KR101478241B1 - 원통형 카트리지 필터 제조를 위한 멜트블로운 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동플레이트가 지지플레이트로부터 사방으로 이동 가능하도록 구성됨으로써 하나의 필터매체가 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들로 형성되어 원통형 카트리지 필터의 포집효율을 높임과 동시에 압력손실을 절감시킬 수 있고, 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 적층할 때 공정이 멈춤 없이 이루어지기 때문에 제조공정 및 시간이 획기적으로 절감시킬 수 있으며, 이동플레이트가 Y축으로 이동이 가능하여 방사거리가 조절되도록 구성됨으로써 한 개의 방사부에서 연신되는 고분자수지의 섬도를 변형하여 적층시킬 수 있는 원통형 카트리지 필터 제조를 위한 멜트블로운 장치에 관한 것이다.

Description

원통형 카트리지 필터 제조를 위한 멜트블로운 장치{melt-blown appartus for manufacturig cylindrical cartridge filter}

본 발명은 원통형 카트리지 필터 제조를 위한 멜트블로운 장치에 관한 것으로서, 상세하게로는 방사대로부터 연신되는 고분자수지를 적층하는 권취봉이 방사대들 각각의 전방으로 이동 가능하도록 구성됨과 동시에 각 방사대로부터의 이격거리가 조절 가능하도록 구성됨으로써 공정시간을 절감시킬 뿐만 아니라 공정이 간단하게 이루어지고, 하나의 필터매체에 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층되어 카트리지 필터의 포집효율을 높이고, 압력손실을 절감시킬 수 있는 멜트블로운 장치에 관한 것이다.

환경문제에 대한 관심이 급증함에 따라 이물질을 필터링 하는 필터에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

특히 원통형 카트리지 필터는 포집효율이 우수함과 동시에 압력손실이 낮기 때문에 가정용 식수 전처리 공정, 각종 공업용수의 전처리 공정 및 반도체 CMP 공정 등과 같이 수분에 포함된 유체 및 이물질을 제거하는데 널리 사용되고 있다.

이러한 원통형 카트리지 필터는 통상적으로 고분자수지들이 적층된 필터매체가 다층구조로 형성되고, 각 필터매체를 형성하는 고분자수지는 서로 다른 섬도 및 구경을 갖도록 형성된다. 이때 원통형 카트리지 필터는 하나의 필터매체가 동일한 섬도의 섬유로 적층될 때보다 다른 섬도를 갖는 섬유들이 혼합되어 적층될 때 필터효율이 더욱 증가하게 된다.

이와 같은 다층구조를 갖는 원통형 카트리지 필터를 제조하는 장치로는 멜트블로운(Melt-blown) 장치가 널리 사용되고 있다.

통상적으로 종래의 멜트블로운 장치는 고분자수지를 교반 및 융융시킨 후 용융된 고분자수지를 방사노즐을 통해 전방으로 방사하는 방사부와, 방사부에서 연신되는 고분자 수지들이 적층되는 권취봉으로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 종래의 멜트블로운 장치는 방사부의 방사노즐에서 연신되는 고분자수지가 권취봉에 균일하게 적층되도록 함으로써 간단한 공정을 통해 필터효율이 높은 원통형 카트리지 필터를 제조할 수 있다.

그러나 원통형 카트리지 필터는 일반적으로 복수개의 필터매체들이 다층구조를 갖으며, 하나의 필터매체가 다른 섬도를 갖는 섬유들로 형성되는 것이 바람직하나, 종래의 멜트블로운 장치는 방사부의 방사노즐들이 모두 동일한 내경을 갖도록 구성되기 때문에 하나의 필터매체를 형성하는 섬유는 모두 동일한 섬도로만 적층되어 필터효율이 떨어지게 된다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 방사부를 복수대로 설치하여 일측 방사대에서는 섬도 'x'의 크기를 갖는 방사섬유를 제조한 후 방사시키며, 타측 방사대에서는 일측 방사대와는 다른 섬도 'y'의 크기를 갖는 방사섬유를 제조한 후 방사시키는 방안이 연구되었으나 이러한 방법은 고가의 방사대를 추가로 설치하여야 하는 단점을 갖는다.

또한 일측 방사대 및 타측 방사대들 각각에서 방사되는 방사섬유들을 교차로 적층시키는 위해서는 장비의 ON/OFF가 수시로 발생하기 때문에 실제 공정에 적용할 수 없는 한계를 갖는다.

또한 종래의 멜트블로운 장치는 N층 구조를 형성하기 위해 한 개의 필터매체의 적층공정이 완료되면 공정을 멈춘 후 다음 층을 형성하는 고분자수지를 교반 및 용융시킨 이후에 한 개의 필터매체가 적층된 코어로 방사섬유들을 방사하는 작업을 재수행해야 하기 때문에 고분자수지를 방사부로 공급한 후 교반 및 용융시키기 위한 대기시간이 발생하여 공정이 비효율적으로 이루어지며, 공정시간이 과도하게 증가하는 문제점을 갖게 된다.

국내등록특허 제10-0572045호(발명의 명칭 : 원통형 카트리지필터 제조를 위한 방사 노즐 조립체)에 개시된 멜트블로운 장치는 방사노즐에서 연신되는 고분자수지들이 서로 합침되지 않고 권취봉에 균일하게 적층하도록 하는 기술이 기재되어 있으나, 상기 멜트블로운 장치는 하나의 필터매체에 동일한 섬도를 갖는 고분자수지가 적층되기 때문에 포집효율이 떨어지는 단점을 갖는다.

본 출원인에 의하여 출원된 국내출원번호 제10-2012-0055534호(발명의 명칭 : 원통형 카트리지 필터 제조를 위한 방사노즐의 배열 방법 및 이를 이용한 멜트블로운 장치)에는 서로 다른 직경을 갖는 방사노즐을 구비하여 하나의 필터매체에 각기 다른 섬도를 갖는 섬유들이 적층되도록 하는 멜트블로운 장치가 기재되어 있으나, 상기 멜트블로운 장치는 방사노즐에서 방사섬유가 연신될 때 방사노즐들 각각에 연설되는 노즐삽입홈의 외주연에 방사섬유가 걸리는 일이 발생하게 되고, 이러한 상태에서 지속적으로 방사섬유가 방사되면 노즐삽입홈의 외주연에 걸리는 방사섬유의 양이 증가하여 결국 노즐삽입홈이 막혀 방사가 제대로 이루어지지 않게 된다.

또한 상기 멜트블로운 장치는 고분자수지의 소망의 섬도에 대응하여 방사노즐의 직경이 결정되기 때문에 기 설치된 방사노즐의 직경이 고분자수지의 소망의 섬도와 다를 경우 방사노즐들을 일일이 해체한 후 소망의 섬도에 대응되는 방사노즐들을 재설치하여야 함으로써 공정이 번거로울 뿐만 아니라 공정시간이 지체되는 문제점을 갖는다.

또한 상기 멜트블로운 장치는 기 준비된 방사노즐들의 직경에 따라서 방사섬유의 섬도가 결정되기 때문에 실제 제조자가 원하는 소망의 섬도의 필터매체를 제조하기 어려운 한계를 갖는다.

이와 같이 하나의 필터매체에 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 균일하게 적층하여 필터효율이 우수한 원통형 카트리지 필터를 제조할 수 있고, 미세 범위 내에서도 섬도 조절이 용이하게 이루어질 수 있는 멜트블로운에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 이동플레이트가 이동부재에 의하여 지지플레이트로부터 ±X축으로 이동이 가능하도록 구성됨으로써 복수개의 방사부에 이동플레이트가 이동되어 하나의 필터매체에 다른 섬도를 갖는 고분자수지들을 적층시킬 수 있는 원통형 카트리지 필터 제조를 위한 멜트블로운 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 이동플레이트가 이동부재에 의하여 지지플레이트로부터 ±Y축으로 이동이 가능하도록 구성되어 방사부와 적층부의 이격거리인 방사거리라 조절되도록 구성됨으로써 특정 고분자수지를 다른 섬도로 적층시킬 수 있는 멜트블로운 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 제1 원판에 복수개의 권취봉들이 설치되고, 각각의 권취봉 및 제1 원판이 회전되도록 구성됨으로써 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 균일하게 권취봉에 적층시킬 수 있는 멜트블로운 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 원통형 카트리지 필터를 제조하는 멜트블로운 장치에 있어서: 용융된 고분자수지를 방사노즐들을 통해 전방으로 방사하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연신되는 고분자수지를 원통형으로 적층시키는 적층부를 포함하고, 상기 적층부는 지면에 수평하게 설치되는 지지플레이트; 상기 지지플레이트의 상면에 설치되는 이동부재; 하면이 상기 이동부재의 상부면에 결합되어 상기 지지플레이트에 대향되게 설치되는 이동플레이트; 상기 이동부재의 상면에 수직으로 설치되는 지지판과, 막대형상으로 형성되어 상기 지지판에 일단부가 회전 가능하도록 결합되는 권취봉을 포함하는 권취부; 상기 이동부재의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 이동플레이트를 상기 권취봉의 길이방향인 X축 방향으로 이동시키는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 방사부는 서로 다른 섬도의 고분자수지를 방사하며, 상기 X축 방향으로 설치되는 복수개로 이루어지고, 상기 권취부는 상기 이동부재가 상기 이동플레이트를 복수개의 방사부들 각각의 전방으로 이동시킴으로써 하나의 필터매체에 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 이동부재는 상기 이동플레이트를 상기 권취봉의 길이방향에 수직방향인 Y축 방향으로 이동시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 이동부재는 상기 권취부가 상기 방사부들 각각의 전방에 위치할 때 상기 이동플레이트를 Y축 방향으로 이동시킴으로써 상기 방사부들 각각에서 연신되는 고분자수지의 섬도가 선택적으로 상기 권취봉에 적층될 수 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 이동부재는 상기 지지플레이트의 상면에 X축 방향으로 설치되는 X축 레일; 상기 X축 레일에 결합되어 상기 X축 레일을 따라 왕복 이동하는 X축 슬라이드부재; 상기 X축 슬라이드부재에 설치되며 모터(M1)의 구동에 따라 정 또는 역회전하여 상기 X축 슬라이드부재를 X축 방향으로 왕복 이동시키는 X축 스크류; 상기 X축 슬라이드부재의 상면에 Y축 방향으로 설치되는 Y축 레일; 상기 Y축 레일에 결합되어 상기 Y축 레일을 따라 왕복 이동하는 Y축 슬라이드부재; 상기 Y축 슬라이드부재에 설치되며 모터(M2)의 구동에 따라 정 또는 역회전하여 상기 Y축 슬라이드부재를 Y축 방향으로 왕복 이동시키는 Y축 스크류를 포함하고, 상기 Y축 슬라이드부재는 상면이 상기 이동플레이트의 하면에 결합됨으로써 상기 이동플레이트는 상기 X축 슬라이드부재의 이동에 따라 X축 방향으로 이동하고, 상기 Y축 슬라이드부재의 이동에 따라 Y축 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 권취부는 상기 지지판에 적어도 하나 이상의 권취봉을 포함하고, 상기 지지판 및 상기 권취봉은 각각 회전되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 권취부는 외주연에 설치되는 코어에 상기 고분자수지가 적층되는 적어도 하나 이상의 권취봉; 내부로 상기 권취봉의 일단부가 관통되는 제1 원판; 상기 제1 원판으로부터 돌출되는 상기 권취봉의 일단부에 결합되며 외부의 구동모터에 연결되어 상기 권취봉을 회전시키는 보조 회전풀리; 상기 제1 원판의 일면에 결합되어 상기 제1 원판을 회전시키는 회전축; 중앙으로 상기 회전축이 관통되며 하부에 상기 지지판이 설치되는 제2 원판; 상기 제2 원판으로부터 돌출되는 상기 회전축의 단부에 설치되어 외부의 구동모터에 연결되어 상기 회전축을 회전시키는 주 회전풀리를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 이동플레이트가 지지플레이트로부터 사방으로 이동 가능하도록 구성됨으로써 하나의 필터매체가 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들로 형성되어 원통형 카트리지 필터의 포집효율을 높임과 동시에 압력손실을 절감시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 적층할 때 공정이 멈춤 없이 이루어지기 때문에 제조공정 및 시간이 획기적으로 절감될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 이동플레이트가 ±Y축으로 이동이 가능하여 방사거리가 조절되도록 구성됨으로써 한 개의 방사부에서 연신되는 고분자수지의 섬도를 변형하여 적층시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 멜트블로운 장치를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 적층부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 이동플레이트가 이동부재에 의하여 사방으로 이동하는 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 2의 권취부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 측면도이다.
도 6은 도 2의 이동부재의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 적층부의 이동플레이트가 Y축으로 이동할 때를 설명하기 위한 측면도이.
도 8은 도 7의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9의 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 멜트블로운 장치를 나타내는 측면도이다.

도 1의 멜트블로운(Melt blown) 장치(1)는 고분자수지가 적층되는 필터매체들이 적층되는 다층구조의 원통형 카트리지 필터를 제조하기 위한 장치이다. 이때 원통형 카트리지 필터는 공지된 바와 같이 원기둥 형상으로 형성되며, N개의 필터매체들이 원호 상으로 적층되고, 하나의 필터매체에는 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층되도록 구성된다. 이때 고분자수지는 상세하게로는 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 테프론, 폴리메타아크릴레이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스틸렌 및 폴리카보네이트 등과 같은 열가소성 수지이다.

또한 멜트블로운 장치(1)는 고분자 수지를 용융시킨 후 용융된 고분자수지(F)(이하 방사섬유라고 함)를 전방으로 연신시키는 방사부(3)와, 방사부(3)의 전면에 이격되게 설치되어 방사부(3)로부터 방사되는 방사섬유들을 감김 적층시키는 적층부(5)로 이루어진다. 이때 방사부(3) 및 적층부(5) 사이의 이격거리(이하 방사거리라고 하기로 함)는 70 ~ 600mm인 것이 바람직하고, 만약 방사거리가 70mm 미만이면 방사부(3)로부터 연신되는 방사섬유의 용융이 냉각되지 않은 상태, 즉 섬유화되지 않은 상태로 적층부(5)로 방사되기 때문에 포집효율이 떨어지는 문제점이 발생되고, 만약 방사거리가 600mm를 초과하면 적층되는 방사섬유의 섬도가 증가함과 동시에 방사섬유가 직진으로 수평 연신되지 못하여 적층되는 방사섬유들의 간격이 넓어져 효율 저하를 일으키게 된다.

방사부(3)는 원통형 카트리지 필터를 형성하는 고분자 수지를 외부로부터 공급받아 용융시키는 용융기(31)와, 용융기(31)의 일측에 설치되어 용융기(31)로부터 공급받은 용융 고분자수지(F)를 압출기(33)로 공급하는 공급기(32)와, 공급기(32)로부터 공급받은 용융 고분자수지(F)를 교반한 후 이를 방사대(34)로 이동시키는 압출기(33)와, 압출기(33)로부터 공급받은 용융 고분자수지(F)를 전방에 설치된 적층부(5)로 방사시키는 방사대(34)와, 고압 열공기를 생성하는 에어 컴프레서(Air compressor)(35)와, 에어 컴프레서(39)에서 생성된 고압 열공기를 방사대(34)로 이동시키는 고압공기 이동관(36)으로 이루어진다.

즉 용융기(31)를 통해 생성된 용융 고분자수지(F)는 압출기(33)를 통해 방사대(34)로 이동되고, 방사대(34)가 전방의 적층부(5)의 권취봉(551)으로 공급받은 용융 고분자수지(F)를 수평으로 방사시킨다.

방사대(34)는 복수개의 방사노즐을 포함하여 압출기(33)에 의해 유입된 고분자수지를 적층부(5)로 방사시킨다. 이때 방사되는 방사섬유는 고압공기 이동관의 가압공기에 의해 긴 방사거리를 갖게 됨과 동시에 수평으로 곧게 방사되게 된다.

도 2는 도 1의 적층부를 나타내는 사시도이다.

적층부(5)는 도 1에 도시된 바와 같이 방사부(3)의 방사대(34)의 전방에, 방사대(34)로부터 이격되게 설치되어 방사대(34)로부터 연신되는 방사섬유를 원통형상으로 적층시키는 장치이다.

또한 적층부(5)는 도 2에 도시된 바와 같이 판재 형상의 지지플레이트(51)와, 지지플레이트(51)의 하부에 설치되어 지지플레이트(51)를 지지하는 고정봉(54)들과, 지지플레이트(51)의 상부에 설치되어 사방으로 이동하는 이동플레이트(52)와, 도 2에는 도시되지 않았지만 지지플레이트(51) 및 이동플레이트(52) 사이에 설치되어 이동플레이트(52)를 사방으로 이동시키는 후술되는 도 6의 이동부재(53)와, 이동플레이트(52)의 상부에 설치되어 방사대(34)로부터 연신되는 방사섬유들을 적층시키는 권취부(55)와, 이들을 제어 및 관리하는 컨트롤러(Controller)(56)로 이루어진다. 이때 권취부(55)는 후술되는 도 4에서, 이동부재(53)는 후술되는 도 6에서 상세하게 설명하기로 한다.

또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 멜트블로운 장치(1)의 방사부(3)가 용융기(31), 공급기(32), 압출기(33), 방사대(34) 및 에어 컴프레서(35)로 구성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 방사부(3)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 적층부(5)로 고분자수지(F)를 방사시킬 수 있는 다양한 형상으로 구성될 수 있다.

지지플레이트(51)는 평평한 판재로 형성되며, 하면의 모서리에는 고정봉(54)들이 수직으로 설치되고, 상면에는 이동부재(53)가 설치된다.

이동플레이트(52)는 지지플레이트(51)와 동일한 면적 및 폭을 갖는 평평한 판재로 형성되며, 하면에 이동부재가 결합되며, 상면에 후술되는 도 4와 5의 권취부(55)가 설치된다.

또한 이동플레이트(52)는 평면상으로 바라보았을 때 이동부재(53)에 의하여 지지플레이트(51)로부터 사방으로, 상세하게로는 상부, 하부, 좌측 및 우측으로 이동할 수 있게 된다.

도 3은 도 2의 이동플레이트가 이동부재에 의하여 사방으로 이동하는 모습을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 이동부재(53)는 하단부가 지지플레이트(51)의 상면에, 상단부가 이동플레이트(52)의 하면에 결합되어 이동플레이트(52)를 상부(Y), 하부(-Y), 좌측(-X) 및 우측(X)으로 이동시킨다. 이때 이동플레이트(52)의 X축 방향의 이동은 하나의 적층부(5)에 복수개의 방사부(3)에서 연신되는 방사섬유들이 적층될 수 있도록 하고, Y축 방향의 이동은 하나의 방사부(3)에서 적층되는 방사섬유의 섬도가 조절되어 적층될 수 있도록 한다.

즉 이동부재(53)는 일렬로 설치되되 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 방사하는 제1, 제2, 제3 방사부(3)의 전방에 설치될 때 X축 방향으로 이동플레이트(52)를 이동시킴으로써 권취봉에는 제1, 제2, 제3 방사부(3)들 각각에서 연신되는 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층될 수 있게 된다.

또한 이동부재(53)는 하나의 방사부(3)의 전방에 설치될 때 Y축 방향으로 이동플레이트(52)를 이동시킨다. 이때 방사대(34)로부터 연신되는 방사섬유는 공랭에 의한 냉각시간이 증가할수록 섬도가 증가하게 된다. 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 방사부(3)로부터 적층부(5)의 방사거리가 조절되도록 이동부재(53)에 의하여 이동플레이트(52)가 Y축 이동이 가능하여 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지를 적층할 수 있게 된다.

도 4는 도 2의 권취부를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 측면도이다.

권취부(55)는 도 4에 도시된 바와 같이 길이를 갖는 원형상의 막대로 형성되어 외주연에 방사섬유들이 적층되는 적어도 하나 이상의 권취봉(551)들과, 내부로 권취봉(551)들 각각의 단부들이 관통되는 제1 원판(552)과, 제1 원판(552)으로부터 돌출되는 권취봉(551)들 각각의 단부에 결합되며 외부의 구동모터(미도시)에 연결되어 권취봉(551)들을 회전시키는 보조 회전풀리(553)들과, 제1 원판(552)의 일면에 결합되어 제1 원판(552)을 회전시키는 회전축(554)과, 중앙으로 회전축(554)이 관통되며 하부에 이동플레이트(52)에 결합되는 지지판(556)이 형성되는 제2 원판(555)과, 제2 원판(555)으로부터 돌출되는 회전축(554)의 단부에 설치되어 외부의 구동모터(미도시)에 연결되어 회전축을 회전시키는 주 회전풀리(557)로 이루어진다.

또한 권취봉(551)들 각각에는 코어(559)가 설치됨으로써 코어(559)의 외주면에 방사섬유들이 권취되어 적층된다.

이때 도면에는 도시되지 않았지만 권취봉(551)들은 제1 원판(552)에 베어링 결합되고, 회전축은 제2 원판(555)에 베어링 결합되는 것이 바람직하고, 권취봉(551)에 인접한 지점에 설치되어 권취봉(551)을 가압하는 압착봉이 더 설치될 수 있다.

적층부(5)는 각 권취봉(551)이 보조 회전풀리(553)들의 회전에 의하여 회전이 이루어지고, 제1 원판(552)은 주 회전풀리(557) 및 회전축(554)의 회전에 의하여 회전이 이루어지도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 적층부(5)는 제1 원판에 복수개의 권취봉(551)들이 설치됨으로써 한 번의 공정에 복수개의 필터매체를 제조할 수 있어 제조효율을 획기적으로 높일 수 있고, 제1 원판(552) 뿐만 아니라 권취봉(551)들 각각이 회전되도록 구성됨으로써 방사대(34)에서 연신되는 방사섬유들이 각 권취봉(551)의 외주연에 균일하게 적층되어 필터효율이 높은 원통형 카트리지 필터를 제조할 수 있게 된다.

도 6은 도 2의 이동부재의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 6의 이동부재(53)는 전술하였던 바와 같이 하면이 지지플레이트(51)에 결합되고, 상면이 이동플레이트(52)에 결합되어 이동플레이트(52)를 지지플레이트(51)로부터 사방으로 이동시키기 위한 장치이다.

또한 이동부재(53)는 막대형상으로 형성되어 지지플레이트(51)의 상면에 X축 방향으로 설치되는 X축 레일(531)과, X축 레일(531)에 슬라이딩 방식으로 결합되어 X축 레일(531)을 따라 왕복 이동하는 X축 슬라이드부재(532)와, X축 슬라이드부재(532)에 설치되며 모터(M1)의 구동에 따라 정 또는 역회전하여 X축 슬라이드부재(532)를 X축 방향으로 왕복 이동시키는 X축 스크류(533)와, X축 슬라이드부재(532)의 상부에 고정되는 Y축 레일(534)과, Y축 레일(534)의 상부에 슬라이딩 방식으로 결합되어 Y축 레일(534)을 따라 왕복 이동하는 Y축 슬라이드부재(535)와, Y축 슬라이드부재(535)에 설치되며 모터(M2)의 구동에 의해 정 또는 역회전하여 Y축 슬라이드부재(535)를 Y축 방향으로 왕복 이동시키는 Y축 스크류(536)로 이루어진다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위해 이동부재(53)가 도 6에 도시된 바와 같이 X축 레일(531) 및 Y축 레일(534)에 따라 X축 슬라이드부재(532) 및 Y축 슬라이드부재(535)가 사방으로 이동하는 것으로 예를 들어 설명하였으나 이동부재(53)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 지지플레이트(51)로부터 이동플레이트(52)를 사방으로 이동시킬 수 있는 공지된 다양한 구성이 적용될 수 있다.

이와 같이 구성된 이동부재(53)는 X축 슬라이드부재(532)가 모터(M1) 및 X축 스크류(533)의 구동에 의하여 X축 레일(531)을 따라 직선 왕복운동하고, Y축 슬라이드부재(535)는 모터(M2) 및 Y축 스크류(536)의 구동에 의하여 Y축 레일(534)을 따라 직선 왕복운동하게 된다.

이때 X축 슬라이드부재(532) 및 Y축 슬라이드부재(535)를 구동시키는 동력을 제공하는 모터(M1), (M2)는 정 또는 역회전할 수 있도록 구성되고, 모터(M1), (M2)에 연결되는 X축 스크류(533) 및 Y축 스크류(536)는 마찰저항이 작은 볼스크류를 사용함으로써 X축 슬라이드부재(532) 및 Y축 슬라이드부재(535)의 이동을 원활하게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 이동부재(53)의 상부면, 상세하게로는 Y축 슬라이드부재(535)는 상면이 이동플레이트(52)의 하면에 대접되게 결합됨으로써 이동플레이트(52)는 X축 슬라이드부재(532)의 이동에 따라 X축 방향으로 이동할 수 있게 되고, Y축 슬라이드부재(535)의 이동에 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 적층부의 이동플레이트가 Y축으로 이동할 때를 설명하기 위한 측면도이고, 도 8은 도 7의 평면도이다.

본 발명의 일실시예인 멜트블로운 장치(1)는 이동플레이트(52)가 Y축 레일(534)을 따라 ±Y축 방향의 이동이 가능하도록 구성되기 때문에 도 7과 8에 도시된 바와 같이 이동플레이트(52)가 이동됨에 따라 방사부(3)와 적층부(5)간의 이격 거리인 방사거리가 조절될 수 있게 된다.

이때 방사섬유는 방사거리에 비례하여 섬도가 증가하기 때문에 이동플레이트(52)를 Y축으로 이동하여 방사거리를 최소화하는 경우 작은 섬도의 고분자수지가 적층되게 되고, 이동플레이트(52)를 ―Y축으로 이동하여 방사거리를 최대화하는 경우 굵은 섬도의 고분자수지가 적층되게 된다.

즉 본 발명의 일실시예인 멜트블로운 장치(1)는 방사거리를 조절하여 방사노즐의 직경을 변형하지 않고도 소망의 섬도를 갖는 고분자수지를 적층할 수 있게 되고, 한 개의 방사부(3)를 통해 적층되는 고분자수지의 섬도를 N개로 형성할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 10은 도 9의 정면도이다.

도 9와 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예인 멜트블로운 장치(100)는 일렬로 설치되는 제1, 제2, 제3 방사부(101), (111), (121)들과, 제2 방사부(111)의 전방에 설치되는 도 4의 적층부(5)로 구성된다. 이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 방사부가 3개인 것으로 예를 들어 설명하였으나 방사부의 수량은 이에 한정되지 않으며, 하나의 필터매체를 형성하는 고분자수지들의 섬도의 수량(N)에 비례하여 N개로 구성되어도 무방하다.

제1, 제2, 제3 방사부(101), (111), (121)들은 도 1에서 전술하였던 바와 같이 용융기(31), 공급기(32), 압출기(33), 방사대(51) 및 에어 컴프레서(35)로 구성된다.

또한 제1, 제2, 제3 방사부(101), (111), (121)들은 일렬로 정렬된 채 전방을 향하여 방사섬유들을 방사한다. 이때 제1, 제2, 제3 방사부(101), (111), (121)들 각각에서 연신되는 고분자수지(A), (B), (C)는 서로 다른 섬도를 갖도록 이루어진다.

적층부(5)는 도 4에서 전술하였던 바와 같이 동일한 구성으로 이루어진다.

이러한 멜트블로운 장치(100)는 하나의 필터매체에 고분자수지(A), (B), (C)를 혼합하여 적층시키고자 할 때 적층부(5)의 이동플레이트(52)가 ―X축 방향으로 이동하여 제1 방사부(3)의 전방에 위치하게 되고, 이후 고분자수지(B)를 적층시키고자 할 때 이동플레이트(52)가 X축 방향으로 이동하여 제2 방사부(3)의 전방에 위치하게 되고, 최종적으로 고분자수지(C)를 적층시키고자 할 때 이동플레이트(52)가 X축 방향으로 이동하여 제3 방사부(3)의 전방에 위치하게 된다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예인 멜트블로운 장치(100)는 이동플레이트(52)가 X축 방향으로 이동이 가능하게 구성됨으로써 하나의 필터매체에 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층되어 포집효율이 높으며 압력손실이 적은 원통형 카트리지 필터를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 공정이 멈춤 없이 지속적으로 이루어져 제조시간 및 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.

1:멜트블로운 장치 3:방사부 5:적층부
31:용융기 32:공급기 33:압출기
34:방사대 35:에어컴프레서 36:고압공기 이동관
51:지지플레이트 52:이동플레이트 53:이동부재
54:고정부 55:권취부 531:X축 레일
532:X축 슬라이드부재 533:X축 스크류 534:Y축 레일
535:Y축 슬라이드부재 536:Y축 스크류 551:권취봉
552:제1 원판 553:보조 회전풀리 554:회전축
555:제2 원판 556:지지판 557:주 회전풀리

Claims (7)

1. 원통형 카트리지 필터를 제조하는 멜트블로운 장치에 있어서:
   용융된 고분자수지를 방사노즐들을 통해 전방으로 방사하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연신되는 고분자수지를 원통형으로 적층시키는 적층부를 포함하고,
   상기 적층부는
   지면에 수평하게 설치되는 지지플레이트;
   상기 지지플레이트의 상면에 설치되는 이동부재;
   하면이 상기 이동부재의 상부면에 결합되어 상기 지지플레이트에 대향되게 설치되는 이동플레이트;
   상기 이동부재의 상면에 수직으로 설치되는 지지판과, 막대형상으로 형성되어 상기 지지판에 일단부가 회전 가능하도록 결합되는 권취봉을 포함하는 권취부;
   상기 이동부재의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 이동부재는 상기 이동플레이트를 상기 권취봉의 길이방향인 X축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
2. 청구항 1에서, 서로 다른 섬도의 고분자수지를 방사하며, 상기 X축 방향으로 설치되는 복수개의 방사부들을 더 포함하고,
   상기 권취부는 상기 이동부재가 상기 이동플레이트를 상기 방사부들 각각의 전방으로 이동시킴으로써 하나의 필터매체에 서로 다른 섬도를 갖는 고분자수지들이 적층되도록 하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
3. 청구항 1 또는 2에서, 상기 이동부재는 상기 이동플레이트를 상기 권취봉의 길이방향에 수직방향인 Y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
4. 청구항 3에서, 상기 이동부재는 상기 권취부가 상기 방사부들 각각의 전방에 위치할 때 상기 이동플레이트를 Y축 방향으로 이동시킴으로써 상기 방사부들 각각에서 연신되는 고분자수지의 섬도가 선택적으로 상기 권취봉에 적층될 수 있는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
5. 청구항 4에서, 상기 이동부재는
   상기 지지플레이트의 상면에 X축 방향으로 설치되는 X축 레일;
   상기 X축 레일에 결합되어 상기 X축 레일을 따라 왕복 이동하는 X축 슬라이드부재;
   상기 X축 슬라이드부재에 설치되며 모터(M1)의 구동에 따라 정 또는 역회전하여 상기 X축 슬라이드부재를 X축 방향으로 왕복 이동시키는 X축 스크류;
   상기 X축 슬라이드부재의 상면에 Y축 방향으로 설치되는 Y축 레일;
   상기 Y축 레일에 결합되어 상기 Y축 레일을 따라 왕복 이동하는 Y축 슬라이드부재;
   상기 Y축 슬라이드부재에 설치되며 모터(M2)의 구동에 따라 정 또는 역회전하여 상기 Y축 슬라이드부재를 Y축 방향으로 왕복 이동시키는 Y축 스크류를 포함하고,
   상기 Y축 슬라이드부재는 상면이 상기 이동플레이트의 하면에 결합됨으로써 상기 이동플레이트는 상기 X축 슬라이드부재의 이동에 따라 X축 방향으로 이동하고, 상기 Y축 슬라이드부재의 이동에 따라 Y축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
6. 청구항 4에서, 상기 권취부는
   상기 지지판에 적어도 하나 이상의 권취봉을 포함하고, 상기 지지판 및 상기 권취봉은 각각 회전되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.
7. 청구항 6에서, 상기 권취부는
   외주연에 설치되는 코어에 상기 고분자수지가 적층되는 적어도 하나 이상의 권취봉;
   내부로 상기 권취봉의 일단부가 관통되는 제1 원판;
   상기 제1 원판으로부터 돌출되는 상기 권취봉의 일단부에 결합되며 외부의 구동모터에 연결되어 상기 권취봉을 회전시키는 보조 회전풀리;
   상기 제1 원판의 일면에 결합되어 상기 제1 원판을 회전시키는 회전축;
   중앙으로 상기 회전축이 관통되며 하부에 상기 지지판이 설치되는 제2 원판;
   상기 제2 원판으로부터 돌출되는 상기 회전축의 단부에 설치되어 외부의 구동모터에 연결되어 상기 회전축을 회전시키는 주 회전풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 장치.

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