KR101675758B1 - 고효율 및 저차압의 필터미디어 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 방사노즐 사용 없이 헤파층을 습식공정을 통해 형성함으로써 두께, 중량 및 기공이 균일하게 분산됨과 동시에 공정시간 및 제조비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 헤파층이 유리섬유뿐만 아니라 LM PET 섬유를 포함함으로써 LM PET의 강도 및 유연성에 의하여 절곡(pleating) 공정 시 절곡 부위의 크랙 발생을 방지함과 동시에 융점을 낮추어 초음파 융착 공정이 용이하게 이루어져 헤파층 및 정전층의 접착성을 높일 수 있고, 헤파층의 상하부에 부직포로 형성되는 제1 정전층 및 제2 정전층이 융착됨으로써 압력손실이 절감됨과 동시에 포집효율을 현저히 높일 수 있으며, 절곡 등 가공성을 개선시킬 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고효율 및 저차압의 필터미디어 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상세하게로는 압력손실을 절감시킴과 동시에 필터효율을 높이고, 저차압 특성을 극대화하여 제품의 수명을 연장시키며, 가공성을 개선할 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
산업이 고도로 발전하고, 제품들이 집적화 또는 정밀화됨에 따라 미세분자를 필터링할 수 있는 필터미디어에 대한 요구가 급속도록 증가하고 있다.
이러한 필터미디어는 유체 내 포함되어 있는 미세분진을 효율적으로 제거하여야 함과 동시에 긴 사용주기가 필수적으로 요구되고, 이에 따라 미세분진을 필터링 함과 동시에 압력손실을 줄일 수 있는 필터미디어에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
특히 헤파필터는 입도 1.0㎛ 미만의 초극세 유리섬유를 포함하여 입경 0.3㎛의 미세먼지를 99.97% 포집할 수 있는 에어필터로서, 입경 0.3㎛의 미세먼지를 필터링 할 수 있는 장점으로 인해 병원, 제약회사, 반도체, 항공 등과 같이 고도의 정밀 위생시설이 필요로 하는 장비 및 장소에 널리 사용되고 있고, 제조 방식에 따라 건식공정 및 습식공정으로 분류된다.
일반적으로 필터미디어는 절곡(pleating) 작업을 통해 유효 여과면적이 확대되도록 성형되어 제조되나, 종래의 헤파필터는 미세 입도의 유리섬유로 형성됨에 따라 절곡 공정 시 절곡이 이루어지는 영역인 산(bending) 영역에 균열(crack)이 발생하는 문제점이 발생한다.
또한 종래의 헤파필터는 미세 입도의 유리섬유로 형성됨에 따라 압력손실이 높은 구조적 한계를 가진다.
도 1은 본 출원인에 의해 특허 등록된 국내공개특허 제10-2015-0054513호(발명의 명칭 : 내열성 카트리지 여과재 및 이의 제조 방법)에 개시된 필터여과재를 나타내는 측단면도이다.
도 1의 필터여과재(이하 종래기술이라고 함)(100)는 조밀층(103) 및 벌키층(105)의 2층 구조를 형성하며, 다단식으로 절곡된 상태(S)로 내부 코어(7)에 결합된다.
또한 종래기술(100)은 조밀층(103) 및 벌키층(105)이 미세 입도의 유리섬유로 형성됨으로써 절곡 작업 시 절곡 부위에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 액상으로 적층된 조밀층(103) 및 벌키층(105)의 필터미디어를 열경화성 수지에 함침시켜 절곡성 및 강도를 높이도록 구성하였다.
그러나 종래기술(100)은 필터미디어를 열경화성 수지에 함침시키는 공정 시 열경화성 수지가 필터미디어의 공극을 막아 필터효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한 종래기술(100)은 별도의 함침 공정을 수행하여야 하기 때문에 제조 과정이 번거롭고 복잡하며, 제조비용 및 시간이 과도하게 증가하는 문제점이 발생한다.
또한 종래기술(100)은 필터미디어를 열경화성 수지에 함침시킴으로써 절곡성 및 강도는 높일 수 있으나, 압력손실이 높은 문제점을 해결하지 못하는 구조적 한계를 가진다.
즉 1)미세분진을 필터링 하기 위한 섬유층을 액상으로 적층시킴으로써 기공, 두께 및 중량이 균일하게 분산될 수 있으며, 2)절곡 공정 시 절곡부위에 크랙이 발생되는 현상을 최소화할 수 있고, 3)압력손실을 높일 수 있는 필터미디어에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 별도의 방사노즐 사용 없이 헤파층을 습식공정을 통해 형성함으로써 두께, 중량 및 기공이 균일하게 분산됨과 동시에 공정시간 및 제조비용을 현저히 절감시킬 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 헤파층이 유리섬유뿐만 아니라 LM PET 섬유를 포함함으로써 LM PET의 강도 및 유연성에 의하여 절곡(pleating) 공정 시 절곡 부위의 크랙 발생을 방지함과 동시에 융점을 낮추어 초음파 융착 공정이 용이하게 이루어져 헤파층 및 정전층의 접착성을 높일 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 헤파층의 상하부에 부직포로 형성되는 제1 정전층 및 제2 정전층이 융착됨으로써 압력손실이 절감됨과 동시에 포집효율을 현저히 높일 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 필터슬러리 용액이 수용되는 공급호퍼로부터 루프판(벨트)로 적층되는 공급유량이 승하강판의 승하강에 따라 정밀 제어되도록 구성됨으로써 간단한 조작을 통해 기 설정된 기공의 크기에 따라 공급유량을 제어할 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 필터미디어를 제조하기 위한 필터미디어 제조 방법에 있어서: 유리섬유 88 ~ 92 중량% 및 LM PET(Low Melting Fiber polyester) 섬유 8 ~ 12 중량%로 구성되는 필터조성물을 물 또는 분산액에 교반시켜 필터슬러리를 제조하는 필터슬러리 제조단계; 상기 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 필터슬러리를 물에 혼합 및 교반시켜 기 설정된 헤드박스 농도의 필터슬러리 용액을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합단계에 의해 제조된 필터슬러리 용액을 액상으로 적층하는 미디어 형성단계; 상기 미디어 형성단계에 의해 적층된 필터슬러리 용액인 미디어의 수분을 제거하는 탈수단계; 멜트블로운 장치를 이용하여 부직포를 제조하는 부직포 제조 단계; 상기 탈수단계에 의해 탈수된 미디어의 양면에 상기 부직포 제조 단계에 의해 제조된 부직포들 각각을 초음파 융착시키는 초음파 융착 단계를 포함하고, 상기 미디어 형성단계는 상기 혼합단계에 의해 제조된 필터슬러리 용액을, 일측부에 토출구가 형성됨과 동시에 동력발생수단에 의하여 승하강하여 토출구의 면적을 제어하는 승하강판이 설치되는 공급호퍼로 공급하는 공급단계; 기 설정된 기공의 크기에 대응하여 상기 공급호퍼의 상기 토출구를 통해 공급되는 필터슬러리 용액의 유량을 결정하는 공급유량 결정단계; 상기 공급유량 결정단계에 의해 결정된 공급유량에 따라 상기 필터슬러리 용액이 토출되도록 상기 승하강판을 구동시켜 상기 토출구의 면적을 조절하는 공급유량 제어단계; 상기 공급유량 제어단계에 의해 상기 승하강판이 구동된 공급호퍼로 상기 공급유량 제어단계에 의해 상기 승하강판이 승하강되면 상기 공급호퍼에 저장된 필터슬러리 용액을 상기 토출구를 통해 토출하여 필터슬러리 용액을 적층시키는 적층단계를 포함하고, 상기 미디어 형성단계에 적용되는 웹 적층장치는 내부에 수용공간이 형성되어 상기 필터슬러리 용액이 저장되며, 일측면에 경사진 토출구를 형성하는 공급호퍼; 판재로 형성되어 상기 공급호퍼의 내부 수용공간의 상부 내면에 하향되게 수직 설치되며, 외부 구동수단에 의하여 상기 공급호퍼의 내부 수용공간에서 승하강 가능하도록 설치되는 승하강판; 상기 필터슬러리 용액을 상기 공급호퍼의 수용공간으로 유입시키는 유입로; 내부에 양면을 관통하는 복수개의 배수홈을 갖는 판재로 형성되며, 양단부가 서로 연결되어 상기 토출구에 간격을 두고 설치되는 루프판; 상기 루프판을 상향 이동시키는 회전부를 포함하고, 상기 공급호퍼의 수용공간에 수용된 필터슬러리 용액은 상기 토출구를 통해 상기 토출구에 인접한 루프판 영역으로 배출되고, 상기 승하강판의 승하강 높이는 상기 루프판으로 토출되는 유체의 면적은 그대로 유지하되, 상기 루프판으로 토출되는 유량을 결정하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 필터슬러리 제조단계에 적용되는 상기 필터조성물은 입도 0.3 ~ 1.0 ㎛의 유리섬유인 초극세 유리섬유 55 ~ 65 중량%와, 입도 1.0 ~ 2.6 ㎛의 유리섬유인 미세 유리섬유 5 ~ 15 중량%와, 입도 5.0 ~ 6.0 ㎛의 유리섬유인 촙 유리섬유 10 ~ 30 중량%와, 상기 LM PET 섬유 8 ~ 12 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
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또한 본 발명에서 상기 필터슬러리 제조단계는 상기 필터조성물을 준비하는 필터조성물 제조단계; 용해액인 물에 농도 PH 2 ~ 4의 산 또는 분산제 중 어느 하나를 혼합한 분산액을 제조하는 분산액 제조단계; 상기 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 상기 필터조성물 1.5 ~2.5 중량%와, 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시켜 필터슬러리를 제조하는 필터슬러리 제조단계를 포함하는 것이 바람직하다.
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또한 본 발명에서 상기 공급호퍼의 토출구는 10 ~ 45도로 경사지는 것이 바람직하다.
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상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 별도의 방사노즐 사용 없이 헤파층을 습식공정을 통해 형성함으로써 두께, 중량 및 기공이 균일하게 분산됨과 동시에 공정시간 및 제조비용을 현저히 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 헤파층이 유리섬유뿐만 아니라 LM PET 섬유를 포함함으로써 LM PET의 강도 및 유연성에 의하여 절곡(pleating) 공정 시 절곡 부위의 크랙 발생을 방지함과 동시에 융점을 낮추어 초음파 융착 공정이 용이하게 이루어져 헤파층 및 정전층의 접착성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 헤파층의 상하부에 부직포로 형성되는 제1 정전층 및 제2 정전층이 융착됨으로써 압력손실이 절감됨과 동시에 포집효율을 현저히 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 절곡 등 가공성을 개선시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 필터슬러리 용액이 수용되는 공급호퍼로부터 루프판(벨트)로 적층되는 공급유량이 승하강판의 승하강에 따라 정밀 제어되도록 구성됨으로써 간단한 조작을 통해 기 설정된 기공의 크기에 따라 공급유량을 제어할 수 있는 필터미디어 제조 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 출원인에 의해 특허 등록된 국내공개특허 제10-2015-0054513호(발명의 명칭 : 내열성 카트리지 여과재 및 이의 제조 방법)에 개시된 필터여과재를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 필터미디어를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 함유성분을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2의 필터미디어의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 5는 도 4의 헤파층 제조단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 6은 도 5의 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 7은 도 5의 미디어 형성단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 8은 도 7의 미디어 형성단계에 적용되는 웹 적층장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 측면도이다.
도 10은 도 8의 공급호퍼를 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 10의 승하강판을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 도 8의 6의 루프판을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 필터미디어를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 함유성분을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2의 필터미디어의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 5는 도 4의 헤파층 제조단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 6은 도 5의 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 7은 도 5의 미디어 형성단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 8은 도 7의 미디어 형성단계에 적용되는 웹 적층장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 측면도이다.
도 10은 도 8의 공급호퍼를 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 10의 승하강판을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 도 8의 6의 루프판을 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 필터미디어를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 함유성분을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2와 3의 필터미디어(1)는 헤파층(3)과, 헤파층(3)의 상하부에 각각 융착되는 제1 정전층(5) 및 제2 정전층(7)으로 이루어진다.
헤파층(3)은 0.3 ~ 1.0 ㎛의 입도를 갖는 유리섬유인 초극세 유리섬유(31) 55 ~ 65 중량%와, 1.0 ~ 2.6 ㎛의 입도를 갖는 유리섬유인 미세 유리섬유(33) 5 ~ 15 중량%와, 5.0 ~ 6.0 ㎛의 입도를 갖는 유리섬유인 촙 유리섬유(35) 10 ~ 30 중량%와, 초음파 융착이 용이하게 이루어지도록 융점을 낮추기 위한 저융점 개질 PET(LM PET, Low Melting Fiber polyester) 섬유(37) 8 ~ 12 중량%를 포함하며, 습식공정을 통해 이루어짐으로써 기공, 두께 및 중량이 균일하게 분산될 수 있다.
이때 헤파층(3)은 단순 유리섬유로만 구성되는 경우 절곡 작업(pleating) 작업 시 산 부분(bending part)에 균열(crack)이 발생하는 문제점이 발생함과 동시에 제1, 제2 정전층(5), (7)들의 초음파 융착 공정 시 접착성이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이에 따라 본 발명에서는 헤파층(3)이 8 ~ 12 중량%의 저융점 개질 PET를 포함함으로써 PET 섬유의 강도 및 유연성으로 인해 절곡 작업 시 균열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 PET 섬유의 낮은 융점으로 인해 초음파 융착 및 접착이 견고하게 이루어지는 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한 헤파층(3)의 제조 과정을 살펴보면, 헤파층(3)은 입도 0.3 ~ 1.0 ㎛의 초극세 유리섬유(31) 55 ~ 65 중량%, 입도 1.0 ~ 2.6 ㎛의 미세 유리섬유(33) 5 ~ 15 중량%, 촙 유리섬유(35) 10 ~ 30 중량% 및 저융점 개질 PET(LM PET)(37) 8 ~ 12 중량%가 혼합된 혼합물 1.5 ~ 2,5 중량%을 물 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반시킨 필터슬러리를 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도를 갖도록 액상 적층한다.
이때 LM PET 섬유(37)는 시스-코어 구조(sheath-core type)인 것이 바람직하다.
또한 헤파층(3)은 후술되는 도 8 내지 12의 웹 적층장치(300)에 의하여 적층된다.
제1 정전층(5) 및 제2 정전층(7)은 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 및 아크릴 등의 부직포로 이루어지며, 멜트블로운(Melt-Blown) 공정을 통해 제조된다. 이러한 멜트블로운 공정은 필터미디어 제조 공정에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 제1 정전층(5) 및 제2 정전층(7)은 헤파층(3)의 상하부에 각각 융착되고, 융착 공정은 초음파 공정으로 수행되는 것이 바람직하다.
이때 필터미디어(1)가 헤파층(3)으로만 이루어지는 경우 압력손실이 높은 단점을 갖기 때문에 본 발명에서는 헤파층(3)의 상하부에 각각 융착되는 제1, 제2 정전층(5), (7)들을 포함함으로서 압력손실을 대략 10 mmAq 정도 낮출 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 필터미디어(1)는 1)헤파층(3)이 습식공정을 통해 형성되어 기공, 두께 및 중량이 균일하게 분포됨으로써 헤파층(3) 자체만으로 99.98%의 여과효율의 성능을 발휘할 수 있고, 2)헤파층(3)이 ~ 12 중량%의 LM PET(37)를 포함함으로써 균열 발생을 최소화함과 동시에 융점을 낮추어 제1, 제2 정전층(5), (7)들과의 융착성 및 접착성을 극대화할 수 있으며, 3)헤파층(3)의 상하부에 제1, 제2 정전층(5), (7)들이 각각 융착됨으로써 압력손실을 높일 수 있게 된다.
도 4는 도 2의 필터미디어의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 4의 필터미디어 제조 과정(S1)은 헤파층 제조단계(S10)와, 제1 정전층 제조단계(S20), 제2 정전층 제조단계(S30), 초음파 융착 단계(S40)로 이루어진다.
헤파층 제조 단계(S10)는 전술하였던 도 2의 헤파층(3)을 제조하는 공정 단계이고, 후술되는 도 5에서 상세하게 설명하기로 한다.
제1 정전층 제조 단계(S20) 및 제2 정전층 제조단계(S30)는 폴리프로필렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 아크릴 등의 부직포 섬유를 용융시킨 후 용융된 부직포 섬유를 공지된 멜트블로운 장치(Melt-blown apparatus)를 이용하여 공중 분사하여 전술하였던 도 2의 제1, 제2 정전층(5), (7)들을 제조하는 공정 단계이다.
초음파 융착 단계(S40)는 헤파층 제조단계(S10)에 의해 제조된 헤파층(3)의 상하부에 각각 제1 정전층 제조단계(S20) 및 제2 정전층 제조단계(S30)에 의해 제조된 제1, 제2 정전층(5), (7)들을 초음파 융착 공정을 통해 접착시킴으로써 본 발명의 일실시예인 필터미디어(1)를 제조하는 공정 단계이다. 이때 초음파 융착 공정은 필터미디어 제조 공정에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 도 4의 헤파층 제조단계를 나타내는 공정 순서도이고, 도 6은 도 5의 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 5의 헤파층 제조단계(S10)는 필터슬러리 제조단계(S11)와, 혼합단계(S12), 미디어 형성단계(S13), 탈수단계(S14), 경화단계(S15)로 이루어진다.
도 6의 필터슬러리 제조단계(S11)는 필터조성물 제조단계(S111)와, 분산액 제조단계(S112), 분산단계(S113)로 이루어진다.
필터조성물 제조단계(S111)는 입도 0.3 ~ 1.0 ㎛의 유리섬유인 초극세 유리섬유(31) 55 ~ 65 중량%와, 입도 1.0 ~ 2.6 ㎛의 유리섬유인 미세 유리섬유(33) 5 ~ 15 중량%, 입도 5.0 ~ 6.0 ㎛의 촙 유리섬유(35) 10 ~ 30 중량%, 저융점 개질 PET 섬유(LM PET)(37) 8 ~ 12 중량%로 이루어지는 필터조성물을 준비하는 단계이다.
또한 필터조성물 제조단계(S111)에 적용되는 초극세 유리섬유는 입도 0.3 ~ 1.0㎛의 유리섬유로 정의되며, 55 ~ 65 중량%로 이루어지는 유리섬유이다.
또한 미세 유리섬유(33)는 입도 1.0 ~ 2.6 ㎛의 유리섬유로 정의되며, 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 촙 유리섬유(35)는 입도 5.0 ~ 6.0 ㎛의 유리섬유로 정의되며, 10 ~ 30 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
저융점 개질 PET(LM PET, Low Melting Fiber polyester) 섬유(37)는 8 ~ 12 중량%로 이루어지며, PET 섬유의 강도 및 유연성으로 인해 절곡 작업 시 균열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 PET 섬유의 낮은 융점으로 인해 초음파 융착 및 접착이 견고하게 이루어지도록 한다.
분산액 제조단계(S112)는 용해액인 물에 농도 PH 2 ~ 4의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄프(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 공정 단계이다.
분산단계(S113)는 필터조성물 제조단계(S111)에 의해 제조된 필터조성물과, 분산액 제조단계(S120)에 제조된 분산액을 펄퍼(Pulper)에 유입한 후 교반 및 분산시켜 필터슬러리를 제조하는 공정 단계이다. 이때 필터슬러리는 97.5 ~ 98.5 중량%의 분산액과, 1.5 ~ 2.5 중량%의 필터조성물로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 필터슬러리 제조단계(S11)는 도 6에 도시된 바와 같이 필터조성물 제조단계(S111), 분산액 제조단계(S112) 및 분산단계(S113)의 공정들을 통해 필터슬러리를 제조한다. 이때 필터슬러리 제조단계(S11)에 의해 제조된 필터슬러리는 파이프 등과 같은 이송수단을 통해 혼합단계(12)로 공급된다.
혼합단계(S12)는 전술하였던 도 6의 필터슬러리 제조단계(S11)에 의해 제조된 필터슬러리를 기 설정된 헤드박스농도인 설정농도(%)로 물에 혼합시켜 필터슬러리 용액을 제조하는 공정단계이다.
이때 혼합단계(S12)의 필터슬러리 용액은 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 혼합단계(S12)에 의해 제조된 필터슬러리 용액은 미디어 형성단계(S13)로 공급된다.
도 7은 도 5의 미디어 형성단계를 나타내는 공정 순서도이다.
도 7의 미디어 형성단계(S13)는 혼합단계(S12)에 의해 제조된 필터슬러리 용액을 액상으로 적층시키는 공정 단계이다. 이때 미디어 형성단계(S13)는 후술되는 도 8 내지 12의 웹 적층장치(300)에 의해 수행된다.
또한 미디어 형성단계(S13)는 혼합단계(S12)에 의해 제조된 필터슬러리 용액을, 일측부에 토출구가 형성됨과 동시에 동력발생수단에 의하여 승하강하여 토출구의 면적을 제어하는 승하강판이 설치되는 공급호퍼로 공급시키는 공급단계(S131)와, 제조하고자 하는 공극의 크기에 대응하여 공급단계(S131)의 토출구를 통해 공급되는 필터슬러리 용액의 공급유량을 결정하는 공급유량 결정단계(S132)와, 공급단계(S131)에 의해 공급호퍼에 수용된 필터슬러리 용액이 공급유량 결정단계(S132)에 의해 결정된 공급유량에 따라 공급되도록 승하강판을 구동시켜 토출구의 면적을 조절하는 공급유량 제어단계(S133)와, 공급유량 제어단계(S133)에 의해 승하강판이 구동된 공급호퍼에 저장된 필터슬러리 용액을 토출구를 통해 공급하여 필터슬러리 용액을 적층시키는 적층단계(S134)로 이루어진다.
도 5의 탈수단계(S14)는 미디어 형성단계(S13)에 의해 적층된 슬러리웹의 수분을 제거하는 공정 단계이고, 탈수가 완료된 미디어는 경화단계(S15)로 이동된다.
경화단계(S15)는 탈수단계(S14)에 의해 수분이 제거된 미디어를 가열하여 경화시킴으로써 미디어에 남아있는 수분을 제거하여 섬유들간의 결속이 견고하게 이루어지도록 하는 공정단계이다.
또한 경화단계(S15)를 통해 전술하였던 도 2의 헤파층(3)이 습식공정을 통해 제조된다.
도 8은 도 7의 미디어 형성단계에 적용되는 웹 적층장치를 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 측면도이다.
도 8과 9의 웹 적층장치(300)는 혼합단계(S12)에 의해 제조된 필터슬러리 용액을 방사노즐을 사용하지 않고 루프판(306)의 상부로 적층시키기 위한, 상세하게로는 미디어 형성단계에 적용되어 필터슬러리 용액을 액상으로 적층시키기 위한 장치이다.
또한 웹 적층장치(300)는 일측면(이하 전면이라고 함)에 토출구(331), 내부에 수용공간(321)이 형성되되 전면이 경사면으로 형성되는 함체로 이루어지는 공급호퍼(301)와, 판재로 형성되어 공급호퍼(301)의 내부에 수직 설치되되 외부 구동수단(미도시)에 의해 승하강 하여 승하강부(303)와, 공급호퍼(301)의 수용공간(321)으로 필터슬러리 용액을 유입시키는 유입로(304)와, 양단부가 연결되는 판재로 형성되어 공급호퍼(301)의 전면에 형성되는 경사진 토출구(331)에 소정 간격을 두고 설치됨으로써 공급호퍼(301)의 토출구(331)를 통해 배출되는 필터슬러리 용액이 상면에 액상으로 적층되는 루프판(306)과, 루프판(306)을 루프(Loop) 회전시키는 회전부(307)와, 공급호퍼(301)의 토출구(331)의 직하부에 위치하는 루프판(306) 영역의 하부에 설치되어 루프판(306)에 적층된 필터슬러리의 수분을 흡입하는 흡입부(Suction)(308)와, 상부가 개구된 함체로 형성되되 루프판(306)의 경로에 따라 지면 위에 설치되어 흡입부(308) 및 루프판(306)으로부터 배수되는 물이 수용되는 저장부(309)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 웹 적층장치(300)는 유입로(304)를 통해 수용공간(321)으로 유입되는 필터슬러리 용액이 공급되어 수용되며, 수용공간(321)에는 수용된 필터슬러리 용액은 공급호퍼(301)의 전방으로 이동되어 공급호퍼(301)의 경사지게 형성되는 토출구(331)를 통해 루프판(306)의 상면으로 적층된다.
이때 루프판(306)으로 적층되는 슬러리웹은 공급호퍼(301)로부터 공급되는 공급유량에 따라 두께가 달라지고, 이러한 두께의 변형은 기공의 크기를 결정하기 때문에 기 설정된 기공의 크기에 대응하여 공급유량을 정밀 제어하여야 한다.
이에 따라 본 발명의 웹 적층장치(300)는 승하강판(303)의 승하강 제어를 통해 제어를 통해 공급유량을 조절할 수 있도록 구성함에 따라 루프판(벨트) 이동속도의 변화를 이용하지 않고도 공급유량을 효율적으로 제어할 수 있게 된다. 이때 루프판 이동속도의 변화를 이용한 공급유량의 제어방식은 루프판의 이동속도에 따라 흡입부(308)의 흡입공정시간이 달라지고, 이러한 흡입공정시간은 미세분의 밀도에 영향을 주기 때문에 필터미디어 본연의 성능 및 기능을 기대할 수 없는 문제점을 발생시킨다.
또한 공급호퍼(301)의 토출구(331) 및 루프판(306)의 경사각은 10 내지 45도로 형성되는 것이 바람직하다. 이때 토출구(331) 및 루프판(306)의 경사각이 45°도 이상이면 루프판이 과도하게 경사짐에 따라 루프판 상면으로 배출되는 필터슬러리 용액의 필터섬유들이 적층되지 못한 상태로 루프판을 따라 하향 이동되기 때문에 적층공정이 효율적으로 이루어지지 않게 된다.
또한 루프판(306)의 상부에 적층된 필터슬러리 용액의 수분은 배수홈(미도시)을 통하여 루프판(306)의 하부로 배수되되 필터슬러리 용액의 필터조성물(섬유)들은 배수홈을 통과하지 못한 상태로 루프판(306)의 상부에 침착된다. 이때 공급호퍼(301)의 토출구의 직하부 영역의 루프판(306)의 하부에 설치되는 흡입부(308)는 루프판(306)에 적층 형성된 필터슬러리 용액의 수분을 흡입함으로써 적층된 필터슬러리의 수분이 효율적으로 제거하는 탈수단계(S14)를 수행하게 된다.
이때 흡입부(308)는 복수개의 석션들을 포함하여 루프판(306)의 상면에 적층된 슬러리웹을 진공탈수하며, 상세하게로는 음압이 10 ~ 100kPA인 것이 바람직하다.
도 10은 도 8의 공급호퍼를 나타내는 측면도이고, 도 11은 도 10의 승하강판을 설명하기 위한 예시도이다.
공급호퍼(301)는 도 10과 11에 도시된 바와 같이 전면이 경사면으로 형성되되 경사면에 개구된 토출구(331)가 형성되는 함체로 이루어지며, 내부에 수용공간이 형성된다. 이때 토출구(331)는 공급호퍼(301)의 전면의 하단부로부터 상단부에 인접한 지점까지 형성된다.
또한 공급호퍼(301)의 전면에 형성되는 토출구(331)는 상부에서 하부를 향할수록 내측을 향하도록 경사지게 형성된다. 이때 토출구(331)의 전방에는 회전부(307)에 의해 상향 이동되는 루프판(306)이 경사지게 설치됨으로써 수용공간에 수용되어 토출구(331)를 통해 루프판(306)으로 배출되는 필터슬러리 용액들은 루프판(306)의 상면에 적층되게 된다.
또한 공급호퍼(301)는 상면에 승하강판(303)이 설치되고, 승하강판(303)은 판재로 형성되어 토출구(331)의 하단부의 직상부의 상면에 수직으로 설치된다.
또한 승하강판(331)은 외부 구동수단(미도시)에 의하여 승하강 가능하도록 공급호퍼(301)의 상면에 설치됨으로써 도 11에 도시된 바와 같이 승하강판(331)이 하강할 때 승하강판의 단부(P1)와 하면의 선단부(P2)의 이격거리(D)는 작아지고, 승하강판(331)이 승강할 때 승하강판의 단부(P1')와 하면의 선단부(P2)이격거리(D')는 증가하게 된다.
또한 승하강판(331)의 단부(P1) 및 하면의 선단부(P2)의 이격거리(D)는 루프판(306)으로 토출되는 필터슬러리 용액의 유량을 결정하기 때문에 승하강판(303)의 승하강 높이에 따라 공급유량을 정밀 제어할 수 있게 된다.
도 12는 도 8의 6의 루프판을 나타내는 평면도이다.
도 12의 루프판(306)은 양면을 관통하는 배수홈(370)들이 복수개가 형성되는 판재 형상으로 형성되며, 일측 단부와 타측 단부가 결합되어 회전부(307)에 의해 루프 회전된다. 이때 배수홈(370)은 필터슬러리의 필터조성물들이 통과하지 않도록, 즉 필터슬러리의 수분만 통과되도록 작은 구경으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 루프판(306)은 공급호퍼(301)의 토출구(331)의 경사각도에 대응하여 경사지며 토출구(331)로부터 소정의 거리를 두고 이격되게 설치됨으로써 공급호프(301)의 토출구(331)를 통해 배출되는 필터슬러리 용액이 상부에 적층되게 된다. 이때 루프판(306)의 상부로 적층된 필터슬러리 용액의 수분은 루프판(306)의 배수홈(370)들을 통해 하부로 배수됨으로써 루프판(306)의 상부에는 필터슬러리 용액을 형성하는 필터조성물(섬유)들이 적층되게 된다.
또한 루프판(306)은 회전부(307)에 의해 경사면이 하부에서 상부를 향하여 이동됨으로써 공급호퍼(301)의 토출구(331)를 통해 토출되는 필터슬러리 용액이 적층되게 된다.
도 8의 흡입부(308)는 공급호퍼(301)의 토출구(331)의 직하부에 배치되도록 공급호퍼(301)에 결합된다.
또한 흡입부(308)는 공지된 바와 같이 특정 방향의 가스, 공기 및 수분 등의 구성물들을 진공흡입하기 위한 복수개의 석션들을 포함하며, 흡입 방향이 루프판(306)을 향하도록 설치됨으로써 흡입수단에 의해 루프판(306)의 상부로 배출된 필터슬러리 용액의 수분이 효율적으로 제거되도록 한다.
이와 같이 본 발명에 적용되는 웹 적층장치(300)는 간단한 구조로 필터슬러리 용액을 액상으로 적층시킴으로써 섬유의 두께, 중량 및 기공의 분산력을 획기적으로 높임과 동시에 별도의 방사노즐을 사용하지 않아 방사노즐의 잦은 막힘 현상으로 인한 공정시간 지체, 제조비용 증가의 문제점을 획기적으로 해결할 수 있으며, 정밀 루프판의 이동속도 변화를 이용하지 않고 승하강판의 승하강 높이에 따라 공급유량을 정밀 제어할 수 있어 공정의 효율성을 현저히 높일 수 있게 된다.
1:필터미디어 3:헤파층 5:제1 정전층
7:제2 정전층 31:초극세 유리섬유 33:미세 유리섬유
35:촙 유리섬유 37:LM PET 300:웹 적층장치
301:공급호퍼 303:승하강부 304:유입로
306:루프판 307:회전부 308:흡입부
309:저장부
7:제2 정전층 31:초극세 유리섬유 33:미세 유리섬유
35:촙 유리섬유 37:LM PET 300:웹 적층장치
301:공급호퍼 303:승하강부 304:유입로
306:루프판 307:회전부 308:흡입부
309:저장부
Claims (10)
- 필터미디어를 제조하기 위한 필터미디어 제조 방법에 있어서:
유리섬유 88 ~ 92 중량% 및 LM PET(Low Melting Fiber polyester) 섬유 8 ~ 12 중량%로 구성되는 필터조성물을 물 또는 분산액에 교반시켜 필터슬러리를 제조하는 필터슬러리 제조단계;
상기 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 필터슬러리를 물에 혼합 및 교반시켜 기 설정된 헤드박스 농도의 필터슬러리 용액을 제조하는 혼합단계;
상기 혼합단계에 의해 제조된 필터슬러리 용액을 액상으로 적층하는 미디어 형성단계;
상기 미디어 형성단계에 의해 적층된 필터슬러리 용액인 미디어의 수분을 제거하는 탈수단계;
멜트블로운 장치를 이용하여 부직포를 제조하는 부직포 제조 단계;
상기 탈수단계에 의해 탈수된 미디어의 양면에 상기 부직포 제조 단계에 의해 제조된 부직포들 각각을 초음파 융착시키는 초음파 융착 단계를 포함하고,
상기 미디어 형성단계는
상기 혼합단계에 의해 제조된 필터슬러리 용액을, 일측부에 토출구가 형성됨과 동시에 동력발생수단에 의하여 승하강하여 토출구의 면적을 제어하는 승하강판이 설치되는 공급호퍼로 공급하는 공급단계;
기 설정된 기공의 크기에 대응하여 상기 공급호퍼의 상기 토출구를 통해 공급되는 필터슬러리 용액의 유량을 결정하는 공급유량 결정단계;
상기 공급유량 결정단계에 의해 결정된 공급유량에 따라 상기 필터슬러리 용액이 토출되도록 상기 승하강판을 구동시켜 상기 토출구의 면적을 조절하는 공급유량 제어단계;
상기 공급유량 제어단계에 의해 상기 승하강판이 구동된 공급호퍼로 상기 공급유량 제어단계에 의해 상기 승하강판이 승하강되면 상기 공급호퍼에 저장된 필터슬러리 용액을 상기 토출구를 통해 토출하여 필터슬러리 용액을 적층시키는 적층단계를 포함하고,
상기 미디어 형성단계에 적용되는 웹 적층장치는
내부에 수용공간이 형성되어 상기 필터슬러리 용액이 저장되며, 일측면에 경사진 토출구를 형성하는 공급호퍼;
판재로 형성되어 상기 공급호퍼의 내부 수용공간의 상부 내면에 하향되게 수직 설치되며, 외부 구동수단에 의하여 상기 공급호퍼의 내부 수용공간에서 승하강 가능하도록 설치되는 승하강판;
상기 필터슬러리 용액을 상기 공급호퍼의 수용공간으로 유입시키는 유입로;
내부에 양면을 관통하는 복수개의 배수홈을 갖는 판재로 형성되며, 양단부가 서로 연결되어 상기 토출구에 간격을 두고 설치되는 루프판;
상기 루프판을 상향 이동시키는 회전부를 포함하고,
상기 공급호퍼의 수용공간에 수용된 필터슬러리 용액은 상기 토출구를 통해 상기 토출구에 인접한 루프판 영역으로 배출되고, 상기 승하강판의 승하강 높이는 상기 루프판으로 토출되는 유체의 면적은 그대로 유지하되, 상기 루프판으로 토출되는 유량을 결정하는 것을 특징으로 하는 필터 미디어 제조 방법. - 청구항 제1항에 있어서, 상기 필터슬러리 제조단계에 적용되는 상기 필터조성물은 입도 0.3 ~ 1.0 ㎛의 유리섬유인 초극세 유리섬유 55 ~ 65 중량%와, 입도 1.0 ~ 2.6 ㎛의 유리섬유인 미세 유리섬유 5 ~ 15 중량%와, 입도 5.0 ~ 6.0 ㎛의 유리섬유인 촙 유리섬유 10 ~ 30 중량%와, 상기 LM PET 섬유 8 ~ 12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터미디어 제조 방법.
- 삭제
- 청구항 제2항에 있어서, 상기 필터슬러리 제조단계는
상기 필터조성물을 준비하는 필터조성물 제조단계;
용해액인 물에 농도 PH 2 ~ 4의 산 또는 분산제 중 어느 하나를 혼합한 분산액을 제조하는 분산액 제조단계;
상기 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 상기 필터조성물 1.5 ~2.5 중량%와, 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시켜 필터슬러리를 제조하는 필터슬러리 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 미디어 제조 방법. - 삭제
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- 청구항 제4항에 있어서, 상기 공급호퍼의 토출구는 10 ~ 45도로 경사지는 것을 특징으로 하는 필터 미디어 제조 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150093412A KR101675758B1 (ko) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | 고효율 및 저차압의 필터미디어 제조 방법 및 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102233021B1 (ko) | 2020-09-21 | 2021-03-29 | 주식회사 엔바이오니아 | 캐빈 에어필터 미디어 및 이를 포함하는 캐빈 에어필터 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001062821A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-13 | Matsushita Electric Works Ltd | スラリー供給装置 |
| JP2002018216A (ja) * | 2000-04-10 | 2002-01-22 | Toray Ind Inc | フィルタ |
| KR101323181B1 (ko) * | 2013-01-28 | 2013-10-30 | 주식회사 엔바이오니아 | 섬유층을 다단식으로 적층시키는 필터섬유 적층장치와, 이를 이용한 다단식 필터여과재 제조공정 |
-
2015
- 2015-06-30 KR KR1020150093412A patent/KR101675758B1/ko active IP Right Grant
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