KR100785686B1 - 고성능 카본블럭 필터의 제조방법 - Google Patents

고성능 카본블럭 필터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정수기에 장착되어 수돗물에 함유된 철, 녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 걸러내는 카본블럭 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주원료인 분말활성탄 및 PE바인더, 섬유상 활성탄과, 정수성능을 개선하기 위한 다양한 종류의 부원료를 골고루 혼합하여 금형에 충진한 후 압축프레스를 이용하여 통수량 및 정수성능이 향상된 카본블럭 필터를 제조할 수 있도록 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고성능 카본블럭 필터의 제조방법{Manufacturing method of carbon block filter}
도 1은 본 발명이 적용된 카본블럭 필터의 사시도
도 2는 본 발명 카본블럭 필터의 제조상태 일 예시 단면도
도 3은 본 발명에 의한 작업공정을 나타낸 블럭도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 카본블럭 필터 3: 금형
4: 코어 5: 혼합원료
본 발명은 정수기에 장착되어 수돗물에 함유된 철, 녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 걸러내는 카본블럭 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주원료인 분말활성탄 및 PE바인더, 섬유상 활성탄과, 정수성능을 개선하기 위한 다양한 종류의 부원료를 골고루 혼합하여 금형에 충진한 후 압축프레스를 이용하여 통수량 및 정수성능이 향상된 카본블럭 필터를 제조할 수 있도록 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 정수기에 장착되는 필터는 수돗물에 함유된 철, 녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 걸러내는 기능과 세균을 살균하고 바이러스를 비활성화시키는 등의 기능을 갖는다.
이러한 필터는 다양한 종류의 것이 제안되고 있으며, 특히 본 발명의 기술분야에 해당하는 카본블럭 필터는 카본블럭을 필터용기에 내장시켜 물이 상기 카본블럭을 통과하면서 정수가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
상기 카본블럭 필터를 제조하는 종래의 방법은 분말활성탄과 일반적인 PE바인더를 주원료로 하여 압축프레스 방식 또는 압출방식을 통해 매우 제한적인 형태로 필터를 제조함에 따라 통수량 및 정수성능이 현저하게 저하되고 있는 실정이다.
더욱이 상기 카본블럭 필터의 정수성능을 개선하기 위해서는 필요 이상으로 카본블럭 필터를 크게 제조하여야만 함으로써 카본블럭 필터의 자체적인 부피가 증가하여 취급이 불편함은 물론 정수기 전체의 부피가 커지는 불합리한 문제점이 야기된다.
따라서 종래 카본블럭 필터의 경우 부피의 증가 없이 자체적으로 통수량 및 정수성능을 향상시킬 수 있는 기술이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 종래의 카본블럭 필터가 내포하고 있는 통수량 및 정수성능의 저하 및 부피증대 등의 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.
소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분말활성탄과 PE바인더에 흡착, 정 수성능 및 통수량이 뛰어난 섬유상 활성탄과, 보다 다양한 정수성능을 발휘할 수 있는 각종 부원료를 골고루 혼합, 충진하여 압축프레스 작업을 통해 종래와 차별화된 성형 카본블럭 필터를 제조할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시 예의 구성에 대해 설명하기로 한다.
본 발명은 무엇보다도 정수능력을 향상시키는 다양한 물질의 추가적인 혼합을 통해 카본블럭 필터를 성형 제작함으로써 종래와 동일한 부피를 유지하면서도 정수성능 및 통수량이 개선됨은 물론 필터의 수명이 획기적으로 개선됨을 발명의 특징적인 요지로 한다.
상기한 특징적인 요지를 달성하고자 하는 본 발명에 의한 카본블럭 필터의 제조방법을 공정별로 상세하게 설명하기로 한다.
1) 원료 혼합공정
본 발명은 카본블럭 필터의 주원료인 분말활성탄(Activated Carbon Powder) 및 PE바인더, 섬유상 활성탄(Activated Carbon Fiber)에 다양한 정수성능을 발휘할 수 있도록 하는 각종 부원료를 선택적으로 첨가하여 산업용 정밀믹서기를 이용하여 골고루 혼합함으로써 필터를 성형하기 위한 혼합원료를 준비한다.
이때 상기 분말활성탄(Activated Carbon Powder) 및 PE바인더, 섬유상 활성탄(Activated Carbon Fiber)의 역할 및 기능은 아래와 같다.
▶ 분말활성탄(Activated Carbon Powder)
물속의 염소 및 냄새를 제거하고, 휘발성 유기화합물 및 일부 중금속을 제거하며, 물맛을 개선하는 효과를 제공한다.
▶ PE바인더
필터를 블럭의 형태로 성형하기 위해 분말활성탄의 연결사슬을 형성시키는 접착제의 역할을 하며, 분자량이 큰 무소의 다공질 물질로 구성된다.
▶ 섬유상 활성탄(Activated Carbon Fiber)
일반적인 입상 및 분말활성탄에 비해 흡착성능이 우수함은 물론 효율이 뛰어나고, 특히 분말활성탄과 혼합하여 사용할 때 정수성능 뿐만 아니라 통수량이 많아 필터의 수명을 연장시킨다.
한편, 정수능력을 향상시키기 위한 부원료로는 세라믹 파우더 및 ATS(납제거 물질), ARM 200(비소제거 물질), 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)이 적용될 수 있으며, 상기 각각의 부원료의 역할 및 기능은 다음과 같다.
▶ 세라믹 파우더
인체에 유익한 미네랄을 용출함은 물론 pH의 증가, 물맛을 개선하는 역할을 수행하며, 이를 위해 마그네슘 및 제올라이트, 코랄샌드가 각각 동일한 조성비율로 이루어진다.
▶ ATS(납제거 물질)
수도배관의 노후화로 인한 용해성 납과, 물속에 잔류하는 납을 제거한다.
▶ ARM 200(비소제거 물질)
물속에 함유된 비소(Arsenic)를 효과적으로 제거한다.
▶ 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)
물속에 번식, 발육하려는 세균의 발육을 억제하고 냄새를 없애주는 항균작용을 한다.
이하, 상기한 본 발명의 주원료 및 부원료를 적정비율로 혼합하여 필터를 제조하기 위한 혼합원료를 생성하는 실시 예에 대해 설명한다.
① 제1 실시예
본 발명의 제1 실시예는, 주원료인 분말활성탄은 55∼65wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 5wt%의 조성비율을 갖는 세라믹 파우더로 이루어진다.
따라서 상기 섬유상 활성탄에 의해 정수성능이 향상될 뿐만 아니라 필터의 수명을 연장할 수 있으며, 세라믹 파우더에 의해 몸속에 유익한 미네랄을 용출하고 환원수 알카리수를 만드는 효과를 제공한다.
② 제2 실시예
본 발명의 제2 실시예는, 주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 10wt%의 조성비율을 갖는 ATS(납제거 물질)가 적용된다.
이러한 제2 실시예에 의하면 정수성능의 향상 및 용해성 납 및 물속에 잔류하는 납을 효율적으로 제거하여 고품질의 정수된 물을 제공할 수 있다.
③ 제3 실시예
본 발명의 제3 실시예는, 주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 10wt%의 조성비율을 갖는 ARM 200(비소제거 물질)이 적용될 수 있다.
이러한 제3 실시예에 의하면 정수성능 및 통수량의 향상은 물론 물속에 함유된 비소를 제거한다.
④ 제4 실시예
본 발명의 제4 실시예는, 주원료인 분말활성탄은 55∼68wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 2wt%의 조성비율을 갖는 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)이 적용될 수 있다.
이러한 제4 실시예에 의하면 세균의 발육을 억제하고 냄새를 없애주는 항균작용을 함으로써 인체에 무해한 항균 처리된 물을 공급하게 된다.
⑤ 제5 실시예
본 발명의 제5 실시예는, 제1, 2, 3, 4 실시예의 경우 주원료에 각각의 부원료를 단독으로 선택, 적용하여 혼합하는 것에 반해 상기한 주원료에 2종류의 부원료를 복합적으로 적용한다.
이를 위해 주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 전체적으로 10wt%의 조성비율을 갖는 ATS(납제거 물질), ARM 200(비소제거 물질)이 동일한 조성비율로 이루어진다.
따라서 정수성능의 개선은 물론 필터의 수명을 연장하며, 물속에 함유된 납 과 비소를 효율적으로 제거함으로써 고성능의 카본블럭 필터를 성형할 수 있게 된다.
⑥ 제6 실시예
본 발명의 제6 실시예는, 제5 실시예와 동일하게 상기한 주원료에 2종류의 부원료를 복합적으로 적용한다.
이를 위해 주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 전체적으로 10wt%의 조성비율을 갖는 세라믹 파우더, 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)이 동일한 조성비율로 이루어진다.
따라서 미네랄의 용출 및 pH의 증가, 물맛을 개선하며, 세균의 발육을 억제하고 냄새를 없애주는 항균작용을 함으로써 인체에 무해한 항균 처리된 물을 공급하게 된다.
2) 필터 성형공정
상기한 각각의 주원료 및 부원료를 적정비율로 혼합하여 생성된 혼합원료를 이용하여 도 1과 같은 원통형의 카본블럭 필터(1)를 성형하기 위한 공정이다.
본 공정은 도 2에 도시된 바와 같이 알루미늄 금형(3)에 카본블럭 필터(1)의 통수공(2)을 형성하기 위한 내부 코어(4)를 삽입한 후 골고루 혼합된 혼합원료(5)를 용기에 담아 정밀 전자저울을 이용하여 정량을 확인한 후 상기 금형(3)의 내부에 혼합원료(5)를 충진한다.
그리고 상부에서 프레스(6)를 이용하여 가이드링(7)을 하부로 가압함으로써 상기 가이드링(7)이 혼합원료(5)를 가압하여 카본블럭 필터(1)를 성형한다.
또한, 상기 성형된 카본블럭 필터(1)는 금형을 분리하지 않은 상태에서 열처리작업을 위해 열처리로로 이동한다.
3) 열처리공정
본 발명의 열처리작업은 수백개의 필터를 동시에 열처리할 수 있는 크기의 전기로에서 130∼250℃의 온도 조건하에 열처리를 한 후 각각의 금형을 외부로 인출한 후 냉풍을 이용하여 가열된 금형을 식힌다.
4) 분리 및 절단공정
상기 금형을 냉풍을 이용하여 1시간 정도 식힌 후 별도의 지그를 이용하여 외부의 금형(3)과 내부 코어(4)를 분리하여 외부로 인출하면 도 1과 같이 내, 외경을 갖는 원통형의 카본블럭 필터(1)를 제조하게 된다.
이렇게 제조된 카본블럭 필터(1)는 정확한 길이를 유지하도록 절단기를 이용하여 정해진 규격에 알맞도록 절단함으로써 순차적인 조립 및 포장과정을 거쳐 완성된 제품을 양산할 수 있게 된다.
본 발명은 주원료인 분말활성탄 및 PE바인더, 섬유상 활성탄에 다양한 정수성능을 발휘하는 각종 부원료(ATS-납제거물질, ARM200-비소제거물질, 세라믹 파우 더-환원수 미네랄 용출물질, 항균물질-항균작용)를 선택적으로 골고루 혼합한 후 상기 혼합원료를 압축프레스 작업으로 고성능의 카본블럭 필터를 제조함으로써 정수성능이 획기적으로 향상됨은 물론 통수량이 많아 필터의 수명이 연장되는 효과를 제공한다.
더욱이 종래의 카본블럭 필터에 의해서는 제거될 수 없는 납, 비소를 효과적으로 제거하는 효과를 부수적으로 제공한다.

Claims (8)

  1. 분말활성탄 및 PE바인더, 섬유상 활성탄으로 조성된 주원료에 다양한 정수성능을 발휘하는 부원료를 골고루 혼합하는 원료 혼합공정과;
    상기 혼합된 원료를 내부 코어가 삽입된 금형에 충진한 후 프레스의 가이드링을 가압하여 상기 가이드링이 혼합원료를 가압하면서 카본블럭 필터를 성형하는 필터 성형공정과;
    상기 금형에서 카본블럭 필터를 인출하지 않고 카본블럭 필터가 성형된 금형 전체를 열처리로의 내부에서 열처리하는 열처리공정과;
    상기 열처리된 금형과 내부 코어를 각각 분리하여 카본블럭 필터를 금형으로부터 인출한 후 규격에 맞추어 절단하는 분리 및 절단공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 55∼65wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 5wt%의 조성비율을 갖는 세라믹 파우더로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 10wt%의 조성비율을 갖는 ATS(납제거 물질)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 10wt%의 조성비율을 갖는 ARM 200(비소제거 물질)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 55∼68wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 2wt%의 조성비율을 갖는 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 전체적으로 10wt%의 조성비율을 갖는 ATS(납제거 물질), ARM 200(비소제거 물질)이 동일한 조성비율로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    주원료인 분말활성탄은 50∼60wt%, PE바인더는 25∼35wt%, 섬유상 활성탄은 5wt%의 조성비율로 이루어지고, 부원료는 전체적으로 10wt%의 조성비율을 갖는 세라믹 파우더, 항균물질(Silver-lite, Bio-sure power)이 동일한 조성비율로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
  8. 제 2항 또는 제 7항에 있어서,
    세라믹 파우더는 인체에 유익한 미네날을 용출하고 환원수 알카리수를 만드는 마그네슘 및 코랄샌드, 제올라이트가 동일한 조성비율로 이루어진 것을 특징으로 하는 고성능 카본블럭 필터의 제조방법.
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