste through the TGA curve shown in (a) of FIG. 12 , the ratio of the first nanofibers 12 at 410° C. was 0.62 (0.6) % was confirmed to be

도 12의 (b)를 참조하면, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 TGA 곡선과 일반 시멘트 페이스트의 TGA 곡선이 다른 것으로 확인되었으며, 특히 410 ℃에서 곡선의 차이가 가장 큰 것으로 확인되었다. 그리고 도 12의 (b)에 도시된 TGA 곡선을 통해 제2 나노섬유(14)를 경화된 시멘트 페이스트에 첨가할 때, 410 ℃에서 제2 나노섬유(14)의 비율은 0.79(0.8) %인 것으로 확인되었다.Referring to (b) of FIG. 12 , it was confirmed that the TGA curve of the hardened cement paste including the second nanofiber 14 and the TGA curve of the general cement paste were different, especially at 410 ° C. was confirmed to be And when the second nanofiber 14 is added to the hardened cement paste through the TGA curve shown in (b) of FIG. 12, the ratio of the second nanofiber 14 at 410° C. is 0.79 (0.8)% was confirmed to be

상기의 제4 실시예를 통해 제1, 2 나노섬유(12, 14)의 백분율은 특정 온도(예: 410 ℃)에서 TGA 곡선 사이의 중량 손실에 기초하여 추정 가능하다는 결과를 도출하였다.Through the above fourth embodiment, the percentage of the first and second nanofibers 12 and 14 was derived that it can be estimated based on the weight loss between the TGA curves at a specific temperature (eg, 410° C.).

실시예 5에서는, 28일 경화 후의 일반 시멘트 페이스트, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 시멘트 페이스트 및 제2 나노섬유(14)를 포함하는 시멘트 페이스트의 기계적 특성이 도 13에 도시된 바와 같이 측정되었다.In Example 5, the mechanical properties of the ordinary cement paste after curing for 28 days, the cement paste including the first nanofibers 12 and the cement paste including the second nanofibers 14 were measured as shown in FIG. 13 . became

여기서, 도 13 (a)는 28일 후 인장 강도 결과를 나타내는 그래프이고, 도 13 (b)는 28일 후 압축 강도 결과를 나타내는 그래프이다. 도 13에서 plain paste는 일반 시멘트 페이스트이며, N6601 MCP는 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트이고, N6602 MCP는 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트를 의미한다.Here, FIG. 13 (a) is a graph showing the tensile strength result after 28 days, and FIG. 13 (b) is a graph showing the compressive strength result after 28 days. In FIG. 13 , plain paste is a general cement paste, N6601 MCP is hardened cement including the first nanofibers 12 , and N6602 MCP is hardened cement including second nanofibers 14 .

도 13의 (a)를 참조하면, 일반 시멘트 페이스트의 인장 강도는 1.14(0.172) Mpa, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 시멘트 페이스트의 인장 강도는 1.46(0.348) Mpa, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 시멘트 페이스트의 인장 강도는 1.51(0.166) Mpa로 측정되었다.13 (a), the tensile strength of the general cement paste is 1.14 (0.172) Mpa, the tensile strength of the cement paste including the first nanofiber 12 is 1.46 (0.348) Mpa, the second nanofiber ( The tensile strength of the cement paste containing 14) was measured to be 1.51 (0.166) Mpa.

도 13의 (b)를 참조하면, 일반 시멘트 페이스트의 압축 강도는 35.17(0.725) Mpa, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 시멘트 페이스트의 압축 강도는 37.90(2.376) Mpa, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 시멘트 페이스트의 인장 강도는 36.58(1.964) Mpa로 측정되었다.13 (b), the compressive strength of the general cement paste is 35.17 (0.725) Mpa, the compressive strength of the cement paste including the first nanofiber 12 is 37.90 (2.376) Mpa, the second nanofiber ( The tensile strength of the cement paste containing 14) was measured to be 36.58 (1.964) Mpa.

상기의 인장 강도 및 압축 강도 시험 후에 일반 시멘트 페이스트, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 탄성계수, 변형 능력 및 인성이 측정되었고, 상기의 인성은 도 14의 변형률 곡선의 비교를 통해 측정되었다.After the above tensile strength and compressive strength tests, the elastic modulus, deformability and toughness of the general cement paste, the hardened cement paste comprising the first nanofibers 12, and the hardened cement paste comprising the second nanofibers 14 was measured, and the toughness was measured through comparison of the strain curves of FIG. 14 .

여기서, 도 14는 일반 시멘트 페이스트와 제1, 2 나노섬유(12, 14)를 포함한 경화된 시멘트 페이스트의 변형률 곡선이다.Here, FIG. 14 is a strain curve of the hardened cement paste including the general cement paste and the first and second nanofibers 12 and 14 .

도 14를 참조하면, 일반 시멘트 페이스트의 인성은 62,000 J/m3, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 인성은 92,000 J/m3, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 인성은 88,000 J/m3로 측정되었다.Referring to FIG. 14 , the toughness of the general cement paste is 62,000 J/m 3 , and the toughness of the hardened cement paste including the first nanofibers 12 is 92,000 J/m 3 , including the second nanofibers 14 . The toughness of the hardened cement paste was measured to be 88,000 J/m 3 .

이에 따라, 일반 시멘트 페이스트의 인성과 비교하여 제1 나노섬유(12)를 시멘트 용액(20) 또는 시멘트 재료에 첨가할 때 경화된 시멘트 페이스트의 인성은 49 %, 제2 나노섬유(14)를 시멘트 용액(20) 또는 시멘트 재료에 첨가할 때 경화된 시멘트 페이스트의 인성은 42 % 증가된 것을 확인하였다.Accordingly, compared to the toughness of ordinary cement paste, when the first nanofibers 12 are added to the cement solution 20 or cement material, the toughness of the hardened cement paste is 49%, and the second nanofibers 14 are cemented to It was confirmed that the toughness of the hardened cement paste was increased by 42% when added to the solution 20 or cement material.

또한, 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 변형 능력은 일반 시멘트 페이스트와 비교하여 26 %, 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 변형 능력은 일반 시멘트 페이스트와 비교하여 22 % 증가된 것을 확인하였다.In addition, the deformability of the hardened cement paste including the first nanofibers 12 was 26% compared to that of the general cement paste, and the deformability of the hardened cement paste including the second nanofibers 14 was lower than that of the ordinary cement paste. It was confirmed that it was increased by 22% compared to .

상기의 실시예 4 및 5를 통해 제1, 2 나노섬유(12, 14)의 첨가로 경화된 시멘트 페이스트의 인장 강도, 압축 강도 및 인성은 일반 시멘트 페이스트에 비해 증가된 것을 확인하였다.Through the above Examples 4 and 5, it was confirmed that the tensile strength, compressive strength and toughness of the cement paste hardened by the addition of the first and second nanofibers 12 and 14 were increased compared to the general cement paste.

다만, 0.79 %인 제2 나노섬유(14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트는 0.62 %인 제1 나노섬유(12)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트보다 인장 강도가 높되, 압축 강도가 낮다는 것을 확인하였다.However, it is confirmed that the hardened cement paste containing the second nanofiber 14 of 0.79% has higher tensile strength than the hardened cement paste containing the first nanofiber 12 of 0.62%, but the compressive strength is low. did.

이에 따라, 인장 강도의 증가는 나노섬유 함량의 비율에 의존하지만, 압축 강도 및 인성은 나노섬유 함량의 비율에 크게 영향을 받지 않는 것을 확인하였다.Accordingly, it was confirmed that the increase in tensile strength depends on the ratio of the nanofiber content, but the compressive strength and toughness are not significantly affected by the ratio of the nanofiber content.

더 나아가, 제1, 2 나노섬유(12, 14)를 포함하는 경화된 시멘트 페이스트의 인장 강도 및 인성은 상기의 실시예 3에서 확인된 바와 같이, 거칠고 갈라진 표면의 제1 나노섬유(12)와 나노섬유의 교차점에 미세 막을 형성하는 제2 나노섬유(14)에 의해 증가된다는 결과를 도출하였다.Furthermore, the tensile strength and toughness of the hardened cement paste comprising the first and second nanofibers 12 and 14 were determined with the first nanofiber 12 having a rough and cracked surface, as confirmed in Example 3 above. The result was derived that increased by the second nanofiber 14 that forms a fine film at the intersection of the nanofibers.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, a person skilled in the art may use each configuration described in the above-described embodiments in a way that is combined with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that are not explicitly cited in the claims may be combined to form an embodiment, or may be included as new claims by amendment after filing.

10: 폴리머 용액,
10a: 나노섬유,
11: 제1 폴리머 용액,
11a: 제1 포름산,
11b: 클로로포름,
12: 제1 나노섬유,
13: 제2 폴리머 용액,
13a: 제2 포름산,
13b: 디클로로 메탄,
14: 제2 나노섬유,
20: 시멘트 용액,
100: 시멘트 페이스트 제조장치,
110: 전기방사부,
111: 주사기,
111a: 분사수단,
113: 펌프,
120: 교반부,
121: 교반 용기,
123: 교반 바,
125: 자석 교반기,
130: 전원공급부,
140: 동결건조부,
141: 동결건조 용기,
141a: 동결건조 용기 상부,
141b: 동결건조 용기 하부,
142: 동결수단,
143: 감압수단,
144: 가열수단,
145: 수증기 수집수단,
146: 해빙수단,
150: 분쇄부.
10: polymer solution;
10a: nanofiber,
11: first polymer solution,
11a: first formic acid,
11b: chloroform;
12: first nanofiber,
13: second polymer solution,
13a: second formic acid,
13b: dichloromethane,
14: second nanofiber,
20: cement solution;
100: cement paste manufacturing apparatus,
110: electrospinning unit,
111: syringe,
111a: injection means,
113: pump,
120: agitation unit;
121: stirring vessel,
123: stir bar,
125: magnetic stirrer,
130: power supply,
140: freeze-drying unit,
141: freeze-drying vessel,
141a: the top of the freeze-drying vessel,
141b: the lower part of the freeze-drying container;
142: freezing means;
143: pressure reducing means;
144: heating means;
145: means for collecting water vapor;
146: means of thawing,
150: crushing unit.

Claims (11)

나노섬유(10a)가 혼합된 시멘트 페이스트를 제조하기 위한 제조장치(100)에 있어서,
외부로부터 주사기(111)에 공급되는 폴리머 용액(10)을 분사수단(111a)으로 분사하여 상기 나노섬유(10a)를 생성하는 전기방사부(110);
상기 전기방사부(110)로부터 투입되는 나노섬유(10a)와 외부로부터 공급되는 시멘트 용액(20)을 교반수단으로 교반하여 시멘트 페이스트를 제조하는 교반부(120); 및
상기 전기방사부(110)와 상기 교반부(120)에 전원을 각각 공급하는 전원공급부(130);를 포함하고,
상기 폴리머 용액(10)은,
제1 포름산(11a) 및 클로로포름(11b)이 혼합되는 제1 폴리머 용액(11) 또는 제2 포름산(13a) 및 디클로로 메탄(13b)이 혼합되는 제2 폴리머 용액(13)인 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
In the manufacturing apparatus 100 for manufacturing a cement paste mixed with nanofibers (10a),
an electrospinning unit 110 for generating the nanofibers 10a by spraying the polymer solution 10 supplied to the syringe 111 from the outside to the spraying means 111a;
a stirring unit 120 for preparing cement paste by stirring the nanofibers 10a input from the electrospinning unit 110 and the cement solution 20 supplied from the outside with a stirring means; and
and a power supply unit 130 for supplying power to the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120, respectively.
The polymer solution 10,
Cement characterized in that it is a first polymer solution (11) in which first formic acid (11a) and chloroform (11b) are mixed or a second polymer solution (13) in which second formic acid (13a) and dichloromethane (13b) are mixed. paste making device.
제 1 항에 있어서,
상기 제조장치(100)는,
상기 전기방사부(110)와 상기 교반부(120)의 사이에 위치되어 상기 나노섬유(10a)가 상기 교반부(120)로 투입되기 전에, 상기 나노섬유(10a)를 동결건조수단으로 동결건조시키는 동결건조부(140); 및
상기 동결건조부(140)와 상기 교반부(120)의 사이에 위치되어 상기 동결건조수단에 의해 동결건조된 나노섬유(10a)를 분쇄수단으로 분쇄시킨 후, 분쇄된 나노섬유(10a)를 상기 교반부(120)에 투입시키는 분쇄부(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
The method of claim 1,
The manufacturing apparatus 100,
It is positioned between the electrospinning unit 110 and the stirring unit 120 and freeze-dried the nanofibers 10a by freeze-drying means before the nanofibers 10a are introduced into the stirring unit 120 . freeze-drying unit 140; and
It is located between the freeze-drying unit 140 and the stirring unit 120 and the freeze-dried nanofibers 10a are pulverized by the freeze-drying means, and then the pulverized nanofibers 10a are pulverized. Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a; crushing unit 150 for input to the stirring unit (120).
제 2 항에 있어서,
상기 동결건조부(140)는,
상부에 상기 분사수단(111a)이 관통되어 상기 나노섬유(10a)가 투입되며, 하부가 상기 분쇄부(150)와 결합되는 동결건조 용기(141);
상기 동결건조 용기(141)와 연결되며, 상기 동결건조 용기(141)에 냉각공기를 공급하는 동결수단(142);
상기 동결건조 용기(141)와 연결되며, 상기 동결건조 용기(141)를 감압시키는 감압수단(143);
상기 동결건조 용기(141)와 연결되며, 상기 감압수단(143)에 의해 감압된 동결건조 용기(141)를 가열하는 가열수단(144);
상기 동결건조 용기(141)와 연결되며, 상기 감압수단(143)과 상기 가열수단(144)에 의해 나노섬유(10a)로부터 발생되는 수증기를 얼음상태로 수집하는 수증기 수집수단(145); 및
상기 수증기 수집수단(145)과 연결되며, 상기 수증기 수집수단(145)에 스팀을 분사하여 상기 수증기 수집수단(145)이 수집한 얼음을 해빙하는 해빙수단(146);을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
3. The method of claim 2,
The freeze-drying unit 140,
a freeze-drying container 141 through which the spraying means 111a is penetrated in the upper portion, the nanofiber 10a is put, and the lower portion is combined with the pulverizing unit 150;
a freezing means 142 connected to the freeze drying container 141 and supplying cooling air to the freeze drying container 141;
a decompression means 143 connected to the freeze-drying container 141 and depressurizing the freeze-drying container 141;
a heating means 144 connected to the freeze-drying container 141 and heating the freeze-drying container 141 decompressed by the decompression means 143;
a water vapor collecting means 145 connected to the freeze-drying container 141 and collecting water vapor generated from the nanofiber 10a in an ice state by the decompression means 143 and the heating means 144; and
and a thawing means (146) connected to the water vapor collecting means (145) and spraying steam to the water vapor collecting means (145) to thaw the ice collected by the water vapor collecting means (145). Cement paste manufacturing equipment.
제 1 항에 있어서,
상기 나노섬유(10a)는, 나일론 66인 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
The method of claim 1,
The nanofiber (10a), cement paste manufacturing apparatus, characterized in that nylon 66.
제 4 항에 있어서,
상기 나노섬유(10a)는,
상기 폴리머 용액(10)이 상기 제1 폴리머 용액(11)인 경우, 상기 분사수단(111a)로부터 분사되어 제1 나노섬유(12)로 생성되며,
상기 제1 나노섬유(12)는,
상기 클로로포름(11b)에 의해 표면이 거칠고 갈라지는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
5. The method of claim 4,
The nanofiber (10a) is,
When the polymer solution 10 is the first polymer solution 11, it is sprayed from the spraying means 111a to produce a first nanofiber 12,
The first nanofiber 12 is,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that the surface is rough and cracked by the chloroform (11b).
제 5 항에 있어서,
상기 제1 나노섬유(12)는,
상기 교반부(120)로부터 상기 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트의 수화생성물에 산재되되, 상기 거칠고 갈라지는 표면을 통해 상기 시멘트의 수화생성물에 가교결합되는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
6. The method of claim 5,
The first nanofiber 12 is,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that when it is stirred with the cement solution (20) from the stirring unit (120), it is interspersed with the hydration product of cement, and cross-linked to the hydration product of the cement through the rough and cracked surface.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 용액(11)은,
상기 제1 나노섬유(12)의 거칠고 갈라지는 표면을 위해 상기 제1 포름산(11a)과 상기 클로로포름(11b)의 부피 비가 4:1인 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
6. The method of claim 5,
The first polymer solution 11,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that the volume ratio of the first formic acid (11a) and the chloroform (11b) is 4:1 for the rough and cracked surface of the first nanofiber (12).
제 4 항에 있어서,
상기 나노섬유(10a)는,
상기 폴리머 용액(10)이 상기 제2 폴리머 용액(13)인 경우, 상기 분사수단(111a)로부터 분사되어 제2 나노섬유(14)로 생성되며,
상기 제2 나노섬유(14)는,
상기 디클로로 메탄(13b)에 의해 나노섬유 간의 교차점에 미세 막이 형성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
5. The method of claim 4,
The nanofiber (10a) is,
When the polymer solution 10 is the second polymer solution 13, it is sprayed from the spraying means 111a to produce a second nanofiber 14,
The second nanofiber 14 is,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that a fine film is formed at the intersection between the nanofibers by the dichloromethane (13b).
제 8 항에 있어서,
상기 제2 나노섬유(14)는,
상기 교반부(120)로부터 상기 시멘트 용액(20)과 교반될 때 시멘트의 수화생성물에 산재되되, 상기 미세 막을 통해 상기 시멘트의 수화생성물에 가교결합되는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
9. The method of claim 8,
The second nanofiber 14 is,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that when it is stirred with the cement solution (20) from the stirring unit (120), it is interspersed with the hydration product of cement, and cross-linked to the hydration product of the cement through the fine membrane.
제 8 항에 있어서,
상기 제2 폴리머 용액(13)은,
상기 미세 막의 형성을 위해 상기 제2 포름산(13a)과 상기 디클로로 메탄(13b)의 부피 비가 4:1인 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
9. The method of claim 8,
The second polymer solution 13,
Cement paste manufacturing apparatus, characterized in that the volume ratio of the second formic acid (13a) and the dichloromethane (13b) to form the fine film is 4:1.
제 1 항에 있어서,
상기 교반부(120)는,
상기 나노섬유(10a)와 상기 시멘트 용액(20)이 투입되는 교반 용기(121);
상기 교반 용기(121)의 내부에 위치되며, 상기 교반 용기(121)에 투입되는 나노섬유(10a)와 시멘트 용액(20)을 교반하기 위한 자성체인 교반 바(123); 및
상기 교반 용기(121)의 하부를 지지하며, 모터에 장착되는 자석 회전체가 상기 전원공급부(130)로부터 공급되는 전원에 의해 회전되고, 상기 자석 회전체가 회전을 통해 상기 자석 회전체의 극과 반대되는 극을 따라 상기 교반 바(123)가 회전되도록 하는 자석 교반기(125);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 제조장치.
The method of claim 1,
The stirring unit 120,
a stirring vessel 121 into which the nanofibers 10a and the cement solution 20 are put;
a stirring bar 123 which is located inside the stirring vessel 121 and is a magnetic substance for stirring the nanofibers 10a and the cement solution 20 that are put into the stirring vessel 121; and
Supporting the lower portion of the stirring vessel 121, the magnet rotating body mounted on the motor is rotated by the power supplied from the power supply unit 130, the magnet rotating body through the rotation and the pole of the magnet rotating body Cement paste manufacturing apparatus comprising a; magnetic stirrer (125) for rotating the stirring bar (123) along opposite poles.
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