KR102224839B1 - 행잉바를 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치 및 이를 이용한 머서화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 장치 및 방법에 관한 것으로, 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 공정을 연속적으로 수행하고, 머서화 공정시 부직포의 과도한 수축을 방지하고 공정 효율을 높일 수 있으며, CMC 부직포에 대한 연속제조 공정에 적용 가능하다.

Description

행잉바를 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치 및 이를 이용한 머서화 방법{MERCERIZATION APPARATUS COMPRISING HANGING BARS FOR CELLULOSE NONWOVEN FABRIC AND MERCERIZATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 행잉바를 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치 및 이를 이용한 머서화 방법에 관한 것이다.
최근 미용 분야에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 얼굴 피부 관리를 위한 관심이 증가하고 있는 추세이다. 얼굴 피부 관리를 위한 방법 중 하나는 다양한 형태의 미용 목적 혹은 기능성 목적의 마스크 팩을 적용하는 것이다.
기존의 마스크 팩은 부직포로 이루어진 마스크 시트에 에센스 성분을 침지시킨 상태로 사용자의 얼굴에 부착하는 방식이다. 그러나, 면 소재 등으로 이루어진 마스크 시트는 에센스 성분에 대한 흡수도가 높이 않다는 한계가 있다.
마스크 시트의 에센스 성분에 대한 흡수도를 높이기 위한 방법 중 하나로, 셀룰로오스 부직포를 화학적으로 처리하여 CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 부직포를 제조하는 방안을 고려할 수 있다. 도 1은 기존의 CMC 부직포를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 셀룰로오스 부직포를 알칼리 용액에 침지하는 단계(S10), 침지된 셀룰로오스 부직포를 픽업한 후 숙성하는 1차 숙성 단계(S11), 카르복시메틸화 용액에 침지하는 단계(S20) 및 셀룰로오스 부직포를 픽업한 후 다시 숙성하는 2차 숙성 단계(S21) 등을 거친다. 그런 다음, 중화 단계(S30)와 수세 단계(S40)을 거친 후 CMC 부직포를 제조하게 된다. 그러나, 알칼리 용액에 침지하는 단계(S10), 카르복시메틸화 용액에 침지하는 단계(S20), 중화 단계(S30) 및 수세 단계(S40)는, 각각 배치식 방식으로 연속 공정으로 적용할 수 없다는 한계가 있다. 특히, 알칼리 용액에 침지하는 단계(S10), 카르복시메틸화 용액에 침지하는 단계(S20)를 각각 거친 후에는, 제품의 균일성을 유지하기 위해 숙성 단계(S11, S21)를 거쳐야 하는 문제가 있다. 이러한 기존의 방식은, 공정 효율이 좋지 못하며, 제품 균일성이 낮다는 한계가 있다.
따라서, 기존의 CMC 부직포 제조 과정에서 발생하는 문제점들을 해소할 수 있는 새로운 제조 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
미국 공개특허공보 제2016-0153143호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, CMC 부직포 제조시 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 셀룰로오스 부직포를 알칼리 용액에 부분 또는 전부 침지하는 머서화 처리조; 및 머서화 처리조 내에 위치하며, 셀룰로오스 부직포를 거치한 상태에서 이송하는 행잉바(hanging bar)를 포함한다. 또한, 상기 행잉바는 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 n개(n은 10 이상의 정수) 배열된 구조이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치에서, 셀룰로오스 부직포는, k 번째(k는 1 내지 n-1 사이의 정수) 행잉바에 거치되되, MD 방향 양측이 k 번째 행잉바 하단으로 늘어뜨려진 형태이고, k 번째 행잉바에 거치된 셀룰로오스 부직포의 전단은 k+1 번째 행잉바에 거치된 형태이고, 상기 셀룰로오스 부직포는 행잉바에 거치된 상태로 머서화 처리조 내에서 이송되는 구조이다.
구체적인 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치에서, 셀룰로오스 부직포는, 행잉바에 루프(loop) 형태로 거치되어 산과 골을 형성하도록 위치한 상태로 이송되며, 산과 골 사이의 이격 높이(GH)와 산과 산 사이의 이격 폭(GW) 사이의 비율은, 10~100 : 1 범위이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 행잉바의 일측 또는 양측에 체결되고, 순환 운동을 하는 순환 벨트; 및 상기 순환 벨트에 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 머서화 처리조 내에 알칼리 용액이 충진된 구조이고, 행잉바의 레벨은 알칼리 용액의 수위 레벨보다 낮게 제어된다.
또 다른 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는 행잉바와 체결되어 상하 방향으로 이동되는 구동축을 더 포함한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는 머서화 처리조의 전단에 형성되어 처리 대상이 되는 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 공급하는 이송 롤러; 및 머서화 처리조의 후단에 형성되어 머서화 처리된 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 배출 및 스퀴징하는 스퀴징 롤러를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는 머서화 처리조의 내부 온도를 제어하는 냉각 부재를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는 머서화 처리조 하단에 형성된 하부 격벽 및 하부 행잉바 중 1종 이상을 더 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 하부 격벽은, TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 p개(p는 10 이상의 정수) 배열된 구조이며, 상부에 위치한 행잉바의 이동 속도에 대응하여 MD 방향으로 이동하고, 하부 격벽의 높이는 셀룰로오스 부직포 하단의 레벨 보다 높은 구조이다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 하부 행잉바는, 셀룰로오스 부직포 하단의 위치를 지정한 상태에서, MD 방향으로 이동하는 구조이다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 머서화 장치를 이용하여 셀룰로오스 부직포를 머서화하는 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 방법은, 셀룰로오스 부직포에 알칼리 용액을 30 내지 90 초간 처리하는 머서화 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 장치 및 방법은, 머서화 과정에서 셀룰로오스 부직포에 과도한 장력이 가해지는 것을 방지하고 공정 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 셀룰로오스 부직포를 처리하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 포함하는 CMC 부직포 제조과정을 도시한 공정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 셀룰로오스 부직포를 알칼리 용액에 부분 또는 전부 침지하는 머서화 처리조; 및 머서화 처리조 내에 위치하며, 셀룰로오스 부직포를 거치한 상태에서 이송하는 행잉바(hanging bar)를 포함한다. 또한, 상기 행잉바는 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 n개(n은 10 이상의 정수) 배열된 구조이다.
본 발명은 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 처리를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공한다. 또한, 상기 장치는 부직포에 대한 카르복시알킬화를 수행하는 장치와 연결되어, 연속적으로 흡수성 및 팽윤성이 향상된 부직포를 제조하는 시스템을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 상기 머서화 처리조에서는, 봉형의 거치대인 행앵바(hanging bar)를 이용하여 셀룰로오스 부직포를 루프(loop) 형태로 거치한 상태에서 이송하게 된다. 이를 통해, 머서화 처리조를 거치는 동안 셀룰로오스 부직포에 가해지는 장력을 해소하고 부직포의 손상을 방지할 수 있다. 본 발명은 셀룰로오스 부직포를 행잉바에 거치한 상태로 이송함으로써, 설비의 과도한 확장을 방지하고, 셀룰로오스 부직포에 대한 연속처리를 가능하게 한다.
구체적인 실시예에서, 본 발명에서 셀룰로오스 부직포가 거치되는 행잉바는 n개 배열된 구조이며, 상세하게는, 10 내지 500 개, 20 내지 300 개 또는 10 내지 50 개 배열된 구조이다. 상기 행잉바의 개수는 셀룰로오스 부직포를 처리하는 설비의 규모, 생산량 내지 알칼리 용액의 농도와 처리시간 등을 고려하여 설계 변경 가능하다.
하나의 실시예에서, 상기 셀룰로오스 부직포는, k 번째(k는 1 내지 n-1 사이의 정수) 행잉바에 거치되되, MD 방향 양측이 k 번째 행잉바 하단으로 늘어뜨려진 형태이고, k 번째 행잉바에 거치된 셀룰로오스 부직포의 전단은 k+1 번째 행잉바에 거치된 형태이다. 또한, 상기 셀룰로오스 부직포는 행잉바에 거치된 상태로 머서화 처리조 내에서 이송되는 구조이다.
구체적인 실시예에서, 상기 셀룰로오스 부직포는, 행잉바에 루프(loop) 형태로 거치되어 산과 골을 형성하도록 위치한 상태로 이송되며, 산과 골 사이의 이격 높이(GH)와 산과 산 사이의 이격 폭(GW) 사이의 비율은, 10~100 : 1 범위이다. 구체적으로, 상기 비율(GH : GW)은 10~50 : 1 범위, 30~100 : 1 범위 또는 25~75 : 1 범위이다. 상기 비율 범위는 머서화 처리조에서의 공정 효율과 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 정도를 고려하여 산정된 것이다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 행잉바의 일측 또는 양측에 체결되고, 순환 운동을 하는 순환 벨트; 및 상기 순환 벨트에 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함한다. 구동모터에 의한 축의 회전운동은 순환 벨트를 통해 행잉바를 순환시키게 된다. 상기 행잉바는 머서화 처리조 내부에서 순환하면서 셀룰로오스 부직포를 이송하게 된다. 예를 들어, 상기 순환 벨트는 체인 벨트이다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 머서화 처리조 내에 알칼리 용액이 충진된 구조이고, 행잉바의 레벨은 알칼리 용액의 수위 레벨보다 낮게 제어된다. 이를 통해, 머서화 처리조 내에서 행잉바에 거치된 셀룰로오스 부직포는 알칼리 용액에 침지된 상태로 이송된다. 셀룰로오스 부직포를 머서화를 위한 알칼리 용액의 수위 레벨보다 낮게 제어함으로써, 셀룰로오스 부직포에 대한 머서화 효율 및 균일성을 높일 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 행잉바와 체결되어 상하 방향으로 이동되는 구동축을 더 포함한다. 예를 들어, 상기 구동축에 의해 행잉바는 상하 방향으로 레벨을 제어 가능하다. 구체적으로는, 셀룰로오스 부직포의 산과 골 사이의 이격 높이(GH)에 따라 행잉바 레벨을 제어할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 부직포의 이격 높이(GH)가 낮은 경우에는 행잉바대 레벨을 그에 상응하도록 낮춤으로써 공정 효율을 높이고 알칼리 용액의 충전량 내지 사용량을 줄일 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 머서화 처리조의 전단에 형성되어 처리 대상이 되는 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 공급하는 이송 롤러; 및 머서화 처리조의 후단에 형성되어 머서화 처리된 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 배출 및 스퀴징하는 스퀴징 롤러를 더 포함한다. 상기 이송 롤러를 통해 머서화 처리조 쪽으로 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 공급하는 것이 가능하다. 또한, 머서화 처리가 완료된 셀룰로오스 부직포는 스퀴징 롤러를 통해 연속적으로 배출되되, 셀룰로오스 부직포가 스퀴징 롤러를 경유하는 과정에서 셀룰로오스 부직포에 함유된 알칼리 용액을 일정 수준 이하로 제거하게 된다. 이를 통해, 공정 효율을 높이되, 알칼리 용액의 배출량을 줄이게 되고, 나아가 셀룰로오스 부직포에 함유된 알칼리 용액으로 인한 다음 공정의 오염을 최소화한다.
구체적인 실시예에서, 상기 머서화 처리조는, 셀룰로오스 부직포에 알칼리 용액을 분사하는 분사 노즐을 더 포함한다. 상기 분사 노즐은 셀룰로오스 부직포 보다 높은 레벨에 위치한 상태에서 알칼리 용액을 셀룰로오스 부직포에 분사하게 된다. 예를 들어, 앞서 설명한 행잉바의 레벨의 알칼리 용액의 레벨보다 낮게 설정할 수 있다. 이를 통해, 알칼리 용액의 사용량을 줄일 수 있다. 다만, 행잉바에 거치된 셀룰로오스 부직포가 알칼리 용액에 완전히 침지된 상태가 아니므로, 공정 효율이 저하될 우려가 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 분사 노즐을 이용하여 셀룰로오스 부직포에 알칼리 용액을 분사함으로써, 공정 효율 저하를 방지하는 것이 가능하다. 또한, 분사된 알칼리 용액 중에서 셀룰로오스 부직포에 흡수되지 않은 잔량은 머서화 처리조 내의 침지조에 수용되어 재사용 가능하다. 또 다른 하나의 예에서, 상기 분사 노즐은 머서화 처리조의 전단에 배치될 수 있다. 셀룰로오스 부직포가 알칼리 용액에 침지되기 전에, 분사 노즐을 이용하여 알칼리 용액을 셀룰로오스 부직포에 분사하게 되고 이를 통해 머서화 효율을 높일 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치는, 머서화 처리조의 내부 온도를 제어하는 냉각 부재를 더 포함한다. 상기 냉각 부재는 머서화 처리조의 온도를 18 내지 25℃ 범위, 18 내지 23℃ 범위 또는 18 내지 21℃ 범위로 제어한다. 본 발명에서는 상대적으로 낮은 온도에서 머서화 공정을 진행함으로써, 공정 효율을 높일 수 있음을 확인하였다. 본 발명의 발명자들은 다양하고 반복적인 실험을 통해서, 머서화 공정은 온도가 낮을수록 공정 효율이 증대됨을 확인하였다. 즉, 25℃에서 머서화를 진행하는 경우 대비, 18℃에서 머서화를 진행하는 것이 반응 효율 측면에서 약 8% 효과적임을 확인하였다. 그러나, 머서화 처리조의 냉각을 위한 에너지 소모를 고려하면, 18 내지 21℃ 범위로 온도를 제어하는 것이 가장 효과적이다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치, 머서화 처리조 하단에 형성된 하부 격벽 및 하부 행잉바 중 1종 이상을 더 포함한다. 본 발명에서는 하부 격벽 내지 하부 행잉바를 형성함으로써, 머서화 공정시 셀룰로오스 부직포의 하단이 진행 방향의 반대편으로 쏠리고 나아가 셀룰로오스 부직포가 엉키는 현상을 방지한다.
구체적인 실시예에서, 상기 하부 격벽은, TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 p개(p는 10 이상의 정수) 배열된 구조이며, 상부에 위치한 행잉바의 이동 속도에 대응하여 MD 방향으로 이동하고, 하부 격벽의 높이는 셀룰로오스 부직포 하단의 레벨 보다 높은 구조이다.
또 다른 구체적인 실시예에서, 하부 행잉바는, 셀룰로오스 부직포 하단의 위치를 지정한 상태에서, MD 방향으로 이동하는 구조이다.
구체적인 실시예에서, 상기 하부 격벽 또는 하부 행앵바의 수는, 예를 들어, 10 내지 500 개, 20 내지 300 개 또는 10 내지 50 개 배열된 구조이다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 머서화 장치를 이용하여 셀룰로오스 부직포를 머서화하는 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 방법은, 셀룰로오스 부직포에 알칼리 용액을 30 내지 90 초간 처리하는 머서화 단계를 포함한다. 구체적인 실시예에서, 상기 머서화 단계에서는, 5 내지 16 몰 농도의 알칼리 용액을 이용하여 20 내지 60 초간 수행한다. 본 발명에 따른 구체적인 머서화 방법은 앞서 설명한 머서화 장치에 대한 설명을 공유한다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 셀룰로오스 부직포 머서화 장치 내지 방법을 이용하여 연속 공정에 의한 CMC 부직포 제조 시스템 내지 제조 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 CMC 부직포 연속제조 방법은, 셀룰로오스 부직포를 알칼리 처리하는 머서화 단계; 머서화 처리된 셀룰로오스 부직포를 카르복시알킬화하는 스웰링 단계; 셀룰로오스 부직포를 중화하는 중화 단계; 및 셀룰로오스 부직포를 수세하는 수세 단계를 연속적으로 수행한다. 구체적으로, 상기 머서화 단계에서, 셀룰로오스 부직포 처리 공정은 18 내지 25℃에서 수행하고, 상기 스웰링 단계에서, 셀룰로오스 부직포 처리 공정은 50 내지 80℃에서 수행한다.
하나의 실시예에서, 상기 머서화 단계에서의 셀룰로오스 부직포 처리 공정은, 5 내지 16 몰 농도의 알칼리 옹액을 이용하여 20 내지 60 초간 수행하고, 상기 스웰링 단계에서의 셀룰로오스 부직포 처리 공정은 0.5 내지 3 몰 농도의 카르복시알킬화 용액을 이용하여 3 내지 10 분간 수행한다.
예를 들어, 상기 머서화 단계는 셀룰로오스 부직포를 18 내지 25℃에서 20 내지 60 초간 알칼리 용액으로 처리하는 단계를 통해 수행한다. 구체적으로는, 상기 머서화 단계는 셀룰로오스 부직포를 20 내지 23℃에서 25 내지 40 초간 알칼리 용액으로 처리하는 단계를 통해 수행한다. 상기 알칼리 용액은 상대적으로 저농도이며, 구체적으로는 5 내지 20 M, 8 내지 15 M 또는 10 내지 16 M 농도 범위이다. 본 발명의 머서화 단계에 적용되는 알칼리 용액의 농도 범위는, 공정 효율을 저하시키지 않으면서 셀룰로오스 부직포의 손상을 방지하기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 알칼리 용액으로 NaOH 수용액을 적용할 수 있다. 본 발명에서는 상대적으로 저농도의 알칼리 용액을 이용하여 1 분 이내의 짧은 시간 동안 알카리화 함에도 원하는 수준의 머서화가 가능함을 확인하였다. 또한, 상기 머서화 단계 후단에는 픽업 단계를 수행하며, 이 경우 픽업율은 100 내지 600%, 150 내지 600%, 100 내지 300% 또는 180 내지 250% 범위이다.
그런 다음, 머서화 단계를 거친 셀룰로오스 부직포에 대해서 연속적으로 스웰링 단계를 수행하였다. 스웰링 단계는 60 내지 80℃ 조건에서 3 내지 10 분 동안 진행한다. 구체적으로, 상기 카르복시알킬화 용액으로는 용매로 알코올을 이용한 MCA(monochloroacetic acid) 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 카르복시알킬화 용액으로는 MCA 3 g을 IPA(isopropyl alcohol) 300 ml에 녹인 용액(1% MCA)를 사용한다.
상기 스웰링 단계 이후에, 픽업율 80 내지 500%로 픽업하는 픽업 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 픽업 단계의 픽업율은 80 내지 500%, 120 내지 600%, 120 내지 280% 또는 150 내지 200% 범위이다.
상기 중화 단계는, 셀룰로오스 부직포를 0.2 내지 3 M 농도의 산 용액에 침지시켜 수행한다. 구체적으로, 상기 중화 단계은 약산을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 중화 단계는 0.2 내지 3 M 농도의 CA(Citric acid)를 이용하여 수행 가능하다. 본 발명에서는 상대적으로 저농도의 약산을 이용하여 중화 단계를 수행함으로써, 셀룰로오스 부직포의 손상을 방지하고 잔류될 수 있는 산 성분에 의한 사용자의 피부 손상을 최소화한다.
상기 수세 단계 이후에 건조 단계를 더 거칠 수 있다. 상기 건조 단계는, 예를 들어, 45 내지 80℃ 온도에서 15 내지 60분간 건조를 수행한다. 상기 건조 단계의 건조 조건은 셀룰로오스 섬유의 손상 내지 변형을 방지하면서 공정 효율을 높이기 위한 범위에서 설정하였다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 머서화 단계, 스웰링 단계, 중화 단계 및 수세 단계 사이에는, 각각 셀룰로오스 부직포를 스퀴징하는 단계를 더 포함한다. 상기 스퀴징 단계에서는 셀룰로오스 부직포를 스퀴징하고 함유된 용액 성분을 제거하는 역할을 한다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 부직포 연속처리 방법에 투입된 셀룰로오스 부직포가 머서화 단계 및 스웰링 단계를 연속적으로 경유하는데 소요되는 시간은 15 분 이내, 3 내지 15 분 또는 5 내지 10 분 범위이다. 본 발명에서는 중간에 별도의 숙성 과정을 요구하지 않으며, 연속처리를 통한 빠른 공정 속도를 구현할 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 부직포 연속처리 방법에 투입된 셀룰로오스 부직포가 머서화 장치에서 수행하는 머서화 단계, 스웰링 장치에서 수행하는 스웰링 단계, 중화 장치에서 수행하는 중화 단계 및 수세 장치에서 수행하는 수세 단계를 연속적으로 경유하는데 소요되는 시간은 5 내지 30 분 범위이다. 본 발명에서 각 단계별 소요 시간을 산출하면, 예를 들어, 머서화 단계는 20 내지 60 초, 스웰링 단계는 3 내지 10 분, 중화 단계는 3 내지 60 초, 그리고 수세 단계 5 내지 20분 범위에서 수행 가능하다. 본 발명은 각 단계 사이의 짧은 이송 시간을 제외하고는 별도의 숙성 과정을 요구하지 않는다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 이용한 머서화 공정을 도시한 공정도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 머서화 장치(100)는 셀룰로오스 부직포(10)를 알칼리 용액(121)에 침지하는 머서화 처리조(120); 및 머서화 처리조(120) 내에 위치하며, 셀룰로오스 부직포(10)를 거치한 상태에서 이송하는 행잉바(hanging bar, 110)를 포함한다. 상기 행잉바(110)는 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 n개(n은 10 이상의 정수) 배열된 구조이다. 예를 들어, 상기 행잉바(110)의 수는 10 내지 50개 범위이다.
셀룰로오스 부직포(10)는 이송 롤러(101)에 의해 머서화 처리조(120)에 공급된다. 머서화 처리조(120) 내에서, 셀룰로오스 부직포(10)는 알칼리 용액(121)에 침지되고 동시에 행잉바(110)에 루프 형태로 거치되어 산과 골을 형성하도록 위치한 상태로 이송된다.
또한, 도면에 별도로 도시하지 않았으나, 상기 행잉바(110)의 일측은 순환 운동을 하는 순환 벨트에 체결된 구조이고, 상기 순환 벨트는 구동모터의 구동력에 의해 구동되는 구조이다.
상기 머서화 장치(100)는, 예를 들어, 셀룰로오스 부직포(10)의 일종인 텐셀(Tencel) 부직포를 18 내지 23℃ 조건에서 알칼리 용액(121)으로 20 내지 60 초 동안 처리한다. 상기 알칼리 용액(121)은 NaOH 15 g을 물 100 ml에 녹인 용액 (13% NaOH)을 사용할 수 있다. 그런 다음, 100 내지 600%의 픽업율로 픽업한 후 스퀴징 롤러(102)를 거쳐 다음 단계로 이송된다. 또한, 머서화 장치(100) 상단에는 필요에 따라 냉각 부재(미도시)가 위치하며, 머서화 처리조의 온도를 18 내지 23℃ 범위로 제어한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀룰로오스 부직포 머서화 장치를 포함하는 CMC 부직포 연속 제조 시스템을 도시한 공정도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 CMC 부직포 연속제조 시스템은, 셀룰로오스 부직포(10)를 알칼리 처리하는 머서화 장치(100); 머서화 처리된 셀룰로오스 부직포(10)를 카르복시알킬화하는 스웰링 장치(200); 셀룰로오스 부직포(10)를 중화하는 중화 장치(300); 및 셀룰로오스 부직포(10)를 수세하는 수세 장치(400)를 포함한다. 각 장치별 단계는 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 이송하는 컨베이어 라인을 통해 연결된다.
구체적으로, 셀룰로오스 부직포(10)가 이송 카트(11)에 의해 이송되거나, 공급 롤러에 권취된 상태로 공급된다. 셀룰로오스 부직포(10)는 머서화 장치(100) 전면의 이송 롤러(101)를 통해 공급된다. 공급된 셀룰로오스 부직포(10)는 행잉바(110)에 거치된 상태이며, 알칼리 용액이 충진된 머서화 처리조 내에 침지되어 머서화 과정을 거치게 된다. 머서화 처리조를 거친 셀룰로오스 부직포(10)는 스퀴징 롤러(102)를 거쳐 다음 단계로 이송된다.
머서화 장치(100)를 거친 셀룰로오스 부직포(10)는 스퀴징 롤러(102)를 거치면서 함유된 알칼리 용액을 스퀴징하게 되며, 컨베이어 라인을 따라 스웰링 장치(200)에 투입된다. 스웰링 장치(200)는 셀룰로오스 부직포를 거치한 상태에서 이송하는 스웰링조 행잉바(hanging bar)를 포함하고, 상기 스웰링조 행앵바는 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 배열된 구조이다. 셀룰로오스 부직포는 스웰링조 행잉바에 루프(loop) 형태로 거치된 상태로 이송된다. 또한, 스웰링 장치(200) 상단에는 필요에 따라 냉각 부재(미도시)가 위치하며, 스웰링 장치(200)의 온도를 60 내지 80℃ 범위로 제어한다.
셀룰로오스 부직포(10)는 중화 장치(300)와 수세 장치(400)를 통과한다. 중화 장치(300)와 수세 장치(400)의 후단에는 각각 스퀴징 롤러(301, 401)가 위치한다. 수세 장치(400)를 거친 셀룰로오스 부직포(10)는 건조 과정에 투입된다. 건조 과정은 예를 들어, 45 내지 80℃ 온도에서 15 내지 60분간 수행 가능하다. 예를 들어, 상기 건조 과정은 상업적으로 입수 가능한 텐터(tenter) 장치를 이용하여 수행 가능하다.
10: 셀룰로오스 부직포
11: 공급 카트
100: 머서화 장치
101: 이송 롤러
102, 201, 301, 401: 스퀴징 롤러
110: 행잉바
120: 머서화 처리조
121: 알칼리 용액
200: 스웰링 장치
210: 스웰링조 행잉바
300: 중화 장치
400: 수세 장치
S10: 머서화 단계
S11, S21: 숙성 단계
S20: 스웰링 단계
S30: 중화 단계
S40: 수세 단계

Claims (12)

  1. 셀룰로오스 부직포를 알칼리 용액에 부분 또는 전부 침지하는 머서화 처리조;
    머서화 처리조 내에 위치하며, 셀룰로오스 부직포를 거치한 상태에서 이송하는 행잉바(hanging bar); 및
    머서화 처리조 하단에 형성된 하부 격벽을 포함하고,
    행잉바는 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 n개(n은 10 이상의 정수) 배열된 구조를 포함하고,
    하부 격벽은 TD 방향(Traverse Direction)으로 평행하게 배향되되, 일정한 이격거리를 두고 MD 방향(Machine Direction)으로 p개(p는 10 이상의 정수) 배열된 구조이며,
    상부에 위치한 행잉바의 이동 속도에 대응하여 MD 방향으로 이동하고,
    하부 격벽의 높이는 셀룰로오스 부직포 하단의 레벨보다 높은 구조인 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    셀룰로오스 부직포는, k 번째(k는 1 내지 n-1 사이의 정수) 행잉바에 거치되되, MD 방향 양측이 k 번째 행잉바 하단으로 늘어뜨려진 형태이고,
    k 번째 행잉바에 거치된 셀룰로오스 부직포의 전단은 k+1 번째 행잉바에 거치된 형태이고,
    상기 셀룰로오스 부직포는 행잉바에 거치된 상태로 머서화 처리조 내에서 이송되는 구조인 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    셀룰로오스 부직포는, 행잉바에 루프(loop) 형태로 거치되어 산과 골을 형성하도록 위치한 상태로 이송되며, 산과 골 사이의 이격 높이(GH)와 산과 산 사이의 이격 폭(GW) 사이의 비율은, 10~100 : 1 범위인 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    행잉바의 일측 또는 양측에 체결되고, 순환 운동을 하는 순환 벨트; 및
    상기 순환 벨트에 구동력을 전달하는 구동모터를 더 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 머서화 처리조 내에 알칼리 용액이 충진된 구조이고,
    행잉바의 레벨은 알칼리 용액의 수위 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    행잉바와 체결되어 상하 방향으로 이동되는 구동축을 더 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    머서화 처리조의 전단에 형성되어 처리 대상이 되는 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 공급하는 이송 롤러; 및
    머서화 처리조의 후단에 형성되어 머서화 처리된 셀룰로오스 부직포를 연속적으로 배출 및 스퀴징하는 스퀴징 롤러를 더 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    머서화 처리조의 내부 온도를 제어하는 냉각 부재를 더 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    머서화 처리조 하단에 형성된 하부 행잉바를 더 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    하부 행잉바는, 셀룰로오스 부직포 하단의 위치를 지정한 상태에서, MD 방향으로 이동하는 구조인 셀룰로오스 부직포 머서화 장치.
  11. 제 1 항에 따른 머서화 장치를 이용하여 셀룰로오스 부직포를 머서화하는 방법에 있어서,
    셀룰로오스 부직포에 알칼리 용액을 30 내지 90 초간 처리하는 머서화 단계를 포함하는 셀룰로오스 부직포 머서화 방법.
  12. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140104682A (ko) * 2013-02-21 2014-08-29 다이텍연구원 폴리에스테르 섬유제품의 연속감량 가공장치
US20160153143A1 (en) 2009-12-24 2016-06-02 Korea Institute Of Industrial Technology Medical nonwoven fabric, and preparation method thereof
CN205975042U (zh) * 2016-08-11 2017-02-22 新昌县宇峰印染机械有限公司 智能化湿布热碱直辊布铗针织物丝光机的碱液稳定槽

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