KR100949773B1 - 다공성 블럭형 정수필터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 블럭형 정수필터 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 수돗물에 함유되어져 있는 중금속과 미생물 흡착 및 이온치환을 통한 정수효율이 뛰어나기 때문에 인체에 유익한 물을 제공하는 효과를 나타낼 수 있다.

특히, 이러한 필터가 블럭형태로 제작되어지게 됨으로 기존 미세한 소재가 필터 하우징 외부로 빠져 나옴으로 인한 문제가 해결되어짐과 함께, 전체적으로 고른 기공이 형성되어 물과의 접촉면적이 균일화 되어지는 이점을 나타내게 된다.

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Description

다공성 블럭형 정수필터 제조방법{A BLOCK FILTER MENUFACTURE METHOD}

본 발명은 블럭형 정수필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수돗물이 통과되는 과정에서 미세한 유해물질 까지도 효과적으로 차단시킬 수 있는 정수필터 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 정수기에 장착되는 필터는 수돗물에 함유된 철, 녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 걸러내는 기능과 세균을 살균하고 바이러스를 비활성화 시키는 등의 기능을 갖는다.

이러한 필터는 다양한 종류의 제품이 제안되고 있으며, 그 일 예로 종래에는 활성탄이나 이온교환수지 또는 활성탄과 고분자막 필터가 복합된 카트리지형 필터가 사용되고 있다.

그리고, 이러한 종래 정수기필터 또는 샤워필터를 보면 카트리지 형태로 구성되어 필터소재를 하우징 내부에 충진 방식으로 제조되어 사용되고 있다.

그러나, 이러한 충진방식의 필터는 통수시 미세한 소재가 외부로 빠져나올 수가 있으며, 밀도차이가 일정치 않아서 밀도가 낮은 쪽으로 유로가 형성되어 소재 와 물이 접촉되는 면적의 감소로 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 소재가 물의 압력 및 슬러지 등으로 자주 막힘 현상이 발생하여 소비자 불편이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 미세한 유기체의 증식을 억제함과 함께 인체에 유해한 각종 오염물질을 흡착할 수 있는 조성물을 이용하여 다공성 블럭 형태의 필터를 제작함으로서 이용 편의성을 증대시킴과 함께 수돗물의 정화효율을 극대화 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 필터는, 구리 10~65중량%, 아연 10~65중량%, 열경화성 또는 열경화성의 수지 바인더 5~45중량%를 포함하는 조성을 이루어서 블럭 형태로 제작되어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 조성물에는 공극율 조절을 위한 카본분말과, 환원기능 조절을 위한 마그네슘, 오존 제거 기능을 갖는 망간, 잔류염소 제거를 위한 아황산칼슘, 항균기능을 위한 주석, 부식방지를 위한 알루미늄 중 적어도 하나 이상의 물질이 분말형태로 1~30중량% 범위내에서 혼합되어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 필터는, 수돗물에 함유되어져 있는 중금속과 미생물 흡착 및 이온치환을 통한 정수효율이 뛰어나기 때문에 인체에 유익한 물을 제공하는 효과를 나타낼 수 있다.

특히, 이러한 필터가 블럭형태로 제작되어지게 됨으로 기존 미세한 소재가 필터 하우징 외부로 빠져 나옴으로 인한 문제가 해결되어짐과 함께, 전체적으로 고 른 기공이 형성되어 물과의 접촉면적이 균일화 되어지는 이점을 나타낸다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

<압출 성형 제조>

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압출성형 방식 제조과정을 도 1의 순서도를 참조하여 살펴보면, KDF소재로 알려진 고순도 분말 또는 과립상태(10~100메쉬)의 구리와 아연분말에 바인더 재료인 폴리에틸렌(PE)을 혼합하게 되는데, 본 실시예에서는 구리 43중량%, 아연 51중량%, PE 6중량%의 비율로 혼합을 실시하였다.

이때, 수지 바인더의 혼합비율은 5~45중량%의 범위로 실시함이 바람직 한데, 만일 45중량% 이상 비율로 혼합이 이루어지게 되면 필터블럭의 공극률을 크게 떨어뜨리게 되고, 5중량% 미만의 비율로 혼합이 이루어지는 경우에는 KDF 소재의 결속력이 저하되어 제품의 내구성을 저하시킬 수 있게 된다.

상기에서 KDF소재는 KDF Fluid Treatment사에서 개발된 고순도 구리-아연 합금의 신소재로서, 이와 같은 KDF소재는 물에 있는 인체에 유해한 잔류염소, 중금속, 이물질, 박테리아 등의 이물질을 제거하는 효능이 있음이 알려져 있고, 냉·온수 모두에서 상술한 효능을 발휘하게 된다.

한편, 상기 바인더와 KDF소재간 혼합 재료는 도 2에서와 같은 구성을 이루는 압출시스템에 의해 성형제조가 이루어지게 된다.

즉, 상기 혼합재료를 호퍼(1)에 투입시키면 투입된 재료는 모터(M)에 의해 구동되는 교반날(2)에 의해 교반이 이루어지면서 실린더(3) 내에서 회동 되어지는 나선형 스크류(4)에 의해 실린더(3) 일측으로 강제 이송되어지게 된다.

이러한 이송 과정에서 실린더(3) 단부에 설치되어져 있는 히터(5)에서 발생되는 70~250℃의 열에 의해 PE 바인더가 용융되어지면서 구리, 아연분말 소재와 융합되어지게 되는 것이다.

이와 같이 용융 결합되어진 원료는 장치 일단에 설치되어져 있는 공냉식 또는 수냉식 냉각기(6)에 의해 40~80℃로 냉각이 이루어지게 되고, 이에 따라 고형의 다공성 블럭체로 성형이 이루어지게 된다.

이와 같이 다공체로 성형이 이루어진 블럭(B)은 장치 일측에서 절단기(7)에 의해 일정 길이로 절단되어짐으로서 블럭형 정수필터의 제작이 완료되어지게 되는 것이다.

이와 같이 제작되어진 블럭형 정수필터는 다양한 외관(원통형, 다각형, 구형 등)으로 제작되어진 상태에서 정수기 등과 같은 배관 유로에 설치함으로서, 수돗물에 함유된 철,녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 흡착. 걸러낼 수 있게 됨으로 정수성능을 극대화 할 수 있게 된다.

<프레스 성형 제조>

본 발명의 제2 실시예에 따른 프레스 성형방식 제조과정을 도 3의 순서도를 통해 살펴보면, 구리 47중량%, 아연 39중량%, PE 11중량%, 카본 2중량%, 마그네슘 1중량%의 비율로 혼합이 이루어진 분말 혼합물을 원통 형태의 성형금형에 투입한 다.

이때, 사용되는 성형금형 내부금형과 외부금형으로 구성되어지게 되는데, 외부금형의 내면과 내부금형의 외면에는 각각 고온을 견딜 수 있고 윤활성이 강한 테프론 코팅층이 형성되어진 것으로서, 내부금형과 외부금형 사이의 공간에 상기 혼합물을 투입시킨 후 금형 상,하 양단에 각각 마감캡을 결합시켜 투입된 소재가 외부로 노출되지 않도록 한다.

상기 혼합물 소재가 투입된 후에는 투입된 소재를 프레스로 눌러 다지며, 이때 추가적으로 바이브레이터 등을 사용하여 공간 발생이 없도록 함이 바람직하다.

이와 같이 혼합물 소재가 투입 및 가압된 성형금형은, 약 150 ~ 280℃의 소성로에서 2~8시간동안 소성시켜 PE 바인더가 녹아서 다른 소재를 하나로 본딩하도록 하는 과정을 실시하게 된다.

상기 소성과정이 완료되면 내부에서 소성된 소재가 금형으로 부터 이탈이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 냉각과정을 실시하게 된다. 이때의 냉각온도는 40~120℃ 정도를 유지시키도록 한다.

이후, 성형금형의 마감캡을 제거한 후 프레스를 이용하여 내부에서 블럭형태로 소성된 소재를 금형으로 부터 분리시키도록 한다.

분리된 블럭형태의 소재는 정해진 길이에 따라 일정 길이로 절단시킴으로서, 블럭필터의 제작이 완료되어지게 된다.

이와 같이 제작되어진 블럭형 정수필터는 다양한 외관(원통형, 다각형, 구형 등)형태로 성형 제작되어진 상태에서 정수기 등과 같은 배관 유로에 설치함으로서, 수돗물에 함유된 철,녹 및 유기물 등의 각종 불순물을 흡착. 걸러낼 수 있게 된다.

<흡착 소성 제조>

본 발명의 제3 실시예에 따른 흡착 소성방식 제조과정을 도 4의 순서도를 통해 살펴보면, 먼저, 구리 36중량%, 아연 32중량%, PVA(Poly Vinyl Alcohol) 14중량%, 망간 4중량%, 아황산칼슘 6중량%, 주석 7중량%, 알루미늄 1중량%의 비율로 혼합이 이루어진 혼합물을 교반용기내에 투입시킨다.

이때, 교반용기는 하단부에 에어교반을 할 수 있는 다수의 구멍이 형성되어진 것으로서, 교반용기 내에서 물을 일정수위로 저수시킨 상태에서 상기 소재 혼합물을 물에 투입 후 컴프레셔를 가동하여 하단부 구멍을 통해 에어를 공급하게 되며, 이때 공급되는 에어에 의한 공기방울에 의해 교반용기 내에서 혼합물에 대한 에어 교반이 이루어지게 된다.

이때, 수용성 바인더인 PVA는 더운물에 용해가 잘되기 때문에 저수되어져 있는 물의 온도는 20~80℃로 유지토록 하게 되며, 이러한 교반과정을 통해 PVA가 겔 상태로 용해되어질 수 있게 된다. 물의 저수 용량은 소재 혼합물 100중량%를 기준으로 150~200중량%로 구비함이 바람직하다.

상기와 같이 교반이 이루어짐으로서 물과 혼합이 이루어진 소재를 미리 준비한 속이 빈 파이프 형의 마이크로필터를 한쪽은 캡으로 밀폐시키고, 다른 한쪽은 흡입펌프의 흡입구와 호스로 연결시킨다.

그리고, 마이크로 필터를 교반용기 안에 충분히 잠길 수 있도록 투입하며, 마이크로 필터를 서서히 회전시키며 흡입펌프를 작동시킨다.

이와 같은 작용으로 펌프는 교반용기 속 물을 흡입하며, 이때 같이 혼합된 소재도 물과 함께 흡입되어지게 되며, 흡입된 물은 마이크로 필터를 통과하지 못하고 마이크로 필터 외부는 점차적으로 바인더를 포함한 소재만이 남아있어 원통형 블럭형태를 이루게 된다.

이와 같이 물속에서 일정한 두께를 이루는 원형으로 성형된 블럭소재를 물 밖으로 꺼내게 된다.

이때, 소재는 아직 단단하지 않은 상태이므로 조심히 다루어서 다시 소성로에 투입하여 약 2~8시간동안 소성을 실시함으로서 바인더인 PVA원료가 녹아 본딩기능을 수행하도록 하게 되는데, 소성로의 온도는 건조용으로서 70~200℃로 유지시키게 된다.

이와 같이 소성공정이 끝나면 블럭소재를 냉각시켜주게 되는데, 이때의 냉각 온도는 대기온도에 해당하는 15~80℃로 이루어짐이 바람직하다.

이후, 정해진 길이에 따라 블럭소재를 절단함으로서 본 발명에 따른 필터블럭의 제작이 완성되어지게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 블럭필터 제조과정이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시예에서는 특정 성분의 배합비율이 설명되었으나, 필요 에 따라서는 이러한 각 성분의 배합비율 또는 조성물이 변경 내지는 추가되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압출방식 제조과정 순서도.

도 2는 상기 압출방식 제조장치의 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 프레스 성형방식 제조과정 순서도.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 흡착 소성방식 제조과정 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 호퍼 2 : 교반날

3 : 실린더 4 : 스크류

5 : 히터 6 : 냉각기

7 : 절단기

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9. 구리분말 10~65중량%, 아연분말 10~65중량%, 열가소성 또는 열경화성의 수지 바인더 5~45중량%, 성형 필터의 공극율 조절을 위한 카본분말 1~30중량%, 필터의 환원기능 조절을 위한 마그네슘 1~30중량%, 필터의 오존 제거 기능 부여를 위한 망간 1~30중량%, 필터의 잔류염소 제거 기능 부여를 위한 아황산칼슘 1~30중량%, 필터의 항균기능 부여를 위한 주석 1~30중량%, 부식방지를 위한 알루미늄 1~30중량%의 비율로 혼합하는 혼합단계;

   상기 혼합물을 내표면에 테프론 코팅층이 형성되어져 있는 파이프 형태의 성형금형에 투입하는 금형 투입단계;

   상기 투입된 혼합물을 프레스로 가압시키는 프레스 압착단계;

   상기 성형금형을 소성로에 넣고 4~6시간동안 150~280℃의 온도로 소성을 실시하는 소성단계;

   상기 소성이 완료된 금형을 40~120℃로 냉각시키는 금형 냉각 단계;

   상기 냉각이 이루어진 금형으로 부터 성형된 블럭소재를 분리시키는 소재 분리단계;

   상기 분리된 소재를 일정 길이로 절단하는 절단단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 블럭형 정수필터 제조방법.
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