KR101671145B1 - 멜트블로운 부직포 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치는 입자상의 열가소성 고분자 수지를 가열하여 용융시키는 압출기(100, extruder)와, 용융된 고분자 수지를 일정 압력으로 이송시키는 기어펌프(200, gear pump)와, 용융된 고분자 수지를 멜트블로운 웹으로 변환하여 방사시키고, 고압가열 공기를 분사시키는 방사기(300)와, 방사된 멜트블로운 웹을 포집하는 포집 롤러(400)와, 메쉬를 이송 시키는 수집 롤러(500)와, 멜트블로운 웹이 굳어진 부직포를 권취하는 귄취 롤러(600)와, 상기 방사기로부터 분사되는 고압가열 공기를 흡입하는 흡입기(700)을 포함하여 이루어진다.

Description

멜트블로운 부직포 제조장치{Melt-blown nonwoven fabric manufacturing device}

본 발명은 멜트블로운 부직포 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멜트블로운 방식을 채용하고, 방사기의 하부에 포집 롤러를 구비하여 방사기로부터 방사되는 멜트블로운 웹을 포집한 후 메쉬의 상부에 결합시키도록 한 멜트블로운 부직포 제조장치에 관한 것이다.

생활수준의 향상으로 일회용 수세미 및 일회용 클리너 등의 사용이 증가하고 있다. 일반적으로, 수세미 및 클리너 등은 장시간 사용할 시 오염에 노출 될 수밖에 없다. 자주 소독하는 방법이 있지만 그 또한 번거로움으로 인해 쉽지 않다. 이에 장시간 사용하지 않아 위생적이고 저렴하고 더 닦김성이 높은 제품 개발이 요구된다.

종래 기술에 따른 멜트블로운(melt blown) 부직포는 특유의 닦김성과 거칠기를 가지고 있어서 수세미 및 클리너 특성에 적합하나, 제조시 냉각시간이 짧아 멜트블로운 웹(web)이 뭉치게 되어 무게에 비해 부피가 작아지는 문제가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 멜트블로운 부직포의 제조장치를 나타낸 것인데, 입자상의 열가소성 고분자 수지(RS)를 압출기(10)의 호퍼에 투입하여 고분자 수지를 융용한다. 이어서, 용융된 고분자 수지는 필터(Filter) 및 기어 펌프(20)를 통해 일정한 압력으로 방사기(30)에 이송되며, 상기 방사기로부터 멜트블로운 웹(melt blown fibre web)이 메쉬(Mesh)의 상부에 방사된다.

이와 같이, 메쉬의 상부에 방사된 멜트블로운 웹은 약한 결합력으로 인해 쉽게 메쉬로부터 분리될 수 있다. 아룰러, 방사기(30)의 후단에는 엠보싱 롤러(80U, 80D)가 상하로 설치되어 있고, 엠보싱 롤러에 의해 멜트블로운 웹의 상부에는 엠보싱이 형성되게 된다.

그러나 이와 같은 제조장치로 제조된 부직포는 엠보싱 롤러의 가압으로 인해 원하는 부피(또는 두께)를 갖지 못하게 되고, 압착으로 인해 통기량이 낮은 단점이 있다.

등록특허공보 제10-0667370호, 핫 멜트 블로운 점착방식 기능성 복합필터 제조장치 공개특허공보 제10-2015-0079137호, 멜트블로운 부직포의 제조방법 및 이를 포함하는 에어필터 공개특허공보 제10-2006-0004337호, 흡음성과 단열성이 우수한 멜트블로운 부직포

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 풍부한 통기성과 부피감을 갖는 멜트블로운 부직포 제조장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치는 입자상의 열가소성 고분자 수지를 가열하여 용융시키는 압출기(100, extruder)와, 용융된 고분자 수지를 일정 압력으로 이송시키는 기어펌프(200, gear pump)와, 용융된 고분자 수지를 멜트블로운 웹으로 변환하여 방사시키고, 고압가열 공기를 분사시키는 방사기(300)와, 방사된 멜트블로운 웹을 포집하는 포집 롤러(400)와, 메쉬를 이송 시키는 수집 롤러(500)와, 멜트블로운 웹이 굳어진 부직포를 권취하는 귄취 롤러(600)와, 상기 방사기로부터 분사되는 고압가열 공기를 흡입하는 흡입기(700)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 포집 롤러의 표면에는 일정 간격으로 이격되는 홀이 구비된다.

한편, 상기 포집 롤러는 방사기의 노즐로부터 전측 - 권취 롤러가 설치되어 있는 방향 - 으로 이격되어 설치되고, 상기 방사기의 노즐의 수직 아래에는 포집 롤러의 표면이 위치한다.

본 발명의 구성에 따르면, 방사기의 하부에 멜트블로운 웹을 포집하는 포집 롤러를 부가설치하고, 상기 포집 롤러에는 홀(hole)을 형성하여 멜트블로운 웹을 가압하지 않으면서 엠보싱 형상을 갖게 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 멜트블로운 부직포의 제조장치를 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 포집 롤러의 위치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 노즐에서 멜트블로운 웹(melt blown fibre web)을 방사하는 것을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표현될 수 있다.

아래의 설명에서 “열가소성 고분자 수지, 고분자 수지, 멜트블로운 웹”는 입자상의 열가소성 고분자 수지가 물리적 또는 열적 변화에 따라 부여된 명칭이다. 그리고 “멜트블로운 웹(melt blown fibre web)”라 함은 용융된 고분자 수지를 방사기로부터 방사되는 극세사 덩어리를 말한다. 또한 부직포(non-woven fabric, 不織布)라 함은 부정방향(不定方向)으로 배열된 섬유 집합체(web)를 결합시킨 포상(布狀)의 형태를 말한다.

도 2은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 사시도이다.

본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치는 입자상의 열가소성 고분자 수지(RS)를 가열하여 용융시키는 압출기(100, extruder)와, 필터(Filter)를 통과한 용융된 고분자 수지를 일정 압력으로 이송시키는 기어펌프(200, gear pump)와, 용융된 고분자 수지를 멜트블로운 웹으로 변환하여 방사시키고 고압가열 공기(Air)를 분사시키는 방사기(300)와, 방사된 멜트블로운 웹(melt blown fibre web)을 포집하는 포집 롤러(400)와, 메쉬를 이송 시키는 한 쌍의 수집 롤러(500a, 500b)와, 상기 메쉬의 표면에 형성된 부직포를 권취하는 귄취 롤러(600)와, 상기 방사기로부터 분사되는 고압가열 공기를 흡입하는 흡입기(700)을 포함한다.

상기 압출기(100)에는 상부에는 호퍼가 구비된다. 호퍼에는 입자상의 열가소성 고분자 수지(RS)가 투입된다. 호퍼에 투입되는 열가소성 고분자 수지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, 염화비빌, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리아미르, 폴리스티렌, PET, 합성고무, 아크릴, 폴리아세탈, ABS 등 일 수 있다.

호퍼에 투입되는 입자상의 열가소성 고분자 수지는 압출기 내부에서 용융되어 스크류에 의해 압출기의 토출구로 토출된다. 도시하지는 않았지만, 상기 고분자 수지의 용융을 위해 상기 압출기에는 가열 히터가 더욱 구비된다.

상기 압출기의 토출구로부터 토출되는 용융된 고분자 수지는 필터를 거쳐 기어펌프로 이동된다. 상기 기어펌프(200)는 용융된 원료를 일정 속도로 방사기(300)로 이송한다. 상기 기어 펌프(200)는 점도가 높은 균질의 액체의 이송을 위해 설치되는 것으로, 방사기의 노즐에서의 방사속도에 적합한 이송압력을 제공한다.

상기 방사기(300)의 하부에는 고압가열 공기(Air)를 분사하는 한 쌍의 공기노즐과, 상기 한 쌍의 공기노즐의 가운데에 설치되고 멜트블로운 웹을 방사하는 메인 노즐을 구비된다.

상기 공기노즐로부터 분사되는 가열된 공기는 메인노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹이 일정한 영역 범위 내로 방사될 수 있도록 그 분사방향이 설정된다. 상기 방사기의 노즐의 아래에는 포집 롤러(400)가 설치된다. 상기 가열공기는 포집 롤러에 포집된 멜트블로운 웹이 외측으로 방사되는 것을 방지하고, 포집 롤러의 표면에 용이하게 부착될 수 있다. 이러한 포집 롤러의 표면에 멜트블로운 웹이 부착되는 것은 멜트블로운 웹의 냉각에 의해 이루어진다. 즉, 소정의 온도를 갖는 멜트블로운 웹은 방사됨에 따라 냉각되어 멜트블로운 웹이 굳어지게 된다. 이때, 방사되는 멜트블로운 웹의 필라멘트는 적어도 3㎛ 이상의 직경을 갖을 수 있다.

상기 포집 롤러(400)은 그 표면에 일정 간격으로 이격되는 복수 개의 홀이 구비된다. 상기 홀은 방사기의 노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹이 용이하게 포집하는 기능을 수행한다. 이와 같이, 멜트블로운 웹이 홀에 포집되면, 최종적으로 제조되는 부직포의 표면에는 엠보싱 형상을 갖게 된다.

이는 종래 기술에서 설치되는 엠보싱 롤러에 의해 멜트블로운 웹이 가압되는 것을 방지하여, 멜트블로운 부직포가 부피감을 갖게 한다. 일반적으로 엠보싱은 보풀이 일어나는 것을 방지하고, 볼륨감 및 부피감을 갖게 하기 위해 형성하고 있다. 본 발명에 따른 포집 롤러에는 홀(hole)을 형성하여 멜트블로운 웹을 가압하지 않으면서 엠보싱 형상을 갖게 한다.

한편, 한 쌍의 수집 롤러(500a, 500b)에 감겨져 있는 메쉬(mesh)는 권취롤러가 설치된 방향으로 이동된다. 상기 이동하는 메쉬의 상부에는 포집 롤러가 회전한다. 방사기의 노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹의 일부는 포집 롤러의 표면에 포집되고, 나머지 일부는 메쉬의 상부에 포집된다.

그리고 도 3에서는 방사기의 노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹이 포집 롤러의 표면에 부착되는 것은 표현되어 있지 않다.

도 4는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 포집 롤러의 위치를 설명하는 도면이다.

포집 롤러(400)의 축 중심은 방사기(300)의 노즐(300a)로부터 전측(권취 롤러가 설치되어 있는 방향)으로 설치 거리(Ca)를 두고 이격되어 있다. 도면을 참조하면, 방사기의 노즐의 수직 아래에는 포집 롤러의 표면이 위치한다.

그리고 방사기의 노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹은 일정한 방사 각도(Aa)를 갖고 방사된다. 이때, 포집 롤러의 축 중심은 상기 방사 각도(Aa)의 범위를 벗어나 있다. 달리 말하면, 포집롤러의 축 중심은 방사 각도의 범위로부터 이격 거리(Ba)를 두고 설치된다.

이러한 구성에 따르면, 방사기의 노즐로부터 방사되는 멜트블로운 웹의 일부는 포집 롤러의 표면에 포집되고, 나머지 일부는 이동하는 메쉬의 상부에 포집된다.

도 5는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 노즐에서 멜트블로운 웹(melt blown fibre web)을 방사하는 것을 나타낸 것이다.

상기 메쉬의 이동 및 포집 롤러의 회전에 따라, 상기 메쉬의 상부에 포집되는 멜트블로운 웹과 포집 롤러의 표면에 포집된 멜트블로운 웹은 상호 결합된다.

되돌아가 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 메쉬의 상부와 포집 롤러의 하부 사이에는 일정한 이격거리를 갖는다. 상기 이격거리는 메쉬의 상부에 결합되는 멜트블로운 웹의 두께가 된다.

여기서 포집 롤러의 표면으로부터 분리되는 멜트블로운 웹은 부직포라 지칭한다. 최종적으로 상기 부직포는 권취 롤러에 감겨지게 된다.

도면에서 메쉬와 멜트블로운 웹이 결합되는 부분의 아래 - 방사기 노즐로부터 수직 아래 - 에는 흡입기가 설치된다. 상기 흡입기는 방사기로부터 나오는 가열공기를 흡입한다.

본 발명에 따르면, 상기 포집 롤러의 홀에 의해 형성되는 멜트블로운 부직포의 엠보싱은 세척물과 직접적으로 접촉하여 세척력을 발생시키는 부분이므로 충분한 통기성과 딱임성을 갖을 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10, 100 : 압출기
20, 200 : 기어 펌프
30, 300 : 방사기
400 : 포집 롤러
50, 500(500a, 500b) : 수집 롤러
60, 600 : 권취 롤러
70, 700 : 흡입기
80U : 상부 엠보싱 롤러
80D : 하부 엠보싱 롤러
RS : 입자상의 열가소성 고분자 수지
MW : 멜트블로운 웹(melt-brown fibre web)

Claims (3)

1. 입자상의 열가소성 고분자 수지를 가열하여 용융시키는 압출기(100, extruder)와,
   용융된 고분자 수지를 일정 압력으로 이송시키는 기어펌프(200, gear pump)와,
   용융된 고분자 수지를 멜트블로운 웹으로 변환하여 방사시키고, 고압가열 공기를 분사시키는 방사기(300)와,
   방사된 멜트블로운 웹을 포집하는 포집 롤러(400)와,
   메쉬를 이송 시키는 수집 롤러(500)와,
   멜트블로운 웹이 굳어진 부직포를 권취하는 귄취 롤러(600)와,
   상기 방사기로부터 분사되는 고압가열 공기를 흡입하는 흡입기(700)을 포함하여 이루어지고,
   상기 포집 롤러의 표면에는 일정 간격으로 이격되는 홀이 구비되고, 상기 포집 롤러의 표면에 포집된 멜트블로운 웹은 메쉬의 상부에 놓여지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포 제조장치.
   
2. 입자상의 열가소성 고분자 수지를 가열하여 용융시키는 압출기(100, extruder)와,
   용융된 고분자 수지를 일정 압력으로 이송시키는 기어펌프(200, gear pump)와,
   용융된 고분자 수지를 멜트블로운 웹으로 변환하여 방사시키고, 고압가열 공기를 분사시키는 방사기(300)와,
   방사된 멜트블로운 웹을 포집하는 포집 롤러(400)와,
   메쉬를 이송 시키는 수집 롤러(500)와,
   멜트블로운 웹이 굳어진 부직포를 권취하는 귄취 롤러(600)와,
   상기 방사기로부터 분사되는 고압가열 공기를 흡입하는 흡입기(700)을 포함하여 이루어지고,
   상기 포집 롤러의 표면에는 일정 간격으로 이격되는 홀이 구비되고,
   상기 방사기로부터 방사되는 멜트블로운 웹의 일부는 포집롤러의 표면에 포집되고 나머지는 메쉬의 상부에 포집되도록 하고,
   포집롤러의 회전과 수집롤러의 이동에 의해, 포집롤러의 표면에 포집된 멜트블로운 웹과 메쉬의 상부에 포집된 멜트블로운 웹이 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포 제조장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 포집 롤러는 방사기의 노즐로부터 전측 - 권취 롤러가 설치되어 있는 방향 - 으로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포 제조장치.
   
   
   
   

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