KR100609637B1 - 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미크론 단위의 기공 및 모세관이 형성되어 오염된 냉간압연유가 통과될 때 이에 포함된 금속분 등의 고형물을 정밀 여과하는 필터에 다수장 적층되는 필터 페이퍼로서 폴리에스테르 부직포가 액상의 탄성코팅재에 함침되어 내부 기공 및 모세관이 탄성코팅재에 의해 코팅된 구성을 가짐으로써 열에 강하여 열변형이 적고, 고압 압축공기를 송출하는 역세척시에 부직포 모의 이탈이나 기공 또는 모세관의 파손이 방지되어 내구성이 강하며, 종래 유리섬유로 된 필터 페이퍼의 까다로운 작업조건을 해소하고, 단품을 다수장 끼워 그대로 사용할 수 있어 필터 조립이 용이한 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 삽입공이 형성된 일정 형상 및 두께의 폴리에스테르 부직포로 형성되고, 상기 폴리에스테르 부직포는 탄성코팅재에 의해 내부에 형성된 기공과 모세관을 이루는 모가 코팅으로 고착되어, 내유성과 내열성과 내마모성 및 탄성력이 유지되는 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼와; 폴리에스테르 부직포를 탄성코팅재 용액에 함침시켜 내부 조직인 기공과 모세관을 이루는 모를 고착하여 탄성복원력이 유지되게 코팅하는 단계; 코팅이 끝난 폴리에스테르 부직포를 150~190℃의 온도에서 일정 두께로 압착하는 단계; 가운데 삽입공이 형성된 필터 페이퍼의 단위체로 재단하는 단계;로 구성된 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 제조방법이 제공된 다.

필터, 필터 페이퍼, 냉간압연유, 부직포, 합성고무, 포름알데히드

Description

냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 그 제조방법{A filter paper and its manufacturing method}

도 1은 냉간압연유 필터의 분해 사시도

도 2는 냉간압연유 필터의 종단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 필터 페이퍼 2 : 통공

3 : 나사부 4 : 받침대

5 : 지지관 6 : 삽입공

7 : 압착판 8 : 너트

100 : 냉간압연유 필터

본 발명은 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미크론 단위의 기공 및 모세관이 형성되어 오염된 냉간압연유가 통과될 때 이에 포함된 금속분 등의 고형물을 정밀 여과하는 필터에 다수장 적층되는 필터 페이퍼로서 폴리에스테르 부직포가 액상의 탄성코팅재에 함침되어 내부 기공 및 모세관이 탄성코팅재에 의해 코팅된 구성을 가짐으로써 열에 강하여 열변형이 적고, 고압 압축공기를 송출하는 역세척시에 부직포 모의 이탈이나 기공 또는 모세관의 파손이 방지되어 내구성이 강하며, 종래 유리섬유로 된 필터 페이퍼의 까다로운 작업조건을 해소하고, 단품을 다수장 끼워 그대로 사용할 수 있어 필터 조립이 용이한 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

압연장치는 강판을 압착 및 신장시켜 얇은 판으로 만드는 장치로서, 두개의 압연롤러가 강판을 압착하게 된다. 이 때 발생되는 마찰과 열을 제거해 주어야 양호한 압연이 이루어지게 된다. 따라서 압연시의 마찰을 적게하는 윤활유와, 압연시 발생하는 열을 흡수하는 매체가 필요하게 되는데, 냉간압연유가 상기 두가지 역할을 하게 된다.

그러나 압연시에는 금속분 등의 각종 이물질의 고형분이 발생하여 이러한 고형분이 압연시에 유입되면 품질 불량으로 이어지기 때문에 정밀하게 여과할 필요성이 있다.

이 때 사용되는 것이 냉간압연유 필터이다. 냉간압연유 필터는 다수개의 통공이 형성되고 상단에 나사부가 형성되며 하단에 넓은 받침대가 형성된 관체의 지지관과, 일정한 형상과 두께를 가지고 가운데에 삽입공이 형성되며 상기 지지관에 다수장 끼워져 적층된 필터 페이퍼와, 상기 필터 페이퍼를 압착하여 견고히 지지하 는 압착판과, 상기 압착판과 지지관의 받침대 사이의 필터 페이퍼를 고정하는 너트가 나사부에 체결된 구조를 가진다.

이와 같은 냉간압연유 필터에 사용되는 필터 페이퍼는 냉간압연유에 포함된 미세한 고형분까지 걸러 주어야 하므로 다공질의 재료가 사용되는데, 주로 유리섬유(glass wool)와 나일론 부직포가 사용되고 있다.

유리섬유로 된 필터 페이퍼는 유리섬유가 열경화성 수지로 압축고착된 것으로, 표면에 유막이 형성되어 슬러지가 여과되고 냉간압연유만 필터링 되도록 하는 구조이다. 그러나 유리섬유의 필터 페이퍼는 그 두께가 두껍고, 다수장 적층하여 체결하게 되면 외형이 균일하지 못하여 연마를 행하는 과정이 필수적으로 요구되는 등 그 작업과정 및 조건이 매우 번거로운 문제점이 있다.

상기와 같은 유리섬유로 된 필터 페이퍼의 문제점을 해소하기 위하여 그 대안으로 나일론 부직포가 필터 페이퍼로 사용되기도 한다.

나일론 부직포로 된 필터 페이퍼는 10mm 정도의 두께를 가지고, 지지관에 다수장 적층된 후 너트에 의해 압착판과 받침대 사이에서 각각이 2~3mm정도로 압착되어 장착된다.

그러나 상기의 나일론 부직포는 열에 대한 내성이 부족한 것에 큰 문제점이 있다. 즉, 냉간압연유는 압연시 발생되는 열을 흡수하여 필터에 이르게 되고, 이 때의 온도가 40~50℃가 된다. 이와 같은 고열의 냉간압연유에 의하여 나일론 부직포는 열변형이 일어나고, 열변형에 의한 탄성력의 상실로 여과 기능이 함께 상실되게 된다.

그리고 냉간압연유의 여과가 일정시간 일어나면, 필터의 표면에 많은 슬러지가 부착되고, 필터 페이퍼의 내부 기공 및 모세관에도 슬러지가 부착되어 여과 기능이 저하된다. 따라서 일정 간격으로 슬러지를 제거해 주어야 하는데, 이를 역세척이라 한다.

역세척은 약 5Kg/㎠의 고압 압축공기를 냉간압연유의 흐름방향과 반대 방향으로 필터에 송출하여, 슬러지를 불어 내는 것으로, 지지관의 내부 관로와 지지관에 형성된 통공을 통하여 필터 페이퍼로 나가게 된다.

이와 같은 역세척의 과정에서 나일론 부직포의 경우는 고압의 압축공기가 유입되면 기공과 모세관 및 적층된 사이 공간이 압축공기에 의해 확장되고, 확장된 공간으로 고압의 압축공기가 통과하면서 이에 붙은 슬러지가 떨어져 나가게 된다.

그러나 나일론 부직포는 열변형에 의해 탄성력이 상실되어 있으므로, 확장된 후 다시 축소되지 않아 여과의 기능이 상실되게 되는 문제점이 있다. 따라서 수없이 많이 반복되는 역세척에 의하여 탄성과 복원력이 저하되어 필터가 단기간에 막혀 기능이 상실된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 폴리에스테르 부직포로 필터 페이퍼를 만들고, 상기 폴리에스테르 부직포의 내부 기공 및 모세관을 탄성코팅재로 코팅하여 일정 두께로 압착 제조함으로써, 고온에서의 열변형이 없어 고온의 압연유에 포함된 고형물의 여과가 우수하고, 역세척시에 기 공과 모세관 및 적층된 사이 간격이 확장된 후 다시 원상태로 탄성복원됨으로써 여과 기능의 저하가 없으며, 내구 수명이 증대되는 합성고무가 코팅된 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명에 의한 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명인 필터 페이퍼(1)를 하나의 구성요소로 하는 냉간압연유 필터(100)는 다수개의 통공(2)이 형성되고 상단에 나사부(3)가 형성되며 하단에 넓은 받침대(4)가 형성된 관체의 지지관(5)과, 일정한 형상과 두께를 가지고 가운데에 삽입공(6)이 형성되며 상기 지지관(5)에 다수장 끼워져 적층된 필터 페이퍼(1)와, 상기 필터 페이퍼(1)를 압착하여 견고히 지지하는 압착판(7)과, 상기 압착판(7)과 지지관(5)의 받침대(4) 사이에 다수장 적층된 필터 페이퍼(1)를 가압고정하는 너트(8)가 나사부(3)에 체결된 구조를 가진다.

본 발명은 상기 중 필터 페이퍼(1)의 구조 및 그 제조방법에 특징이 있다. 즉, 필터 페이퍼(1)는 가운데 삽입공(6)이 형성된 일정 형상의 폴리에스테르 부직포이고, 상기 폴리에스테르 부직포는 탄성코팅재에 의해 내부에 형성된 기공과 모세관을 형성하는 모(毛)가 코팅으로 고착되어 탄성복원력이 향상되고, 압착할 필요성이 없는 강성과 두께를 가짐을 특징으로 한다.

상기의 탄성코팅재는 합성고무(acrylenitrile butadiene)와 열경화성 수지인 포름알데히드(formaldehyde)가 중량비로 약 1:1의 혼합으로 형성된다. 상기의 합성고무는 당업계에서 수입유통되는 제품을 그대로 사용하는 것이면 되고, 수입유통되는 합성고무는 고형분이 약40중량％이고 나머지는 물로 이루어져 있다. 그리고 포름알데히드(formaldehyde) 또한 당업계에서 유통되는 제품을 그대로 사용하면 되고, 그 일례는 한국 대양화학의 밀벤 M-85(MIRBANE M-85)로서, 이는 고형분이 약74중량％이고 나머지는 주용제인 물로 되어 있다.

이와 같이 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 나일론 부직포로 된 것보다 내열성과 탄성이 우수하고, 수분흡수율이 0.4％(RH65％)의 화학적 물리적 성질을 가지고 있다.

그리고 코팅에 의하여 미크론 단위의 폴리에스테르 부직포의 모가 서로 고착됨으로써 기공의 복원력이 향상되어, 슬러지의 침투를 막아 줌으로써 필터(100)의 수명이 연장된다. 그리고 필터 페이퍼(1)의 외관으로 한번의 재단으로 그 제조가 완성됨으로 표면을 연마할 필요가 없이 손으로 쉽게 조립을 할 수 있어, 시간 단축을 비롯한 생산성의 증대가 가능하게 된다.

이와 같은 특징을 가진 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 필터 페이퍼(1)의 가운데에 형성된 삽입공(6)에 지지관(5)을 관통되게 다수장 끼워 지지관(5)의 높이만큼 적층시키고, 지지관(5)의 상단에 형성된 나사부(3)에 너트(8)를 체결하여 가압고정하면, 지지관(5)의 하단부에 형성된 받침대(4)와 최상부의 필터 페이퍼(1)의 상부에 끼워진 압착판(7)으로 적층된 필터 페이퍼(1)들이 압착되어 도 2에 도시된 바와 같이 아주 조밀하게 적층된 필터(100)가 구성된다.

이와 같은 구조에서 본 발명은 종래의 유리섬유 및 나일론 부직포의 단점인 높은 두께를 가지지 않고, 압착이 필요없는 2~3mm 정도의 두께를 가짐으로써, 지지관(5)에 다수장 끼워 적층 후 압착판(7)과 너트(8)로 고정하는 것이 매우 용이하게 되고, 고정 후 외면을 고르게 연마하는 등의 작업이 불필요하게 되는 특징을 가지게 된다. 특히 고정시에 종래와 같이 높은 압력으로 가압할 필요가 없고 단순히 너 트(8)를 체결하는 수준으로 하여도 가능한 장점을 가지게 된다. 물론 두께는 2~3mm에 한정되지 않고 하나의 큰 통체로 할 수 있는 등 그 두께는 다양하게 실시할 수 있다.

즉, 본 발명은 폴리에스테르 부직포로 되고, 폴리에스테르 부직포를 형성하는 모(毛)가 코팅재로 코팅되어 내부의 미세 기공 및 모세관의 내벽면이 코팅되는 효과를 가지도록 하며, 필터(100)로 제조하기 위하여 지지관(5)에 설치하는 경우 아주 간단하게 가운데 형성된 삽입공(6)에 지지관을 끼워 적층시키기만 하면 되고, 가압고정은 높은 압력으로 할 필요없이 단지 너트(8) 및 압착판(7)으로 체결하면 되는 정도이다.

높은 압력으로 가압할 필요성이 없는 것은 단품의 필터 페이퍼(1)가 가압된 상태와 같은 조밀성과 탄력성을 가지고 제조되어 있어 가능하고, 따라서 이러한 형태 및 구조에 의하여 필터(100)로 조립하기가 매우 용이하게 된다.

따라서 필터(100)의 조립이 매우 용이하고, 시간이 매우 짧으며, 가압에 의해 외면이 변형되는 경우가 없기 때문에 종래와 같이 외면을 가공하는 과정이 필요 없는 등 제조 및 조립에 있어 장점을 가지게 된다. 이에 비하여 종래의 경우는 두꺼운 유리섬유 다수개를 적층하여 설치하였기 때문에, 여과를 위한 조밀한 구조를 만들기 위하여는 매우 큰 힘으로 압착하여 체결하여야 했고, 이러한 압착력에 의하여 유리섬유는 고른 외부면을 가지지 못하여, 이를 연마하는 과정 등 작업조건이나 과정이 매우 까다로운 문제점이 도출되었다.

이와 같은 특징적인 구조를 가진 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 도 2에 도시된 것과 같이 다수개가 적층되어 필터(100)를 형성시키고, 외측에서 내측으로 냉간압 연유가 통과하면서 금속분이나 기타 이물질의 고형분을 걸러 주게 된다.

냉간압연유는 필터(100)의 내부에 형성된 미세 기공 및 모세관을 통과하면서 이물질이 걸러지고, 깨끗한 냉간압연유만이 통공(2)을 지나 지지관(5)의 내부 관로를 통해서 흐르게 된다.

상기 냉간압연유는 압연공정에서 압연기와 강판 등의 마찰을 적게 하여 변형을 방지하기 위한 윤활유와, 압연판을 냉각시키는 냉각유의 역할을 하는 것으로, 사용 후에는 높은 온도로 가열되게 된다. 따라서 이러한 냉간압연유를 종래의 나일론 부직포 필터를 통해 여과하는 경우 냉간압연유의 고열에 의해 나일론 부직포의 내부 기공 및 모세관이 변형을 일으켜 여과 성능이 저하되고, 탄성을 잃게 된다. 이와 같은 탄성의 상실은 역세척시의 문제와 여과 기능의 상실에 의한 내구성의 결여 문제로 이어지게 된다.

그러나 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 고열에 대한 내성이 있는 합성고무(N.B.R)와, 열경화성 수지인 포름알데히드(formaldehyde)의 혼합액인 탄성코팅재로 기공 및 모세관을 형성하는 모(毛)를 코팅하게 되어 내부의 미세 기공 및 모세관의 내벽면이 코팅되는 효과를 가지게 되므로, 고온의 냉간압연유가 흘러가더라도 열변형이 생기지 않고, 탄성 복원력을 가지게 됨으로써 여과의 기능이 유지될 뿐만 아니라 역세척 후에도 복원력에 의해 여과 기능이 회복되므로 내구수명이 증대되는 장점을 가지게 된다.

필터(100)는 일정 시간 사용하게 되면 필터(100)의 외부면 및 필터 페이퍼(1)의 내부 기공과 모세관에 고형물의 슬러지가 쌓이게 되므로, 일정 주기마다 세척을 행하여야 한다. 세척은 약 5Kg/㎠의 압력을 가진 압축공기를 냉간압연유의 필 터링 방향과 반대 방향으로 송출하여 슬러지를 털어내게 된다.

즉, 고압의 압축공기를 지지관(5)의 가운데 관로로 송출하면, 통공(2)을 통하여 필터 페이퍼(1)의 내부 기공과 모세관 및 필터 페이퍼(1)간의 적층 간격부를 통해 외부로 빠져 나가면서 이에 부착된 각종 고형물의 슬러지를 털어내게 된다.

이 때 고압의 압축공기에 의해 필터 페이퍼(1)의 내부 조직에 손상을 줄 수 밖에 없다. 즉, 종래의 경우는 부직포를 단순 압착하여 부피를 줄인 경우에 해당되므로, 부직포의 성긴 조직이 그대로 고압의 압축공기에 노출되기 때문에 잦은 역 세척에 의하여 여과의 기능이 상실된다.

그러나 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 체결시에 압착되지 않고, 미리 일정 수준으로 압착된 상태의 단품들로 형성되어 있고, 특히 내부 조직인 기공과 모세관의 내벽면에까지 탄성코팅재가 코팅되어 있어, 고압의 압축공기가 통과하더라도 내부 미세조직이 보호되는 구조를 가진다. 따라서 역세척을 자주 행하더라도 원래의 필터 페이퍼(1)가 가지는 여과의 기능에는 별다른 악영향을 받지 않는 장점을 가지게 된다.

특히 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 역세척시 탄성복원력을 잃지 않는데 큰 특징이 있다. 이와 같은 특징은 상기의 언급과 같이 탄성코팅재에 의해 기공 등이 코팅되어 있어, 고온의 냉간압연유에 의해 열변형이 생기지 않을 뿐만 아니라 탄성코팅재에 의해 탄성복원력이 강화되어 역세척시 확장된 기공 등이 다시 원상태로 복원되어 정밀 여과 기능이 다시 그대로 유지된다. 따라서 역세척이 다수 행해지더라도 여과 기능이 처음과 같은 상태가 유지되어 내구 수명이 증대되는 장점을 가지게 된다.

상기와 같은 장점을 가진 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 다음의 단계로 제조된다.

폴리에스테르 부직포를 합성고무(acrylenitrile butadiene) 40~60중량％와, 열경화성 수지인 포름알데히드(formaldehyde) 40~60중량％의 비율로 혼합된 탄성코팅재 용액에 함침시켜 내부 조직인 기공과 모세관이 탄성복원력이 유지되게 코팅하는 단계; 코팅이 끝난 폴리에스테르 부직포를 150~190℃의 온도에서 일정 두께로 압착하는 단계; 가운데 삽입공(6)이 형성된 필터 페이퍼(1)의 단위체로 컷팅하는 단계;로 구성된다.

이와 같이 본 발명의 필터 페이퍼(1)는 폴리에스테르 부직포가 사용되고, 필터(100)로 조립 후 압착의 필요성이 없도록 일정한 강성을 가진 두께로 되어, 탄성복원력과 내수성 및 내유성을 가지게 된다.

탄성코팅 단계에 의해 본 발명은 기공과 모세관을 코팅한 탄성코팅재의 합성고무(acrylenitrile butadiene)와 열경화성 수지인 포름알데히드(formaldehyde)의 가교 결합으로 내유성, 내열성, 탄성복원력, 내피로성이 증가된다. 상기의 합성고무와 포름알데히드는 일정량의 물이 포함되어 유통되는 수용성의 원료로서, 코팅 단계의 함침이 가능하도록 한다. 즉, 본 발명의 탄성코팅재의 구성요소인 합성고무와 포름알데히드는 당업계에서 합성고무 또는 포름알데히드라고 유통되는 제품을 그대로 사용하는 것으로, 그 하나의 실시예로서 포름알데히드는 한국 대양화학의 밀벤 M-85(MIRBANE M-85)이다. 따라서 유통되는 합성고무 제품은 고형분이 35~45중량％이고 나머지는 물로 이루어져 있고, 유통되는 포름알데히드 제품은 고형분이 70~78중량％이고 나머지가 물로 이루어져 있다. 이와 같이 본원발명은 유통되는 합성고무와 포름알데히드를 일정 비율로 혼합하면 각각의 구성성분에 포함된 물이 함께 존재하게 되고 탄성코팅을 가능하게 한다.

그리고 150~190℃의 온도에서 일정 두께로 압착하는 단계를 가진다. 이 때 합성고무와 포름알데히드에 포함된 수분은 고열에 의해 증발되어 수분이 없는 합성고무와 포름알데히드만이 미세 기공과 모세관의 벽면을 이루고 조직의 결을 이루는 모(毛)의 표면에 부착되는 코팅이 최종적으로 이루어지게 된다. 따라서 고온에 대한 내성과 강도를 가지게 되어, 고온의 냉간압연유를 여과하는 데 적합하고, 역세척시의 고압의 압축공기 또는 고온고압의 물 세척에서도 원형이 변형되지 않는 내구성을 가지게 된다. 압착 단계에서의 두께는 통상 2~3mm가 적당하나, 이에 한정되지 않고 작업 조건에 따라 하나의 큰 통체 등과 같이 다양하게 실시할 수 있음은 당연하다.

또한 단위체로 컷팅하는 단계에 의해 일정 형상으로 재단된 필터 페이퍼(1)는 다수장이 지지관(5)에 끼워 적층된 후, 압착판(7)과 너트(8)만으로 체결하면 별다른 공정이 필요없이 필터(100)로 조립생산되는 장점을 가지게 된다.

이와 같이 본 발명은 폴리에스테르 부직포를 탄성코팅재에 함침시켜 내부 기공과 모세관을 탄성력을 유지하도록 코팅하고 압착함으로써, 열에 강하고, 고온에서의 열변형이 없어 고온의 냉간압연유에 포함된 고형물의 여과가 우수하며, 역세척에 의한 손상이 없어 탄성복원력에 의해 원형 그대로 복원되어 내구 수명이 증대되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 가운데에 삽입공(6)이 형성된 일정 형상 및 두께의 폴리에스테르 부직포로 형성되고, 상기 폴리에스테르 부직포는 탄성코팅재에 의해 내부에 형성된 기공과 모세관을 이루는 모가 코팅으로 고착되어, 내유성과 내열성과 내마모성 및 탄성력이 유지됨을 특징으로 하는 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼.
2. 제 1항에 있어서, 탄성코팅재는 합성고무(acrylenitrile butadiene) 40~60중량％와, 열경화성 수지인 포름알데히드(formaldehyde) 40~60중량％의 비율로 혼합된 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼.
3. 폴리에스테르 부직포를 탄성코팅재 용액에 함침시켜 내부 조직인 기공과 모세관을 이루는 모를 고착하여 탄성복원력이 유지되게 코팅하는 단계; 코팅이 끝난 폴리에스테르 부직포를 150~190℃의 온도에서 일정 두께로 압착하는 단계; 가운데 삽입공(6)이 형성된 필터 페이퍼(1)의 단위체로 재단하는 단계;로 구성됨을 특징으로 하는 냉간압연유 필터의 필터 페이퍼 제조방법.

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