KR102321274B1 - 자외선 투과 플레이트 오염 방지용 공기 분사 모듈을 구비하는 광 중합 반응 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템은 자외선 램프, 자외선 램프 하부에 배치되는 자외선 투과 플레이트, 및 자외선 램프를 제열하기 위한 공기가 공급 및 배출되는 환기부를 포함하고, 자외선 투과 플레이트 하부에 반응물이 공급되어 광 중합 반응이 일어나는 광 중합 반응 시스템에 있어서, 광 중합 반응에 의해 생성되는 부산물이 자외선 투과 플레이트를 오염시키는 것을 방지하기 위해 환기부를 통해 공급된 공기를 자외선 투과 플레이트와 반응물 사이에 분사하는 공기 분사 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광 중합 반응 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 투과 플레이트 오염 방지용 공기 분사 모듈을 구비하는 광 중합 반응 시스템에 관한 것이다.
고흡수성 수지(SAP, super absorbent polymer)는 흡수력과 보수력이 우수한 특수 고분자 소재로서, 유아 및 성인용 기저귀, 여성용품 등에 널리 사용되며, 이러한 고흡수성 수지를 제조하는 대표적인 방법으로는 라디칼계 광 중합 개시제와 과산화물의 존재 하에서 자외선을 조사하여 중합하는 광 중합 반응이 있다.
광 중합 반응은 단량체 조성물(이하 '반응물')을 응집시킨 이후 진행되는 단계로서, 상기 반응물이 중합 반응기로 공급되면 도 1에 도시된 바와 같이 중합 반응기(10) 전단 상부에 설치된 복수의 자외선 램프 키트(20)의 하부 영역에서 진행된다. 여기서, 자외선 램프 키트(20)는 내부에는 자외선 램프를 포함하고 하단에는 자외선 램프를 보호하기 위한 자외선 투과 플레이트 또는 자외선 투과 플레이트가 수용된 자외선 투과 플레이트 수용 프레임이 결합된 구조물을 의미할 수 있다.
한편, 광 반응 과정에서는 수증기 및 소량의 단량체 증기류가 부산물로 생성된다. 생성된 부산물을 제거하기 위해 중합 반응기(10)의 측벽면 상부에는 가열 공기를 공급하는 공급 노즐(11) 및 배출 노즐(12)이 형성되어 있으며, 부산물은 중합 반응기 내부로 공급된 가열 공기와 함께 이동하여 외부로 배출된다.
그러나 일부 부산물은 중합 반응기(10) 내 예기치 못한 기류 형성 등의 이유로 완벽하게 배출되지 못하고, 중합 반응기(10) 내부 온도 대비 상대적으로 낮은 온도가 형성된 중합 반응기(10) 외벽, 자외선 투과 플레이트 등의 표면과 접촉하여 접촉 표면에 스케일을 형성한다.
그러나 자외선 투과 플레이트의 경우 증발되는 부산물로 인한 오염이 불가피하며, 자외선 투과 플레이트의 오염으로 인해 반응물로 적절한 양의 자외선이 도달하지 못하여 중합 반응 진행에 적합한 환경이 형성되지 못하는 경우가 발생하게 된다. 이에 주기적으로 자외선 투과 플레이트를 세척해주어야 하는데, 자외선 투과 플레이트를 세척하거나 교체하기 위해서는 자외선 램프 키트(20)를 중합 반응기(10)로부터 분리하는 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 자외선 램프 키트(20)를 중합 반응기(10)에서 분리시킨 경우 계속적으로 광 반응 공정을 진행할 수 없어 먼저 공정을 중단하고 자외선 투과 플레이트를 교체한 후 다시 공정을 진행하여야 하는 바, 공정을 중단함에 따른 비용 손실도 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 자외선 투과 플레이트로 증발되는 부산물을 차단하는 공기를 분사하는 자외선 투과 플레이트 오염 방지용 공기 분사 모듈을 구비하는 광 중합 반응 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선 투과 플레이트 오염 방지용 공기 분사 모듈을 구비하는 광 중합 반응 시스템은 자외선 램프, 자외선 램프 하부에 배치되는 자외선 투과 플레이트, 및 자외선 램프를 제열하기 위한 공기가 공급 및 배출되는 환기부를 포함하고, 자외선 투과 플레이트 하부로 반응물이 공급되어 광 중합 반응이 일어나는 광 중합 반응 시스템에 있어서, 광 중합 반응에 의해 생성되는 부산물이 자외선 투과 플레이트를 오염시키는 것을 방지하기 위해 환기부를 통해 공급된 공기의 일부를 자외선 투과 플레이트와 반응물 사이에 분사하는 공기 분사 모듈을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 광 중합 반응 시스템은 자외선 투과 플레이트를 수용하는 프레임을 더 포함하며, 공기 분사 모듈은 프레임의 일측 상면 및 하면을 관통하는 통기구, 및 통기구를 통해 토출된 공기가 프레임의 일측에서 타측을 향하는 방향으로 분사될 수 있도록, 통기구의 하부에 배치되어 토출된 공기의 분사 방향을 가이드 하는 가이드 유닛을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 통기구는 프레임의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 가이드 유닛은 프레임의 하면으로부터 이격된 위치에서 프레임의 일측에서 타측을 향하는 방향으로 연장된 가이드부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 가이드 유닛은 통기구를 통해 토출된 공기가 가이드부의 연장 방향 외의 방향으로 가이드부로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록, 프레임의 하면과 가이드부를 연결하는 이탈 방지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템은 자외선 램프를 제열하기 위해 유입된 공기의 일부가 공기 분사 모듈에 의해 자외선 투과 플레이트와 반응물 사이의 공간으로 분사되어 에어 커튼의 역할을 수행함으로써 자외선 투과 플레이트 하면을 향하여 증발되는 광 중합 반응에 따른 부산물을 차단하고, 부산물과의 접촉에 의해 자외선 투과 플레이트가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 램프를 제열하기 위해 자외선 램프 키트 내로 공급된 공기를 분사하는 바 에너지를 절감할 수 있고, 자외선 투과 플레이트의 오염을 방지하기 위한 공기를 분사하는 별도의 구성을 필요로 하지 않는다는 점에서 시스템을 간소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 투과 플레이트가 수용되는 프레임에 통기구를 형성하고, 그 하부에 가이드 유닛을 배치함으로써 공기 분사 기능이 구현될 수 있는 바, 기존 광 중합 반응 시스템에 적용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 자외선 램프 키트가 결합된 중합 반응기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템의 각 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도 2의 A-A'을 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템의 각 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도 2의 A-A'을 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이다.
본 발명은 광 중합 반응 시스템에 관한 것으로, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, '자외선 램프 키트'는 후술할 하우징, 자외선 투과 플레이트, 상기 자외선 투과 플레이트가 수용되는 프레임, 그리고 상기 하우징과 상기 자외선 투과 플레이트 또는 자외선 투과 플레이트가 수용되는 프레임에 의해 형성된 공간 내부에 포함된 구성들을 포함하여 이루어진 구조체를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, '광 중합 반응 시스템'은 중합 반응기와, 상기 중합 반응기 전단 상부에 설치된 자외선 램프 키트, 그리고 상기 중합 반응기로 공급되는 반응물(또는 반응물이 공급된 기판) 등 광 중합 반응을 위한 모든 구성을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템의 각 구성을 분리하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템을 나타낸 도 2의 A-A'을 취한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템에 형성되는 기류를 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 6에는 기판이 생략된 광 중합 반응 시스템이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템(1000)은 중합 반응기의 전단 상부에 설치되며, 자외선 램프(130), 자외선 램프 하부(130)에 배치되는 자외선 투과 플레이트(P), 자외선 램프(130)를 제열하기 위한 공기가 공급 및 배출되는 환기부(110), 환기부(110)를 통해 공급된 공기를 자외선 투과 플레이트 (P)와 반응물 사이에 분사하는 공기 분사 모듈(200)을 포함할 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 자외선 램프(130)는 자외선 램프(130)로부터 조사되는 빛의 방향을 자외선 투과 플레이트(P)가 배치된 하부로 반사시키기 위해 자외선 램프(130)의 외측에 구비된 반사갓(140)과 함께 하부가 개구된 하우징(120) 내부에 구비될 수 있다. 반사갓(140)은 빛을 반사시킬 수 있는 소재, 예를 들어 알루미늄 소재 등으로 구비될 수 있다.
자외선 램프(130) 하부에는 오염으로부터 자외선 램프(130)는 보호하면서 자외선 램프(130)로부터 조사되는 빛을 투과시킬 수 있는 자외선 투과 플레이트 (P)가 배치될 수 있다. 자외선 투과 플레이트(P)는 자외선 램프(130)로부터 조사되는 자외선을 높은 투과율로 투과시킬 수 있는 것이면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어 석영판이 사용될 수 있다.
또한, 광 중합 반응 시스템(1000)은 자외선 투과 플레이트(P)를 수용하는 프레임(F)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자외선 투과 플레이트(P)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(B)에 의해 별도의 프레임(F)에 고정 배치될 수 있으며, 자외선 투과 플레이트(P)를 수용할 수 있는 것이라면 그 프레임(F)의 형상은 제한하지 않는다. 하우징(120)은 하부가 개구된 형상으로 하우징(120)의 하부에는 전술한 자외선 투과 플레이트 수용 프레임(F)이 결합될 수 있다. 하우징(120)과 자외선 투과 플레이트 수용 프레임(F)은 볼트, 접착제 등에 의해 결합될 수 있으며, 자외선 투과 플레이트 수용 프레임(F)과 하우징(120)이 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서 자외선 램프(130)는 수은, 메탈 할라이드계 물질 등의 방전을 이용하여 자외선을 방출하는 관 등을 사용할 수 있으며, 광 중합 반응 진행 중 자외선 램프(130)의 표면 온도는 약 400℃ 내지 950℃까지 상승할 수 있다. 이에 하우징(120)은 고온의 자외선 램프(130)를 제열하기 위한 구성으로, 외부로부터 공기가 공급되는 급기구(111)와 제열 후 공기가 배출되는 배기구(112)를 구비할 수 있다.
또한, 광 중합 반응 시스템(1000)은 전술한 자외선 투과 플레이트(P) 하부에 반응물(미도시)이 공급되어 광 중합 반응이 일어날 수 있다. 예를 들어, 반응물은 기판(300) 상에 공급되어, 자외선 투과 플레이트(P) 또는 자외선 투과 플레이트(P) 가 수용된 프레임(F)의 하부로 제공 및 배치될 수 있다. 한편, 도면 2 내지 6에는 광 중합 반응 시스템(1000)의 일 구성인 중합 반응기가 별도로 도시되어 있지 않으나, 전술한 바와 같이 자외선 램프 키트(100)는 중합 반응기의 상단에 설치되고, 반응물은 중합 반응기의 하부로 제공되므로, 자외선 램프 키트(100)와 반응물 사이의 공간이 중합 반응기 영역에 해당하는 것으로 볼 수 있다.
한편, 광 중합 반응이 진행되는 과정에서 수증기, 단량체 증기류 등과 같은 부산물이 생성되는데, 이러한 부산물은 자외선 투과 플레이트(P)를 향하여 증발하며, 자외선 투과 플레이트(P) 표면에 스케일을 형성하여 자외선 투과 플레이트(P) 표면을 오염시킬 수 있다.
종래의 광 중합 반응 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 중합 반응기(10) 내 형성된 공급 노즐(11)을 통해 중합 반응기(10) 내부로 공기를 공급하고, 공급된 공기와 함께 부산물을 배출 노즐(12)을 통해 외부로 배출시킴으로써 부산물에 의한 자외선 투과 플레이트의 오염에 대비할 수 있었다. 그러나 중합 반응기(1) 내부 불규칙한 기류의 발생으로 증발하는 부산물을 효율적으로 차단하는데 한계가 있었다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템(1000)은 부산물을 제거하기 위해 중합 반응기(1) 내부로 직접 공급되는 공기 외에 제거되지 못한 잔여 부산물에 의해 자외선 투과 플레이트(P)가 오염되는 것을 방지하기 위해 자외선 램프(130)의 제열에 사용되는 공기를 분사하는 공기 분사 모듈(200)을 포함할 수 있다.
공기 분사 모듈(200)은 통기구(210) 및 가이드 유닛(220)을 포함하여 구성되며, 급기구(111)를 통해 공급된 공기를 자외선 투과 플레이트(P)와 반응물 사이에 분사할 수 있다.
통기구(210)는 자외선 투과 플레이트(P)가 수용되는 프레임(F)의 일측(a) 상면 및 하면을 관통하도록 형성될 수 있으며, 급기구(111)를 통해 하우징(120) 내로 유입된 공기 중의 일부를 프레임(F) 하부로 토출 시킬 수 있다. 또한, 통기구(210)는 프레임(F) 상에 복수로 형성될 수 있으며, 통기구(210)의 폭을 변경함으로써 자외선 투과 플레이트 (P)와 반응물 사이에 분사되는 공기의 양 및 속도 등을 조절할 수 있다.
가이드 유닛(220)은 통기구(210)의 하부에 배치되어 토출된 공기의 분사 방향을 가이드 할 수 있다. 구체적으로, 가이드 유닛(220)은 통기구(210)가 형성된 프레임(F)의 일측(a) 하부에 배치될 수 있으며, 통기구(210)를 통해 토출된 공기가 프레임(F)의 일측(a)에서 타측(b)을 향하는 방향으로 분사될 수 있도록 토출된 공기의 분사 방향을 가이드 할 수 있다.
여기에서, 통기구(210)가 형성된 프레임(F)의 일측(a)은 프레임(F)의 둘레를 이루는 어느 한 변에 인접한 부분을 의미할 수 있으며, 타측(b)은 프레임(F) 상에서 일측(a)과 서로 마주하는 부분을 의미할 수 있다.
통기구(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 프레임(F)의 길이 방향을 따라 복수 개가 이격되게 형성될 수 있다. 이 경우, 타측(b)은 프레임(F) 상의 반대측 길이 방향을 의미할 수 있으며, 가이드 유닛(220)은 통기구(210)를 통해 토출된 공기를 프레임(F)의 폭 방향으로 분사할 수 있다. 통기구(210)를 프레임(F)의 길이 방향을 따라 형성함으로써 통기구(210)를 통해 토출되어 자외선 투과 플레이트(P)와 반응물 사이로 분사되는 공기는 중합 반응기 내부에 형성된 기류와 순방향의 흐름을 형성할 수 있다. 반대로, 통기구(210)가 프레임(F)의 폭 방향을 따라 형성되는 경우, 가이드 유닛(220)은 통기구(210)를 통해 토출된 공기를 프레임(F)의 길이 방향으로 분사하는 것도 가능하다. 즉, 가이드 유닛(220)은 상부의 통기구(210)로부터 토출되어 하부를 향하는 기류의 방향을 프레임(F)의 폭 또는 길이 방향으로 변경하여 분사할 수 있다.
가이드 유닛(220)은 가이드부(221)와 이탈 방지부(222)를 포함할 수 있다.
가이드부(221)는 프레임(F)의 하면으로부터 이격된 위치에서 프레임(F)의 일측(a)에서 타측(b)을 향하는 방향으로 연장 형성될 수 있다. 구체적으로, 가이드부(221)는 프레임(F)의 일측(a)에 형성된 통기구(210)의 하부에 배치되며, 통기구(210)가 형성된 프레임(F)과 평행하도록 배치되어, 공기를 프레임(F) 및 프레임(F)에 수용된 자외선 투과 플레이트(P)와 평행한 방향으로 분사시킬 수 있다. 또한, 가이드부(221)는 프레임(F)에 가까워지거나 프레임(F)과 멀어지는 방향으로 경사지도록 연장 형성될 수도 있다. 가이드부(221)가 연장 형성된 방향은 공기가 분사되는 방향으로, 통기구(210)의 형성 위치에 따라 프레임(F)의 폭 또는 길이 방향일 수 있다.
가이드 유닛(220)은 통기구(210)를 통해 토출된 공기가 가이드부(221)의 연장 방향 외의 방향으로 가이드부(221)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록, 프레임(F)의 하면과 가이드부(221)를 연결하는 이탈 방지부(222)를 포함할 수 있다. 이탈 방지부(222)는 프레임(F)과 가이드 유닛(220) 사이에 틈을 형성하지 않아 통기구(210)를 통해 토출된 공기가 원하지 않는 방향으로 분사되는 것을 방지할 수 있으며, 토출된 공기 모두 자외선 투과 플레이트(P)와 반응물 사이에 분사하여 자외선 투과 플레이트(P) 하면을 향하여 증발하는 부산물을 차단하는데 사용할 수 있다.
한편, 자외선 투과 플레이트(P)와 반응물 사이에 분사된 공기는 본 발명의 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템(1000)이 설치된 중합 반응기 내로 유입되어 증기류 등과 함께 배출 노즐을 통해 외부로 배출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 중합 반응 시스템 (100)은 자외선 램프(130)를 제열하기 위해 유입된 공기의 일부가 공기 분사 모듈(200)에 의해 자외선 투과 플레이트(P)와 반응물 사이의 공간으로 분사되어 에어 커튼의 역할을 수행함으로써 자외선 투과 플레이트(P) 하면을 향하여 증발되는 광 중합 반응에 따른 부산물을 차단하고, 부산물과의 접촉에 의해 자외선 투과 플레이트(P)가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 램프를 제열하기 위해 자외선 램프 키트 내로 공급된 공기를 분사하는 바 에너지를 절감할 수 있고, 자외선 투과 플레이트의 오염을 방지하기 위한 공기를 분사하는 별도의 구성, 예를 들어 에어 펌프, 노즐 등을 필요로 하지 않는다는 점에서 시스템을 간소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 투과 플레이트가 수용되는 프레임에 통기구를 형성하고, 그 하부에 가이드 유닛을 배치함으로써 공기 분사 기능이 구현될 수 있는 바, 기존 광 중합 반응 시스템에 적용이 용이한 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1000: 광 중합 반응 시스템
100: 자외선 램프 키트 110: 환기부
120: 하우징 130: 자외선 램프
140: 반사갓 200: 공기 분사 모듈
210: 통기구 220: 가이드 유닛
221: 가이드부 222: 이탈 방지부
300: 기판 F: 프레임
P: 자외선 투과 플레이트 B: 고정 브라켓
100: 자외선 램프 키트 110: 환기부
120: 하우징 130: 자외선 램프
140: 반사갓 200: 공기 분사 모듈
210: 통기구 220: 가이드 유닛
221: 가이드부 222: 이탈 방지부
300: 기판 F: 프레임
P: 자외선 투과 플레이트 B: 고정 브라켓
Claims (5)
- 자외선 램프; 상기 자외선 램프 하부에 배치되는 자외선 투과 플레이트; 및 상기 자외선 램프를 제열하기 위한 공기가 공급 및 배출되는 환기부를 포함하고, 상기 자외선 투과 플레이트 하부로 반응물이 공급되어 광 중합 반응이 일어나는 광 중합 반응 시스템에 있어서,
상기 광 중합 반응에 의해 생성되는 부산물이 상기 자외선 투과 플레이트를 오염시키는 것을 방지하기 위해 상기 환기부를 통해 공급된 공기의 일부를 상기 자외선 투과 플레이트와 상기 반응물 사이에 분사하는 공기 분사 모듈;을 포함하되,
상기 자외선 투과 플레이트를 수용하는 프레임;을 포함하고,
상기 공기 분사 모듈은,
상기 프레임의 일측 상면 및 하면을 관통하며, 상기 프레임의 길이 방향을 따라 복수 개가 이격되게 형성되는 통기구; 및
상기 통기구를 통해 토출된 공기가 상기 프레임의 일측에서 타측을 향하는 방향으로 분사될 수 있도록 상기 통기구의 하부에 배치되어, 상기 토출된 공기의 분사 방향을 가이드하는 가이드 유닛;을 포함하며,
상기 가이드 유닛은 상기 프레임의 하면으로부터 이격된 위치에서 상기 통기구가 형성된 프레임의 일측에서 타측을 향하는 방향으로 연장된 가이드부;를 포함하는, 광 중합 반응 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가이드 유닛은,
상기 통기구를 통해 토출된 공기가 상기 가이드부의 연장 방향 외의 방향으로 상기 가이드부로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 프레임의 하면과 상기 가이드부를 연결하는 이탈 방지부를 포함하는, 광 중합 반응 시스템.
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