KR102665869B1 - 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 내부에 수용공간이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포가 공급되는 유입구가 형성되고, 타측에 유입구를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포가 광촉매 코팅된 후 배출되는 배출구가 형성되는 하우징부; 하우징부의 내부에 설치되어 공급되는 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물을 분사하는 물 분사노즐 유닛과, 물 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛으로 이루어진 워터 제공부; 워터 제공부로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하는 광촉매 분사노즐 유닛과, 광촉매 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하는 광촉매 석션 유닛으로 이루어진 광촉매 코팅부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 내부에 수용공간이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포가 공급되는 유입구가 형성되고, 타측에 유입구를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포가 광촉매 코팅된 후 배출되는 배출구가 형성되는 하우징부; 하우징부의 내부에 설치되어 공급되는 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물을 분사하는 물 분사노즐 유닛과, 물 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛으로 이루어진 워터 제공부; 워터 제공부로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하는 광촉매 분사노즐 유닛과, 광촉매 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하는 광촉매 석션 유닛으로 이루어진 광촉매 코팅부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법에 관한 것이다.
필터는 다른 상을 포함한 기체, 액체가 통과되는 격벽의 양측에 압력차를 만들어 기체, 액체로부터 그 안에 현탁 및 부유되어 있는 다른 상의 입자를 분리하는 것으로, 물리적인 차단 및 정전기적인 차단에 의해 오염물질의 유입을 방지하는 원리를 갖는다.
최근 종식되지 않은 COVID-19로 인해 필터의 기본적인 오염물질의 여과 성능 외에 항균 및 항바이러스 성능, 그리고 추가적으로 유해가스 탈취 성능 등 다양한 성능을 필요로 하고 있으며, 이러한 항균, 항바이러스 및 탈취 성능은 추가적인 물질 투입을 통하여 필터에 부여될 수 있다.
현재 출시되고 있는 기본 여과 성능의 필터 제품은 그 포집 효율에 따라 등급을 구분하여 판매되고 있으나 항균, 항바이러스 및 탈취 필터라고 출시되는 필터 제품들은 표준화된 성능 등급이나 그 적용 방식이 상세히 언급되어 있지 않다. 시장에서 출시되는 항균, 항바이러스 및 탈취 기능을 갖는 필터 제품은 멜트 블로운 필터 제조 공정에서 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 부여하지 않고, 멜트 블로운 필터와 결합되는 부직포 또는 그 부직포와의 라미네이팅 공정에서 성능 부여를 위한 해당 물질을 적용하는 것이 일반적이다.
상기 공정은 부직포를 생산한 후에 별도의 공정을 통해 항균, 항바이러스 및 탈취 성능의 물질을 부여하여야 하고, 부직포 라미네이팅 공정 시에도 성능 구현을 위한 물질을 적용하기 위한 별도의 공정이 필요하다. 이렇게 때문에 공정의 추가로 필터 제품의 제조 원가 상승이 불가피할 수 밖에 없다.
실질적으로 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 갖는 필터 제품의 사전적 의미는 상기 성능을 보유한 필터 소재 자체를 의미하는 것이나, 실제 필터 제품에서는 필터의 성능이 아닌 그와 결합된 부직포의 성능을 의미하는 것이라 할 수 있다. 이는 필터 소재 자체에 적용하지 않고 부직포에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 보여하는 것에 있어서, 소재 및 공정이 난해해질 수 있기 때문이다.
실제 멜트 블로운 필터는 발생되는 정전기 효율에 의해 포집되는 원리로써 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 부여하기 위해 해당 물질을 멜트 블로운 필터에 공급하게 되면 오히려 멜트 블로운 필터의 정전기 효율 저하를 유발할 수 있는 요인이 될 수 있다.
그러나 상술한 문제점을 해결하기 위해 소재적 측면 또는 공정적 측면으로 접근하기가 쉽지 않기 때문에, 멜트 블로운 필터에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 직접적으로 부여할 수 있도록 하는 새로운 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 이중 스프레이 구조를 통하여 멜트 블로운 필터에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 직접적으로 부여할 수 있도록 하는 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 수용공간이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포가 공급되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 유입구를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포가 광촉매 코팅된 후 배출되는 배출구가 형성되는 하우징부; 상기 하우징부의 내부에 설치되어 상기 공급되는 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물(water)을 분사하는 물 분사노즐 유닛과, 상기 물 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛으로 이루어진 워터 제공부; 및 상기 워터 제공부로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 상기 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하는 광촉매 분사노즐 유닛과, 상기 광촉매 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 흡입하는 광촉매 석션 유닛으로 이루어진 광촉매 코팅부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치를 제공한다.
상기 하우징부의 내외부로 멜트 블로운 부직포를 이송시키는 이송수단을 더 포함하되, 상기 이송수단은, 상기 하우징부의 일측 외부에 멜트 블로운 부직포가 권회된 롤 형태로 회전되면서 풀림되어 상기 하우징부의 내부로 공급되도록 하는 공급롤러; 상기 하우징부의 타측 외부에 상기 광촉매 코팅된 멜트 블로운 부직포를 권회하면서 회수하는 회수롤러; 및 상기 공급롤러 및 상기 회수롤러에 의해 회전 지지되어 멜트 블로운 부직포를 받치는 컨베이어 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨베이어 벨트의 하부에는 상부에 타공망이 형성된 후드가 설치되고, 상기 후드는 상기 물 석션 유닛 및 상기 광촉매 석션 유닛과 진공 배관에 의해 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포를 회전에 의해 공급하는 제1단계; 상기 공급된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물(water)을 분사하면서, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 물을 흡입하는 제2단계; 및 상기 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하면서, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투 및 표면 코팅하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 워터 하이드로 차징 장치를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법을 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따르면, 멜트 블로운 부직포에 물 및 광촉매를 charging 또는 suction하는 이중 스프레이 구조가 적용된 워터 하이드로 차징 공정 도입을 통하여 물과 광촉매 간의 불안정성을 해소함으로써, 정전기 포집 성능과 휘발성 유기화합물의 탈취 및 항균 성능까지 갖는 멜트 블로운 필터를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존에 광촉매가 스프레이 도포된 부직포와 자체 정전기 기능을 갖는 멜트 블로운 필터를 라미네이팅하는 방식에서 탈피하여, 부직포를 라미네이팅해야 하는 별도의 추가 공정을 하지 않고도 항균, 항바이러스 및 탈취 성능이 직접적으로 부여된 멜트 블로운 필터를 제조할 수 있으므로, 원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저탄소 및 이산화탄소 배출량 감소 및 저탄소 제조공정을 달성할 수 있으므로, 주거 환경의 오염, 환경호르몬 등 다양한 화학물질 및 초미세먼지, 미세 세균에 대한 대응 및 공기정화 산업 분야에 수요가 증가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 워터 하이드로 차징 장치의 정면도.
도 2는 도 1의 좌측면도.
도 3은 도 1의 우측면도.
도 4는 도 1의 상면도.
도 5는 본 발명에 따른 물 탱크 및 광촉매 탱크의 상세도.
도 6은 본 발명에 따른 멜트 블로운 필터의 내부 및 표면에 침투 및 코팅된 광촉매에 의해 항균 및 탈취 성능을 나타낸 원리도.
도 2는 도 1의 좌측면도.
도 3은 도 1의 우측면도.
도 4는 도 1의 상면도.
도 5는 본 발명에 따른 물 탱크 및 광촉매 탱크의 상세도.
도 6은 본 발명에 따른 멜트 블로운 필터의 내부 및 표면에 침투 및 코팅된 광촉매에 의해 항균 및 탈취 성능을 나타낸 원리도.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치에 관한 것으로, 하우징부(100), 워터 제공부(200), 광촉매 코팅부(300) 및 이송수단(400)을 포함하되, 특히 워터 제공부(200) 및 광촉매 코팅부(300)의 이중 스프레이 구조 적용을 통하여 항균, 항바이러스 및 탈취 성능이 직접 부여된 멜트 블로운 필터를 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다.
관련해서 도 1은 본 발명에 따른 워터 하이드로 차징 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 좌측면도이고, 도 3은 도 1의 우측면도이고, 도 4는 도 1의 상면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 물 탱크(210) 및 광촉매 탱크(310)의 상세도이다. 도 1 내지 도 5에 도시된 바를 참조하면 워터 하이드로 차징 장치를 구성하는 하우징부(100), 워터 제공부(200), 광촉매 코팅부(300) 및 이송수단(400)을 확인할 수 있다.
하우징부(100)는 내부에 수용공간(100a)이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포(M)가 공급되는 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유입구(110)를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포(M)가 광촉매 코팅된 후 배출되는 배출구(120)가 형성되는 구성이다.
하우징부(100)는 이송수단(400)에 의해 멜트 블로운 부직포(M)가 이송될 수 있는 수용공간(100a)을 구비하고, 하우징부(100)의 일측 및 타측에는 수용공간(100a)과 연통되어 외부와 관통된 유입구(110) 및 배출구(120)가 형성될 수 있다. 하우징부(100)의 타측 외부에는 컨베이어 벨트(430)에 의해 수용공간(100a)의 내부에서 이송되면서 물 및 광촉매의 이중 스프레이된 후 회수롤러(420)에 의해 멜트 블로운 부직포(M)가 배출구(120)로 배출될 때 잔여 물, 이물질 등을 수거하는 수거 받이(140)가 설치될 수 있다.
워터 제공부(200)는 하우징부(100)의 내부에 설치되어 공급되는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물(water)을 분사하는 물 분사노즐 유닛(220)과, 물 분사노즐 유닛(220)의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛(230)으로 이루어진 구성이다.
물 분사노즐 유닛(220)의 물 분사노즐(221)에서 멜트 블로운 부직포(M) 상부에 물이 하향으로 분사되고 있는 수용공간(100a)의 내부 전체를 진공 상태로 만들어주는 것이 아니라, 물 분사노즐(221)에서 멜트 블로운 부직포(M)의 상면 방향으로 물이 분사되고, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서는 하부 방향으로 분사되고 있는 물을 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)와 물 간의 마찰이 일어나면서 물이 멜트 블로운 부직포(M)의 사이사이 공간으로 침투되고 그 표면에도 접촉이 이루어져 멜트 블로운 부직포(M) 자페에 정전기를 부여할 수 있게 된다.
물 분사노즐 유닛(220)을 이루는 다수 개의 물 분사노즐(221)은 컨베이어 벨트(430)에 의해 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 10 내지 40cm 범위의 이격 간격을 이루도록 높이 조절될 수 있다. 이를 위해 물 분사노즐(221)에는 물 분사노즐(221)의 높이를 조절하는 제1높이조절 봉(222)이 결합될 수 있으며, 제1높이조절 봉(222)에는 제1높이조절 밸브(223)가 구비될 수 있다. 즉 제1높이조절 밸브(223)를 조절함에 따라 제1높이조절 봉(222)이 상하 운동되면서 물 분사노즐 유닛(220)의 물 분사노즐(221)이 상하 운동되어, 물 분사노즐(221)과 컨베이어 벨트(430)를 통하여 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 사이를 10 내지 40cm 범위가 되게 높이 조절할 수 있다.
멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 물 분사노즐(221)의 높이가 10nm 미만이면 멜트 블로운 부직포(M)와 인접하여 스프레이 효율은 높아질 수 있으나 물 분사노즐(221)에서 토출되는 물의 압력에 의해 멜트 블로운 부직포(M)의 찢김 현상을 유도할 수 있으며, 40cm를 초과하면 멜트 블로운 부직포(M)와 물 분사노즐(221)의 간격이 너무 멀어 분사되는 물의 이탈량이 많아져 멜트 블로운 부직포(M)가 정전기 기능을 충분히 갖지 못하는 단점이 있다.
멜트 블로운 부직포(M)의 상부로 스프레이되는 물의 압력은 1 내지 10kg/㎠ 범위로 조절할 수 있다. 물 분사노즐(221)에서 분사되는 물의 압력을 1kg/㎠ 미만으로 하면 멜트 블로운 부직포(M)에 물이 분사되어 적셔지고 남은 물이 멜트 블로운 부직포(M) 표면에 그대로 물방울 형태로 남아 있어 추후 광촉매 코팅 효율이 저하되는 단점이 있을 뿐만 아니라 멜트 블로운 부직포(M)의 정전기 효율에 의한 포집능이 낮아진다. 물 분사노즐(221)로부터 분사되는 물의 압력을 10kg/㎠를 초과되게 하면 하우징부(100)의 수용공간(100a)으로 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 낙하 분사되고 있는 물을 물 석션 유닛(230)에서 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 오히려 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 물을 충분히 적시지 못하고 빠른 속도로 낙하되어 이 역시 정전기에 의한 포집능이 효율적이지 못하다.
물 석션 유닛(230)은 진공 펌프일 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍의 진공 펌프가 구비되어 물을 두 번에 나눠 흡입할 수 있으며, 공정에 따라 한 쌍의 진공 펌프는 전후 방향으로 이동될 수 있어 위치 이동이 가능하다.
물 석션 유닛(230)에서는 0.1 내지 5bar의 압력 범위로 진공을 걸 수 있다. 물 석션 유닛(230)이 0.1bar 미만의 압력으로 조절하면 낙하 분사되고 있는 물이 멜트 블로운 부직포(M)에 적셔지지 않고 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 물방울 형태로 잔존시킬 수 있어 바람직하지 않고, 물 석션 유닛(230)이 5bar를 초과하는 압력으로 조절하면 물 분사노즐 유닛(220)에서 분사되고 있는 물을 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 멜트 블로운 부직포(M)가 찢어져 제품성이 저하되는 문제점이 있다. 이때 물 석션 유닛(230)이 물을 흡입하는 정도는 물의 전체 중량 중에서 5 내지 80% 범위가 되도록 할 수 있다.
광촉매 코팅부(300)는 워터 제공부(200)로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사하는 광촉매 분사노즐 유닛(320)과, 광촉매 분사노즐 유닛(320)의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하는 광촉매 석션 유닛(330)으로 이루어진 구성이다.
광촉매 코팅부(300)는 워터 제공부(200)와 마찬가지로 멜트 블로운 부직포(M) 상부에서 광촉매 분산액이 하향으로 분사되고 있는 하우징부(100)의 수용공간(100a)의 내부 전체를 진공 상태로 만들어주는 것이 아니라, 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매 분산액이 분사되고, 분산되고 있는 광촉매 분산액과 대응되는 반대편에서 광촉매 석션 유닛(330)을 통해서, 하부 방향으로 분사되고 있는 광촉매 분산액을 흡입하여 광촉매 분산액에 포함된 물 분자를 당기게 되고 멜트 블로운 부직포(M)와 광촉매 분산액 간의 마찰이 일어나면서 광촉매 분산액의 광촉매가 멜트 블로운 부직포(M)의 사이사이 공간으로 침투되고, 그 표면에 도포 및 코팅이 이루어짐으로써 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 제공하게 된다.
광촉매 분사노즐 유닛(320)을 이루는 다수 개의 광촉매 분사노즐(321)은 컨베이어 벨트(430)에 의해 이송되고 있으면서 전단에서 물 분사노즐(221)로부터 물이 적셔진 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 10 내지 40cm 범위의 이격 간격을 이루도록 높이 조절될 수 있다. 이를 위해 광촉매 분사노즐(321)에는 광촉매 분사노즐(321)의 높이를 조절하는 제2높이조절 봉(322)이 결합될 수 있으며, 제2높이조절 봉(322)에는 제2높이조절 밸브(323)가 구비될 수 있다. 즉 제2높이조절 밸브(323)를 조절함에 따라 제2높이조절 봉(322)이 상하 운동되면서 광촉매 분사노즐 유닛(320)의 광촉매 분사노즐(321)이 상하 운동되어, 광촉매 분사노즐(321)과 컨베이어 벨트(430)를 통하여 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 사이를 10 내지 40cm 범위가 되게 높이 조절할 수 있다.
수용공간(100a)의 일측으로부터 타측 방향으로 이송되는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 광촉매 분사노즐(321)의 높이가 10nm 미만이면 멜트 블로운 부직포(M)와 인접하여 스프레이 효율은 높아질 수 있으나 광촉매 분사노즐(321)에서 토출되는 광촉매 분산액의 압력에 의해 멜트 블로운 부직포(M)의 찢김 현상을 유도할 수 있으며, 앞서 물의 분사로 부여된 정전기 기능이 소실될 수 있는 단점이 있다. 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 광촉매 분사노즐(321)의 높이가 40cm를 초과하면 멜트 블로운 부직포(M)와 광촉매 분사노즐(321)의 간격이 너무 멀어 분사되는 광촉매 분산액의 이탈량이 많아져 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 충분히 제공하지 못하는 단점이 있다.
광촉매 분사노즐(321)로부터 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에 스프레이되는 광촉매의 압력은 1 내지 10kg/㎠ 범위일 수 있다. 광촉매 분사노즐(321)에서 분사되는 광촉매의 압력을 1kg/㎠ 미만으로 하면 멜트 블로운 부직포(M)에 광촉매 입자가 효율적으로 부착되지 못한다. 반면 광촉매 분사노즐(321)로부터 분사되는 물의 압력을 10kg/㎠를 초과되게 하면 하우징부(100)의 수용공간(100a)으로 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 낙하 분사되고 있는 광촉매 분산액을 광촉매 석션 유닛(330)에서 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 오히려 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 광촉매가 불균일하게 도포되고, 내부의 웹에 침투하더라도 하부로 빨리 빠져나가 버리는 단점이 있다.
광촉매 석션 유닛(330)은 진공 펌프일 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍의 진공 펌프가 구비되어 분사되고 있는 광촉매 분산액을 두 번에 나눠 흡입할 수 있으며, 공정에 따라 한 쌍의 진공 펌프는 전후 방향으로 이동될 수 있어 위치 이동이 가능하다. 즉 물 석션 유닛(230)과 광촉매 석션 유닛(330) 각각은 한 쌍으로 이루어져, 물 석션 두 번과 광촉매 석션 두 번의 총 네 번의 석션 구간을 형성하게 된다.
광촉매 석션 유닛(330)에서는 0.1 내지 5bar의 압력 범위로 진공을 걸 수 있다. 광촉매 석션 유닛(330)이 0.1bar 미만의 압력으로 조절하면 광촉매 분산액을 흡입하기에 충분한 압력이 될 수 없어, 낙하 분사되고 있는 광촉매 분산액이 멜트 블로운 부직포(M)에 균일하게 코팅되지 않는다. 광촉매 석션 유닛(330)이 5bar를 초과하는 압력으로 조절하면 너무 높은 압력으로 인해 광촉매 분사노즐 유닛(320)에서 분사되고 있는 광촉매 분산액을 너무 빠른 속도로 흡입하게 됨으로 인해, 멜트 블로운 부직포(M)가 찢어지는 현상 등과 같이 형태가 파손될 우려가 있어 제품성이 저하되는 문제점이 있다. 이때 광촉매 석션 유닛(330)이 광촉매 분산액을 흡입하는 정도는 광촉매 분산액의 전체 중량 중에서 5 내지 80% 범위가 되도록 할 수 있다.
참고로, 도 5를 참조하면 물 분사노즐(221)로 공급되는 물이 수용된 물 탱크(210)와, 광촉매 분사노즐(321)로 공급되는 광촉매 분산액이 수용된 광촉매 탱크(310)를 확인할 수 있다. 물 탱크(210) 및 광촉매 탱크(310)는 하우징부(100) 외부의 별도 공간에 설치될 수 있으며, 물 탱크(210)의 하부에 연결 설치된 제1압력조절 펌프(211)에 의해 물 탱크(210)에 수용된 물을 물 분사노즐(221)로 공급량을 조절하고, 광촉매 탱크(310)의 하부에 연결 설치된 제2압력조절 펌프(311)에 의해 광촉매 탱크(310)에 수용된 광촉매 분산액을 광촉매 분사노즐(321)로 공급량을 조절할 수 있다.
이송수단(400)은 하우징부(100)의 내외부로 멜트 블로운 부직포(M)를 이송시키는 구성이다.
이러한 이송수단(400)은 하우징부(100)의 일측 외부에 멜트 블로운 부직포(M)가 권회된 롤 형태로 회전되면서 풀림되어 하우징부(100)의 내부로 공급되도록 하는 공급롤러(410)와, 하우징부(100)의 타측 외부에 광촉매 코팅된 멜트 블로운 부직포(M)를 권회하면서 회수하는 회수롤러(420)와, 공급롤러(410) 및 회수롤러(420)에 의해 회전 지지되어 멜트 블로운 부직포(M)를 받치는 컨베이어 벨트(430)를 포함할 수 있다.
컨베이어 벨트(430)의 하부에는 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 타공망(131)이 형성된 후드(130)가 설치될 수 있고, 후드(130)는 물 석션 유닛(230) 및 광촉매 석션 유닛(330)과 진공 배관(132)에 의해 연결 설치될 수 있다.
한편, 하우징부(100), 워터 제공부(200), 광촉매 코팅부(300) 및 이송수단(400)을 포함하여 구성된 워터 하이드로 차징 장치를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법은, 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포(M)를 회전에 의해 공급하는 제1단계(S10)와, 공급된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물(water)을 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 제2단계(S20)와, 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)의 사이로 침투 및 표면 코팅하는 제3단계(S30)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 제1단계는 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포(M)를 회전에 의해 공급하는 단계이다(S10).
멜트 블로운 부직포(M)는 열가소성 특성을 갖는 포화탄화수소 계열의 열가소성 고분자(예턴대 폴리프로필렌)를 멜트 블로운 공정을 통하여 용융시켜 압출 방사함으로써 1 내지 5㎛ 크기의 직경을 갖는 열가소성 섬유가 랜덤하게 배열된 그물망의 매트릭스 구조를 형성하게 된다. 즉 멜트 블로운 부직포(M)는 폴리프로필렌을 용융하여 방사를 통하여 제조되는 것으로, 고온고압에 의해 용융된 열가소성 고분자에 연신 및 극세화된 상태로 적층되어 잔열에 의한 자기 접착성으로 결합되는 방식으로 부직포 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 제조된 멜트 블로운 부직포(M)는 일측의 공급롤러(410)와 타측의 회수롤러(420)에 의해 회전 지지되는 컨베이어 벨트(430)에 의해 하우징부(100) 내부의 수용공간(100a)으로 이송 공급될 수 있다.
다음으로, 제2단계는 공급된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물(water)을 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 단계이다(S20).
제2단계 및 제3단계는 이중 스프레이 구조의 워터 하이드로 차징 공정을 통하여 전단에 해당되는 제2단계는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 순수한 물을 분사함과 동시에, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 분사되는 물을 석션하여 멜트 블로운 부직포(M)에 정전기를 부여하고, 후단에 해당되는 제3단계에서 제2단계에서 물의 분사 및 석션으로 정전기 기능이 부여된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사함과 동시에, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 석션하여 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 부여할 수 있다.
멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물을 분사하는 물 분사노즐(221)과, 하우징부(100)의 수용공간(100a) 내에서 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 이격 간격은 10 내지 40cm 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 제3단계는 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)의 사이로 침투 및 표면 코팅하는 단계이다(S30).
광촉매는, 경우에 따라 항균제 및 탈취제를 포함한 광촉매를 나노 크기화하여 액상 형태로 형성된 광촉매 분산액으로, 고체 상태의 광촉매가 수분산된 상태를 갖는 용액일 수 있다. 광촉매 분산액은 광촉매가 이온수, 초순수 또는 상수도에서 공급되는 물에 분산된 형태이거나, 광촉매 분산액 자체의 농도를 희석한 형태일 수 있다. 단, 지하수의 겨우 지하수 내에 Ca나 Mg과 같은 (+) 이온들이 있어 정전기 효과 부여가 상대적으로 덜할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 광촉매 분산액은 이온수, 초순수 또는 상수도에서 공급되는 물 100중량부에 대하여 고체 상태의 광촉매 1 내지 50중량부를 혼합하여 형성될 수 있다. 물 100중량부에 대하여 광촉매가 1중량부 미만으로 혼합되면 멜트 블로운 필터에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 충분히 부여하지 못하여 헤파 필터 등으로 활용하기 어려운 문제점이 있으며, 50중량부를 초과하면 멜트 블로운 필터의 표면 및 웹의 내부에 광촉매가 도포되어 형성되는 막이 불균일한 단점이 있다.
광촉매는 이산화티타늄 코어와, 이산화 티타늄 코어의 외부에 도핑되는 금속 쉘로 구성되는 코어-쉘 구조로 형성될 수 있다. 이산화티타늄과 같은 코어에 금속이 쉘 형태로 도핑된 가시광 응답형 광촉매는 가시광에 대한 응답속도가 빠르고, 내화학성 및 내구성이 우수하다. 특히 쉘을 이루는 금속과 코어를 이루는 이산화티타늄의 함량을 조절하여 구조의 안정성을 확보할 수 있으며, 탈취 및 항균 뿐만 아니라 항곰팡이 및 휘발성 유기화합물의 분해능력을 높일 수 있다. 단, 경우에 따라 코어에 금속을 배치하고 쉘에 이산화티타늄을 배치할 수도 있다.
코어-쉘 구조를 갖는 광촉매의 빛에 의한 항균 반응 메커니즘은 도 6을 통해 확인할 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 멜트 블로운 필터의 내부 및 표면에 침투 및 코팅된 광촉매에 의해 항균 및 탈취 성능을 원리도로 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 금속-이산화티타늄 구조의 광촉매는 빛에 의해 양자화된 전자들의 플라즈몬 현상에 의해 외각증에 강한 전자층을 형성하고, 상기 전자층에서 가시광 등의 빛에 의해 옥사이드 음이온(O2 -) 및 하이드록시 라이칼(OH-)을 생성하여, 세균 및 바이러스, 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질과 반응하여 물(H2O)과 이산화탄소(CO2) 등의 무해한 물질로 전환시킴으로써 멜트 블로운 필터의 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 구현할 수 있다.
금속 쉘을 이루는 금속으로는 구리(Cu), 망간(Mn), 은(Ag), 인듐(In), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 주석(Sn), 납(Pb), 코발트(Co), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이러한 금속 쉘을 이루는 금속은 무기 금속 항균제로써 이산화티타늄 코어에 항균 및 탈취 성능을 부여할 수 있다. 무기 금속 항균제는 그 표면에 균일하게 분포되어 있는 무기 금속 항균제의 이온이 세균의 표면에 달라붙으면 이온이 녹으면서 세포벽을 제거하고, 세포막 및 효소 등 세포를 둘러싼 단백질과 결합한 이온이 세균의 에너지 대사를 저해하고 내부 구조를 변화시켜 세균의 성장을 억제하게 되어 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 구현할 수 있게 되는 것이다. 필터의 용도에 따라 액상 항생제를 첨가할 수도 있다.
상술한 과정에 따르면, 멜트 블로운 부직포(M)의 표면 및 웹 내부에 광촉매가 도포 및 침투되어 항균, 항바이러스 및 탈취 성능이 구현된 멜트 블로운 필터를 제조할 수 있다.
멜트 블로운 필터는 헤파 필터로 활용될 수 있다. 헤파 필터의 미세먼지 포집 원리는 일반적인 필터와 큰 차이가 있는데, 일반적인 필터는 물리적인 필터 표면 여과 방식에 의해 초미세먼지와 같은 나노입자를 포집, 차단하여 깨끗한 공기를 배출하는 원리이지만 헤파 필터는 초미세먼지와 같은 나노입자를 정전기 효과에 의해 포집, 흡착하고 오염물질을 직접 차단(interception), 관성에 의한 충돌(impact) 효과에 의해 필터 표면에 미세먼지 입자를 흡착하는 원리를 갖는다.
정전기 효과에 의한 포집 관련하여, 멜트 블로운 필터 자체 정전기적 인력(electrostatic attraction)에 의한 미세입자 포집력 기능을 갖게 된다. 직접 차단 관련하여, 미세입자의 직경 또는 질량이 상대적으로 커서(1㎛ 이상) 충분한 관성력이 있을 때 유선과 관계없이 관성에 의하여 미세먼지 입자가 멜트 블로운 필터에 분산 및 충돌되면서 부착되는 과정으로 이루어진다. 관성에 의한 충돌 관련하여, 관성에 의한 충돌 관련하여, 입자 직경이 0.1 내지 0.3㎛ 수준의 초미세입자는 유선에 따르지 않고 자체적으로 브라운(brown) 운동, 즉 무작위 운동을 하게 됨으로써 자체적으로 움직이던 미세입자가 멜트 플로운 필터와 접촉되면서 차단이 이루어진다.
정리하면, 본 발명은 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포(M)를 회전에 의해 공급하되, 전단에서 상기 공급된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물을 분사하면서 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 물을 흡입한 후, 후단에서 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사하면서 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)의 사이로 침투 및 표면 코팅함으로써, 물 및 광촉매의 이중 스프레이 구조 적용을 통하여 물과 광촉매 간의 불안정성을 해소할 수 있으며, 이를 통하여 정전기 포집 성능과 휘발성 유기화합물의 탈취 및 항균 성능까지 갖는 멜트 블로운 필터를 얻을 수 있는 특징이 있다.
이러한 특징에 따르면, 종래 광촉매가 스프레이 도포된 부직포와 자체 정전기 기능을 갖는 멜트 블로운 필터를 라미네이팅하는 방식에서 탈피하여, 부직포를 라미네이팅해야 하는 별도의 추가 공정을 하지 않고도 항균, 항바이러스 및 탈취 성능이 직접적으로 부여된 멜트 블로운 필터를 제조할 수 있어 원가 절감을 달성하는데 의미가 있다.
특히 저탄소 및 이산화탄소 배출량 감소 및 저탄소 제조공정을 달성할 수 있으므로, 주거 환경의 오염, 환경호르몬 등 다양한 화학물질 및 초미세먼지, 미세 세균에 대한 대응 및 공기정화 산업 분야에 본 발명에 따른 멜트 블로운 필터의 수요가 증가할 것으로 기대된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 하우징부
100a: 수용공간
110: 유입구
120: 배출구
130: 후드
131: 타공망
132: 진공 배관
140: 수거 받이
200: 워터 제공부
210: 물 탱크
211: 제1압력조절 펌프
220: 물 분사노즐 유닛
221: 물 분사노즐
222: 제1높이조절 봉
223: 제1높이조절 밸브
230: 물 석션 유닛
300: 광촉매 코팅부
310: 광촉매 탱크
311: 제2압력조절 펌프
320: 광촉매 분사노즐 유닛
321: 광촉매 분사노즐
322: 제2높이조절 봉
323: 제2높이조절 밸브
330: 광촉매 석션 유닛
400: 이송수단
410: 공급롤러
420: 회수롤러
430: 컨베이어 벨트
M: 멜트 블로운 부직포
100a: 수용공간
110: 유입구
120: 배출구
130: 후드
131: 타공망
132: 진공 배관
140: 수거 받이
200: 워터 제공부
210: 물 탱크
211: 제1압력조절 펌프
220: 물 분사노즐 유닛
221: 물 분사노즐
222: 제1높이조절 봉
223: 제1높이조절 밸브
230: 물 석션 유닛
300: 광촉매 코팅부
310: 광촉매 탱크
311: 제2압력조절 펌프
320: 광촉매 분사노즐 유닛
321: 광촉매 분사노즐
322: 제2높이조절 봉
323: 제2높이조절 밸브
330: 광촉매 석션 유닛
400: 이송수단
410: 공급롤러
420: 회수롤러
430: 컨베이어 벨트
M: 멜트 블로운 부직포
Claims (4)
- 내부에 수용공간이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포가 공급되는 유입구가 형성되고, 타측에 상기 유입구를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포가 광촉매 코팅된 후 배출되는 배출구가 형성되는 하우징부;
상기 하우징부의 내부에 설치되어 상기 공급되는 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물(water)을 분사하는 물 분사노즐 유닛과, 상기 물 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛으로 이루어진 워터 제공부; 및
상기 워터 제공부로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 상기 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하는 광촉매 분사노즐 유닛과, 상기 광촉매 분사노즐 유닛의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 흡입하는 광촉매 석션 유닛으로 이루어진 광촉매 코팅부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하우징부의 내외부로 멜트 블로운 부직포를 이송시키는 이송수단을 더 포함하되,
상기 이송수단은,
상기 하우징부의 일측 외부에 멜트 블로운 부직포가 권회된 롤 형태로 회전되면서 풀림되어 상기 하우징부의 내부로 공급되도록 하는 공급롤러;
상기 하우징부의 타측 외부에 상기 광촉매 코팅된 멜트 블로운 부직포를 권회하면서 회수하는 회수롤러; 및
상기 공급롤러 및 상기 회수롤러에 의해 회전 지지되어 멜트 블로운 부직포를 받치는 컨베이어 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치. - 제2항에 있어서,
상기 컨베이어 벨트의 하부에는 상부에 타공망이 형성된 후드가 설치되고,
상기 후드는 상기 물 석션 유닛 및 상기 광촉매 석션 유닛과 진공 배관에 의해 연결 설치되는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치. - 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포를 회전에 의해 공급하는 제1단계;
상기 공급된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 물(water)을 분사하면서, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 물을 흡입하는 제2단계; 및
상기 물이 분사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 광촉매를 분사하면서, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투 및 표면 코팅하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 스프레이 구조가 적용된 워터 하이드로 차징 장치를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210182969A KR102665869B1 (ko) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210182969A KR102665869B1 (ko) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230093936A KR20230093936A (ko) | 2023-06-27 |
| KR102665869B1 true KR102665869B1 (ko) | 2024-05-14 |
Family
ID=86947009
Family Applications (1)
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| KR1020210182969A KR102665869B1 (ko) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 이중 스프레이 구조가 적용된 멜트 블로운 필터의 워터 하이드로 차징 장치, 이를 이용한 광촉매 코팅 멜트 블로운 필터의 제조방법 |
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| KR (1) | KR102665869B1 (ko) |
Family Cites Families (5)
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| KR101472561B1 (ko) * | 2013-05-16 | 2014-12-16 | (주) 신우피앤씨 | 탈취분말들을 포함하는 필터여재의 제조방법 |
| CN107109733B (zh) * | 2014-10-28 | 2021-03-05 | 株式会社可乐丽 | 带电无纺布及使用其的过滤材料、带电无纺布的制造方法 |
| KR20180064204A (ko) | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 주식회사 하이젠 | 광촉매 필터의 제조방법, 이를 이용한 광촉매 필터 구조체 및 이의 제조방법 |
| KR102337038B1 (ko) * | 2019-12-12 | 2021-12-09 | (주)엠앤에스텍 | 항균, 탈취 기능이 향상된 티타늄 부직포 제조장치, 그 제조방법 및 부직포 |
-
2021
- 2021-12-20 KR KR1020210182969A patent/KR102665869B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230093936A (ko) | 2023-06-27 |
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