KR20020040550A - Cylindrical cartridge filter with improved filtering capacity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 여과능력이 향상된 원통형 카트리지 필터에 관한 것으로서, 보다상세하게는 압출기에 의해 용융·압출되어 방사되는 합성수지를 권취봉으로 부직포 형태로 권취하여 원통형의 카트리지 필터를 제조할 때, 권취기의 형상롤러에 마련된 형상홈에 의해 요철의 형상을 권취와 동시에 형성함으로써 여과 표면적이 넓고, 필터 내부의 밀도가 표면보다 중심이 더 큰, 여과 능력이 향상된 원통형 카트리지 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical cartridge filter with improved filtration capability, and more particularly, when manufacturing a cylindrical cartridge filter by winding a synthetic resin melted and extruded by an extruder into a nonwoven fabric with a winding rod, to form a cylindrical cartridge filter. The present invention relates to a cylindrical cartridge filter having an improved filtration capacity, having a wider filtration surface area and having a larger center of density than the surface by forming a concave-convex shape by winding a shape groove provided in the roller.
대기나 수중에는 수증기, 먼지, 각종 오염물질이 존재하고 있어 가정이나 산업체에서는 항상 이들의 제거가 요구되고 있으며, 이러한 물질에 의한 각종 기계나 기기의 고장의 원인이 되어 이들의 수명을 단축시키고, 인체의 건강에도 큰 위협이 되고 있다.Steam, dust, and various pollutants are present in the air and water, and homes and industries are always required to remove them, which can lead to the failure of various machines and devices. It is a big threat to your health.
따라서 필터는 점차 미세한 이물질을 여과할 수 있고, 이물질의 종류에 따라 선별 여과할 수 있는 필터가 다양하게 발전하고 있다.Therefore, the filter can gradually filter fine foreign matter, and the filter that can selectively filter according to the type of foreign matter has been developed in various ways.
이러한 필터는 재료에 따라 세라믹, 활성탄, 셀룰로오스, 수지 필터 등으로 분류되며, 그 용도에 따라 선택하여 사용한다. 이 중 수지 필터로서 범용적으로 사용되고 있는 것으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄계 또는 이들의 혼합물로 제조되는 필터 등이 있고, 이들 수지 필터는 압착·성형한 형태로 압력손실이 작고, 여과유량이 많은 경우에 사용된다.Such filters are classified into ceramics, activated carbon, celluloses, resin filters, and the like depending on the material, and are selected and used according to their purpose. Among these resins, the resin filters are generally used as filters made of polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyurethanes, or mixtures thereof, and these resin filters have a small pressure loss due to compression and molding. This is used when the filtration flow rate is large.
일반적으로 폴리올레핀계 수지는 기계적, 열적, 전기적 특성이 우수하고, 내약품성 및 성형성이 우수한 범용수지로 필름, 용기 제작에 많이 사용되고 있다.In general, polyolefin resin is a general-purpose resin having excellent mechanical, thermal, and electrical properties, excellent chemical resistance, and moldability, and is widely used for making films and containers.
이들 수지를 재료로 사용하여 제조되는 필터는 기공(pore)의 크기가 균일하고, 특별한 코어(core) 없이도 제조가 가능하며, 엔드-캡(end-cap) 가공이 필요없다는 장점 이외에도, 재료인 수지의 특성상 기계적 강도와 내약품성이 우수하다는 장점이 있다. 이러한 수지 필터는 에어 필터, 오일 필터, 도료 산업 등 산업적 용도로 다양하게 사용되고 있다.Filters made using these resins as a material are resins, in addition to the advantages that the pores are uniform in size, can be manufactured without a special core, and do not require end-cap processing. Due to its properties, mechanical strength and chemical resistance are excellent. Such resin filters are used in a variety of industrial applications such as air filters, oil filters, paint industry.
이러한 우수한 물성을 갖는 폴리올레핀계 수지를 필터 재료로 사용하여 소구하고자 하는 물성을 얻고자 하는 노력이 있었다.Efforts have been made to obtain desired properties by using polyolefin resins having such excellent physical properties as filter materials.
대한민국 공개특허공보 제 2000-6029호에는 수지로부터 제조되는 부직포 필터에 주름을 형성하는 방법으로, 에너지 헤드에 의한 섬유의 연소 및/또는 용융형태로 재료를 제거하거나 또는 재료를 압축하는 방법이 개시되어 있으나, 이들 방법은 단지 필터의 유연성을 목적으로 하고 있으며 레이저 광선장치 또는 초음파 용접장치와 같은 고가의 에너지 헤드를 이용하고 있다. 또한 대한민국 공개특허공보 제 1998-14011호에는 합성수지 플로어 매트 표면에 엠보무늬를 성형과 동시에 형성시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 방법은 단지 플로어 매트의 미관을 목적으로 하는 방법이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-6029 discloses a method of forming a pleat in a nonwoven filter manufactured from a resin, and removing or compressing a material in the form of burning and / or melting of fibers by an energy head. However, these methods only aim at the flexibility of the filters and use expensive energy heads such as laser beams or ultrasonic welding devices. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-14011 discloses a method of simultaneously forming an embossed pattern on the surface of a synthetic resin floor mat, but this method is only for the purpose of aesthetics of the floor mat.
또한 대한민국 공개특허 공보 제1998-701834호에는 균일한 기공 직경을 갖는 필터에 비해 구배 밀도 특성을 개량하기 위해 3개 이상의 블로운(blown) 폴리프로필렌 미소섬유의 시이트로 만든 구배 밀도 필터가 개시되어 있으나, 서로 다른 기공 직경을 갖는 시트를 커버층과 함께 스택 구조물 내에 적층하는 복잡한 공정을 포함하고 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-701834 discloses a gradient density filter made of sheets of three or more blown polypropylene microfibers to improve gradient density characteristics compared to a filter having a uniform pore diameter. A complicated process of laminating sheets having different pore diameters together with a cover layer in a stack structure is included.
또한 카트리지 필터의 여과 표면적을 높이기 위한 방법으로, 종래에는 원통형의 미가공 필터를 제조한 후, 별도의 선반가공과 같은 후가공처리를 하여 요철을형성하는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 선반가공에 따른 필터 표면 조직의 파괴, 이로 인한 기계적 강도의 저하로 인해 제품 품질의 열화가 초래된다.In addition, as a method for increasing the filtration surface area of the cartridge filter, conventionally, after manufacturing a cylindrical raw filter, a method of forming irregularities by post-processing such as a separate lathe is known, but this method is a filter according to the lathe Destruction of the surface tissue, thereby lowering the mechanical strength, results in deterioration of product quality.
본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 압출기에 의해 용융·압출되어 방사되는 합성수지를 권취기의 형상롤러에 마련된 형상홈에 의해 요철의 형상을 권취와 동시에 형성함으로써 부직포 형태의, 여과 표면적이 넓고, 필터 내부의 밀도가 표면보다 중심이 더 큰, 여과 능력이 향상된 원통형 카트리지 필터를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention found that the synthetic resins melted and extruded by the extruder and formed into a nonwoven fabric by simultaneously forming the shape of the irregularities by the shape grooves provided in the shape rollers of the winder. The present invention has found that a cylindrical cartridge filter having an improved filtration capability, having a wide filtration surface area and having a higher density inside the filter than the surface, can be produced.
본 발명의 목적은 수지 고유의 기계적 물성이 유지되고, 여과능력이 향상된 부직포 형태의 원통형 카트리지 필터를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cylindrical cartridge filter in the form of a nonwoven fabric, in which the mechanical properties of the resin are maintained and the filtration ability is improved.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터를 제조하기 위한 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.1A and 1B are schematic diagrams showing the configuration of an apparatus for manufacturing a cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 권취 형상부의 확대도이다.2 is an enlarged view of a wound shape of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 3는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 필터 생성부의 확대도이다.3 is an enlarged view of a filter generating unit of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 5은 종래의 형상을 가진 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.5 is an enlarged view of a fiber of a cylindrical cartridge filter having a conventional shape.
도 6은 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.6 is an enlarged view of the fiber of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상이다.7 is a shape of a cylindrical cartridge filter that can be produced by the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1: 압출기, 2: 권취봉, 3: 형상롤러, 4: 권취기, 5: 다이,1: extruder, 2: winding rod, 3: shape roller, 4: winding machine, 5: die,
6: 권취봉과 형상롤러의 간격, 7: 스프링, 8: 카트리지 필터.6: gap between winding rod and shape roller, 7: spring, 8: cartridge filter.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터는 압출기에 의해 용융·압출·방사되는 합성수지로부터 제조된 부직포 형태의 원통형 카트리지 필터로서, 그 표면에 요철을 마련하여 여과 표면적이 증가하고, 중심에서의 밀도가 표면에서의 밀도보다 더 높아 여과능력이 향상된 원통형 카트리지 필터에 관한 것이다.Cylindrical cartridge filter according to the present invention for achieving the object as described above is a non-woven cylindrical cartridge filter manufactured from a synthetic resin melted, extruded, and spun by an extruder, providing irregularities on the surface to increase the filtration surface area For example, the present invention relates to a cylindrical cartridge filter having a higher density at the center than a density at the surface, thereby improving the filtration capacity.
본 발명에서 사용되는 합성수지로는 주로 폴리올레핀계 수지 또는 이들의 혼합물이 있으나, 성형성, 내충격성, 내열성 및 내약품성이 우수한 폴리프로필렌 수지가 바람직하게 사용된다. 또한 본 발명에서는 이러한 원통형 카트리지 필터의 재료로서, 상기 폴리올레핀계 수지 이외에는 기타 첨가제를 함유하지 않는다. 이는여과하고자 하는 유체에 의해 필터의 재료 성분이 용출되지 않게 하기 위함이다.Synthetic resins used in the present invention are mainly polyolefin resins or mixtures thereof, but polypropylene resins excellent in moldability, impact resistance, heat resistance and chemical resistance are preferably used. Moreover, in this invention, as a material of such a cylindrical cartridge filter, it does not contain other additives other than the said polyolefin resin. This is to ensure that the material component of the filter is not eluted by the fluid to be filtered.
상기 폴리올레핀 수지 카트리지 필터는 식품, 전자, 수처리, 제약, 화학 등의 산업용, 가정용 등에 사용할 수 있다. 구체적으로는 주류, 콘 시럽, 쥬스, 식용유 등의 식품산업, IC-기재, 부식액, 액정, 자성매체, 포토레지스트, 세라믹 등의 전자산업, 정수, 초순수 제조 등의 수처리 산업, 투석기, 화장품, 향료 등의 제약산업, 접착제, 용제, 계면활성제 등의 화학산업, 기타 가스, 압축공기, 윤활유, 감열성 안료, 염료 등에 사용할 수 있다.The polyolefin resin cartridge filter can be used for food, electronics, water treatment, pharmaceutical, chemical, industrial, household and the like. Specifically, the food industry, such as alcoholic beverages, corn syrup, juice, cooking oil, IC-based, corrosive liquid, liquid crystal, magnetic medium, photoresist, ceramics, electronics industry, water treatment industry, such as water purification, ultrapure water production, dialysis machine, cosmetic, perfume It can be used in the pharmaceutical industry, adhesives, solvents, chemical industries such as surfactants, other gases, compressed air, lubricants, thermosensitive pigments, dyes and the like.
본 발명에서 부여되는 요철(凹凸)모양으로는, 카트리지 필터의 두께에 따라서 차이가 있으나, 표면으로부터 깊이(볼록부(凸)의 최고부에서 오목부(凹)의 최저부까지의 깊이)가 1mm 이상 10mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 깊이가 1mm 미만이면, 본 발명의 특징인 여과능력의 향상이 미흡하며, 깊이가 10mm를 넘으면, 카트리지 필터의 물성이 저하되거나 찢어질 우려가 있다. 요철간의 반복되는 간격은 5mm 이상이 바람직하다.The irregularities provided in the present invention vary depending on the thickness of the cartridge filter, but the depth (depth from the top of the convex to the bottom of the concave) is 1 mm from the surface. It is preferable that it is more than 10 mm. If the depth is less than 1 mm, the improvement of the filtration capacity, which is a feature of the present invention, is insufficient, and if the depth exceeds 10 mm, the physical properties of the cartridge filter may be degraded or torn. As for the space | interval repeated between unevenness | corrugation, 5 mm or more is preferable.
이하, 본 발명의 원통형 카트리지 필터를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the cylindrical cartridge filter of the present invention will be described in detail.
본 발명의 원통형 카트리지 필터를 제조하기 위한 제조장치는, 합성수지를 용융시켜 압출하는 압출기(1), 및 용융·압출·방사된 합성수지를 회전 권취하는 권취봉(2), 이 권취봉과 일정간격의 틈새를 두고 상부에 배치되고 형상홈이 마련된 형상롤러(3) 및 요철이 부여된 원통형 카트리지 필터를 제거하기 위한 제거수단을 포함하는 권취기(4)로 구성되어 있다.The manufacturing apparatus for manufacturing the cylindrical cartridge filter of the present invention includes an extruder (1) for melting and extruding a synthetic resin, and a winding rod (2) for rotating winding a synthetic resin melted, extruded, and spun, and a gap between the winding rod and a predetermined interval. It is composed of a winding machine (4) including a shape roller (3) disposed at the top and provided with a shape groove and a removal means for removing the cylindrical cartridge filter provided with irregularities.
보다 구체적으로는, 상기 압출기는 본 발명의 합성 수지를 재료로 하여 사용되는 통상의 압출기로서 소정의 형상으로 방사하는 다이(5)를 포함하고 있다. 이때 압출기의 가열온도는 공급된 합성수지에 따라 다르고, 예컨대 폴리에틸렌의 경우에는 200∼300℃이고, 폴리프로필렌의 경우에는, 250∼350℃이다. 상기 재료 합성수지는 분말 또는 펠렛 상태일 수 있다. 용융된 합성수지는 다이의 설계된 용융수지 토출 능력에 맞추어 압출·방사된다.More specifically, the extruder includes a die 5 spinning in a predetermined shape as a normal extruder used by using the synthetic resin of the present invention as a material. At this time, the heating temperature of the extruder depends on the synthetic resin supplied, for example, in the case of polyethylene is 200 to 300 ℃, in the case of polypropylene, it is 250 to 350 ℃. The material synthetic resin may be in powder or pellet form. The molten synthetic resin is extruded and spun according to the designed melt discharging capacity of the die.
또한 상기 권취기는 통상적으로 사용할 수 있는 권취기에 있어서, 본 발명의 원통형 카트리지 필터의 특징인 형상홈을 형성하기 위해 용융·압출·방사된 합성수지를 회전 권취하는 권취봉(2)과 소정의 요철모양이 마련되어 부직포 형태로 권취와 동시에 원통형 카트리지 필터에 요철홈을 주는 형상롤러(3)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 형상롤러에는 권취봉에 권취된 수지에 압착력을 주기 위하여 일정한 장력을 주는 스프링(7)이 설치되어 있다.In addition, in the winding machine which can be used normally, the winding rod 2 and predetermined uneven | corrugated shape which rotate-wound the synthetic resin melted, extruded, and spun in order to form the shape groove which is the characteristic of the cylindrical cartridge filter of this invention are It is characterized in that it comprises a shape roller (3) to give a concave-convex groove in the cylindrical cartridge filter at the same time winding in the form of a nonwoven fabric. The shape roller is provided with a spring 7 which gives a constant tension to give a pressing force to the resin wound on the winding rod.
상기 권취봉(2)의 직경은 얻고자 하는 카트리지 필터의 내경에 따라 교체가 가능하며, 바람직하게는 20∼30mm의 직경을 가지며, 본 발명의 실시예에서는 27mm의 직경을 갖는 권취봉을 사용한다.The diameter of the winding rod (2) can be replaced according to the inner diameter of the cartridge filter to be obtained, preferably having a diameter of 20 to 30mm, in the embodiment of the present invention uses a winding rod having a diameter of 27mm .
또한 상기 형상롤러(3)는 여과 표면적의 확대 정도에 따라 다양한 형상, 즉 요철 크기 또는 요철무늬를 부여해 줄 수 있도록 롤러를 교체할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 요철의 깊이가 1~10mm이고, 요철 간의 반복 간격이 5mm 이상인 통상의 凹凸 모양의 롤러를 사용하였으나 이들로 한정되는 것은 아니다. 형상롤러의 직경은 통상 100mm로, 권취봉과 일정한 간격을 두고 떨어져 설치되어 있어 권취된 수지가 일정 두께에 도달하면 권취봉에 권취된 수지와 형상롤라의 볼록부(凸)와의마찰력에 의하여 역방향으로 회전하면서 일정한 압착력을 준다. 이때 형상롤러의 오목부(凹)에는 방사되는 수지가 느슨하게 권취되면서 필터의 표면이 중심보다 밀도가 작은 카트리지 필터를 제조한다.In addition, the shape roller (3) can replace the roller to give a variety of shapes, that is, uneven size or uneven pattern depending on the degree of expansion of the filtration surface area. In the embodiment of the present invention, although the depth of the concavities and convexities is 1 ~ 10mm, and the repeating interval between the concavities and convexities is 5mm or more, it is used, but not limited to the conventional wedge-shaped roller. The diameter of the roller is usually 100mm, and it is installed at regular intervals from the winding rod. When the wound resin reaches a certain thickness, the roller is rotated in the opposite direction by the friction force between the resin wound on the winding rod and the convex portion of the roller. While giving a constant compressive force. At this time, the recessed portion of the shape roller is loosely wound to produce a cartridge filter having a smaller density than the center of the surface of the filter.
또한 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 제조방법은,In addition, the manufacturing method of the cylindrical cartridge filter according to the present invention,
(1) 압출기에서 합성수지를 용융·압출·방사시키는 단계;(1) melting, extruding and spinning a synthetic resin in an extruder;
(2) 용융·압출·방사된 합성수지를 권취봉에서 부직포 형태로 권취하고, 권취됨과 동시에 요철홈이 형성된 카트리지 필터를 제조하는 단계;(2) winding the synthetic resin melted, extruded and spun in the form of a nonwoven fabric in a winding rod, and manufacturing a cartridge filter in which the uneven groove is formed while being wound;
(3) 상기 제조된 원통형 카트리지 필터를 권취봉으로부터 회수하는 단계로 이루어진다.(3) recovering the manufactured cylindrical cartridge filter from the winding rod.
상기 단계 (1)에서 압출기는 통상의 압출기를 사용하며, 공급된 합성수지는 압출기에서 용융되어 다이를 통하여 압출·방사된다.In the step (1), the extruder uses a conventional extruder, and the supplied synthetic resin is melted in the extruder and extruded and spun through a die.
상기 단계 (2)에서, 권취봉에 도달한 방사된 용융 상태의 합성수지는 공기에 의해 자연 냉각되어 부직포 형태로 권취된다. 이때 권취봉과 일정 거리를 유지하고 있는 형상롤러에 도달하기까지는 부직포가 열접착된 상태로 균일한 기공(pore)을 가지게 권취되며, 카트리지 필터의 여과 정도는 이때 결정된다. 권취된 수지가 일정 두께에 도달하면 형상롤라와 접촉하게 되어 마찰력에 의하여 형상롤러를 회전시킨다. 형상롤러의 요철의 깊이는 1~10mm이다. 또한 상기 형상롤라의 볼록부(凸)는, 형상롤러에 설치된 일정 장력을 지닌 스프링에 의하여 원통형 카트리지 필터를 가압 함으로서 접착상태를 향상시켜 주어 여제의 탈락이 발생하지 않고 기계적 강도를 유지시킨다. 형상롤러의 오목부(凹)는 권취된 수지와 일정공간을 제공하게 되어방사되는 수지가 느슨하게 적층되는 역할을 함과 동시에 카트리지 필터의 형상을 제공하게 된다. 이렇게 하여 제조된 카트리지 필터는, 내부는 여과 정도를 결정하는 균일한 기공(pore)을 가지게 되고, 형상롤라의 볼록부(凸)에 의해 눌려진 부분은 방사된 수지의 접착상태를 향상시켜 카트리지 필터의 기계적 강도를 유지시키고, 형상롤러의 오목부(凹)에 의하여 형상이 생성된 부분은 여과 표면적을 넓어지게 함과 동시에 내부보다 밀도가 작게 형성되어 카트리지 필터의 불순물포집량 (dirt holding capacity)을 증가시킨다. 카트리지 필터의 요철홈은 양각 또는 음각으로 여러가지 모양의 요철일 수 있으며, 본 발명에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상을 도 4와 도 7에 도시하였다.In the step (2), the spun molten synthetic resin reaching the winding rod is naturally cooled by air and wound up into a nonwoven fabric. At this time, until reaching the shape roller which maintains a certain distance from the winding rod, the nonwoven fabric is wound to have a uniform pore in a state of being heat-bonded, the degree of filtration of the cartridge filter is determined at this time. When the wound resin reaches a certain thickness, the wound roller comes into contact with the roller and rotates the roller by friction. The depth of concavities and convexities of the shape roller is 1 to 10 mm. In addition, the convex portion of the roller has a cylindrical cartridge filter pressurized by a spring having a certain tension provided on the roller to improve the adhesive state, thereby maintaining mechanical strength without causing the removal of the filter. The concave portion of the shape roller provides a predetermined space with the rolled resin, and serves to loosely stack the resin to be emitted, and at the same time, provide the shape of the cartridge filter. The cartridge filter produced in this way has a uniform pore inside which determines the degree of filtration, and the portion pressed by the convex portion of the shape roller improves the adhesion state of the spun resin to the cartridge filter. The mechanical strength is maintained, and the shape formed by the concave portion of the shape roller increases the surface area of the filtration and at the same time, the density is smaller than the inside, thereby increasing the dirt holding capacity of the cartridge filter. Let's do it. Uneven grooves of the cartridge filter may be embossed or intaglio in various shapes, and the shape of the cylindrical cartridge filter that can be manufactured by the present invention is shown in FIGS. 4 and 7.
상기 단계 (3)에서는, 권취봉의 착탈장치를 마련하여 제조된 원통형 카트리지 필터를 제거한다.In the step (3), to remove the cylindrical cartridge filter prepared by providing a detachable device of the winding rod.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터를 제조하기 위한 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 압출기(1)는 분말이나 펠렛 상태로 공급되는 수지를 가열하여 용융상태로 만들어 압출시켜 준다. 압출기 말단에는 다이(5)가 설치되어 있어 용융된 수지를 회전하는 권취봉(2)에 방사하게 된다. 방사된 용융상태의 합성수지는 회전하는 권취봉의 원주면을 따라 부직포 형태로 권취되면서 자연 냉각되고, 일정 두께 이상의 수지가 권취되면 권취기(4)에 일정 간격을 두고 설치된 형상롤러(3)에 의하여 요철홈의 형상을 가지는 카트리지 필터를 얻게된다. 이때 형상롤러의 돌출부분은 권취봉에 권취되는 수지에 압착력을 가하게 되어 원통형 카트리지 필터의 기계적 강도를 유지시키고, 형상롤러의 함몰부분에는 수지가 느슨하게 적층됨으로써 필터 내부보다 밀도가 작게 됨으로써 여과 표면적은 넓어지고 필터 내부의 밀도가 표면에서 중심으로 갈수록 점차 증가하여 여과 능력이 향상된 원통형 카트리지 필터를 얻을 수 있게 한다.1A and 1B are schematic diagrams showing the configuration of an apparatus for manufacturing a cylindrical cartridge filter according to the present invention. The extruder 1 extrudes the resin supplied in the form of powder or pellets by heating it to a molten state. A die 5 is provided at the end of the extruder to spin the molten resin onto the winding rod 2 that rotates. The synthetic resin in the spun molten state is naturally cooled while being wound in the form of a nonwoven fabric along the circumferential surface of the rotating winding rod. A cartridge filter having the shape of a groove is obtained. At this time, the protrusion of the roller is applied to the resin wound on the winding rod to maintain the mechanical strength of the cylindrical cartridge filter, and the resin is loosely laminated to the depression of the roller to make the density smaller than the inside of the filter. The density inside the filter is gradually increased from surface to center, resulting in a cylindrical cartridge filter with improved filtration capability.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 권취형상부의 확대도이다. 권취봉(2)과 형상롤러(3)는 일정간격(6)을 두고 떨어져 있으며, 권취봉에 일정 두께 이상의 수지가 권취되면 권취된 수지와 접촉되어 마찰력에 의하여 권취봉과 반대 방향으로 회전하게 된다. 형상롤러에는 일정한 압착력을 권취되는 수지에 가하기 위하여 일정 장력을 지닌 스프링(7)이 설치되어 있다.2 is an enlarged view of a winding portion of a cylindrical cartridge filter according to the present invention. The winding rod 2 and the shape roller 3 are separated by a predetermined interval 6, and when a resin having a predetermined thickness or more is wound on the winding rod, it is in contact with the wound resin and rotates in the opposite direction to the winding rod by frictional force. The shape roller is provided with a spring 7 having a certain tension in order to apply a constant pressing force to the wound resin.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 필터 생성부의 확대도이다.3 is an enlarged view of a filter generating unit of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
원통형 카트리지 필터는, 내부는 여과 정도를 결정하는 균일한 기공(pore)을 가지게 되고, 형상롤라의 볼록부(凸)에 의해 눌려진 부분은 방사된 수지의 접착상태를 향상시켜 카트리지 필터의 기계적 강도를 유지시키고, 형상롤러의 오목부(凹)에 의하여 형상이 생성된 부분은 여과 표면적을 넓어지게 함과 동시에 내부보다 밀도가 작게 형성되어 카트리지 필터의 불순물포집량(dirt holding capacity)을 증가시킨다.The cylindrical cartridge filter has a uniform pore inside which determines the degree of filtration, and the portion pressed by the convex portion of the shape roller improves the adhesion state of the spun resin to improve the mechanical strength of the cartridge filter. The portion formed by the concave portion of the shape roller expands the filtration surface area and is formed smaller in density than the inside, thereby increasing the dirt holding capacity of the cartridge filter.
도 4는 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 4의 형상 이외의 본 발명에 의하여 제조될 수 있는 다른 원통형 카트리지 필터의 형상은 제 7도에 나타내었다.The shape of another cylindrical cartridge filter that can be produced by the present invention other than that of FIG. 4 is shown in FIG.
도 5는 종래의 형상을 가진 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.5 is an enlarged view of a fiber of a cylindrical cartridge filter having a conventional shape.
원통형의 미가공 필터를 제조한 후 여과 표면적을 높이기 위한 방법으로 후가공처리를 하여 요철을 형성하는 방법이며, 이 방법은 표면적을 넓게 하여 여과 효율은 높여 주었으나 조직이 파괴됨으로 카트리지 필터의 기계적 강도 저하가 초래된다.This is a method to increase the surface area of filtration after manufacturing cylindrical raw filter, and to form irregularities by post-processing. This method increases the surface area and increases the filtration efficiency, but the structure is destroyed so that the mechanical strength of the cartridge filter decreases. Caused.
도 6은 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.6 is an enlarged view of the fiber of the cylindrical cartridge filter according to the present invention.
도 5와는 달리 조직이 파괴되지 않았으며, 카트리지 필터 표면의 볼록부(凸)는 중앙보다 밀도가 적음을 보여준다.Unlike FIG. 5, the tissue was not destroyed and the convex portions of the cartridge filter surface were less dense than the center.
도 7은 본 발명에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상이다.7 is a shape of a cylindrical cartridge filter that can be produced by the present invention.
실시예 1Example 1
용융지수 32의 폴리프로필렌 펠렛을 바렐의 가열온도가 260℃, 다이의 온도가 300℃인 압출기에 가하고 용융·압출·방사시킨다. 다이는 0.4mm의 노즐 76개를 10cm의 간격에 일직선으로 배열한 것으로 사용하고, 다이를 통한 토출량은 시간당 3kg이다. 다이를 통하여 방사된 수지는 지름 27mm인 권취봉이 설치된 권취기에 의하여 부직포 형태로 권취한다. 권취기에 설치된 형상롤라는 도 4와 같은 톱니바퀴 모양의 요철(凹凸)을 가진 것으로 볼록부(凸)의 최고부에서 오목부(凹)의 최저부까지의 깊이가 5mm, 볼록부(凸)의 평면폭이 5mm, 오목부(凹)의 평면폭이 13mm, 요철(凹凸)간의 반복 간격이 20mm, 권취봉의 최외부로부터 12mm가 떨어져 설치되어 있다. 형상을 가진 카트리지 필터는 코아의 내경이 27mm이고 외경이 64mm인 상태로 얻어진다.Polypropylene pellets having a melt index of 32 are added to an extruder having a barrel heating temperature of 260 ° C. and a die temperature of 300 ° C. to melt, extrude, and spun. The die is used by arranging 76 0.4 mm nozzles in a straight line at 10 cm intervals, and the discharge amount through the die is 3 kg per hour. The resin spun through the die is wound in the form of a nonwoven fabric by a winding machine provided with a winding rod having a diameter of 27 mm. The shape roller installed in the winder has a gear-shaped unevenness as shown in Fig. 4, and the depth from the top of the convex portion to the bottom of the concave portion is 5 mm. The plane width is 5 mm, the plane width of the recess is 13 mm, the repetition interval between the unevenness is 20 mm, and 12 mm is provided away from the outermost part of the winding rod. A cartridge filter having a shape is obtained with a core having an inner diameter of 27 mm and an outer diameter of 64 mm.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여, 권취기에 설치된 형상롤라는 도 4와 같은 톱니바퀴 모양의 요철(凹凸)을 가진 것으로 볼록부(凸)의 최고부에서 오목부(凹)의 최저부까지의 깊이가 1mm, 볼록부(凸)의 평면폭이 6mm, 오목부(凹)의 평면폭이 13mm, 요철(凹凸)간의 반복 간격이 20mm이다.In the same manner as in Example 1, the shape roller provided in the winder has a gear-shaped unevenness as shown in Fig. 4, and is formed from the top of the convex portion to the bottom of the concave portion. The depth is 1 mm, the plane width of the convex portion is 6 mm, the plane width of the concave portion is 13 mm, and the repetition interval between the unevenness is 20 mm.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여, 권취기에 설치된 형상롤라는 도 4와 같은 톱니바퀴 모양의 요철(凹凸)을 가진 것으로 볼록부(凸)의 최고부에서 오목부(凹)의 최저부까지의 깊이가 10mm, 볼록부(凸)의 평면폭이 4mm, 오목부(凹)의 평면폭이 12mm, 요철(凹凸)간의 반복 간격이 20mm이다.In the same manner as in Example 1, the shape roller provided in the winder has a gear-shaped unevenness as shown in Fig. 4, and is formed from the top of the convex portion to the bottom of the concave portion. The depth is 10 mm, the plane width of the convex portion is 4 mm, the plane width of the concave portion is 12 mm, and the repetition interval between the unevenness is 20 mm.
이렇게 얻어진 원통형 폴리프로필렌 카트리지 필터(실시예 1~3)의 여과 정도, 통수량대 차압, 불순물 포집량, 기계적 강도를 하기 표에 나타낸다.The filtration degree, water passage amount differential pressure, impurity trapping amount, and mechanical strength of the cylindrical polypropylene cartridge filters (Examples 1 to 3) thus obtained are shown in the following table.
비교예 1Comparative Example 1
실시예 1과 동일한 방법으로 용융지수 32의 폴리프로필렌 칩을 바렐의 가열온도가 260℃, 다이의 온도가 300℃인 압출기에 가하고 용융. 압출·방사시킨다. 다이는 0.4mm의 노즐 76개를 10cm의 간격에 일직선으로 배열한 것으로 사용하고, 다이를 통한 토출량은 시간당 3kg이다. 다이를 통하여 방사된 수지는 지름 27mm인 권취봉이 설치된 권취기에 의하여 생성되는 카드리지 필터의 외경이 64mm에 이르기까지 부직포 형태로 권취한다.In the same manner as in Example 1, polypropylene chips having a melt index of 32 were added to an extruder having a barrel heating temperature of 260 ° C. and a die temperature of 300 ° C. to melt. Extrude and spin. The die is used by arranging 76 0.4 mm nozzles in a straight line at 10 cm intervals, and the discharge amount through the die is 3 kg per hour. The resin spun through the die is wound in the form of a nonwoven fabric up to an outer diameter of the cartridge filter, which is produced by a winding machine provided with a winding rod having a diameter of 27 mm, up to 64 mm.
비교예 2Comparative Example 2
비교예 1과 동일한 방법으로 제조한 카드리지 필터를 선반가공을 통해 필터의 볼록부(凸) 최고부에서 오목부(凹) 최저부까지의 깊이가 5mm, 볼록부(凸)의 평면폭이 14mm, 오목부(凹)의 평면폭이 6mm, 요철(凹凸)간의 반복 간격이 20mm이다.The cartridge filter manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 was subjected to lathe processing to have a depth of 5 mm from the top of the convex portion to the bottom of the concave portion, and the plane width of the convex portion was 14 mm, The plane width of the recess is 6 mm, and the repetition interval between the unevenness is 20 mm.
이렇게 얻어진 원통형 폴리프로필렌 카트리지 필터(비교예 1~2)의 여과 정도, 통수량대 차압, 불순물 포집량, 기계적 강도를 하기 표에 나타낸다.The filtration degree, water passage amount differential pressure, impurity trapping amount, and mechanical strength of the cylindrical polypropylene cartridge filter (Comparative Examples 1 and 2) thus obtained are shown in the following table.
시험예Test Example
본 발명의 프로필렌 수지 카트리지 필터의 물성은 하기 방법에 의해 측정하였다.The physical property of the propylene resin cartridge filter of this invention was measured by the following method.
(1) 여과 정도 측정(1) Filtration degree measurement
카트리지 필터의 여과효율을 측정하는 것으로 시험할 250mm 카트리지 필터에 증류수를 30L/분의 유속으로 통과시키면서 오염물질로 카보런덤 #800을 5분당 5g씩 40분 동안 40g을 첨가한다. 카트리지 필터를 통과한 여과액을 10분 단위로 채취한 후 단위 부피당 오염입자 개수를 측정하여 분석한다.To measure the filtration efficiency of the cartridge filter, add 40 g of carborundum # 800 for 5 minutes at 5 g per 5 minutes as a contaminant while passing distilled water at a flow rate of 30 L / min to the 250 mm cartridge filter to be tested. The filtrate passed through the cartridge filter is collected every 10 minutes and analyzed by measuring the number of contaminant particles per unit volume.
표 1의 실시예 1과 비교예 1에서 보듯이 요철홈의 깊이가 1mm인 경우(실시예 2)는 요철홈을 전혀 주지 않은 카트리지 필터(비교예 1)와 여과 정도가 동일하다.요철홈의 깊이가 10mm인 경우(실시예 3) 오염물을 거르는 길이가 상대적으로 작게 되어 여과 정도가 약간 떨어짐을 알 수 있다. 요철홈의 깊이가 5mm인 경우(실시예 1)와 동일한 깊이를 선반으로 홈을 판 경우(비교예 2)보다 여과 정도가 약간 우세하고 요철홈이 없는 경우(비교예 1)와 동일함을 알 수 있다. 어느 경우에도 4㎛ 크기 오염물의 제거 효율은 90% 이상인 것을 알 수 있다.As shown in Example 1 and Comparative Example 1 of Table 1, when the depth of the uneven groove was 1 mm (Example 2), the degree of filtration was the same as that of the cartridge filter (Comparative Example 1) which provided no uneven groove at all. If the depth is 10mm (Example 3) it can be seen that the length of filtering the contaminants is relatively small, so that the degree of filtration is slightly reduced. It is found that the filtration degree is slightly superior to that of the groove having the same depth as that of the uneven groove of 5 mm (Example 1), and that there is no uneven groove (Comparative Example 1). Can be. In any case, it can be seen that the removal efficiency of the 4 μm-sized contaminants is 90% or more.
(2) 통수량 대비 차압 측정(2) Measurement of differential pressure against water flow
카트리지 필터의 통수량 변화에 따른 카트리지 필터의 입구와 출구의 압력차를 측정한 것이다. 250mm 카트리지 필터에 일정 유량으로 증류수를 통과시키면서 차압계를 사용하여 압력차를 측정한다.The pressure difference between the inlet and the outlet of the cartridge filter is measured according to the change of the water flow rate of the cartridge filter. The differential pressure is measured using a differential pressure gauge while passing distilled water at a constant flow rate through a 250 mm cartridge filter.
실시예 1~3과 비교예 1~2 모두 우수한 통수량 대비 차압의 특성을 가진 것을 알 수 있다. 단지 효철홈의 깊이가 10mm인 경우(실시예 3)에 차압이 홈을 안 준 경우(비교예 2)보다 증가함을 알 수 있다.It can be seen that Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 both have excellent pressure-bearing characteristics versus differential pressure. It can be seen that only when the depth of the grooved grooves is 10 mm (Example 3), the differential pressure is increased than when the grooves are not provided (Comparative Example 2).
(3) 불순물 포집량 측정(3) Determination of Impurity Collection
무게를 아는 250mm 카트리지 필터에 30L/분의 유속으로 증류수를 통과시키면서 카보런덤 #1200을 차압이 40 psid에 이르기까지 가한다. 이 차압 하에서 30분간같은 유속을 유지한 후 카트리지 필터를 회수하여 60℃ 오븐에서 3일간 건조시킨다. 건조된 카트리지 필터의 겉면을 잘 털어낸 후 무게를 달아 오염물로 사용된 카보런덤 #1200이 카트리지 필터에 포집된 무게를 측정한다.Carborundum # 1200 is applied at a differential pressure of up to 40 psid while passing distilled water at a flow rate of 30 L / min through a 250 mm cartridge filter. After maintaining the same flow rate for 30 minutes under this differential pressure, the cartridge filter is collected and dried in an oven at 60 ° C for 3 days. The outer surface of the dried cartridge filter is well shaken and weighed to determine the weight of carborundum # 1200 used as a contaminant.
요철홈의 형상을 준 카트리지 필터는 카트리지 필터의 볼록부가 불순물을 다량 포집할 수 있는 낮은 밀도를 가지는 경우 불순물 포집량이 급격히 증가됨을 볼 수 있다.In the cartridge filter having the shape of the uneven groove, when the convex portion of the cartridge filter has a low density capable of collecting a large amount of impurities, it can be seen that the amount of impurity collection is rapidly increased.
요철부 홈이 1mm인 경우(실시예 2) 홈이 없는 경우(비교예 1)와 포집량의 차이가 거의 없음을 알 수 있으며, 요철부 홈이 5mm인 경우(실시예 1)와 같이 적정하게 형상을 준 경우에는 홈이 없는 경우보다 포집량이 3배나 증가함을 알 수 있다. 같은 깊이의 요철홈을 선반 가공한 경우는 요철홈이 없는 경우(비교예 1) 대비 선반 가공에 의하여 깎여나간 만큼 포집량이 줄어듬을 알 수 있다. 요철부 홈이 10mm인 경우(실시예 3)는 불순물을 다량 포집할 수 있는 낮은 밀도를 가진 표면 부분이 상대적으로 많아짐에도 불구하고 통수량 대비 차압의 결과에서도 볼 수 있듯이 차압이 40psid에 빨리 도달하기 때문에 결과적으로 실시예 1에 비하여 작은 포집량을 보인다. 본 발명에 의하여 카트리지 필터에 요철홈의 형상을 준 경우(실시예 1 ~ 3)에 형상을 주지 않은 경우(비교예 2)보다 포집량이 증가함를 알 수 있다.It can be seen that there is almost no difference in the amount of collection when the grooves of the concave-convex portion are 1 mm (Example 2) and there is no groove (comparative example 1). If the shape is given, it can be seen that the collection amount is three times higher than without the groove. In the case of lathe machining of uneven grooves of the same depth, it can be seen that the collection amount is reduced by being cut by the lathe processing as compared with the case of the uneven groove (Comparative Example 1). If the uneven groove is 10 mm (Example 3), the differential pressure reaches 40 psd quickly, as can be seen from the result of the differential pressure versus the flow rate, despite the relatively large surface portion having a low density capable of collecting a large amount of impurities. As a result, a smaller collection amount is obtained than in Example 1. According to the present invention, it can be seen that the collection amount increases when the shape of the uneven groove is given to the cartridge filter (Examples 1 to 3) than when the shape is not given (Comparative Example 2).
(4) 기계적 강도 측정(4) mechanical strength measurement
만능 측정기를 사용하여 카트리지 필터의 기계적 강도를 측정한다. 길이방향 변형도와 측면전면하중에 대한 변형도를 육안 관측한다. 길이방향 변형도는 250mm 카트리지 필터에 560kg의 정하중을 가하고 제거 후 1분 경과 시 길이방향의 변형도가 1mm 이하여야 한다. 측면전면하중에 대한 변형도는 1000kg의 정하중을 가할 경우 외형은 변하더라도 균열이 발생하지 않아야 한다.Measure the mechanical strength of the cartridge filter using a universal meter. Visually observe the strain for longitudinal strain and lateral front load. Longitudinal strain should be 1mm after removing 560kg static load on 250mm cartridge filter and less than 1mm strain in longitudinal direction. The deformation of the lateral front load should not cause cracking even if the external shape is changed when a static load of 1000 kg is applied.
모든 경우 측면 전면하중에 대한 변형 시험에서 균열은 발생하지 않았다. 단지 길이 방향 변형에서 요철홈을 선반 가공에 의하여 준 경우(비교예 2)에는 강도가 저하됨을 알 수 있다. 본 발명의 방법에 의하여 요철홈을 준 경우(실시예 1~3)에는 요철홈을 주지 않은 경우(비교예 1)와 마찬가지로 기계적 강도를 유지함을 알 수 있다.In all cases, no crack occurred in the deformation test for the lateral face load. It can be seen that the strength decreases only when the uneven groove is given by lathe machining in the longitudinal deformation (Comparative Example 2). When the uneven groove is provided by the method of the present invention (Examples 1 to 3), it can be seen that the mechanical strength is maintained as in the case of not providing the uneven groove (Comparative Example 1).
이상 실험예의 4가지 물성 측정 결과 본 발명에 의하여 제조된 형상을 가진 카트리지 필터는 내부는 여과 정도를 결정하는 균일한 기공(pore)을 가지게 되고, 형상롤라의 돌출부에 의해 눌려진 부분은 방사된 수지의 접착상태를 향상시켜 카트리지 필터의 기계적 강도를 유지시키고, 형상롤러의 오목부에 의하여 형상이 생성된 부분은 여과 표면적을 넓어지게 함과 동시에 내부보다 밀도가 작게 형성되어 카트리지 필터의 불순물포집량(dirt holding capacity)을 증가시킴으로서, 여과 능력이 향상된 원통형 카트리지 필터임을 알 수 있다.As a result of measuring the four physical properties of the above experimental example, the cartridge filter having the shape manufactured according to the present invention has uniform pores for determining the degree of filtration, and the part pressed by the protrusion of the shape roller is formed of the spun resin. The adhesive state is improved to maintain the mechanical strength of the cartridge filter, and the shape formed by the recess of the shape roller increases the surface area of the filtration and at the same time, is formed to be less dense than the inside so that the impurity collecting amount of the cartridge filter (dirt By increasing the holding capacity, it can be seen that the cylindrical cartridge filter with improved filtration capability.
본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 내부는 여과 정도를 결정하는 균일한 기공(pore)을 가지게 되고, 형상롤라의 볼록부(凸)에 의해 눌려진 부분은 방사된 수지의 접착상태를 향상시켜 코어(core)가 필요없고, 여제의 탈락이 없으며, 카트리지 필터의 기계적 강도를 향상시킨다. 또한 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터에서 형상롤러의 오목부(凹)에 의하여 형상이 생성된 부분은 여과 표면적을 넓어지게 함과 동시에 내부보다 밀도가 작게 형성되어 카트리지 필터의 심층(depth) 여과가 가능하여 불순물포집량(dirt holding capacity)을 증가시키고, 제품 수명(service life)을 증가시킨다.The inside of the cylindrical cartridge filter according to the present invention has a uniform pore (pore) to determine the degree of filtration, and the portion pressed by the convex portion of the shape roller is improved by the adhesion state of the spun resin core (core) No), no dropping of the filter media, and improved mechanical strength of the cartridge filter. In addition, in the cylindrical cartridge filter according to the present invention, the shape formed by the concave portion of the shape roller has a wider filtration surface area and a smaller density than the inside, so that depth filtration of the cartridge filter is possible. Thereby increasing the dirt holding capacity and increasing the service life.
또한 본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터는 순수한 폴리프로필렌만으로 제조되어 약품 상용성이 우수하고, 접착제를 사용하지 않고 열접착에 의하여서 제조되기 때문에 계면활성제, 윤할제 등의 용출이 없어 안전성이 우수하다.In addition, since the cylindrical cartridge filter according to the present invention is made of pure polypropylene and has excellent chemical compatibility, and is manufactured by thermal bonding without using an adhesive, there is no dissolution of a surfactant, a lubricant, and the like, and thus safety is excellent.
본 발명에 따른 원통형 카트리지 필터의 제조방법은 막 필터의 표면에 요철홈을 형성시켜 여과 표면적을 넓게 하는 동시에, 별도의 선반가공이나 추가적인 과정을 요하지 않고 성형과 동시에 요철홈을 형성시킴으로써, 섬유 조직의 파괴를 방지하고, 생산 제조비 절감이 달성되어 경제적이며, 재료인 수지 특유의 물성이 유지된다.The manufacturing method of the cylindrical cartridge filter according to the present invention is to form the grooves on the surface of the membrane filter to widen the filtration surface area, and at the same time to form the grooves at the same time molding without the need for additional lathe machining or additional process, It is possible to prevent breakage and to reduce production and manufacturing costs, thereby maintaining economical and material-specific properties of the resin.
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Legal Events
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A108 | Dual application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
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NORF | Unpaid initial registration fee |