KR102072864B1 - 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치 - Google Patents

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KR102072864B1
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Abstract

다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치를 제공한다.
본 발명은 일정길이의 수직회전축이 삽입배치되는 축배치부를 갖는 상부케이싱과, 상기 수직회전축을 회전가능하게 지지하는 축지지부를 갖추고, 상기 상부케이싱과 조립되어 캐비티를 형성하는 하부케이싱과, 상기 캐비티에 배치되도록 상기 수직회전축에 조립되고, 외주면에 복수개의 내측 절단날을 구비하는 로터와, 상기 내측 절단날과 대응하는 내주면에 복수개의 외측 절단날을 복수개 구비하여 상기 로터의 외측에 고정설치되는 스테이터 및 상기 로터와 스테이터사이로 중화제를 공급하는 중화제공급부를 갖추어 상기 수직회전축의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되는 복수개의 피브릴 제조부 ; 상기 수직회전축의 상단 또는 하단과 연결되어 상기 수직회전축에 회전구동력을 전달하는 구동모터를 포함하고, 상기 캐비티내로 메타아라미드 조성물을 공급하고, 상기 중화제공급부를 통해 공급되는 중화제에 의해서 고화되는 메타아라미드 조성물을 분쇄시켜 피브릴화하고, 피브릴화된 메타아라미드를 상기 하부케이싱에 구비되는 배출관을 통하여 상기 복수개의 피브릴 제조부에서 동시에 외부로 배출한다.

Description

다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치{MULTISTAGE VERTICAL TYPE META-ARAMIDE FIBRILS MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 메타아라미드 피브릴화하여 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 하나의 구동원에 의해서 수직하게 다단으로 배치되는 복수개의 피브릴 제조부를 동시에 가동시켜 피브릴을 대량으로 생산할 수 있고, 이로 인한 설비및 공정효율 및 수득율을 높일 수 있는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 폴리아미드계 합성수지는 지방족 폴리아미드와 방향족 폴리아미드로 분류된다.
지방족 폴리아미드는 통상적으로 나이론이란 상표명으로, 방향족 폴리아미드는 아라미드라는 상표명으로 잘 알려져 있다.
상기 지방족 폴리아미드. 특히 나일론 6, 그리고 나일론 6,6 등은 가장 일반적인 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로 중요한 응용분야로는 섬유뿐만 아니라 여러 분야의 성형재료로 사용되고 있다. 성형분야에 사용되는 나일론 수지는 향상된 난연성과 내충격성을 갖도록 하고 가격을 낮추고 탄성율과 같은 기계적 물성을 향상시키기 위하여 광물 또는 유리섬유로 보강하여 복합재료인 강화플라스틱(reinforced plastics)으로 제조한다.
1960년대 개발된 아라미드라는 방향족 폴리아미드는 지방족 폴리아미드인 나일론의 내열성을 개선시키기 위해 개발된 것으로 노멕스(Nomex), 케블라(Kevlar)와 같은 상품명으로 잘 알려져 있으며, 이러한 방향족 폴리아미드는 난연성 섬유직물, 타이어 코드 등의 섬유용도로 사용될 수 있는 뛰어난 내열성과 높은 인장강도를 갖는다.
일반적인 지방족 폴리아미드는 아미드기 사이에 지방족 탄화수소가 결합되어 있는 합성수지이나, 아라미드(aramid)는 아미드기 사이에 벤젠기가 85%의 아미드 결합이 두 개의 방향족 고리에 결합되어 있는 합성수지를 말한다.
상기 지방족 폴리아미드의 지방족 탄화수소는 열을 가하면 쉽게 분자운동이 일어나는 데 반하여, 방향족 폴리아미드의 벤젠 환은 분자쇄가 강직하고 열을 가하여도 분자가 쉽게 움직이지 않으므로 열에 안정하고 탄성률이 높아 일반 지방족 폴리아미드와는 특성에 있어서 많은 차이를 나타낸다.
상기 방향족 폴리아미드는 파라계 아라미드(para-aramid)와 메타계 아라미드(meta-aramid)로 분류되며, 파라계 아라미드는 듀폰사에서 개발된 케블라(Kevlar)가 대표적이다.
파라계 아라미드는 벤젠 고리가 파라 위치에서 아미드기와 결합된 것이다. 분자쇄가 매우 뻣뻣하고 선상구조를 가지므로 강도가 매우 높고 탄성률이 특히 높아 충격을 흡수하는 성능이 매우 우수하여 방탄복, 방탄 핼멧, 안전용 장갑이나 부츠, 소방복에 사용되며, 테니스 라켓, 보트, 하키용 스틱, 낚시 줄, 골프 클럽등의 스포츠 기구 재료로 또한 산업용으로는 FRP(Fiber Reinforced Plastic), 석면대체용 섬유등에 사용되고 있다.
한편, 메타계 아라미드는 듀폰사에서 개발된 노멕스(Nomex), 데이진사에서 개발된 코넥스(Conex)가 대표적이다. 메타계 아라미드는 벤젠고리가 메타 위치에서 아미드기와 결합된 것으로 강도와 신도는 보통의 나일론과 비슷하나 열에 대한 안정성이 대단히 좋으며, 다른 내열용 소재에 비하여 가볍고 땀흡수도 어느 정도 가능하므로 쾌적하다는 장점을 가지고 있다. 초기에는 색상이 몇 가지로 제한되었으나,
최근에는 형광색을 포함한 다양한 색상으로 만들어지고 있다. 소방복, 경주용 자동차 운전자를 위한 유니폼, 우주 비행사 유니폼, 작업복 등의 내열용 의복 소재로 사용 되며, 산업용으로는 고온용 필터 등으로 쓰인다.
(특허문헌 1) KR10-2007-0109342 A
특허문헌 1에는 아라미드 단섬유 투입구와 아라미드 펄프 배출구를 갖는 본체내에 회전자가 위치하며 본체의 벽면과 회전자에 분쇄용 블레이드들이 정착되어 있는 분쇄기내에서 아라미드 필라멘트를 절단하여 얻은 단섬유를 투입한 후 건식 분쇄 처리하는 장치가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 장치는 하나의 구동원으로서 복수개의 분쇄기를 가동하여 피브릴을 제조하는 구조를 갖기 때문에 구동효율이 낮고 수득율을 높이는데 한계가 있었다.
또한, 모터와 연결된 스테이터에 대하여 로터를 회전시키는 회전축에 대한 안정된 지지력을 확보할 수 없고, 마찰면적을 최대화하여 분쇄효율을 향상시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 하나의 구동원에 의해서 수직하게 다단으로 배치되는 복수개의 피브릴 제조부를 동시에 가동시켜 피브릴을 대량으로 생산할 수 있고, 이로 인한 설비효율 및 수득율을 높일 수 있는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 일정길이의 수직회전축이 삽입배치되는 축배치부를 갖는 상부케이싱과, 상기 수직회전축을 회전가능하게 지지하는 축지지부를 갖추고, 상기 상부케이싱과 조립되어 캐비티를 형성하는 하부케이싱과, 상기 캐비티에 배치되도록 상기 수직회전축에 조립되고, 외주면에 복수개의 내측 절단날을 구비하는 로터와, 상기 내측 절단날과 대응하는 내주면에 복수개의 외측 절단날을 복수개 구비하여 상기 로터의 외측에 고정설치되는 스테이터 및 상기 로터와 스테이터사이로 중화제를 공급하는 중화제공급부를 갖추어 상기 수직회전축의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되는 복수개의 피브릴 제조부 ; 상기 수직회전축의 상단 또는 하단과 연결되어 상기 수직회전축에 회전구동력을 전달하는 구동모터를 포함하고, 상기 캐비티내로 메타아라미드 조성물을 공급하고, 상기 중화제공급부를 통해 공급되는 중화제에 의해서 고화되는 메타아라미드 조성물을 분쇄시켜 피브릴화하고, 피브릴화된 메타아라미드를 상기 하부케이싱에 구비되는 배출관을 통하여 상기 복수개의 피브릴 제조부에서 동시에 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 축배치부에 관통형성되는 안내공은 상기 로터측으로 외경이 확대되는 단면을 갖는 내경확대부를 구비한다.
바람직하게, 상기 수직회전축은 길이중간에 상기 로터가 걸림제어되는 스토퍼를 구비하고, 상기 스토퍼에 걸림제어된 로터를 고정하도록 상기 수직회전축의 외주면에 형성된 수나사부와 나사결합되어 상기 로터의 외부면에 밀착되는 암나사부를 구비한다.
바람직하게, 상기 로터는 서로 인접하는 내측 절단날 사이에 함몰형성되는 호형 요홈을 구비한다.
바람직하게, 상기 스테이터는 상기 상부케이싱 또는 하부케이싱으로부터 상기 로터측으로 돌출형성된 일체형으로 구비되거나 상기 상부케이싱 또는 하부케이싱에 분해 및 조립이 가능하도록 조립식으로 구비된다.
바람직하게, 상기 하부케이싱과 마주하는 로터의 일측면에는 중화제에 의해 고화되고 내,외측 절단날에 의해 분쇄되면서 피브릴화된 메타아라미드가 채워지는 충진공간을 형성하도록 내측으로 일정깊이 함몰형성된 함몰부를 구비한다.
바람직하게, 상기 상부케이싱과 마주하는 로터의 일측면에는 상기 수직회전축이 조립되는 조립공으로부터 상기 내측 절단날까지 나선형 또는 직선형으로 연장되도록 돌출형성되는 돌출부를 구비한다.
바람직하게, 상기 로터와 마주하는 상부케이싱의 일측면에는 상기 축배치부에 구비되는 안내공으로부터 상기 스테이터의 외측 절단날측으로 나선형 또는 직선형으로 연장되도록 돌출형성되는 돌출부를 구비한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 수직회전축을 따라 길이방향으로 다단으로 설치된 복수개의 피브릴제조부를 하나의 동력원으로서 동시에 회전구동시킴으로써 각각의 피브릴 제조부에서 피브릴을 제조하는 공정을 동시에 수행할 수 있기 때문에 공정 및 설비효율을 높이고, 수득율을 높일 수 있는 한편, 메타아리미드 조성물을 자중방향으로 공급하고, 피브릴화된 메타아라미드를 자중방향으로 배출할 수 있기 때문에 제조대상물의 공급 및 제조물의 배출이 보다 원활하게 이루어져 작업생산성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
(2) 모터구동시 일방향으로 회전하는 수직회전축을 상부케이싱의 축지지부에 지지함으로써 로터와 연결된 수직회전축을 안정적으로 지지할 수 있기 때문에 스테이터에 대하여 일방향으로 회전하는 로터의 안정된 회전에 의해서 메타아라미드의 피브릴화를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
(3) 고정부재인 스테이터에 대하여 회전부재인 로터간의 마찰면적을 확대하고, 메타아라미드 조성물의 안내배출을 보다 원활하게 수행할 수 있기 때문에 메타아라미드를 피브릴화하는 제조공정의 효율성을 높이고, 수득율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치를 도시한 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치에 채용되는 피브릴 제조부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치에 채용되는 피브릴 제조부를 도시한 횡단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치(100)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상부케이싱(110), 하부케이싱(120), 로터(130), 스테이터(140) 및 중화제공급부(150)를 포함하는 복수개의 피브릴 제조부(100a,100b,100c,110d)와, 구동모터(M)를 포함한다.
상기 피브릴 제조부(100a,100b,100c,110d)는 상기 구동모터(M)의 구동축과 상단 또는 하단이 연결되어 이로부터 회전구동력이 전달되는 수직회전축(112)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 독립적으로 각각 복수개 배치되어 각각 피브릴을 제조하는 것이다.
이러한 피브릴 제조부(100a,100b,100c,110d)는 서로 동일한 구조로 이루어져 각각 독립적으로 피브릴을 제조하는바, 최하단에 구비되는 피브릴 제조부(100a)에 대해서 설명한다.
상기 피브릴제조부(100a)는 상하 결합되어 캐비티를 형성하는 상,하부케이싱(110,120)과, 상기 캐비티내에 수직회전축과 결합되는 로터(130)와 스테이터(140)를 포함하는바, 상기 상부케이싱(110)은 외부로부터 전달되는 회전구동력에 의해서 일방향 회전되는 수직회전축(112)이 삽입배치되는 안내공(114)을 몸체 중앙에 관통형성한 고정구조물이다.
이러한 상부케이싱(110)의 안내공(114)은 몸체 중앙으로부터 외측으로 일정길이 연장되는 중공원통형상의 축배치부(116)에 관통형성되는 것이 바람직하다.
상기 축배치부(116) 및 이에 형성되는 안내공(114)의 내경은 상기 수직회전축(112)의 외경보다 상대적으로 큰 크기로 구비되고, 미도시된 펌프에 의해서 강제공급되는 메타아라미드 조성물은 상기 축배치부(116)의 내주면과 상기 수직회전축(112)의 외주면사이에 형성되는 일정크기의 간격인 틈새를 통해 자중에 의해서 공급되고, 상기 안내공(114)의 내부면과 상기 수직회전축(112)의 외주면사이의 간격을 통해 상기 상부케이싱(110)과 하부케이싱(120)사이에 형성된 캐비티로 공급되어 채워지게 된다.
여기서, 상기 안내공(114)은 상기 상부케이싱(110)과 하부케이싱(120)사이에 형성된 캐비티의 내부로 메타아라미드 조성물의 공급이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 로터(130)측으로 외경이 확대되는 단면상을 갖는 내경확대부(114a)를 구비하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 안내공(114)과 수직회전축(112)사이의 틈새로 강제공급되는 일정량의 메타아라미드 조성물은 상기 상부케이싱(110)과 하부케이싱(120)사이에 형성된 캐비티의 내부에 채워지도록 상기 로터(130)의 외측면과 상기 상부케이싱(110)의 내측면사이의 공급경로를 통해 공급된다.
상기 하부케이싱(120)은 상기 로터(130) 및 스테이터(140)가 배치되는 공간 및 상기 메타아라미드 조성물이 채워지는 공간을 이루는 캐비티를 형성하도록 상기 상부케이싱(110)과 상하 합형 결합되는 고정구조물이다.
이러한 하부케이싱(120)의 몸체 중앙에는 상기 수직회전축(112)의 일방향 회전을 지지하도록 베어링부재와 같은 축지지부(124)가 배치되는 조립공(122)을 관통형성한다.
여기서, 상기 하부케이싱(120)의 외측테두리에는 상기 상부케이싱(110)의 외측테두리로부터 연장되는 스커트부(118)가 삽입되어 결합되는 단턱(128)을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하부케이싱(120)에는 상기 로터(130)와 하부케이싱(120)사이의 피브릴형성공간에서 메타아라미드 조성물이 중화제와 고화되고 팽윤되면서 피브릴화된 메타아라미드를 외부로 배출하는 배출관(125)을 구비한다.
상기 로터(130)는 상기 수직회전축(112)의 길이중간에 조립되어 상기 상부케이싱(110)과 하부케이싱(120)사이에 형성되는 캐비티에 배치됨으로써 고정구조물인 상,하부케이싱(110,120) 및 스테이터(140)에 대하여 일방향으로 회전하는 회전구조물이다.
상기 로터(130)의 몸체중앙에는 수직회전축(112)이 삽입조립되는 조립공(131)을 관통형성하고, 상기 조립공(131)에는 키이부재로서 수직회전축과 조립되도록 키이홈을 구비한다.
이러한 로터(130)는 외주면에 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개의 내측 절단날(132)을 복수개 구비하고, 서로 인접하는 내측 절단날(132) 사이에는 상기 캐비티내로 공급된 메타아라미드 조성물의 공급흐름 및 마찰을 보다 원활하게 유도할 수 있도록 호형 요홈(134)을 함몰형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로터(130)의 조립공(131)과 조립되는 수직회전축(112)은 길이중간에 상기 로터(130)가 걸림제어되는 스토퍼(112a)를 구비하고, 상기 스토퍼(112a)에 걸림제어된 로터(130)의 위치를 고정하도록 상기 수직회전축(112)의 외주면에 형성된 수나사부(112b)와 나사결합되어 상기 로터(130)의 외부면에 밀착되는 암나사부(112c)를 구비한다.
이때, 상기 스토퍼(112a)는 상기 로터의 내측 절단날(132)과 상기 스테이터의 외측 절단날(142)이 서로 마주하도록 상기 로터(130)의 걸림위치를 제어하도록 구비된다.
이에 따라, 상기 로터(130)는 상기 수직회전축(112)의 스토퍼(112a)와 수나사부(112b)사이에 회전시 상하움직임이 없도록 위치고정되고, 구동모터의 구동시 수직회전축과 더불어 복수개의 피브릴 제조부에서 동시에 일방향으로 회전되는 것이다.
그리고, 상기 상부케이싱(110)의 일측면과 마주하는 로터(130)의 일측면에는 상기 수직회전축(112)과 안내공(114)사이의 틈새를 통해 공급된 메타아라미드 조성물을 상기 로터(130)와 상부케이싱(110)사이의 경계영역에서 방사방향으로 원활하게 안내배출하면서 상기 로터(130)와 상부케이싱(110)사이에 다른 분쇄공간을 형성할 수 있도록 상기 수직회전축(112)이 조립되는 조립공(131)으로부터 상기 내측 절단날(132)까지 나선형 또는 직선형으로 연장되는 돌출부(138)를 돌출형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 돌출부(138)는 내측 절단날(132)까지 연장되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 호형 요홈(134)까지 나선형 또는 직선형으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 로터(130)의 일측면과 마주하는 상기 상부케이싱(110)의 내부 일측면에도 상기 안내공(114)으로부터 상기 스테이터(140)의 외측 절단날(142)측으로 나선형 또는 직선형으로 연장되는 다른 돌출부를 돌출형성할 수도 있다.
이에 따라, 상기 돌출부가 돌출형성된 로터의 일측면과 이에 마주하는 상부케이싱(110)의 내부 일측면사이로 공급되는 메타아라미드 조성물은 외측으로 안내배출되면서 이들 사이에 발생하는 마찰력에 의해서 분쇄되는 것이다.
상기 피브릴 제조부(100a)에 구비되는 스테이터(140)는 상기 로터(130)의 내측 절단날(132)과 대응하는 내주면에 원주방향으로 일정간격을 두고 외측 절단날(142)을 복수개 구비하여 상기 로터(130)의 외측에 고정설치되는 고정구조물이다.
상기 외측 절단날(142)을 구비하여 상기 로터(130)의 외측에 배치되는 스테이터(140)는 상기 상부케이싱(110)의 내부면 또는 상기 하부케이싱(120)의 내부면으로부터 상기 로터측으로 돌출형성되어 일체로 구비되거나 분해조립이 가능하도록 별도의 독립부재로 이루어져 상기 상부케이싱(110)의 내부면 또는 상기 하부케이싱(120)의 내부면에 조립식으로 구비될 수 있다.
상기 중화제공급부(150)는 상기 상부케이싱(110)의 스커트부(118)에 관통형성된 제1삽입공(152)과, 상기 스테이터(140)에 관통형성된 제2삽입공(151)을 통해 삽입배치되어 외부로부터 공급되는 중화제를 상기 로터(130)와 스테이터(140)사이로 공급하는 적어도 하나의 노즐관(153)을 포함하고, 이러한 노즐관(153)은 중화제공급라인과 연통연결된다.
이에 따라, 서로 마주하는 상기 로터(130)의 일측면과 상기 상부케이싱(110)의 내측면사이의 틈새로 공급된 메타아마리미드 조성물은 일방향으로 회전되는 로터(130)의 외측으로 방사방향으로 안내되고, 상기 노즐관(153)을 통해 상기 캐비티내로 공급되는 중화제에 의해서 고화되는 메타아라미드 조성물은 상기 로터(130)의 내측 절단날(132)과 상기 스테이터(140)의 외측 절단날(142)사이의 틈새를 통과하면서 분쇄되는 것이다.
여기서, 상기 하부케이싱(120)의 일측면과 마주하는 로터(130)의 일측면에는 중화제에 의해 고화되고 내,외측 절단날(132,142)에 의해 분쇄되면서 피브릴화된 메타아라미드가 채워지는 충진공간(S)을 형성하도록 내측으로 일정깊이 함몰형성된 함몰부(136)를 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 메타아라미드 조성물을 고화시키는 중화제는 상기 상부케이싱(110) 및 스테이터(140)를 관통하여 배치되고, 상기 로터와 스테이터 사이의 경계영역에 토출단이 위치하는 노즐관(153)을 통하여 연속하여 공급되는바, 이러한 노즐관(153)을 통해 상기 로터와 스테이터사이의 분쇄공간인 틈새로 공급된 중화제는 상기 틈새로 공급되는 메타아라미드 조성물과 혼합되면서 이를 고화시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 메타아라미드 조성물의 고화시간을 적절히 조절하는 것이 바람직하며, 이러한 중화제로서는 물(H2O)을 사용할 수 있으나 메타아라미드 조성물의 고화시간을 조절할 수 있도록 일정량의 물(H2O)에 디메틸 아세트아마이드(dimethyl acetamide:DMAc)를 혼합한 메틸 아세트아마이드 수용액을 사용할 수도 있다.
상기 메틸 아세트아마이드 수용액의 디메틸 아세트아마이드 함량을 조절함으로써 메타아라미드 조성물에 대한 고화시간을 적절히 조절할 수 있다.
상기 디메틸 아세트아마이드 수용액은 메타아라미드 조성물이 빠르게 피브릴이 형성되기 전에 고화되는 것을 방지하는 것이다.
상기 구동모터(M)는 높이방향으로 일정간격을 두고 다단으로 배치된 복수개의 피브릴 제조부에서 피브릴 제조공정이 동시에 이루어질 수 있도록 상기 복수개의 피브릴 제조부를 관통하여 수직하게 조립된 수직회전축(112)의 상단 또는 하단과 결합되어 회전구동력을 전달하는 모터부재이다.
여기서, 상기 수직회전축의 상,하단은 상,하부 프레임(101,102)에 각각 회전가능하게 지지되는 것이 바람직하다. 을 따라수직 중 어느 하나의 피브릴 제조부의 회전축에 회전구동력을 전달할 수 있도록 직,간접적으로 연결되는 모터부재이다.
이에 따라, 상기 구동모터(M)의 구동시 발생하는 회전구동력에 의해서 수직회전축(112)이 회전하게 되면, 수직회전축을 따라 다단으로 배치된 복수개의 피브릴 제조부(100a)마다 설치된 로터가 일방향으로 동시에 회전되면서 각각의 피브릴 제조부에서 피브릴을 제조하는 작업을 동시에 수행할 수 있는 것이다.
즉, 상기한 구성을 갖는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치(100)에 채용되는 복수개의 피브릴 제조부(100a,100b,100c,100d)에서 이루어지는 피브릴 제조공정은, 먼저 구동모터와 연결된 수직회전축(112)의 회전구동에 의해서 상기 복수개의 피브릴 제조부마다 구비되는 상,하부케이싱(110, 120)내부에 배치된 로터(130)를 일방향으로 동시에 회전구동시킨다.
이러한 상태에서, 상기 수직회전축(112)의 외주면과 상기 안내공(114)의 내주면사이의 간격을 통하여 준비된 메타아라미드 조성물을 일정량 균일하게 공급하게 되면, 공급된 메타아라미드 조성물은 상기 로터의 회전력에 의해서 상기 로터(130)의 일측면과 상기 상부케이싱(110)의 내부 일측면사이의 경계영역인 틈새로 공급되면서 방사방향으로 안내배출됨과 동시에 상기 로터(130)의 일측면과 상기 상부케이싱(110)의 내부 일측면사이에서 발생하는 마찰력에 의해서 1차 분쇄된다.
이때, 상기 로터(130)의 일측면 또는 이에 마주하는 상기 상부케이싱(110)의 내부 일측면에 선택적으로 형성되는 돌출부(138)에 의해서 상기 로터와 상부케이싱사이로 공급된 메타아라미드 조성물을 방사방향으로 안내배출하면서 분쇄하는 분쇄효율을 높일 수 있는 것이다.
또한, 상기 상부케이싱과 하부케이싱사이에 형성되어 캐비티의 형성높이를 확장하도록 케이싱의 내부구조를 변경하게 되면, 메타아라미드 조성물과 피브릴화된 메타아라미드가 채워지는 캐비티의 내부용량을 증대시킬 수 있기 때문에 상,하부케이싱의 간단한 구조변경에 의해서 피브릴 수득율을 높일 수 있다.
이어서, 상기 중화제공급부(150)의 노즐관(154)을 통하여 상기 로터(130)와 스테이터(140)사이의 경계영역으로 액상의 중화제를 공급하게 되면, 공급된 중화제가 상기 로터(130)와 상부케이싱(110)사이에서 1차 분쇄된 메타아라미드 조성물과 혼합되어 반응되면서 메타아라미드 조성물을 마찰분쇄가 가능하도록 고화시키는 것이다.
이때, 상기 중화제에 의해서 고화반응되는 메타아라미드 조성물의 고화시간은 중화제에 포함되는 첨가물에 의해서 적절히 조절될 수 있다.
그리고, 고화되는 메타아라미드 조성물은 상기 로터(130)의 내측 절단날(132)과 상기 스테이터(140)의 외측 절단날(142)사이의 틈새인 분쇄공간에서 발생하는 마찰력에 의해 2차로 분쇄되어 피브릴화되는 것이다.
연속하여, 상기 캐비티에서 분쇄되어 피브릴화된 메타아라미드는 상기 하부케이싱(120)의 일측면과 상기 로터(130)의 함몰부(136)사이의 충진공간(S)에 채워진 다음, 상기 하부케이싱(120)에 구비된 배출관(125)을 통하여 외부로 배출되어 습식변압기용 절연지, 건식 페이퍼 절연지로 제조할 수 있도록 후공정으로 진행되는 것이다.
이러한 피브릴 제조공정은 상기 수직회전축을 따라 서로 인접하도록 구비되는 복수개의 피브릴 제조부에서 각각 독립적으로 동시에 이루 짐으로써 피브릴을 제조하는 공정및 설비효율을 높이고, 수득율을 높일 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110 : 상부케이싱
112 : 수직회전축
114 : 안내공
116 : 축배치부
118 : 스커트부
120 : 하부케이싱
122 : 조립공
124 : 축지지부
125 : 배출관
128 : 단턱
130 : 로터
132 : 내측 절단날
134 : 요홈
136 : 함몰부
140 : 스테이터
142 : 외측 절단날
150 : 중화제공급부
151,152 : 제1,2삽입공
153 : 노즐관

Claims (8)

  1. 수직회전축이 삽입배치되는 축배치부를 갖는 상부케이싱과, 상기 수직회전축을 회전가능하게 지지하는 축지지부를 갖추고, 상기 상부케이싱과 조립되어 캐비티를 형성하는 하부케이싱과, 상기 캐비티에 배치되도록 상기 수직회전축에 조립되고, 외주면에 복수개의 내측 절단날을 구비하는 로터와, 상기 내측 절단날과 대응하는 내주면에 복수개의 외측 절단날을 복수개 구비하여 상기 로터의 외측에 고정설치되는 스테이터 및 상기 로터와 스테이터사이로 중화제를 공급하는 중화제공급부를 갖추어 상기 수직회전축의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되는 복수개의 피브릴 제조부 ;
    상기 수직회전축의 상단 또는 하단과 연결되어 상기 수직회전축에 회전구동력을 전달하는 구동모터를 포함하고,
    상기 캐비티내로 메타아라미드 조성물을 공급하고, 상기 중화제공급부를 통해 공급되는 중화제에 의해서 고화되는 메타아라미드 조성물을 분쇄시켜 피브릴화하고, 피브릴화된 메타아라미드를 상기 하부케이싱에 구비되는 배출관을 통하여 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축배치부에 관통형성되는 안내공은 상기 로터측으로 외경이 확대되는 단면을 갖는 내경확대부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수직회전축은 길이중간에 상기 로터가 걸림제어되는 스토퍼를 구비하고, 상기 스토퍼에 걸림제어된 로터를 고정하도록 상기 수직회전축의 외주면에 형성된 수나사부와 나사결합되어 상기 로터의 외부면에 밀착되는 암나사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 서로 인접하는 내측 절단날 사이에 함몰형성되는 호형 요홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 상부케이싱 또는 하부케이싱으로부터 상기 로터측으로 돌출형성된 일체형으로 구비되거나 상기 상부케이싱 또는 하부케이싱에 분해 및 조립이 가능하도록 조립식으로 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부케이싱과 마주하는 로터의 일측면에는 중화제에 의해 고화되고 내,외측 절단날에 의해 분쇄되면서 피브릴화된 메타아라미드가 채워지는 충진공간을 형성하도록 내측으로 일정깊이 함몰형성된 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부케이싱과 마주하는 로터의 일측면에는 상기 수직회전축이 조립되는 조립공으로부터 상기 내측 절단날까지 나선형 또는 직선형으로 연장되도록 돌출형성되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 로터와 마주하는 상부케이싱의 일측면에는 상기 축배치부에 구비되는 안내공으로부터 상기 스테이터의 외측 절단날측으로 나선형 또는 직선형으로 연장되도록 돌출형성되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 수직형 메타아라미드 피브릴 제조장치.
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