KR200194856Y1 - 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 a) 내부에 용융 수지 유동로(6)가 형성된 다이 몸체(1)와, b) 용융 수지 유동로(6)에 연결된 중공 내부(7)와, 삼각형 단면을 형성하는 두 개의 긴 외부면(8)과, 두 개의 외부면(8)들의 연결부에 형성된 정점 엣지(9)에 일 열로 배치되어 중공 내부(7)를 외부와 연결하는 다수의 다이 오리피스(10)를 갖는 다이 노즐부(22)를 포함하는 다이 팁(2)과, c) 상기 몸체(1)에 다이 팁(2)을 고정하는 장착 수단을 포함하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체에 관한 것이다.

Description

부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체{MELTBLOWING DIE ASSEMBLY FOR PRODUCING NONWOVEN MAT}

본 발명은 일반적으로 부직포 제조를 위한 멜트블로잉(meltblowing) 공정에서 사용되는 멜트블로잉 다이에 관한 것이며, 특히, 작동 중 열 변형을 최소화할 수 있으면서 용이하게 제조될 수 있는 멜트블로잉 다이 조립체에 관한 것이다.

멜트블로잉 공정은 압축 공기를 이용하여 압출기의 다이 팁으로부터 컨베이어 또는 칸막이 형태의 스크린 상에 높은 속도로 열 가소성 수지를 분사하여 미세한 자체 결합 섬유의 부직포를 생산하는 공정이다. 멜트블로잉 공정의 장점은 일반적인 직물 섬유보다 휠씬 가는 미세 섬유로 구성된 부직포를 제조할 수 있다는 점이다.

멜트블로잉 공정 기술은 1950년대 초에 극미세 섬유를 이용하여 고효율 필터를 제조하기 위해 개발되었다.

멜트블로잉 다이는 통상 일렬로 정렬된 다이 오리피스들을 포함한다. 초기의 멜트블로잉 다이는 일 열로 정렬된 다이 오리피스들을 통과하는 면에서 분할된 두 개의 절반부로 구성되었다. 각각의 절반부는 다이 팁 부분과 다이 몸체 부분이 일체로 형성된다. 두 개의 절반부는 예를 들어 볼트와 같은 결합 수단에 의해 결합된다. 이러한 설계에서는 멜트블로잉 다이를 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있으나, 다이 몸체 부분뿐만 아니라 다이 팁 부분도 볼트 등과 같은 결합 수단에 의해 결합됨으로써, 분사되는 압축 공기에 와류가 발생되어 최종 제품의 품질 저하를 야기하는 문제점이 있다.

다른 형태의 다이로는, 미국 특허 3,825,380호에서 개시된 멜트블로잉 다이를 들 수 있다. 이러한 형태의 멜트블로잉 다이는 전체가 일체로된 부품으로 형성됨으로써, 고품질을 갖는 완제품의 생산이 가능하다. 그러나, 이러한 멜트블로잉 다이는 전체가 일체로 성형되어 있기 때문에, 제작이 용이하지 않은 단점이 있다.

또한, 상술된 종래의 멜트블로잉 다이의 다이 팁들에서는, 멜트블로잉 공정 중 열 변형이 계속 발생된다. 이러한 다이 팁의 열 변형은 완제품의 품질 저하를 야기하는 주요 원인 중 하나이다. 다이 팁의 열 변형을 보상하도록 멜트블로잉 공정 가동 조건을 제어하는 것은 어렵다.

따라서, 본 고안의 목적은 상술된 종래 기술의 단점을 극복할 수 있는, 여러 부품으로 구성된 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체를 제공하는 데 있다.

본 고안의 일 태양에 따르면, a) 내부에 용융 수지 유동로가 형성된 다이 몸체와, b) 용융 수지 유동로에 연결된 중공 내부와, 삼각형 단면을 형성하는 두 개의 긴 외부면과, 두 개의 외부면들의 연결부에 형성된 정점 엣지에 일 열로 배치되어 중공 내부를 외부와 연결하는 다수의 다이 오리피스를 갖는 다이 노즐부를 포함하는 다이 팁과, c) 상기 몸체에 다이 팁을 고정하는 장착 수단을 포함하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체가 제공된다.

상술된 본 고안의 멜트블로잉 다이 조립체는 다이 몸체와 다이 팁이 별도의 부품으로 구성되며, 다이 팁은 다이 몸체 표면에 볼트와 같은 수단에 의해 조여져서 결합된다. 이러한 구성은, 열이 가해지는 다이 팁에 작용하는 열 응력의 재분배를 이룰 수 있어 다이 팁에서의 열 변형을 감소시킨다.

양호하게는, 본 발명의 다이 팁 조립체는 다이 오리피스 정렬 방향으로 연결 배치된 두 개 이상의 다이 팁을 포함한다. 두 개 이상의 다이 팁이 다이 오리피스 방향으로 연결 배치됨으로써, 다이 팁의 첨단 부분에서 발생될 수 있는 치명적인 변형이 방지된다.

양호하게는, 본 발명의 다이 팁 조립체는 연결 배치된 다이 팁의 단부벽들 상류에 배치된 삽입체를 갖는다. 삽입체는 정점으로부터 단부벽들까지 연속된 면을 가져서 용융 수지의 층류를 형성한다.

다이 팁들이 다이 몸체 표면에 조여져서 결합될 때, 이러한 삽입체에 의해 다이 팁의 단부가 견고히 지지되며, 다이 팁 단부에서의 밀폐도를 높일 수 있다. 또한, 삽입체에 의해 각 다이 팁으로의 용융 수지 유동이 서로 분리되어 보다 균일하게 된다. 따라서, 섬유와 압축 공기의 유동이 균일하게 되어 최종 제품의 품질을 향상시킨다.

도1의 본 고안의 일 실시예에 따른 멜드블로잉 다이 조립체의 사시도.

도2는 도1의 선 2-2를 따른 단면도.

도3은 도2의 선 3-3을 따른 단면도.

도4는 도3과 유사한 도면으로서, 본 고안의 다른 실시예에 따른 멜트블로잉 다이 조립체의 단면도.

도5a 내지 도5d는 각각 본 발명의 멜트블로잉 다이 조립체에서 사용될 수 있는 인서트의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 다이 몸체

2 : 다이 팁

3, 4 : 볼트

6 : 용융 수지 유동로

12: 인서트

20 : 오리피스

100, 200 : 다이 조립체

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 멜트블로잉 다이 조립체(100)의 일 실시예를 도시하고 있다. 도2는 도1의 선 2-2를 따른 단면도이며, 도3은 도1의 선 3-3을 따른 단면도이다.

멜트블로잉 다이 조립체(10)는 다이 몸체(1)와, 다이 팁(2)과, 다이 몸체(1)에 다이 팁(2)을 장착하는 볼트와 같은 장착 수단을 포함한다. 양호하게는, 용이하게 제조될 수 있도록 다이 몸체(1)는 두 개의 절반부로 구성되며, 절반부는 볼트(4)와 같은 결합 수단에 의해 서로 결합된다.

다이 몸체(1) 내부에는 용융 수지가 가열 유동되는 용융 수지 유동로(6)가 형성된다. 용융 수지는 압출기(도시되지 않음)로부터 유입구(5)로 유입되어 유동로(6)를 통해 양호하게는 긴 슬롯 형상의 유출구를 통해 유출된다. 유동로(6)는 유입구(5)로부터 유출구를 향해 V형상으로 확산되도록 연결된다. 양호하게는, 다이 몸체(1)에는 다이 팁(2)을 장착할 수 있도록 유출구가 형성된 면 상에 볼트 구멍이 형성된다.

다이 팁(2)의 내부에는 상기 용융 수지 유동로(6)에 연결된 중공 내부(7)가 형성되어 있다. 다이 팁(2)은, 대체로 삼각형 단면을 구성하여 다이 노즐부(22)를 형성하는 두 개의 외부면(8)을 포함한다. 두 개의 외부면(8)의 연결부에 형성된 정점 엣지(9)에는 중공 내부(7)를 외부와 연결하는 다수의 다이 오리피스(10)가 일 열로 정렬되어 배치된다. 양호하게는, 다이 팁(2)의 두 개의 외부면(8)으로부터 각각 연장되어 다이 몸체(1)의 유출구가 형성된 면에 접하는 면을 갖는 플랜지(11)가 다이 팁(2)에 형성된다. 플랜지(11)에는 다이 몸체(1)의 볼트 구멍에 대응하는 위치에 다수의 관통 구멍이 형성된다. 양호하게는, 다이 팁(2)의 구멍을 관통하여 다이 몸체(1)의 볼트 구멍과 결합되는 볼트(3)에 의해 다이 몸체(1)에 다이 팁(2)이 결합된다.

이러한 구성은 멜트블로잉 다이를 다이 몸체와 다이 팁으로 분리하여 제작할 수 있게 함으로써, 종래 기술에서 보다 멜트 블로잉 다이를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 열이 가해지는 다이 팁에 작용하는 열 응력의 재분배를 이룰 수 있어 다이 팁에서의 열 변형을 감소시킨다. 또한, 다이 팁(1)만을 용이하게 교환할 수 있음으로써 유지 보수가 간단해진다.

도4는 도3과 유사한 도면으로써, 본 고안의 다른 실시예에 따른 멜트블로잉 다이 조립체(200)의 단면도이다. 본 실시예의 다이 조립체(200)는 두 개의 다이 팁(2')과 인서트(12)를 포함한다는 점에서 이전 실시예의 다이 조립체(100)와 다르다. 본 실시예의 다이 조립체(200)는 두 개의 다이 팁(2')을 포함하지만, 세 개 이상의 다이 팁으로 구성될 수도 있다.

여러 개의 다이 팁을 갖도록 구성됨으로써, 보다 효과적으로 다이 팁에 작용하는 열 응력이 분산되어 다이 팁에서의 열 변형이 더욱 감소된다.

도4에 도시된 바와 같이, 다이 팁(2')의 단부 벽에 대응하는 위치의 정점 엣지에는 오리피스가 형성되지 않는다. 양호하게는, 다이 조립체(200)는 두 개의 다이 팁(2')의 단부 벽 상류(도면 상에서 위)에 배치된 인서트(12)를 포함한다.

인서트(12)는 다이 몸체(1) 내에서 용융 수지 유동에 장애가 되지 않으면서, 생산되는 부직포의 균일성을 최대화시킬 수 있으며, 동시에 다이 팁(2) 단부가 충분히 지지되며 완전한 밀폐될 수 있어야 한다. 양호하게는, 인서트(12)는 7 내지 12 mm의 폭을 갖는다.

인서트(12)는 결합 후 다이 몸체(1)와 일체로 구성되어야 한다. 양호하게는, 인서트(12)는 다이 몸체(1)에 억지끼워맞춤된다.

특히, 인서트(12)는 용융 수지의 유동에 와류가 형성되지 않고 층류를 형성할 수 있는 형상을 가져야 한다. 양호하게는, 인서트(12)는 정점으로부터 연결된 다이 팁(2')의 단부벽 면들 까지 연속된 면을 형성하도록 성형된다. 도5a 내지 도5d에 몇가지 가능한 형태의 삽입체가 도시되어 있다. 이러한 형상의 인서트(12)에 의해 다이 몸체(1) 내의 용융 수지 유동로(6)가 층류를 형성하면서 분할됨으로써, 수지 유동이 보다 균일하게 된다.

용융 수지는 다이 몸체(1)의 수지 유동로(6)를 통해, 다이 팁(2)의 중공 내부(7)를 통해, 그리고 다이 오리피스(10)를 통해 섬유로 방사되면서 냉각된다. 방사된 섬유는 압축 공기에 의해 스크린까지 이동되어, 부직포를 형성한다.

용융 수지 및 압축 공기 유동의 균일성이 고분자 부직포의 품질을 결정하게 된다. 다이 팁에서의 다이 오리피스의 분포는 분사되는 용융 수지의 균일성을 결정하는 주요 인자 중의 하나이다. 양호하게는, 오리피스의 위치는 일직선 상에서 0.05mm 이하의 편차를 유지하여야 한다. 다이 팁은 용융 수지의 온도가 매우 고온으로 유지되며, 이 때의 열 팽창으로 인해 다이 팁의 변형이 나타날 수 있다. 본 실시예에서는, 열 변형이 방지되어 오리피스의 균일한 분포를 유지할 수 있도록, 다이 팁 부분이 몇 개의 다이 팁(2')으로 분할된다. 그 결과, 열 팽창이 다이 팁(2')들에 큰 영향을 미치지 못하여, 상대적으로 다이 오리피스의 균일한 분포가 양호하게 유지된다.

본 고안에 따르면, 다이 팁에서의 열 변형을 감소될 수 있는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체가 제공된다.

Claims (5)

1. a) 내부에 용융 수지 유동로(6)가 형성된 다이 몸체(1)와,

   b) 용융 수지 유동로(6)에 연결된 중공 내부(7)와, 삼각형 단면을 형성하는 두 개의 긴 외부면(8)과, 두 개의 외부면(8)들의 연결부에 형성된 정점 엣지(9)에 일 열로 배치되어 중공 내부(7)를 외부와 연결하는 다수의 다이 오리피스(10)를 갖는 다이 노즐부(22)를 포함하는 다이 팁(2)과,

   c) 상기 몸체(1)에 다이 팁(2)을 고정하는 장착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체.
2. 제1항에 있어서, 다이 오리피스(10) 정렬 방향으로 연결 배치된 두 개 이상의 다이 팁(2')을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체.
3. 제2항에 있어서, 연결 배치된 다이 팁(2')의 단부벽들 상류에 배치되고 정점으로부터 단부벽들까지 연속된 면을 가져서 용융 수지의 층류를 형성하는 삽입체(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다이 몸체(1)는, 서로 대칭인 두 개의 절반부와, 상기 두 개의 절반부를 결합하는 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체.
5. 제1항에 있어서,

   a) 상기 다이 몸체는 용융 수지 유입구(5)와, 상기 용융 수지 유입구가 형성된 면과 반대 면 상에 형성된 용융 수지 유출구와, 상기 유출구가 형성된 면 상에 다수의 볼트 구멍을 갖고, 상기 용융 수지 유동로(6)는 상기 유입구로부터 유출구로 V형 상으로 확산되게 연결되어 있으며,

   b) 상기 다이 팁은, 두 개의 외부면(8)으로부터 각각 연장되어 상기 다이 몸체(1)의 유출구가 형성된 면에 접하는 면을 갖고 다이 몸체(1)의 볼트 구멍에 대응하는 위치에 다수의 구멍을 갖는 플랜지(11)를 포함하고, 상기 중공 내부(7)는 용융 수지 유출구에 연결되며,

   c) 상기 장착 수단은, 다이팁(2)의 구멍을 관통하여 다이 몸체(1)의 구멍과 결합됨으로써 다이 팁(2)을 다이 몸체(1)에 장착하는 볼트(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조용 멜트블로잉 다이 조립체.