KR102509477B1 - 멜팅 플라스틱으로 외피를 구성한 활성탄 필터 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

활성탄필터를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄필터를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터 제조방법은 활성탄 원료 수조에 수용된 활성탄성형물을 코어에 흡착시켜 상기 코어의 외주면에 활성부를 형성하는 활성부 형성단계 및 상기 활성부의 표면에 멜팅 플라스틱층을 형성하는 멜트층 형성단계를 포함하며, 상기 활성부 형성단계는, 서로 다른 크기의 입상활성탄을 포함하는 복수의 활성탄성형물을 형성하는 전처리단계 및 상기 전처리단계에서 형성된 상기 복수의 활성탄성형물 중 입도가 가장 큰 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 나머지 활성탄성형물보다 먼저 상기 코어의 외주면에 흡착시키는 흡착단계를 포함할 수 있다.

Description

멜팅 플라스틱으로 외피를 구성한 활성탄 필터 및 이를 제조하는 방법{Carbon Filter With Casing Made of Melted Plastic and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 활성탄 필터를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄 필터에 관한 것이다.

산업 고도화와 함께 환경 오염 문제가 대두되며 인간의 생활에서 가장 중요한 물 또한 오염 문제에서 피할 수 없게 되었다. 일반적으로 상수원은 공급되기 전 상수원 시설에서 정수되어 수돗물의 형태로 사용자에게 공급되지만, 상수도의 노후화로 인해 외부로부터 혼입된 부유물이나, 노후화된 상수도에서 유리된 녹 또는 감염성 세균 등이 존재할 가능성이 있기 때문에 즉시 섭취가 어려운 것이 실정이다.

또한 상수 시설이 들어서기 힘든 교외는 지하수를 통해 식수를 얻지만, 이러한 지하수 또한 축산 농가 등에서 배출된 오염수로 인해 안전성을 확보하기가 어렵다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 미리 정수 처리가 된 생수를 구입하거나 또는 원수를 정수할 수 있는 장비인 정수기를 구비하여 사용하곤 하였다. 이러한 정수기는 원수에 녹아 있을 녹과 같은 무기물과 세균 등의 유기물을 걸러낼 수 있는 필터를 구비하여, 원수 속에 있는 오염물질들을 제거하고 있다.

이러한 필터 중 활성탄을 사용한 활성탄 필터는 야자각이나 목재류를 연소하여 만든 숯이나 갈탄이나 무연탄 및 유연탄 등 석탄으로 구성된 탄소질을 원료로 사용한다. 이때, 활성화 과정을 거쳐 마이크로미터 크기의 미세한 기공을 탄소질에 형성하도록 하여 원수에 포함된 각종 오염물질을 흡착하여 제거할 수 있도록 한다.

특히, 이러한 활성탄은 일반적으로 1g당 1000m²의 넓은 단면적을 가지고 있어, 물과의 접촉면을 크게 할 수 있다는 특징이 있다.

활성탄을 정수기용 필터로 사용하는 경우, 고체 형상인 활성탄의 특징으로 인해 쉽게 성형할 수 없어, 일반적으로 속이 비어 있는 용기, 즉 카트리지 내부에 활성탄을 충진하여 밀봉한 상태로 사용하곤 하였다. 이로 인해 활성탄 간의 공간이 과도하게 형성되어, 즉 활성탄의 밀집도가 떨어져 정수 효율이 떨어지는 한편, 활성탄을 카트리지에 충진하는 공정 중에 탄소 분진이 발생할 수 있다. 이로 인해 활성탄을 세정하는 작업이 선행되야 하는 바, 공정에 비효율성을 가져오고, 작업자가 필수적으로 방진 마스크 등의 설비를 갖춰야 한다는 문제가 있다.

또한, 고압 용기에 사용되는 산업용 활성탄의 경우에는, 활성탄 교체 시 고압 용기에 충진된 활성탄을 수작업으로 일일이 퍼내야 하는 등 그 교체 작업이 쉽지 않은 문제가 있다.

또한, 진공법 등을 사용하여 활성탄이 포함되는 활성부를 코어에 코팅하는 과정에서 활성탄의 입도에 따라 코어에 코팅되는 활성부의 두께가 충분하지 않아, 필터링 성능이 떨어지는 문제 또한 존재하고 있다.

상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 물리적 필터링에 사용되는 멜트브라운 코어, 활성탄 등으로 구성되는 활성부와, 멜팅 플라스틱으로 구성되는 멜트층을 통해 성형된 제품의 외면을 보호하고 활성탄의 누출을 방지하며, 정화능력은 향상시킬 수 있는 활성탄 필터의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 활성탄필터를 구성하는 활성부에 첨가된 활성탄에 따라 다용도로 사용할 수 있는 활성탄필터의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 활성탄필터를 구성하는 활성부의 두께를 원하는 정도로 형성되게 함과 동시에 충분한 강도를 가지게 하는 활성탄필터의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 활성탄 원료 수조에 수용된 활성탄성형물을 코어에 흡착시켜 상기 코어의 외주면에 활성부를 형성하는 활성부 형성단계 및 상기 활성부의 표면에 멜팅 플라스틱층을 형성하는 멜트층 형성단계를 포함하며, 상기 활성부 형성단계는, 서로 다른 크기의 입상활성탄을 포함하는 복수의 활성탄성형물을 형성하는 전처리단계 및 상기 전처리단계에서 형성된 상기 복수의 활성탄성형물 중 입도가 가장 큰 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 나머지 활성탄성형물보다 먼저 상기 코어의 외주면에 흡착시키는 흡착단계를 포함하는 활성탄필터 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 흡착단계는, 상기 복수의 활성탄성형물에 각각 대응하도록 복수의 단계로 이루어지며, 상기 각각의 복수의 단계는 상기 대응하는 하나의 활성탄성형물을 상기 코어의 외주면에 흡착시킬 수 있다.

또한, 상기 흡착단계는, 상기 복수의 단계 각각이 종료될 때마다 상기 활성부의 밀도가 점차 증가할 수 있다.

또한, 상기 흡착단계는, 상기 복수의 단계 각각이 종료될 때마다 형성되는 상기 활성부 두께의 증가율이 점차 감소할 수 있다.

또한, 상기 흡착단계는, 상기 복수의 단계 각각이 진행될 때마다 상기 코어 내부에 가하는 음압의 크기를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 흡착단계는, 상기 복수의 활성탄성형물 중 입도가 가장 큰 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물부터 입도가 가장 작은 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물의 순서대로 상기 코어의 외주면에 흡착시킬 수 있다.

또한, 상기 전처리단계는, 입도 크기의 순서대로 입상활성탄층이 형성되도록, 입상활성탄, 아크릴 단섬유, PP단섬유, 펄프 및 물을 혼합시킨 후 침전시킬 수 있다.

또한, 상기 활성탄 원료 수조는 서로 다른 크기의 입상활성탄을 통과시키는 복수개의 거름망필터가 상호 이격되어 구비되며, 상기 전처리단계는 상기 활성탄성형물을 상기 복수개의 거름망필터를 통과시킬 수 있다.

또한, 상기 활성부가 형성된 코어를 활성탄 원료 수조에서 빼내어 활성부의 표면을 고르게 하는 활성부 표면정리단계; 상기 활성부 표면정리단계 종료 후 코어를 건조실에 넣어 건조하는 활성부 건조단계 및 상기 멜트층 형성단계를 거친 상기 코어의 양단에 캡커버를 끼움 장착하여 마감하는 마감단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 멜트층 형성단계는, 상기 활성부 건조단계 이후에 진행될 수 있다.

또한, 상기 활성탄 성형물은, 입상활성탄, 아크릴 단섬유, PP 단섬유 및 펄프와 물이 혼합되어 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 의한 방법으로 제조된 활성탄필터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 멜트브라운 공법으로 제조된 코어, 활성탄 등으로 구성되는 활성부와 멜팅 플라스틱으로 구성되는 멜트층을 통해 성형된 제품의 외면을 보호할 수 있고, 활성탄의 누출을 방지하며, 정수 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 활성탄필터를 구성하는 활성부에 첨가된 활성탄에 따라 다용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 활성탄필터를 구성하는 활성부의 두께를 원하는 정도로 형성되게 함과 동시에 충분한 강도를 가지게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터 제조방법은, 흡착율을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 원료 수조를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성탄 원료 수조를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 활성부 표면에 멜트층을 형성하는 것을 도시한 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시한 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시한 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터(1) 제조 방법은 코어(20)의 외주면에 활성부(40)를 형성하는 활성부 형성단계(S100), 활성부(40)의 표면을 고르게 정리하는 활성부 표면정리단계(S200), 활성부(40)가 형성된 코어(20)를 건조시키는 활성부 건조단계(S300), 건조가 끝난 코어(20)의 활성부(40) 표면에 멜팅 플라스틱으로 이루어진 멜트층을 형성하는 멜트층 형성단계(S400) 및 양단에 캡커버(60)를 장착하여 마감하는 마감단계(S500)를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터(1) 제조 방법은 코어(20)에 거름망(미도시)을 형성하는 거름망 형성단계(미도시), 거름망 건조단계(미도시)가 활성부 형성단계(S100)가 시작되기 전에 순차적으로 수행하는 제조방법일 수도 있다. 이때, 거름망 형성단계 및 거름망 건조단계가 추가되면 활성부(40)는 거름망의 외면에 형성되며, 거름망 형성단계 및 거름망 건조단계가 수행되지 않으면 활성부(40)는 코어의 외주면에 형성된다.

이하 거름망 형성단계와 거름망 건조단계에 대해 설명한 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터(1) 제조방법에 대해 설명한다.

거름망 형성단계에서는 상, 하 이동하면서 회전하는 성형금형이 구비된 거름망 수조를 구성한 후 성형금형에 다공성 코어나 멜트브라운코어로 제조된 코어(20)를 장착한다.

그리고 거름망 수조에 물을 공급한 후, 거름망 수조에 단섬유와 펄프를 넣고 물과 혼합하여 거름망성형물을 형성한 다움, 코어(20)가 구비된 성형금형을 하부로 이동시켜 거름망 수조의 내부에 위치되도록 한다. 예를 들어, 펄프는 천연펄프일 수 있다.

다음으로, 코어(20)가 구비된 성형금형을 회전시키면서 거름망성형물을 흡착하여 코어(20)의 외면에 거름망(미도시)을 형성시킨다.

거름망 건조단계에서는 거름망(미도시)이 형성된 코어(20)를 거름망 수조에서 빼낸 후, 거름망 수조의 성형금형에서 코어(20)를 제거한 다음, 코어(20)를 건조실 또는 자연건조를 통해 건조한다.

그러나, 거름망 형성단계와 거름망 건조단계를 통해 코어(20)의 외주면에 형성된 거름망은 코어(20)의 외주면에 형성된 미세한 관통공을 막아 코어(20)의 내부에 가해진 음압에 의한 흡입력을 약화시킬 수 있으며, 내구성이 약하여 쉽게 코어(20)에서 분리될 수 있다. 또한, 이러한 거름망은 펄프의 부패 또는 산화로 인해 문제가 생길 수도 있는 등, 여러 부정적인 면을 가지고 있다.

따라서, 이러한 거름망을 형성하는 과정 없이 활성부 형성단계(S100)를 최초로 수행할 수도 있다.

이하 활성부 형성단계(S100)에 대해 설명한다. 활성부 형성단계(S100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터(1) 제조방법에서 최초로 수행하는 단계이다.

본 발명의 일 실시예에서 활성부 형성단계(S100)는 전처리 단계(S110) 및 흡착단계(S130)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 전처리 단계(S110)는 활성탄 원료 수조에 활성탄성형물이 형성되도록 하되. 서로 다른 크기의 입도를 갖는 입상(粒像)활성탄을 각각 입도에 따라 분류한 뒤, 복수 개의 재료를 혼합하는 단계이다. 예를 들면, 활성탄성형물은 입상활성탄, 아크릴 단섬유, PP 단섬유, 펄프 및 물을 혼합하여 제조될 수 있다. 이때, 펄프는 천연펄프 또는 인조펄프일 수 있다. 또한, 아크릴 단섬유와 PP 단섬유는 서로 혼합하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며, 아크릴 단섬유 없이 활성탄성형물을 형성하여도 무방하다.

이러한 전처리 단계(S110)는 예를 들어, 입도가 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 형성하는 단계, 입도가 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 형성하는 단계 및 입도가 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 입도가 서로 다른 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 형성하는 단계는 다음과 같은 장치에 의해 이루어질 수 있다. 여기서 설명하는 장치는 본 발명의 일 예에 불과하며 상술한 복수의 성형물을 형성할 수 있는 다른 예를 배제하는 것이 아니다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 활성탄 원료 수조(100)는 활성탄성형물이 배출되는 배출관(140) 및 배출관을 통해 배출된 활성탄성형물이 다시 유입되는 유입관을 포함할 수 있다. 또한, 활성탄 원료 수조(100)는 배출관(140)과 유입관(120) 중 어느 하나에 설치되거나 배출관(140)과 유입관(120)의 연결되는 부분에 활성탄성형물을 이동시킬 수 있는 펌프(미도시) 또는 임펠러(미도시)로 구성된 이동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 활성탄 원료 수조(100)는 활성탄성형물을 입도의 크기에 따라 선택적으로 통과시킬 수 있도록 활성탄 원료 수조(100)의 내부에 탈착 가능한 구조로 형성된 거름망필터(200)를 더 포함할 수 있다. 거름망필터(200)는 복수개로 구비될 수 있으며, 이때, 각각의 거름망필터(200)는 서로 다른 크기의 입도를 갖는 입상활성탄을 선택적으로 통과하도록 형성될 수 있다.

이러한 거름망필터(200)는 예를 들어, 입도가 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 통과시키는 제1 필터(210), 입도가 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 통과시키는 제2 필터(230) 및 입도가 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 통과시키는 제3 필터(250)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 활성탄 원료 수조(100)는 유입관(120)이 형성된 측벽과 제1 필터(210) 사이의 제1 수용부(110), 제1 필터(210)와 제2 필터(230)사이의 제2 수용부(130), 제2 필터(230)와 제3 필터(250) 사이의 제3 수용부(150) 및 제3 필터(250)와 배출관(140)이 형성된 측벽 사이의 제4 수용부(170)가 형성될 수 있다.

이러한 활성탄 원료 수조(100)를 이용한 전처리 단계(S110)는 우선, 거름망필터(200)가 장착되지 않은 상태에서 활성탄성형물을 형성시킨다.

이후, 활성탄 원료 수조(100)에 소정의 간격으로 이격되도록 제1 필터(210) 내지 제3 필터(250)를 활성탄성형물이 이동하는 방향을 가로지르도록 장착한다.

이때, 이동부가 작동하면, 활성탄 원료 수조(100)의 활성탄성형물은 배출관(140)을 통해 배출된 후 다시 유입관(120)을 통해 활성탄 원료 수조(100)로 유입되어 제1 필터(210) 내지 제3 필터(250)를 순차적으로 통과한다.

이에 따라, 제1 수용부(110)에는 입도가 가장 큰 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물이 수용되며, 제2 수용부(130)에는 그 다음으로 입도가 큰 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물이 수용되며, 제3 수용부(150)에는 그 다음으로 입도가 큰 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물이 수용된다.

한편, 제4 수용부(170)는 입도가 200메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물이 제3 필터(250)를 통과한 후 배출관(140)을 통해 배출되기 전에 잠시 머물게 된다. 입도가 200메쉬 미만의 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물은 모든 거름망필터(200)를 통과할 수 있다. 따라서, 제1 수용부(110) 내지 제3 수용부(150)에 잔존할 수는 있긴 하지만 그 양이 극히 적다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예의 활성탄 원료 수조(300, 400)가 도시된다. 활성탄 원료 수조(300, 400)는 제1 수조(300) 및 제2 수조(400)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 제1 수조(300)는 활성탄성형물을 회전시키는 회전부(310), 제1 수조(300)의 일측, 예를 들어, 하단에 형성되어 제1 수조(300)의 침전물을 배출하는 제1 배출관(320), 제1 수조의 타측, 예를 들어 상단에 형성되어 활성탄성형물 중 침전물을 제외한 나머지를 배출하는 제2 배출관(330), 제1 배출관(320) 및 제2 배출관(330)이 연결된 부분에 형성되어 제2 수조(400)로 활성탄성형물을 배출하는 제3 배출관(340) 및 제3 배출관(340)에 형성되어 활성탄성형물의 배출 양을 조절하는 배출밸브(350)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제2 수조(400)는 제3 배출관(340)의 하부에 위치하며 활성탄을 수용할 수 있는 공간을 제공한다.

이러한 활성탄 원료 수조(300, 400)를 이용한 전처리 단계(S110)는 우선, 제1 수조(300)에서 활성탄성형물을 형성한 후 회전부(310)를 작동하여 활성탄성형물이 제1 수조(300)에서 회전하도록 한다.

이후 회전부(310)를 멈추도록 한 후 활성탄성형물의 입상활성탄이 하부에 침전되도록 한다. 이때, 각각의 입상활성탄들은 입도의 차이에 따라 제1 수조(300)의 하부에 적층되어 침전하게 되는데, 입도가 큰 입상활성탄이 가장 하부에 침전되고, 입도가 가장작은 입상활성탄은 가장 위에 침전되게 된다.

침전 과정이 완료되면, 배출밸브(350)를 개방하여, 침전물이 제1 배출관(320) 및 제3 배출관(340)을 통하여 제2 수조(400)로 배출되도록 하고, 침전물을 제외한 나머지 활성탄성형물이 제2 배출관(330) 및 제3 배출관(340)을 통하여 제2 수조(400)로 배출되도록 한다.

여기서 제1 수조(300)의 침전물을 입도에 따라 침전되는 깊이가 정해지기 때문에, 활성탄 성형물의 배출시 줄어드는 깊이의 변화를 측정하여 원하는 입도를 갖는 활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 선택적으로 제2 수조(400)에 수용할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서 활성탄 원료 수조(100)를 사용하는 방법과 다른 실시예의 제1 수조(300) 및 제2 수조(400)를 사용하는 방법과 다른 점은 제2 수조(400)에는 일 실시예에서 개시한 3 종류의 활성탄성형물이 동시에 수용되지 않는다는 점이다.

한편, 흡착단계(S130)는 활성탄 원료 수조의 성형금형에 코어(20)를 장착한 다음, 코어(20)의 외주면에 활성부(40)가 형성되도록 코어(20)를 회전시키면서 활성탄성형물을 진공흡착하는 단계이다.

이러한 흡착단계(S130)는 전처리 단계(S110)에서 형성한 입도가 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 흡착하는 제1 흡착단계(S131), 입도가 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 흡착하는 제2 흡착단계(S133) 및 입도가 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물을 흡착하는 제3 흡착단계(S135)를 포함할 수 있다.

이때, 흡착단계(S130)에서 본 발명의 일 실시예의 활성탄 원료 수조(100)를 이용하는 경우, 코어(20)가 장착된 성형금형을 하부로 이동시켜 제1 수용부(110) 내지 제3 수용부(150)에 각각 순차적으로 위치하도록 한다.

또한, 흡착단계(S130)는 본 발명의 다른 실시예의 활성탄 원료 수조(300, 400)를 이용하는 경우, 제1 수조(300)로부터 입도의 크기에 따라 단계를 나누어 활성탄성형물을 배출하여 제2 수조(400)에 수용되도록 한 뒤, 각각의 단계마다 코어(20)가 장착된 성형금형을 제2 수조(400)의 하부로 이동하도록 한다.

이때, 활성탄성형물에 포함된 입상활성탄들의 입도가 균일하지 않은 경우, 입도가 작은 활성탄성형물이 흡착단계(S130)에서 코어(20)의 외주면에 형성된 관통공을 일부 막아 코어(20) 내부에 가해지는 음압에 의한 흡력을 약화시킨다. 이에 따라, 활성부(40)의 두께를 원하는 정도로 제작할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는, 흡착단계를 복수개 구성하여 활성부(40)가 원하는 두께로 형성되도록 할 수 있다.

제1 흡착단계(S131)가 진행되면, 입도 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물에 의해 활성부(40)가 형성된다. 이때, 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄은 코어(20)의 외주면에 형성된 관통공보다 그 크기가 훨씬 크므로 활성탄으로 인해 관통공이 막히지 않아 활성부(40)를 원하는 두께로 형성되게 할 수 있다. 또한 제1 흡착단계(S131)에서 형성되는 활성부(40)는 이후에 진행되는 흡착단계에서 형성되는 활성부(40)의 기초가 되는 뼈대 역할을 한다.

제2 흡착단계(S133)가 진행되면, 입도가 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물에 의해 활성부(40)가 형성된다. 이때, 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄은 제1 흡착단계(S131)에서 활성부(40)에 흡착된 60메쉬 이상 30메쉬 미만의 입도를 갖는 입상활성탄 사이의 공간을 메우게 된다. 이에 따라, 활성부(40)의 전체 밀도가 증가하는 한편, 두께는 이전 과정의 활성부(40)와 동일하거나 약간 증가하게 된다.

한편, 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄이 코어(20)의 외주면에 형성된 관통공을 막으면서 활성탄을 흡입하는 흡입력은 약해지고, 코어(20)의 내부에 가해지는 음압은 증가하게 된다.

제3 흡착단계(S135)가 진행되면, 입도가 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물에 의해 활성부(40)가 형성된다. 이때, 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄은 제1 흡착단계(S131) 및 제2 흡착단계(S133)에서 활성부(40)에 흡착된 60메쉬 이상 30메쉬 미만인 입상활성탄과 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄 사이의 공간을 메우게 된다. 이에 따라, 활성부(40)의 전체 밀도가 증가하는 한편, 두께는 이전 과정의 활성부(40)와 동일하거나 약간 증가하게 된다.

한편, 제2 흡착단계(S133) 및 제3 흡착단계(S135)에서 흡착된 130메쉬 이상 60메쉬 미만인 입상활성탄과 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄에 의해 코어(20)의 외주면에 형성된 관통공이 막혀 흡착력이 떨어지게 된다. 따라서, 200메쉬 이상 130메쉬 미만인 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물이 충분히 흡착될 수 있도록, 코어(20)에 가해지는 음압이 커질 수 있도록 구성한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 활성부(40)는 예를 들어, 활성탄 원료 수조에 수용된 펄프 100중량부에 대하여, 물 90000~100000중량부, 입상활성탄 600~1000중량부, 아크릴 단섬유 30~80중량부, PP 단섬유 50~150중량부로 구성될 수 있다.

이때, 활성탄 원료 수조에 수용되는 물 90000~100000중량부는 펄프 100중량부에 대하여 최적의 상태를 나타낸 것으로서, 물 중량부는 펄프 100중량부에 대하여 90000 이하 또는 100000 이상으로 형성될 수 있다.

그리고 활성부(40)는 펄프를 제외한 구성으로 이루어지면서 PP 단섬유 100중량부에 대하여 입상활성탄 600~1000중량부와 아크릴 단섬유 30~80중량부로 이루어질 수도 있다.

여기서, 입상활성탄 600~1000중량부로 한정한 것은 입상활성탄의 중량부가 1000중량부 이상이면, 활성탄필터(1)의 제품이 제대로 형성되지 않고, 물의 순환을 제대로 필터링하지 못해 정화능력이 떨어졌다. 한편, 입상활성탄의 중량부가 600중량부 이하이면, 성형이 잘 이루어지지 않았고, 물이 필터를 잘 통과하지 못해 정화능력이 떨어지며, 차압이 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 입상활성탄의 입도를 200메쉬 이상에서 30메쉬 이하로 한정한 것은, 입상활성탄의 입도가 30메쉬 이상이면, 차압이 낮아서 유속이 빨라지고 비표면적이 작아져 활성탄의 기공이 불순물을 제대로 흡착하지 못했다. 한편, 입상활성탄의 입도가 200메쉬 이상이면, 성형이 어려우며 차압이 높아지는 문제점이 있었다.

200메쉬 이상의 활성탄은 활성탄의 종류(석탄 계열, 야자목 계열, 목탄 계열)에 따라 차이는 존재하지만, 차압의 문제 때문에 액체 상태의 대상물을 필터링하는 필터 제조에는 부적합하다.

그리고, 아크릴 단섬유를 30~80중량부로 한정한 것은, 아크릴 단섬유의 중량부가 30중량부 이하일 경우, 성형 흡착이 원할하지 못하였고, 아크릴 단섬유의 중량부라 80중량부 이상이면, 성형 모양이 불량해지며 차압에 관여하는 문제점이 있었다.

또한 PP 단섬유를 50~150중량부로 한정한 것은 PP 단섬유의 중량부가 50중량부 이하이면, PP 단섬유가 활성부(40)의 구성물질들을 서로 연결하여 고정하는 연결고리 역할을 제대로 수행하지 못해 품질이 떨어졌고, PP 단섬유의 중량부가 150중량부 이상이면, 성형 모양이 불량해지며 차압에 관여하는 문제점이 있었다.

이때, 활성부(40)는 분말 활성탄을 더 포함하여 형성될 수 있다. 활성탄 원료 수조에 수용된 펄프 100중량부에 대하여, 물 90000~100000중량부, 입상활성탄 300~600중량부, 분말 활성탄 300~500중량부, 아크릴 단섬유 20~80중량부, PP 단섬유 20~80중량부로 구성될 수 있다.

여기서, 입상활성탄을 300~600중량부로 한정한 것은 입상활성탄의 중량부가 300중량부 이하이면, 활성탄필터(1) 생산이 어려웠고, 입상활성탄의 중량부가 600중량부 이상이면, 분말 활성탄보다 비표면적이 작아 정화능력이 떨어졌다.

또한, 입상활성탄의 입도를 200 메쉬 이상에서 30 메쉬 이하로 한정한 것은, 입상활성탄의 입도가 30메쉬 이상이면, 차압이 낮고 유속이 빨라져 활성탄 기공이 불순물을 제대로 흡착하지 못하였고, 비표면적이 작아져 정화능력이 크게 떨어졌다. 반면 입상활성탄의 입도가 200 메쉬 이하이면, 흡착과 표면 정리가 용이하지 못하였다.

그리고 분말 활성탄을 300~500중량부로 한정한 것은, 분말 활성탄의 중량부가 300중량부 이하이면, 활성탄필터(1)의 정화능력이 떨어졌다. 반면, 분말 활성탄의 중량부가 500중량부 이상이면, 물의 순환이 원활하게 이루어지지 않았다.

또한, 분말 활성탄의 입도를 300 메쉬 이상에서 200메쉬 이하로 한정한 것은, 분말 활성탄의 입도가 300 메쉬 이하인 경우, 거름망필터(200)의 차압이 높아지며 순환펌프의 과열로 인해 화재가 발생할 위험이 있었다. 반면, 분말 활성탄의 입도가 200 메쉬 이상이면, 성형 흡착이 원활히 이루어지지 않았고, 차압이 높아지는 문제가 있었다.

그리고 아크릴 단섬유를 20~80중량부로 한정한 것은, 아크릴 단섬유의 중량부가 20중량부 이하이면, 성형 흡착이 원활하게 이루어지지 못하였고, 차압에 관여하는 현상이 생겼다. 반면, 아크릴 단섬유의 중량부가 80중량부 이상이면, 성형 모양이 불량해지고, 멜트층 형성과정 등 마감 작업에 관여하는 문제가 있었다.

또한, PP 단섬유를 20~80중량부로 한정한 것은, PP 단섬유의 중량부가 20중량부 이하인 경우, PP 단섬유가 활성부(40)의 구성물질들을 서로 연결하여 고정하는 연결고리 역할을 제대로 수행하지 못해 품질이 떨어졌고, PP 단섬유의 중량부가 80중량부 이상이면, 성형 모양이 불량해지며 차압에 관여하는 문제점이 있었다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에서 활성탄은 석탄 계열, 야자목 계열, 목탄 계열 등 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상을 사용하여 구성할 수 있다.

또한, 활성부(40)를 구성하는 아크릴 단섬유는 레이온 단섬유, 폴리에스테르 단섬유, 폴리프로필렌 단섬유 등으로 대체할 수 있다.

한편, 활성부 표면정리단계(S200)는 활성부(40)가 형성된 코어(20)를 활성탄 원료 수조에서 빼낸 후 코어(20)의 내면을 흡입하면서 활성부(40)의 표면을 고르게 할 수 있다. 이를 통해, 활성부(40)의 활성탄성형물 사이의 형성된 공간을 최대한 줄여, 필터의 성능을 향상시킬 수 있다.

활성부 건조단계(S300)는 활성부 표면정리단계(S200)를 거친 코어(20)를 건조실에 투입하여 60~100℃의 온도로 건조하는 단계이다. 이때, 건조실의 건조 온도를 60~100℃로 한정한 것은, 건조실의 온도가 60℃ 이하인 경우, 원료의 결합 및 밀집력이 떨어졌다. 반면, 건조실의 온도가 100℃ 이상인 경우, 활성부(40)를 구성하는 활성탄의 표면에 변형이 발생하여 결합력이 떨어졌고, 뼈대가 되는 멜트브라운 코어가 수축하는 문제가 있었다. 또한 고온의 환경으로 인해 활성탄에서 발생한 탄소 입자에 불이 붙어 화재가 발생할 우려도 존재한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에서 활성부 표면에 멜트층을 형성하는 것을 도시한 개략도이다.

멜트층 형성단계(S400)는 활성부 건조단계(S300)를 거친 코어(20)의 활성부(40) 표면에 용융된 플라스틱인 멜팅 플라스틱으로 구성된 멜트층(50)을 형성하는 단계이다.

도 7을 참고하면, 활성부(40)의 표면에 멜트층(50)을 형성하는 멜트분사부(500)는 내부에 중공부를 가지고 일단에 멜트분사홀(530)이 형성될 수 있다. 또한 멜트분사부(500)의 내부 중공부에는 용융된 폴리프로필렌 등의 멜팅 플라스틱(510)이 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 멜트분사부(500)의 내부 중공부에 멜팅 플라스틱(510)을 채운 뒤, 외부에서 압력을 가해 멜트분사홀(530)을 통해 멜팅 플라스틱(510)을 분사하여, 분사된 멜팅 플라스틱(510)을 활성부(40)의 표면에 안착하게 하는 방식으로 활성부(40)의 표면에 멜트층(50)을 형성하게 한다.

이때, 멜트분사부(500)을 복수개로 구비하고, 각각의 멜트분사부(500)가 서로 마주보게 구성하여 활성부(40)의 양측면에 동시에 멜트층(50)을 형성하게 할 수 있지만, 이에 한정하지 않으며, 예를 들어 멜팅 플라스틱이 보관된 용기에 코어(20)를 침전시켜 외피에 얇은 멜트층(50)이 형성되게 하는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서 멜트층(50)은 형성 및 경화되는 과정에서 미세한 통수공이 형성할 수 있다. 이 미세한 통수공을 통해 크기가 큰 불순물을 걸러 물을 일차적으로 필터링할 수 있고, 활성부(40)를 외부로부터 보호할 수 있다.

마감단계(S500)는 코어의 양단에 캡커버(60)를 끼움 결합하여 활성탄필터(1)를 형성하는 단계이다. 마감단계(S500)가 종료됨에 따라 활성탄필터(1) 조립체(10)의 조립은 완료된다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

1 : 활성탄필터
10 : 조립체 20 : 코어
40 : 활성부 50 : 멜트층
60 : 캡커버 100 : 활성탄 원료 수조
110 : 제1 수용부 120 : 유입관
130 : 제2 수용부 140 : 배출관
150 : 제3 수용부 170 : 제4 수용부
200 : 거름망필터 210 : 제1 필터
230 : 제2 필터 250 : 제3 필터
300 : 제1 수조 310 : 회전부
320 : 제1 배출관 330 : 제2 배출관
340 : 제3 배출관 350 : 배출밸브
400 : 제2 수조 500 : 멜트분사부
510 : 멜팅 플라스틱 530: 멜트분사홀

Claims (12)

1. 서로 다른 크기의 입상활성탄을 포함하는 복수의 활성탄성형물을 형성하는 전처리단계 및 상기 전처리단계에서 형성된 상기 복수의 활성탄성형물 중 입도가 큰 활성탄성형물을 우선적으로 코어에 흡착시켜, 상기 코어의 외주면에 활성부를 형성하는 흡착단계를 가지는 활성부 형성단계 및
   상기 활성부의 표면에 멜팅 플라스틱 층을 형성하는 멜트층 형성단계를 포함하고,
   상기 흡착단계는,
   상기 복수의 활성탄성형물에 각각 대응하도록 복수의 단계로 이루어지며,
   상기 각각의 복수의 단계는 상기 대응하는 하나의 활성탄성형물을 상기 코어의 외주면에 흡착시키고,
   상기 복수의 단계 각각이 종료될 때마다 상기 활성부의 밀도가 점차 증가하고, 상기 복수의 단계 각각이 종료될 때마다 형성되는 상기 활성부 두께의 증가율이 점차 감소하며,
   상기 복수의 단계 각각이 진행될 때마다 상기 코어 내부에 가하는 음압의 크기를 증가시키고,
   상기 복수의 활성탄성형물 중 입도가 가장 큰 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물부터 입도가 가장 작은 입상활성탄을 포함하는 활성탄성형물의 순서대로 상기 코어의 외주면에 흡착시키며,
   상기 전처리단계는
   입도 크기의 순서대로 입상활성탄층이 형성되도록, 입상활성탄, 아크릴 단섬유, PP단섬유, 펄프 및 물을 혼합시킨 후 침전시키고,
   상기 활성탄 원료 수조는 서로 다른 크기의 입상활성탄을 통과시키는 복수개의 거름망필터가 상호 이격되어 구비되며,
   상기 전처리단계는 상기 활성탄성형물을 상기 복수개의 거름망필터를 통과시키는 활성탄필터 제조방법.
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9. 제 1항에 있어서,
   상기 활성부가 형성된 코어를 활성탄 원료 수조에서 빼내어 활성부의 표면을 고르게 하는 활성부 표면정리단계;
   상기 활성부 표면정리단계 종료 후 코어를 건조실에 넣어 건조하는 활성부 건조단계 및
   상기 멜트층 형성단계를 거친 상기 코어의 양단에 캡커버를 끼움 장착하여 마감하는 마감단계를 더 포함하고,
   상기 멜트층 형성단계는, 상기 활성부 건조단계 이후에 진행되고,
   상기 활성탄 성형물은, 입상활성탄, 아크릴 단섬유, PP 단섬유 및 펄프와 물이 혼합되어 형성되는 활성탄필터 제조방법.
   
   
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