KR101587617B1

KR101587617B1 - 이중압출 카본블럭 성형장치, 성형방법 및 이를 이용해 성형된 카본블럭

Info

Publication number: KR101587617B1
Application number: KR1020130127222A
Authority: KR
Inventors: 임용균; 민영기; 정휘동
Original assignee: 주식회사 마이크로필터
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2016-01-21
Also published as: KR20150047301A

Abstract

본 발명은 활성탄과 바인더가 혼합된 제1혼합원료가 투입되는 제1투입구가 형성되고, 상기 제1투입구를 통해 상기 제1혼합원료가 제공되는 제1혼합배럴, 상기 제1혼합배럴 내측에 구비되어 상기 제1혼합원료를 이송시키면서 혼합시키는 제1이송유닛, 상기 제1혼합배럴과 연장되어 구비되며, 상기 제1혼합원료를 가열시켜 제1여과층을 형성시키는 제1성형배럴, 활성탄, 바인더 및 ACF로 이루어진 제2혼합원료가 투입되는 제2투입구가 형성되고, 상기 제1성형배럴과 연속적으로 연통되어 구비되며, 상기 제2투입구를 통해 상기 제1여과층의 외측에 상기 제2혼합원료가 제공되는 제2혼합배럴 및 상기 제1성형배럴과 연장되어 구비되며, 상기 제2혼합배럴로부터 제공된 제2혼합원료를 상기 제1성형배럴로부터 제공되는 제1여과층의 외측면을 따라 가열시켜 적층시킨 제2여과층을 형성하는 제2성형배럴을 포함하는 이중압출 카본블럭 성형장치가 개시된다.

Description

이중압출 카본블럭 성형장치, 성형방법 및 이를 이용해 성형된 카본블럭{Dubble Extrudesion Molding Apparatus for Carbon Block, Molding Method Using the Same and Carbon Block Using the Same}

본 발명은 카본블럭의 성형장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 카본블럭에 여과저항이 낮은 별도의 제2여과층을 형성하여 전체적인 여과저항을 감소시킴으로써 불순물의 여과속도가 향상되는 이중압출 카본블럭 성형장치에 관한 것이다.

카본블럭은 원재료인 기능성 활성탄, 활성 탄소섬유 등의 카본입자에 별도의 바인더(카본입자를 접합시키기 위한 물질) 첨가하여 결합시킴으로써, 카본블럭 내부에 다수의 미세공간을 형성한다. 그리고 카본블럭을 통과하는 물질 중에 포함되어 있는 불순물을 여과한다.

그리고 카본블럭은 필터로의 기능 및 생산성을 고려하여 다양한 방법으로 생산이 되었고, 현재는 압출 성형장치에 의한 압출에 의하여 생산 되는 것이 일반적이다.

도1은 특허공개번호 제10-2009-0025012호의 카본블럭을 압출성형하기 위한 장치를 나타내는 도면이다. 도1을 참조하여 종래 기술의 카본블럭 압출성형장치의 개략적인 구성을 설명하면 아래와 같다.

투입호퍼(1)를 통하여 배럴(5)의 내부로 투입된 원료는 배럴(5) 내부에 위치하는 이송부(2)에 의하여 성형부(3)로 이송된다. 구체적으로 이송부(2)는 샤프트(2a) 및 샤프트(2a)의 둘레를 따라 형성된 스크류(2b)를 포함하고, 샤프트(2a) 및 스크류(2b)의 회전에 따라 원료는 성형부(3)를 통과하고, 카본블럭(4)이 생산된다.

그리고 일반적으로 카본블럭의 원료로는 기능성 활성탄, 활성 탄소섬유 등의 원재료 및 원재료를 접합하기 위한 열가소성 수지 등의 바인더가 사용이 된다. 그리고 상기 공개특허에서는 원료의 가열에 의한 접합을 위하여 샤프트(2a)의 내부에 열선이 구비된다. 그리고 상기 공개특허와 달리 배럴(5)에 가열장치가 구비되어 배럴을 통과하는 원료를 가열하는 구성이 적용되기도 한다.

즉 공개특허를 포함한 종래의 카본블럭 압출 성형장치는 스크류(2b)에 의한 이송 및 열선 또는 가열장치에 의한 원료의 가열이 동시에 이루어지게 된다.

하지만 이와 같이 종래의 성형장치에 의해서 성형된 카본블럭은 불순물을 여과하는 여과저항이 매우 높아 여과시간이 오래 걸리는 문제점이 발생하였다.

특히 미세입자제거를 위해 좀 더 미세한 활성탄과 미세한 바인더를 활용하게 되는데, 이와 같은 경우 여과저항이 더욱 증가하게 되어 정수에 많은 시간이 소모되는 문제점이 발생한다

이와 달리 여과저항을 줄이고자 상대적으로 입자가 큰 활성탄과 바인더를 사용하는 경우에는 여과저항은 감소하지만 활성탄의 표면적 및 기공이 감소되어 불순물의 흡착능력이 저하되며 나아가 카본블럭의 정수성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카본블럭에 여과저항이 높은 제1여과층을 형성하고 추가적으로 여과저항이 낮은 별도의 제2여과층을 형성하여 전체적인 여과저항을 감소시킴으로써 불순물의 여과속도가 향상되는 이중압출 카본블럭 성형장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이중압출 카본블럭 성형장치는 활성탄과 바인더가 혼합된 제1혼합원료가 투입되는 제1투입구가 형성되고, 상기 제1투입구를 통해 상기 제1혼합원료가 제공되는 제1혼합배럴, 상기 제1혼합배럴 내측에 구비되어 상기 제1혼합원료를 이송시키면서 혼합시키는 제1이송유닛, 상기 제1혼합배럴과 연장되어 구비되며, 상기 제1혼합원료를 가열시켜 제1여과층을 형성시키는 제1성형배럴, 활성탄, 바인더 및 ACF로 이루어진 제2혼합원료가 투입되는 제2투입구가 형성되고, 상기 제1성형배럴과 연속적으로 연통되어 구비되며, 상기 제2투입구를 통해 상기 제1여과층의 외측에 상기 제2혼합원료가 제공되는 제2혼합배럴 및 상기 제1성형배럴과 연장되어 구비되며, 상기 제2혼합배럴로부터 제공된 제2혼합원료를 상기 제1성형배럴로부터 제공되는 제1여과층의 외측면을 따라 가열시켜 적층시킨 제2여과층을 형성하는 제2성형배럴을 포함한다.

또한, 상기 제1성형배럴은 길게 형성되며 상기 혼합배럴 내부와 연속적으로 연통되어 상기 제1혼합원료가 이동하는 제1성형공간부 및 상기 제1성형공간부의 길이방향에 따른 일부에 배치되어 이송되는 상기 제1혼합원료를 가열하는 제1가열부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2성형배럴은 길게 형성되며 상기 제1성형공간부와 연속적으로 연통되어 상기 제1성형공간부에서 이송된 상기 제1혼합원료와 상기 제2혼합배럴에서 공급된 상기 제2혼합원료가 이동하는 제2성형공간부 및 상기 제2성형공간부의 길이방향에 따른 일부에 배치되며 상기 제1혼합원료의 외측면을 감싸는 상기 제2혼합원료를 가열하여 포함된 바인더, 활성탄 및 ACF를 접합시키는 제2가열부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2가열부는 상기 제1가열부보다 상대적으로 낮은 온도로 상기 제2혼합원료를 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2성형공간부는 직경이 상기 제1성형공간부보다 크게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2성형배럴은 상기 제2성형공간부를 따라 이동하며 상기 제2가열부에 의해서 가열된 상기 제2혼합원료를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이송유닛은 상기 제1혼합배럴 내에서 회전 가능하게 구비되는 회전샤프트 및 상기 회전샤프트 일부분의 둘레를 따라 형성되는 스크류를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전샤프트는 길게 형성되며, 상기 제1성형배럴 및 상기 제2성형배럴 내부까지 길게 연장되어 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1혼합원료에 포함된 바인더와 상기 제2혼합원료에 포함된 바인더는 서로 다른 온도에서 용해되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2혼합배럴은 내부에서 혼합되며 이송되는 상기 제2혼합원료의 이동 경로상에 배치되어 예열하는 예열부를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 이중압출 카본블럭 성형방법은, 활성탄과 바인더가 혼합된 제1혼합원료를 이송시키며 가압하여 내부에 중공이 형성되도록 하는 혼합단계, 상기 혼합단계를 거친 상기 제1혼합원료를 가열하여 상기 바인더와 상기 활성탄을 접합시키며 제1여과층을 형성하는 제1성형단계, 상기 제1성형단계를 거친 상기 제1여과층을 형성한 제1혼합원료의 외측면에 활성탄, 바인더 및 ACF가 혼합된 제2혼합원료를 혼합하며 공급하는 공급단계 및 상기 제2혼합원료를 가열하여 상기 바인더와 상기 활성탄 및 상기 ACF를 접합시키며 상기 제1여과층의 외측에 제2여과층을 형성하는 제2성형단계를 포함한다.

또한, 상기 제1성형단계에서 상기 제1혼합원료를 가열하는 온도는, 상기 제2성형단계에서 상기 제2혼합원료를 가열하는 온도보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 공급단계는 혼합된 상기 제2혼합원료를 포함된 바인더의 용해온도 이하로 예열하는 예열과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 카본블럭은 이중압출 카본블럭 성형장치에 의해 활성탄과 바인더가 혼합된 제1혼합원료와 활성탄, 바인더 및 ACF가 혼합된 제2혼합원료를 이용하여 제조된 카본블럭에 있어서, 상기 카본블럭은 중공이 형성되며 상기 제1혼합원료가 경화되어 형성된 제1여과층 및 상기 제1여과층의 외측면을 감싸며 상기 제2혼합원료가 경화되어 형성된 제2여과층을 포함한다.

또한, 상기 제2여과층은 여과저항이 상기 제1여과층에 비해 상대적으로 낮아 물이 여과되는 속도가 더 빠른 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 구성을 가지는 본 발명에 따른 카본 블럭 압출 성형장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 제1여과층 및 제2여과층으로 구성된 카본블럭은 단순히 활성탄과 바인더로만 구성된 카본블럭이 비해서 여과저항이 낮은 층이 존재하게 되며 이에 따라 전체적인 여과저항이 감소하여 정수속도가 증가하는 이점이 있다.

둘째, 제1여과층을 형성하여 이송되는 제1혼합원료에 제2혼합원료의 공급 시 예열부를 통해 예열함으로써, 제2여과층을 형성하기 위한 가열시간을 감소시켜 빠르게 제2여과층이 형성되도록 함으로써, 제1혼합원료에 열이 전해지는 시간을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 종래에 개발된 카본블럭을 압출성형하기 위한 장치를 나타내는 도면;
도2는 도 2의 압출 성형장치에 의해 성형된 카본블럭을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중압출 카본블럭 성형장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 4는 도 3의 이중압출 카본블럭 성형장치에서 다층 카본블럭이 가열 및 냉각되어 성형되는 상태를 나타낸 도면;
도 5는 도 3의 이중압출 카본블럭 성형장치에 의해서 성형된 다층 카본블럭을 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 6은 도 3의 이중압출 카본블럭 성형장치의 변형된 구성을 나타낸 도면;

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중압출 카본블럭 성형장치의 구성에 대해서 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중압출 카본블럭 성형장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 이중압출 카본블럭 성형장치에서 다층 카본블럭이 가열 및 냉각되어 성형되는 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3의 이중압출 카본블럭 성형장치에 의해서 성형된 다층 카본블럭을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 이중압출 카본블럭(500) 성형장치는 투입되는 원료를 특정 경로를 따라 이송시키고, 이송되는 원료가 작업자가 원하는 형태를 가지는 성형부를 통과하면서 상기 형태와 동일한 단면적을 가지는 부재를 생산하는 장치이다. 구체적으로 제1이송유닛(130), 제1성형배럴(200), 제2혼합배럴(300) 및 제2성형배럴(400)을 포함한다.

먼저, 본 발명에서 카본블럭(500)을 형성하는 원료는 분말 또는 입자 형태로 구비되는 원재료 및 후술하는 가열부에 의하여 가열됨에 따라 녹으면서 상기 원재료간을 결합하기 위한 접합재료로 구성된다.

상기 원재료 및 접합재료는 본 발명의 성형장치를 통하여 생산하고자 하는 제품에 따라 다양하게 구비될 수 있고, 구체적으로 본 실시예에서는 정수기 등에 사용되어 물의 불순물 등을 필터링하기 위한 카본블럭(500)을 생산하는 경우로 한정하여 설명한다. 따라서 원재료로는 카본블럭(500) 제조를 위하여 일반적으로 사용되는 기능성 활성탄, 활성 탄소섬유(ACF) 등이 사용되고, 접합재료로는 열가소성 바인더 등이 사용되며, 이하 원재료는 활성탄 또는 ACF로, 접합재료로는 바인더로 하여 설명한다.

제1혼합배럴(100)은 활성탄 및 바인더가 포함된 제1혼합원료(M1)를 혼합하며 이송시키는 구성으로써 제1혼합원료(M1)가 투입되는 제1투입구(110) 및 투입된 제1혼합원료(M1)가 고르게 혼합되며 이송되는 제1혼합공간부(120)가 형성된다.

제1투입구(110)는 제1혼합배럴(100)의 다양한 위치에 형성될 수 있고, 구체적으로 본 실시예에서는 제1혼합배럴(100)의 상부에 형성되고, 제1혼합원료(M1)는 제1투입구(110)와 연통된 별도의 투입호퍼(미도시)를 통하여 상부에서 하부로 공급된다.

제1혼합공간부(120)는 제1혼합배럴(100)의 내부에 형성되며, 이송되는 제1혼합원료(M1)의 종류, 이송속도, 후술하는 제1성형공간부(210)의 형상 등에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로 본 실시예에서는 수직면과 평행한 단면을 가지는 원기둥 형상으로 좌, 우 방향으로 길게 형성된다.

그리고 제1성형공간부(210)는 후술하는 회전샤프트(132) 및 스크류(134)의 회전을 따라 제1혼합원료(M1)가 이동하며 제1성형공간부(210)의 형상에 대응하여 압축되도록 한다.

제1이송유닛(130)은 제1혼합배럴(100) 내부로 투입된 제1혼합원료(M1)를 혼합하며 이송시키는 구성으로써, 구체적으로 제1혼합공간부(120)에 회전 가능하게 구비되는 회전샤프트(132) 및 회전샤프트(132) 일부분의 둘레를 따라 형성되는 스크류(134)를 포함한다.

회전샤프트(132)는 제1혼합공간부(120)의 길이에 대응하는 하는 길이로 형성된다. 그리고 회전샤프트(132)의 크기에 따라 본 실시예의 카본블럭(500: 도 5참조)에 형성되는 중공의 내경이 결정된다.

스크류(134)는 회전샤프트(132)의 회전을 따라 회전을 하면서 제1혼합공간부(120)의 제1혼합원료(M1)를 이송시킨다. 그리고 회전을 하면서 바인더가 활성탄 사이에 균일하게 위치할 수 있도록 제1혼합원료(M1)를 혼합시킨다.

본 실시예에서 스크류(134)는 제1혼합원료(M1)의 이송방향을 기준으로 회전샤프트(132)상에서 제1혼합공간부(120)의 길이에 대응하는 만큼 형성되어 제1투입구(110)를 통해 투입된 제1혼합원료(M1)를 혼합하며 후술하는 제1성형배럴(200)로 전달한다.

하지만 이와 달리 스크류(134)가 회전샤프트(132)상에 제1혼합공간부(120)의 길이에 대응하지 않고 일부에만 형성될 수도 있다.

제1성형배럴(200)은 제1혼합배럴(100)의 길이방향을 따라 연속적으로 배치되며 제1이송유닛(130)에 의해서 이송되는 제1혼합원료(M1)의 형상을 잡아주며 가열하여 제1여과층(510)이 형성되도록 하는 구성으로써 크게 제1성형공간부(210) 및 제1가열부(220)를 포함한다.

제1성형공간부(210)는 제1혼합배럴(100)의 길이방향을 따라 연장 형성되어 제1혼합원료(M1)가 이동하는 공간으로써, 상술한 제1혼합공간부(120)와 연통된다.

그리고 본 발명의 제1성형공간부(210)에는 상술한 회전샤프트(132)가 길게 연장되어 카본블럭(500)의 내경을 형성하도록 구비된다. 여기서, 회전샤프트(132)는 성형되는 제품의 형상에 따라서 단면적이 변화하도록 형성될 수 있다.

본 실시예에서 회전샤프트(132)는 후술하는 제2성형공간부(410)까지 일체로 연장되어 형성된다.

또한, 본 실시예에서의 제1성형공간부(210)는 제1혼합공간부(120)와 동일한 단면적을 갖도록 형성된다.

제1가열부(220)는 제1성형공간부(210) 내부로 이송된 제1혼합원료(M1)의 일부를 가열하여 포함된 바인더를 용해시킴으로써 활성탄과 바인더가 안정적으로 접합되도록 한다..

본 실시예에서 제1가열부(220)는 제1성형공간부(210)의 길이방향 따른 일부에 배치되어 이송되는 제1혼합원료(M1)를 가열하여 바인더를 용해시킴으로써 제1여과층(510)을 형성한다.

여기서, 제1여과층(510)은 활성탄과 바인더의 혼합물로 구성되어 바인더의 용해에 의해 활성탄이 접합되며 형상을 유지하여 이루어진 카본블럭(500)이다.

구체적으로 제1성형공간부(210) 내부에서 제1혼합원료(M1)는 회전샤프트(132)에 의해서 중공이 형성된 형태로 형상이 고정되며 제1가열부(220)에 의해서 가열된다.

여기서 도면에 도시되지는 않았지만 제1가열부(220)는 별도의 제어부(미도시)를 구비하여 제1혼합원료(M1)에 가해지는 가열온도 및 가열시간이 조절된다.

이와 같이 제1가열부(220)가 제1혼합원료(M1)를 가열함에 따라 제1혼합원료(M1)가 접합되어 제1여과층(510)을 형성할 수 있다.

한편 본 실시예에서 도면에 도시되지는 않았지만 제1가열부(220)는 제1성형공간부(210)에서 회전샤프트(132) 내에 위치하며 제1혼합원료(M1)의 내측면을 함께 가열하여 보다 안정적으로 열을 전달함으로써 활성탄과 바인더를 접할시킬 수 있는 보조가열수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다.

상기 보조가열수단은 제1성형배럴(200)의 길이방향에 따른 중심선 상에 위치하여 이송되는 제1혼합원료(M1)의 중앙에서 제1혼합원료(M1)의 내측면을 가열하는 한다.

한편, 본 발명의 제1가열부(220)는 바인더의 종류에 따라서 적절한 온도를 제공할 수 있는 다양한 가열장치가 사용될 수 있다. 그리고 제1성형배럴(200)의 내부 또는 제1성형배럴(200)의 둘레부에 설치되어 제1성형공간부(210)에서 가열을 할 수 있다.

제2혼합배럴(300)은 제1성형배럴(200)과 연속적으로 연통되며 이송되는 제1혼합원료(M1)의 외측면에 활성탄, 바인더 및 ACF가 혼합된 제2혼합원료(M2)를 공급한다.

여기서, ACF는 활성탄소섬유로써 일반적인 활성탄에 비해서 상대적으로 큰 입자를 가지며 여과저항이 상대적으로 낮은 재료이다.

본 발명에 따른 제2혼합배럴(300)은 일반적인 공급장치로써 제1성형배럴(200)에서 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 이송 경로상에 배치되어 제2혼합원료(M2)를 공급한다. 즉, 제2혼합원료(M2)는 제1여과층(510)의 외측에 제공된다.

여기서, 제2혼합배럴(300)은 상술한 제1혼합배럴(100)과 유사한 구성을 가지며 활성탄, 바인더 및 ACF를 혼합하여 후술하는 제2성형배럴(400)로 이송되는 제1혼합원료(M1)의 외측면에 공급한다.

본 실시예에서 도시된 바와 같이 제2혼합배럴(300)은 활성탄, 바인더 및 ACF로 이루어진 제2혼합원료(M2)가 투입되는 제2투입구(340)가 형성되고, 내부에 제2혼합공간부(310)가 구비되며, 별도의 제2이송유닛(320)을 통해 제2혼합원료(M2)가 제2혼합공간부(310)를 따라 이송되도록 한다.

이때 제2이송유닛(320)은 상술한 제1이송유닛(130)과 유사한 구성을 가질 수도 있으며 이와 달리 다른 형태로 형성되어 제2혼합원료(M2)를 이송시킬 수도 있다.

여기서, 제2혼합공간부(310)는 후술하는 제2성형공간부(410)와 연통되어 제1혼합원료(M1)의 외측에 제2혼합원료(M2)가 공급되도록 구성된다.

한편, 본 실시예에서 제2혼합배럴(300)은 한 쌍으로 구성되어 제1성형배럴(200)과 제2성형배럴(400) 사이에 연결되도록 구성되어 있으나, 이와 달리 제2혼합배럴(300)은 하나 또는 세 개 이상으로 구성되어 제2혼합원료(M2)를 공급할 수 있도록 구성될 수도 있다.

제2성형배럴(400)은 제2성형배럴(400)에 연장되어 형성되며 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 외측면에 공급된 제2혼합원료(M2)를 가열하여 바인더, 활성탄 및 ACF를 접합시키며 제1여과층(510)의 외측에 제2여과층(520)을 형성한다.

구체적으로 본 실시예에서 제2성형배럴(400)은 제2성형공간부(410) 및 제2가열부(420)를 포함하여 구성된다.

제2성형공간부(410)는 길게 형성되며 제1성형공간부(210)와 연속적으로 연통되어 제1성형공간부(210)에서 이송된 제1혼합원료(M1)와 제2혼합배럴(300)에서 공급된 제2혼합원료(M2)가 이송된다.

구체적으로 본 실시예에서 제2성형공간부(410)는 도시된 바와 같이 제1성형공간부(210)와 연속적으로 연통되어 회전샤프트(132)를 중심으로 이송되는 제1혼합원료(M1)가 이송되도록 구성된다. 이와 함께 제2성형공간부(410)는 상술한 제2혼합공간부(310)와 함께 연통되어 제2혼합원료(M2)가 이송되는 제1혼합원료(M1)의 외측면에 공급되도록 한다.

즉 도시된 바와 같이 제2성형공간부(410)는 제1성형공간부(210)와 길이방향으로 길게 연통됨과 동시에 측부에 적어도 하나 이상의 제2혼합공간부(310)가 함께 연통되도록 구성된다.

이에 따라 이송되는 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원료(M2)가 공급될 수 있다.

제2가열부(420)는 제2성형공간부(410)의 길이방향에 따른 일부에 배치되어 외측을 감싸도록 구성되며, 제2성형공간부(410)를 따라 이송되는 제2혼합원료(M2)를 가열한다.

구체적으로 본 실시예에서 제2가열부(420)는 도시된 바와 같이 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원료(M2)가 도포되어 이송되는 경로상에 배치되며, 이송되는 제2혼합원료(M2)를 외측면을 가열한다.

이와 같이 제2가열부(420)에 의해서 가열된 제2혼합원료(M2)는 포함된 바인더가 용해되어 활성탄 및 ACF를 접합시키며 제2여과층(520)을 형성한다.

여기서 제2가열부(420)는 제1가열부(220)보다 상대적으로 낮은 온도로 가열하도록 구성되어 가열 시 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더가 용해되지 않도록 한다.

이와 같이 제2성형배럴(400)이 구성됨에 따라 제1여과층(510)의 외측에 제2여과층(520)을 형성할 수 있다.

한편, 제2성형배럴(400)은 제2가열부(420)를 경유한 제1혼합원료(M1) 및 제2혼합원료(M2)의 이송경로상에 구비되어 냉각시키는 냉각부(430)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로 본 실시예에서 냉각부(430)는 제2성형배럴(400)상에 구비되며 제2성형공간부(410)를 따라 이송되는 제1혼합원료(M1) 및 제2혼합원료(M2)를 냉각한다.

구체적으로 냉각부(430)는 제2가열부(420)에 의해서 가열된 제2혼합원료(M2)를 빠르게 냉각하여 형상을 유지할 수 있도록 하는 구성으로써, 본 실시예에서 냉각부(430)는 제1혼합원료(M1) 및 제2혼합원료(M2)의 이송방향에 따른 후방에 위치하여 제2가열부(420)를 경유한 제2혼합원료(M2)를 냉각한다.

한편, 본 실시예에서 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더와 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더는 서로 다른 종류로 구성되어 각각이 서로 다른 용해온도를 가지도록 구성된다.

본 실시예에서 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더의 용해온도가 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더의 용해온도보다 상대적으로 높은 용해점을 가지도록 구성된다.

그리고 본 실시예에서 제2가열부(420)는 제1가열부(220)보다 상대적으로 낮은 온도로 제2혼합원료(M2)를 가열한다.

이에 따라, 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더는 제1가열부(220)를 경유함에 따라 용해되어 활성탄을 접합시키며 제1여과층(510)을 형성한다.

하지만 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원료(M2)가 공급된 상태에서 제2가열부(420)를 경유하는 경우, 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더는 용해되지 않고 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더만 용해된다.

이에 따라 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)는 제2가열부(420)를 경유하더라도 형상을 유지할 수 있으며, 외측면에 공급된 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더만 용해되어 제2여과층(520)을 형성하도록 구성된다.

즉 본 발명에 따른 카본블럭(500)은 제1성형배럴(200)을 통과하며 제1여과층(510)이 형성되고 제2성형배럴(400)을 통과하며 제2여과층(520)이 제1여과층(510)의 외측면에 추가적으로 형성된다.

보다 구체적으로, 도 4를 살펴보면 A구간은 제1성형공간부(210)를 통해 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)에 제2혼합원료(M2)가 공급되는 구간으로써, 이송되는 제1혼합원료(M1)는 가열을 통해 바인더와 활성탄이 접합된 상태로 제1가열부(220)를 통과한 후 제1성형공간부(210)를 따라 이송되며 냉각되어 제1여과층(510)을 형성한 상태이다.

여기에 제2혼합배럴(300)로부터 혼합상태의 제2혼합원료(M2)가 공급되며 스크류(134)의 회전에 의해 압출되어 이송되는 제1혼합원료(M1)의 외측면에 도포된다.

이때, 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원료(M2)가 도포된 상태로 이송되는 제2성형공간부(410)의 직경은 제1성형공간부(210)의 직경보다 상대적으로 크게 형성되어 안정적으로 제2혼합원료(M2)가 제1혼합원료(M1)의 외측면에 도포될 수 있도록 구성된다.

그리고 B구간은 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원가 도포된 상태로 제2가열부(420)에 의해서 가열되는 구간이다. 여기서, 제2가열부(420)의 가열온도는 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더만 용해시킬 수 있는 온도로 설정되며 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더는 용해되지 않고 활성탄의 접합상태를 유지하게 된다.

이와 같이 B구간을 경우하며 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 외측면에 제2혼합원료(M2)가 도포되며 제2여과층(520)이 형성된다.

C구간은 B구간의 제2가열부(420)에 의해 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더가 용해된 상태에서 다시 응고하기 위해 냉각부(430)를 경유하는 구간으로써, 제2여과층(520)을 형성한 제2혼합원료(M2)가 안정적으로 그 형상을 유지할 수 있도록 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더를 응고시킨다.

이에 따라 제1혼합원료(M1)의 외측면에 도포된 제2혼합원료(M2)는 제2여과층(520)을 형성하며 안정적으로 제2여과층(520)과 접합되어 이중구조의 카본블럭(500)이 성형된다.

이와 같이 이중압출과정을 통해서 서로 다른 여과저항을 가지도록 제1여과층(510)과 제2여과증을 가지는 카본블럭(500)이 성형된다.

성형된 카본블럭(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 외측부에는 제2혼합원료(M2)에 의한 제2여과층(520)이 형성되고 내측부에는 제1혼합원료(M1)에 의한 제1여과층(510)이 형성되는 이중 레이어 구조로 형성된다..

이어서, 본 발명의 실시예에 따른 이중압출 카본블럭(500) 성형장치에 의해 다층 카본블럭(500)이 제조되는 과정에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 활성탄과 바인더를 혼합하여 제1혼합원료(M1)를 이송시키며 가압하여 내부에 중공이 형성되도록 하는 혼합단계가 진행된다. 상술한 바와 같이 제1혼합원료(M1)는 활성탄 및 바인더를 포함하여 상기 투입호퍼를 통해 제1혼합배럴(100) 내부의 제1혼합공간부(120)로 투입된다. 이때 투입호퍼에 수용되는 활성탄 및 바인더는 교반기(미도시)를 통하여 1차적으로 혼합이 될 수 있다.

그리고 상기 혼합단계를 거친 상기 제1혼합원료(M1)를 가열하여 바인더와 활성탄을 접합시키며 제1여과층(510)을 형성하는 제1성형단계가 진행된다.

구체적으로 제1성형단계는 제1가열부(220)를 통해 제1혼합원료(M1)를 가열함으로써 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더를 용해시키며 응고되는 과정을 통해 제1혼합원료(M1)를 제1여과층(510)으로 성형한다.

이와 같이 제1성형단계를 거친 제1혼합원료(M1)에 제2혼합원료(M2)를 공급하여 외측면에 도포하는 공급단계가 진행된다.

구체적으로 공급단계는 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 외측면에 활성탄, 바인더 및 ACF가 혼합된 제2혼합원료(M2)를 혼합하며 공급하며, 제2혼합원료(M2)가 제1여과층(510)의 외측면을 감싸도록 한다.

여기서, 제1혼합원료(M1)는 활성탄 및 바인더만으로 구성되어 있지만 제2혼합원료(M2)는 ACF를 더 포함한 혼합물이다.

본 실시예에서 제2혼합원료(M2)는 제1여과층(510)을 형성한 제1혼합원료(M1)의 이송경로상에서 외측면에 도포되도록 공급된다.

그리고 이와 같이 공급단계를 거친 제1혼합원료(M1) 및 제2혼합원료(M2)는 제2여과층(520)을 형성하는 제2성형단계를 거친다.

구체적으로 제2성형단계는 제1혼합원료(M1)의 외측에 도포된 제2혼합원료(M2)를 가열하여 바인더와 활성탄 및 ACF를 접합시키며 상기 제1여과층(510)의 외측에 제2여과층(520)을 형성한다.

여기서 제2혼합원료(M2)는 상술한 제2가열부(420) 및 냉각부(430)를 거치며 포함된 바인더가 용해 및 응고되어 활성탄과 ACF가 접합된다..

이때, 제1성형단계에서 상기 제1혼합원료(M1)를 가열하는 온도는, 제2성형단계에서 상기 제2혼합원료(M2)를 가열하는 온도보다 상대적으로 높은 온도로 가열하며, 이에 따라 제2성형단계에서 제2혼합원료(M2)의 가열 시 제1혼합원료(M1)에 포함된 바인더는 용해되지 않아 제1여과층(510)이 형상을 유지할 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 본 발명에 따른 이중압출 카본블럭(500) 성형장치를 통해서 제1여과층(510) 및 제2여과층(520)을 포함하는 카본블럭(500)을 성형할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중압출 카본블럭(500) 성형장치의 변형된 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도시된 도면을 살펴보면 전체적인 구성은 상술한 실시예와 동일한 형태이지만 제2혼합배럴(300)이 다르게 구성되어 있다.

구체적으로 제2혼합배럴(300)은 상술한 바와 같이 내부에 제2혼합공간부(310)가 구비되며, 상술한 제2이송유닛(320)을 통해 제2혼합원료(M2)가 제2혼합공간부(310)를 따라 이송되도록 구성된다. 하지만 여기에 추가적으로 제2혼합원료(M2)를 가열하는 예열부(330)를 더 포함한다.

예열부(330)는 제2혼합공간부(310)를 따라 혼합되며 이송되는 제2혼합원료(M2)를 예열하여 추후 제2성형공간부(410) 내에서 제2가열부(420)에 의해 빠르게 용해점 이상의 온도로 상승하도록 하는 구성이며, 제2혼합원료(M2)에 포함된 바인더의 용해점 이하의 온도로 가열한다.

즉, 예열부(330)는 제2혼합원료(M2)가 제2성형공간부(410)로 이송되기 전에 용해점이하의 온도로 예열된 후 제2성형공간부(410)에서 빠르게 제2여과층(520)이 형성되도록 함으로써, 제2가열부(420)에 의해 제1혼합원료(M1)에 열이 전해지는 시간을 최소화시킬 수 있다.

구체적으로 본 실시예에서 예열부(330)는 도시된 바와 같이 제2성형공간부(410)의 길이방향에 따른 일부에 구비되며 이송되는 제2혼합원료(M2)를 감싸는 형태로 예열하도록 배치된다.

이와 같이 예열부(330)를 구비함에 따라 제2성형공간 내에서 제1혼합원료(M1) 및 제2혼합원료(M2)가 제2가열부(420)에 의해서 가열되는 시간을 감소시킴으로써, 소모되는 에너지를 줄일 수 있으며 제1여과층(510)이 용해되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 제1혼합배럴 110: 제1투입구
120: 제1혼합공간부 130: 제1이송유닛
200: 제1성형배럴 210: 제1성형공간부
220: 제1가열부 300: 제2혼합배럴
310: 제2혼합공간부 320: 제2이송유닛
330: 예열부 400: 제2성형배럴
410: 제2성형공간부 420: 제2가열부
430: 냉각부 500: 카본블럭
510: 제1여과층 520: 제2여과층
M1: 제1혼합원료 M2: 제2혼합원료

Claims

활성탄과 바인더가 혼합된 제1혼합원료가 투입되는 제1투입구가 형성되고, 상기 제1투입구를 통해 상기 제1혼합원료가 제공되는 제1혼합배럴;
상기 제1혼합배럴 내측에 구비되어 상기 제1혼합원료를 이송시키면서 혼합시키는 제1이송유닛:
상기 제1혼합배럴과 연장되며 상기 제1혼합배럴 내부와 연속적으로 연통되어 상기 제1혼합원료가 이동하는 제1성형공간부 및 상기 제1성형공간부의 길이방향에 따른 일부에 배치되어 이송되는 상기 제1혼합원료를 가열하는 제1가열부를 포함하며, 상기 제1혼합원료를 가열시켜 제1여과층을 형성시키는 제1성형배럴;
활성탄, 바인더 및 ACF로 이루어진 제2혼합원료가 투입되는 제2투입구가 형성되고, 상기 제1성형배럴과 연속적으로 연통되어 구비되며, 상기 제2투입구를 통해 상기 제1여과층의 외측면에 도포되어 감싸도록 상기 제2혼합원료가 제공되는 제2혼합배럴; 및
길게 형성되어 상기 제1성형공간부와 연속적으로 연결되며, 연통된 상기 제2혼합배럴로부터 제공된 제2혼합원료를 상기 제1성형공간부에서 이송되는 제1여과층의 외측면에 도포하여 감싸는 형태로 함께 이송하는 제2성형공간부 및 상기 제2성형공간부의 길이방향에 따른 일부에 배치되며 상기 제1여과층의 외측면을 적층형태로 감싸는 상기 제2혼합원료를 가열하여 포함된 바인더, 활성탄 및 ACF를 접합시키며, 제2여과층을 형성하는 제2가열부를 포함하는 제2성형배럴; 을 포함하며,
상기 제2여과층은 상기 제2혼합원료상태로 상기 제1여과층의 외측면을 감싸며 도포된 후 경화되어 상기 제1여과층과 접합되고,
상기 제1혼합원료에 포함된 바인더의 용해온도가 상기 제2혼합원료에 포함된 바인더의 용해온도보다 상대적으로 높은 용해점을 가지며, 상기 제1여과층의 외측면에 상기 제2혼합원료가 도포된 상태에서 상기 제2가열부에 의해 상기 제2혼합원료에 포함된 바인더만 용해되는 것을 특징으로 하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2가열부는,
상기 제1가열부보다 상대적으로 낮은 온도로 상기 제2혼합원료를 가열하는 것을 특징으로 하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2성형공간부는,
직경이 상기 제1성형공간부보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2성형배럴은,
상기 제2성형공간부를 따라 이동하며 상기 제2가열부에 의해서 가열된 상기 제2혼합원료를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 이송유닛은,
상기 제1혼합배럴 내에서 회전 가능하게 구비되는 회전샤프트 및 상기 회전샤프트 일부분의 둘레를 따라 형성되는 스크류를 포함하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
제7항에 있어서,
상기 회전샤프트는 길게 형성되며, 상기 제1성형배럴 및 상기 제2성형배럴 내부까지 길게 연장되어 배치되는 것을 특징으로 하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2혼합배럴은,
내부에서 혼합되며 이송되는 상기 제2혼합원료의 이동 경로상에 배치되어 예열하는 예열부를 더 포함하는 이중압출 카본블럭 성형장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제