KR100572045B1 - Spinning nozzle assembly for tubular catrige filter fabrication - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멜트블로운 공정에 사용되는 방사 노즐 조립체에 관한 것으로, 방사되는 고분자 수지가 원형 권취봉에 균일하고 정확하게 권취되도록 한 방사 노즐에 관한 것이다The present invention relates to a spinning nozzle assembly for use in a meltblown process, and more particularly to a spinning nozzle in which a spinning polymer resin is wound uniformly and accurately on a circular winding rod.

본 발명에 따른 방사 노즐 조립체는 방사 노즐과 에어가이드의 간극을 0.1 mm 이내로 매우 정밀하게 조절할 수 있으며, 특히 가장자리에 위치한 노즐과 중심부에 위치한 노즐에서 방사되는 고분자의 양이 일정하게 유지되는 효과가 있다. The spinning nozzle assembly according to the present invention can adjust the gap between the spinning nozzle and the air guide very precisely within 0.1 mm, and in particular, the amount of polymer emitted from the nozzle located at the edge and the nozzle located at the center is kept constant. .

따라서, 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체를 이용하면 보다 균일한 포어 크기의 분포를 가지는 필터를 제조할 수 있다. Thus, using the spinning nozzle assembly according to the invention it is possible to produce a filter having a more uniform pore size distribution.

멜트블로운, 원통형, 필터, 방사, 노즐, 에어가이드 Meltblown, Cylindrical, Filter, Spinning, Nozzle, Airguide

Description

원통형 카트리지필터 제조를 위한 방사 노즐 조립체{SPINNING NOZZLE ASSEMBLY FOR TUBULAR CATRIGE FILTER FABRICATION}Spinning nozzle assembly for cylindrical cartridge filter manufacture {SPINNING NOZZLE ASSEMBLY FOR TUBULAR CATRIGE FILTER FABRICATION}

도 1은 본 발명의 방사 노즐 조립체를 이용하여 원통형 카트리지 필터를 생산하는 방법을 도시한 개략도1 is a schematic diagram illustrating a method of producing a cylindrical cartridge filter using the spinning nozzle assembly of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 분해 사시도2 is an exploded perspective view of the spinning nozzle assembly according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 요부 분해 사시도3 is an exploded perspective view of main parts of the spinning nozzle assembly according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 요부 분해 사시도4 is an exploded perspective view of main parts of the spinning nozzle assembly according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 결합 사시도5 is a combined perspective view of the spinning nozzle assembly according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 요부 확대 측단면도6 is an enlarged side sectional view of a main portion of the spinning nozzle assembly according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체의 확대 사용 상태도Figure 7 is an enlarged state of use of the spinning nozzle assembly according to the present invention

<*도면에 사용된 부호에 대한 설명*><* Description of the symbols used in the drawings *>

1: 방사 노즐 조립체 2: 방사된 용융 고분자 수지1: spinning nozzle assembly 2: spun molten polymer resin

3: 권취봉 4: 노즐 5, 6: 다이 몸통3: winding rod 4: nozzle 5, 6: die body

7: 유동로 8: 스프레더 9, 10:압축 공기 유입구7: flow path 8: spreader 9, 10: compressed air inlet

11: 압축공기 유출구 12: 노즐 몸통부 13: 노즐11: Compressed air outlet 12: Nozzle body 13: Nozzle

14: 에어가이드 15: 단차 16: 수평 방향 볼트14: Air guide 15: Step 16: Horizontal bolt

17: 수직 방향 볼트17: Vertical bolt

본 발명은 멜트블로운 공정에 사용되는 방사 노즐 조립체에 관한 것으로, 방사되는 고분자 수지가 원형 권취봉에 균일하고 정확하게 권취되도록 한 방사 노즐조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a spinning nozzle assembly for use in a meltblown process, and more particularly to a spinning nozzle assembly in which a polymer resin to be spun is wound uniformly and accurately on a circular winding rod.

본 발명의 방사 노즐 조립체는 폴리프로필렌 등의 고분자를 용융 방사시켜 원통형 카트리지필터를 제조하는데 사용되는 것으로서, 이를 이용하는 필터 제조 공정은 도 1에 나타낸 것과 같다. 도 1을 참조하면 방사 노즐 조립체(1)에서 방사된 용융 고분자 수지(2)가 고속으로 회전하는 원통형 권취봉(3)에 다층으로 감겨 원통형 카트리지필터로 가공되는 공정이 잘 나타나 있다. The spinning nozzle assembly of the present invention is used to produce a cylindrical cartridge filter by melt spinning a polymer such as polypropylene, and a filter manufacturing process using the same is shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, a process in which the molten polymer resin 2 radiated from the spinning nozzle assembly 1 is wound in multiple layers on a cylindrical winding rod 3 rotating at a high speed is processed into a cylindrical cartridge filter.

상기 필터 제조 공정에서, 방사되는 용융 고분자 수지(2)는 고온 고속의 압축 공기로 연신되며, 권취된 후에는 섬유 상호 간의 열적 결합으로 전체적인 원통 형상을 유지하게 된다. 이와 같이 용융된 고분자를 고온 고속의 열풍 기류를 이용하여 연신 및 적층시키는 방식을 멜트블로운(melt-blown) 방사라고 한다.In the filter manufacturing process, the molten polymer resin 2 to be spun is drawn with compressed air of high temperature and high speed, and after being wound, maintains the overall cylindrical shape by thermal bonding between the fibers. Melt-blown spinning is a method of stretching and laminating the molten polymer using a high temperature and high speed hot air stream.

멜트블로운 공정으로 제조된 원통형 카트리지필터는 미세입자 여과성능이 우수하고 불순 고형물 포집량이 크고 수명이 길며, 장섬유를 사용하여 섬유이탈이 거 의 없다는 장점을 가진다.The cylindrical cartridge filter manufactured by the melt blown process has the advantages of excellent fine particle filtration performance, large amount of impurity solids collection, long life, and almost no fiber separation using long fibers.

본 발명의 방사 노즐 조립체와 같이 수평 방사형 멜트블로운 공정에서 사용되는 노즐에 관한 종래 기술로는, 한국등록실용신안 20-0194856호의 "부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체"와 한국등록실용신안 20-0207534호의 "수평으로 실을 뽑는 금형"이 있다.Conventional techniques relating to nozzles used in horizontal radial melt blown processes, such as the spinning nozzle assembly of the present invention, include "melt blowing die assemblies for manufacturing nonwoven fabrics" and Korean Registered Utility Models 20-0207534. There is a "mould that pulls out horizontally".

상기 한국등록실용신안 20-0194856호는 멜트블로잉 다이를 다이 몸체와 다이 팁으로 분리하여 제작할 수 있게 함으로써, 멜트 블로잉 다이를 쉽게 제작할 수 있도록 한 점과, 다이 팁의 열 변형을 감소시켜 오리피스가 일직선 상에서 균일하게 위치할 수 있도록 한 점을 중요한 기술적 특징으로 한다.The Korean Utility Model Registration No. 20-0194856 allows the melt blowing die to be manufactured by separating the die body and the die tip, thereby making it easy to manufacture the melt blowing die, and reducing the thermal deformation of the die tip to straighten the orifice. One important technical feature is to ensure uniform positioning of the phase.

그러나, 상기 한국등록실용신안 20-0194856호의 멜트블로잉 다이 조립체에는 에어가이드가 설치되어 있지 않아 섬유의 연신 특성이 불균일하고, 특히 다이 조립체의 크기를 50cm 이상으로 하면 유동로의 중간 부분에는 고분자의 흐름이 많아지고 가장 자리에는 적어지는 현상이 발생하여 양쪽 끝단으로 갈수록 섬유의 형성이 급격히 감소하는 문제점이 있다.However, the melt blowing die assembly of Korean Utility Model Registration No. 20-0194856 does not have an air guide, and thus the stretching property of the fiber is uneven. Especially, when the size of the die assembly is 50 cm or more, the flow of the polymer flows in the middle of the flow path. There is a problem that increases the number and the edge is reduced to the formation of fibers rapidly toward both ends.

또한, 한국등록실용신안 20-0207534호는 노즐의 상하에 에어가이드가 장착된 형태의 금형을 개시하고 있으나, 상기 에어가이드는 양단에서만 고정되게 되어있어 10cm 정도의 소형 노즐에는 적용될 수 있으나, 이보다 큰 규모의 노즐에는 이와 같은 구조를 적용할 수 없다. In addition, Korean Utility Model Registration No. 20-0207534 discloses a mold in which an air guide is mounted on the top and bottom of the nozzle, but the air guide is fixed only at both ends, but may be applied to a small nozzle of about 10 cm, but larger than this. Such a structure cannot be applied to a nozzle of a scale.

즉, 한국등록실용신안 20-0207534호에서 개시하고 있는 구조를 20cm 정도의 노즐에 적용하면 중심 부위 에어가이드와 노즐 사이 간격이 지나치게 넓어지는 현 상이 나타나며, 이러한 상태로 용융방사를 행할 경우, 해당 부위에서는 고온 고속의 압축 공기가 불균일한 연신을 초래하여 결과적으로 실들이 권취봉에 닿기 전에 엉겨 붙어 부직포를 제대로 형성하지 못하는 문제점이 나타난다.That is, when the structure disclosed in Korean Utility Model Registration No. 20-0207534 is applied to a nozzle of about 20 cm, the gap between the air guide and the nozzle in the center part becomes excessively wide. When melt spinning is performed in such a state, the part In this case, the high temperature and high speed compressed air causes non-uniform stretching, and as a result, the threads are entangled before reaching the winding rods, thereby failing to properly form the nonwoven fabric.

상기한 불균일 연신은 공기압을 높이더라도 해결될 수 없으며, 만일 공기압을 지나치게 높이면 생성된 실이 권취봉의 영역을 벗어남은 물론 과도한 공기압을 유지하는데 많은 에너지 비용이 추가적으로 소요된다.The above non-uniform stretching can not be solved even by increasing the air pressure, and if the air pressure is too high, the resulting yarn is out of the region of the winding rod, and additionally, a large energy cost is required to maintain the excessive air pressure.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대형으로 제작되어도 전체 노즐에서 섬유가 균일하게 방사되며, 아울러 섬유가 좁은 영역에 일직선상으로 권취될 수 있는 방사 노즐 조립체를 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, to provide a spinning nozzle assembly in which the fiber is uniformly spun in the entire nozzle even in large size, and can be wound in a straight line in a narrow area.

이하 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성을 도 1 내지 도 7에 나타낸 본 발명의 일실시예를 들어 상세하게 설명한다. Hereinafter, the technical configuration of the present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to an embodiment of the present invention shown in Figs.

도 1은 본 발명의 방사 노즐 조립체를 이용하여 원통형 카트리지필터를 생산하는 방법을 나타낸 개략도이다. 도 1에서 본 발명의 방사 노즐 조립체(1)는 높은 여과 효율을 가진 원통형 카트리지필터를 경제적으로 제조하기 위하여 다수 개의 노즐(4)을 장착하고 있어야 하며, 이 노즐로부터 나오는 일렬로 이루어진 수백 가닥의 실은 전방에 위치한 권취봉(3)에 이르기 전까지 서로 합침이 없이 분리되어 방사되어야 한다.1 is a schematic diagram illustrating a method of producing a cylindrical cartridge filter using the spinning nozzle assembly of the present invention. In FIG. 1, the spinning nozzle assembly 1 of the present invention should be equipped with a plurality of nozzles 4 in order to economically manufacture a cylindrical cartridge filter with high filtration efficiency. Before reaching the winding rod (3) located in front of each other it should be separated and radiated without joining.

도 2는 본 발명에서 개시하고 있는 방사 노즐 조립체(1)의 분해 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 방사 노즐 조립체(1)는 다이 몸통(5, 6), 유동로(7), 스프레더(8), 압축 공기 유입구(9, 10), 압축 공기 유출구(11), 노즐 몸통부(12), 노즐(13), 에어가이드(14), 측면 덮개(18)로 구성된다.2 is an exploded perspective view of the spinning nozzle assembly 1 disclosed in the present invention. Referring to FIG. 2, the spinning nozzle assembly 1 of the present invention comprises a die body 5, 6, a flow path 7, a spreader 8, a compressed air inlet 9, 10, a compressed air outlet 11. And a nozzle body 12, a nozzle 13, an air guide 14, and a side cover 18.

상기 방사 노즐 조립체(1)에서 용융 고분자 수지는 다이 몸통(5, 6)에 설치된 유동로(7)를 통하여 스프레더(8)로 유입된다. 스프레더(8)로 유입된 용융 고분자 수지는 노즐 몸통부(12)에 설치된 다수개의 노즐(13)을 통하여 방사된다.In the spinning nozzle assembly 1, the molten polymer resin flows into the spreader 8 through a flow path 7 installed in the die bodies 5 and 6. The molten polymer resin introduced into the spreader 8 is radiated through a plurality of nozzles 13 installed in the nozzle body 12.

상기 스프레더(8)에는 2개의 단차(15)가 설치되어 있다.The spreader 8 is provided with two steps 15.

상기 노즐 몸통부(12) 및 노즐(13)의 전면에는 에어가이드(14)가 설치된다.An air guide 14 is installed on the front surface of the nozzle body 12 and the nozzle 13.

상기 에어 가이드에(14)에는 공기의 흐름을 원활하게 하는 경사면(19)가 설치된다.The air guide 14 is provided with an inclined surface 19 to smooth the flow of air.

상기 다이 몸통(5, 6)의 좌우 측면에는 측면 덮개(18)가 설치되어 압축 공기의 유출을 막는다.Side covers 18 are installed on the left and right sides of the die bodies 5 and 6 to prevent the leakage of compressed air.

상기 노즐(13)을 통하여 방사된 고분자 섬유는 에어가이드(14)와 노즐(13) 사이의 틈새를 통하여 고속으로 흐르는 고온 고속의 압축 공기에 의하여 급속히 연신된다.The polymer fiber spun through the nozzle 13 is rapidly drawn by hot air and high speed compressed air flowing through the gap between the air guide 14 and the nozzle 13 at high speed.

이때 노즐(13)을 통하여 연신되는 수백 가닥의 실들은 일렬로 서로 합침이 없이 연신되어야 하며, 이를 가능하게 하는 중요한 사항이 노즐(13)과 에어가이드(14)사이에 존재하는 간극의 크기이다.At this time, several hundred strands of yarns drawn through the nozzle 13 should be drawn without joining each other in a line, and an important matter for enabling this is the size of the gap between the nozzle 13 and the air guide 14.

상기 간극이 지나치게 크면 압축 공기에 의하여 연신되는 실들이 목포 거리까지 수평으로 연신이 되지 못하고 중도에 중력 낙하하여 실의 흐름이 불균일해지며 결과적으로 전체 실들의 권취되는 상하폭이 커친다.If the gap is too large, the yarns drawn by compressed air are not stretched horizontally up to the distance to Mokpo, but gravity falls midway, resulting in uneven flow of the yarns, and consequently, the top and bottom widths of the whole yarns are increased.

또한, 상기 간극이 노즐이 위치한 부위마다 다르면, 그 간극으로 나오는 공기의 속도와 양도 각 위치 마다 달라지기 때문에 연신되는 실들이 서로 달라 붙는 현상이 나타나며, 결과적으로 좁고 긴 권취봉에 권취가 불가능하게 되어 원통형 카트리지필터의 형성이 불가능해진다.In addition, if the gap is different for each location where the nozzle is located, the speed and amount of air coming out of the gap also varies for each position, so that the elongated yarns may stick together, resulting in improper winding of the narrow and long winding rods. Formation of the cylindrical cartridge filter becomes impossible.

본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 나타낸 것처럼 에어가이드(14)에 수평 방향 볼트(16)와 수직 방향 볼트(17)를 다수개 설치하여, 열에 의한 변형으로 노즐(13)과 에어가이드(14)와의 간극이 틀어지거나, 조립 시 간극이 잘못 맞추어 지는 것을 방지하였다. In the present invention, in order to solve the above problems, a plurality of horizontal bolts 16 and vertical bolts 17 are provided in the air guide 14 as shown in FIG. The gap with the air guide 14 is prevented or the gap is misaligned during assembly.

특히, 상기 수평 방향 볼트(16)와 수평 방향 볼트(17)를 다수개 설치함으로써, 상기 간극의 크기를 매우 정밀하게 조절할 수 있었으며, 0.1mm 정도의 작은 간극을 유지하는 것이 가능하였다. 이처럼 작은 간극을 유지함으로써 낮은 공기압과 공기유량으로도 균일한 연신을 유지할 수 있으며, 결과적으로 보다 적은 에너지로도 필요한 공기를 쉽게 공급할 수 있게 되는 효과가 있다.In particular, by providing a plurality of the horizontal bolt 16 and the horizontal bolt 17, it was possible to adjust the size of the gap very precisely, it was possible to maintain a small gap of about 0.1mm. By maintaining such a small gap, it is possible to maintain uniform stretching even at low air pressure and air flow rate, and as a result, it is possible to easily supply the necessary air with less energy.

아울러 본 발명에서는 노즐(13)과 에어가이드(14)사이로 흐르는 공기의 흐름을 원활하게 하기 위하여 에어가이드(14)에 경사면(19)을 설치하였다. In addition, in the present invention, the inclined surface 19 is provided on the air guide 14 to smooth the flow of air flowing between the nozzle 13 and the air guide 14.

도 2의 분해사시도를 참조하면, 본 발명에서는 스프레더(8)에 2개의 단차(15)를 설치하고 있음을 알 수 있는데, 상기 단차(15)는 용융된 고분자 수지가 스 프레더(8)의 중심부로 몰리는 현상을 방지하는 역할을 한다.Referring to the exploded perspective view of FIG. 2, in the present invention, it can be seen that two steps 15 are provided in the spreader 8, wherein the step 15 is a molten polymer resin of the spreader 8. It prevents the phenomenon of being driven to the center.

도 2에는 상기 단차(15)가 2개 설치되어 있으나, 용융 고분자의 유동 특성에 따라 단차의 높이와 갯수는 조절하여 사용하는 것이 가능하며, 이러한 조절은 당업자가 필요에 따라 임의 변형시켜 사용할 수 있는 범주에 들므로 더이상 상세히 설명하지는 않는다. 2 is provided with two steps 15, but it is possible to use the height and the number of steps according to the flow characteristics of the molten polymer, this adjustment can be used by those skilled in the art arbitrarily modified as needed It is in a category and will not be described in detail anymore.

용융된 고분자 수지가 스프레더의 중심부로 몰리는 현상은 중앙에 위치한 노즐이 가장자리에 위치한 노즐보다 유동로(7)로부터 노즐(13)까지의 거리가 짧기 때문에 나타나는 것으로서, 본 발명에서는 상기한 단차(15)를 설치함으로써, 각 노즐에서 방사되는 고분자의 양을 전체적으로 일정하게 유지시킬 수 있었다.The phenomenon that the molten polymer resin is driven to the center of the spreader is caused because the distance from the flow path 7 to the nozzle 13 is shorter than that of the nozzle located at the center, and the step 15 is described in the present invention. By providing, the amount of polymer emitted from each nozzle could be kept constant throughout.

따라서, 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체를 이용하면 매우 균일하게 연신 및 권취된 섬유로 이루어지는 원통형 카트리지필터는 얻을 수 있으며, 이렇게 제조된 필터는 종래 기술로 제조된 필터보다 균일한 포어(pore) 크기를 가지게 되므로 보다 정교한 여과가 가능하다. Therefore, using the spinning nozzle assembly according to the present invention, a cylindrical cartridge filter composed of fibers uniformly drawn and wound can be obtained, and the filters thus prepared have a uniform pore size than the filters manufactured in the prior art. More precise filtration is possible.

본 발명에 따른 방사 노즐 조립체는 방사 노즐과 에어가이드의 간극을 0.1 mm 이내로 매우 정밀하게 조절할 수 있으며, 특히 가장자리에 위치한 노즐과 중심부에 위치한 노즐에서 방사되는 고분자의 양이 일정하게 유지되는 효과가 있다.The spinning nozzle assembly according to the present invention can adjust the gap between the spinning nozzle and the air guide very precisely within 0.1 mm, and in particular, the amount of polymer emitted from the nozzle located at the edge and the nozzle located at the center is kept constant. .

따라서, 본 발명에 따른 방사 노즐 조립체를 이용하면 보다 균일한 포어 크기의 분포를 가지는 필터를 제조할 수 있다. Thus, using the spinning nozzle assembly according to the invention it is possible to produce a filter having a more uniform pore size distribution.

Claims (4)

일측면 중앙부에 합성 수지가 흐르는 유동로(7)가 설치되어 있고, 상기 유동로(7)에 연결되도록 스프레더(8)가공되어 있으며, 양 측면에서 관통하는 압축 공기 유입구(9, 10)가 설치되어 있고, 상기 압축 공기 유입구(9, 10)와 직교하도록 가공된 다수개의 압축공기 유출구(11)가 설치된 다이 몸통(5, 6)과;A flow path 7 through which a synthetic resin flows is installed at one side central part, and a spreader 8 is processed to be connected to the flow path 7, and compressed air inlets 9 and 10 penetrating from both sides are installed. Die bodies (5, 6) provided with a plurality of compressed air outlets (11) machined to be orthogonal to the compressed air inlets (9, 10); 상기 다이 몸통(5, 6)에 연통되어 있으며 다수개의 노즐(13)이 설치된 노즐 몸통부(12)와;A nozzle body portion 12 communicating with the die bodies 5 and 6 and provided with a plurality of nozzles 13; 상기 노즐 몸통부(12)의 전면에 설치되어 공기의 흐름을 유도하는 에어가이드(14)와;An air guide 14 installed at the front of the nozzle body 12 to induce the flow of air; 상기 다이 몸통(5, 6)의 양 측면에 설치되는 측면 덮개(18)로 구성된 것에 있어서,In the configuration of the side cover 18 is installed on both sides of the die body (5, 6), 상기 스프레더(8)에 단차(15)가 설치되어 용융 고분자가 스프레더(8)의 중앙부 몰리는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지필터 제조를 위한 방사 노즐 조립체.A stepped nozzle (15) is provided on the spreader (8) to prevent the molten polymer from being concentrated in the center of the spreader (8) spinning nozzle assembly for manufacturing a cylindrical cartridge filter. 삭제delete 제 1항에 있어서, 에어가이드(14)에 수평 방향 볼트(16)와 수직 방향 볼트(17)를 다수개 설치하여, 열에 의한 변형으로 노즐(13)과 에어가이드(14)와의 간극이 틀어지거나, 조립 시 간극이 잘못 맞추어 지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지필터 제조를 위한 방사 노즐 조립체2. The air guide 14 is provided with a plurality of horizontal bolts 16 and vertical bolts 17, so that the gap between the nozzle 13 and the air guide 14 is distorted due to heat deformation. , Spinning nozzle assembly for manufacturing a cylindrical cartridge filter, characterized in that the gap is prevented from being misaligned during assembly 제 1항에 있어서, 에어가이드(14)에 공기의 흐름을 원활하게 하는 경사면(19)이 설치된 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지필터 제조를 위한 방사 노즐 조립체The spinning nozzle assembly according to claim 1, wherein an inclined surface (19) is provided in the air guide (14) to facilitate the flow of air.
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