KR200223287Y1 - 여과능력이 향상된 원통형 카트리지 필터 - Google Patents

Abstract

본 고안의 원통형 카트리지 필터는 여과능력이 향상된 필터로서, 압출기에 의해 용융·압출·방사되는 합성수지를 권취봉에 부직포 형태로 권취할 때 형상롤러에 마련된 형상홈에 의해 요철의 형상을 권취와 동시에 형성한다.

이렇게 제조된 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 증가시킴으로써, 여과 능력이 향상된 원통형 카트리지 필터에 관한 것이다.

이렇게 제조된 원통형 카트리지 필터는 별도의 선반가공이나 추가적인 비용을 요하지 않고 성형과 동시에 요철(凹凸)홈을 형성시켜 여과능력이 향상될 뿐 아니라, 섬유 조직의 파괴를 방지하여 여재의 탈락을 방지하고, 재료인 수지 특유의 기계적 강도가 유지되며, 생산 제조비 절감이 달성되어 경제적이다.

Description

여과능력이 향상된 원통형 카트리지 필터{Cylindrical cartridge filter with improved filtering capacity}

본 고안은 여과능력이 향상된 원통형 카트리지 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 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.

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.

따라서 필터는 점차 미세한 이물질을 여과할 수 있고, 이물질의 종류에 따라 선별 여과할 수 있는 필터가 다양하게 발전하고 있다.

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.

일반적으로 폴리올레핀계 수지는 기계적, 열적, 전기적 특성이 우수하고, 내약품성 및 성형성이 우수한 범용수지로 필름, 용기 제작에 많이 사용되고 있다.

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.

이러한 우수한 물성을 갖는 폴리올레핀계 수지를 필터 재료로 사용하여 소구하고자 하는 물성을 얻고자 하는 노력이 있었다.

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.

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.

또한 카트리지 필터의 여과 표면적을 높이기 위한 방법으로, 종래에는 원통형의 미가공 필터를 제조한 후, 별도의 선반가공과 같은 후가공처리를 하여 요철을 형성하는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 선반가공에 따른 필터 표면 조직의 파괴, 이로 인한 기계적 강도의 저하로 인해 제품 품질의 열화가 초래된다.

본 고안자는 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 고안에 이르렀다.

본 고안의 목적은 수지 고유의 기계적 물성이 유지되고, 여과능력이 향상된 부직포 형태의 원통형 카트리지 필터를 제공하는데 있다.

도 1a 및 1b는 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터를 제조하기 위한 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 권취 형상부의 확대도이다.

도 3는 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 필터 생성부의 확대도이다.

도 4는 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 단면도이다.

도 5은 종래의 형상을 가진 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.

도 6은 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.

도 7은 본 고안에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 압출기, 2: 권취봉, 3: 형상롤러, 4: 권취기, 5: 다이,

6: 권취봉과 형상롤러의 간격, 7: 스프링, 8: 카트리지 필터.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 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.

본 고안에서 사용되는 합성수지로는 주로 폴리올레핀계 수지 또는 이들의 혼합물이 있으나, 성형성, 내충격성, 내열성 및 내약품성이 우수한 폴리프로필렌 수지가 바람직하게 사용된다. 또한 본 고안에서는 이러한 원통형 카트리지 필터의 재료로서, 상기 폴리올레핀계 수지 이외에는 기타 첨가제를 함유하지 않는다. 이는 여과하고자 하는 유체에 의해 필터의 재료 성분이 용출되지 않게 하기 위함이다.

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.

본 고안에서 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 고안의 특징인 여과능력의 향상이 미흡하며, 깊이가 10mm를 넘으면, 카트리지 필터의 물성이 저하되거나 찢어질 우려가 있다. 요철간의 반복되는 간격은 5mm 이상이 바람직하다.

이하, 본 고안의 원통형 카트리지 필터를 구체적으로 설명한다.

본 고안의 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.

보다 구체적으로는, 상기 압출기는 본 고안의 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.

또한 상기 권취기는 통상적으로 사용할 수 있는 권취기에 있어서, 본 고안의 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.

상기 권취봉(2)의 직경은 얻고자 하는 카트리지 필터의 내경에 따라 교체가 가능하며, 바람직하게는 20∼30mm의 직경을 가지며, 본 고안의 실시예에서는 27mm의 직경을 갖는 권취봉을 사용한다.

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 고안의 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)와의 마찰력에 의하여 역방향으로 회전하면서 일정한 압착력을 준다. 이때 형상롤러의 오목부(凹)에는 방사되는 수지가 느슨하게 권취되면서 필터의 표면이 중심보다 밀도가 작은 카트리지 필터를 제조한다.

또한 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 제조방법은,

(1) 압출기에서 합성수지를 용융·압출·방사시키는 단계;

(2) 용융·압출·방사된 합성수지를 권취봉에서 부직포 형태로 권취하고, 권취됨과 동시에 요철홈이 형성된 카트리지 필터를 제조하는 단계;

(3) 상기 제조된 원통형 카트리지 필터를 권취봉으로부터 회수하는 단계로 이루어진다.

상기 단계 (1)에서 압출기는 통상의 압출기를 사용하며, 공급된 합성수지는 압출기에서 용융되어 다이를 통하여 압출·방사된다.

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 되어 방사되는 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 고안에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상을 도 4와 도 7에 도시하였다.

상기 단계 (3)에서는, 권취봉의 착탈장치를 마련하여 제조된 원통형 카트리지 필터를 제거한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

도 1a 및 1b는 본 고안에 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.

도 2는 본 고안에 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.

도 3은 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 필터 생성부의 확대도이다.

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.

도 4는 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 단면도이다.

도 4의 형상 이외의 본 고안에 의하여 제조될 수 있는 다른 원통형 카트리지 필터의 형상은 제 7도에 나타내었다.

도 5는 종래의 형상을 가진 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.

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.

도 6은 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터의 섬유질 확대도이다.

도 5와는 달리 조직이 파괴되지 않았으며, 카트리지 필터 표면의 볼록부(凸)는 중앙보다 밀도가 적음을 보여준다.

도 7은 본 고안에 의하여 제조될 수 있는 원통형 카트리지 필터의 형상이다.

실시예 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.

실시예 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.

실시예 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.

이렇게 얻어진 원통형 폴리프로필렌 카트리지 필터(실시예 1~3)의 여과 정도, 통수량대 차압, 불순물 포집량, 기계적 강도를 하기 표에 나타낸다.

비교예 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.

비교예 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.

이렇게 얻어진 원통형 폴리프로필렌 카트리지 필터(비교예 1~2)의 여과 정도, 통수량대 차압, 불순물 포집량, 기계적 강도를 하기 표에 나타낸다.

시험예

본 고안의 프로필렌 수지 카트리지 필터의 물성은 하기 방법에 의해 측정하였다.

(1) 여과 정도 측정

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.

여과 정도 측정(%)

입자의 크기	4㎛	6㎛	8㎛	10㎛
실시예 1	93	97	99	100
실시예 2	94	98	100	100
실시예 3	90	94	96	98
비교예 1	94	98	100	100
비교예 2	92	96	98	99

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.

(2) 통수량 대비 차압 측정

카트리지 필터의 통수량 변화에 따른 카트리지 필터의 입구와 출구의 압력차를 측정한 것이다. 250mm 카트리지 필터에 일정 유량으로 증류수를 통과시키면서 차압계를 사용하여 압력차를 측정한다.

통수량(LPM) 대비 차압(psid) 측정

	통수량 (LPM)
	10	20	30	40	50
차압(psid)	실시예 1	1.0	2.0	3.0	4.5	6.5
	실시예 2	1.0	2.5	3.0	4.5	6.5
	실시예 3	1.5	3.0	4.5	6.0	9.0
	비교예 1	1.0	2.5	3.5	4.5	7.0
	비교예 2	1.0	2.0	3.0	4.5	6.0

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.

(3) 불순물 포집량 측정

무게를 아는 250mm 카트리지 필터에 30L/분의 유속으로 증류수를 통과시키면서 카보런덤 #1200을 차압이 40 psid에 이르기까지 가한다. 이 차압 하에서 30분간 같은 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.

불순물 포집량 (g) 측정

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
포집량(g)	145	50	73	48	32

요철홈의 형상을 준 카트리지 필터는 카트리지 필터의 볼록부가 불순물을 다량 포집할 수 있는 낮은 밀도를 가지는 경우 불순물 포집량이 급격히 증가됨을 볼 수 있다.

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 고안에 의하여 카트리지 필터에 요철홈의 형상을 준 경우(실시예 1 ~ 3)에 형상을 주지 않은 경우(비교예 2)보다 포집량이 증가함를 알 수 있다.

(4) 기계적 강도 측정

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.

기계적 강도 측정

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
길이방향 변형	불변	불변	불변	불변	변형
측면전면 하중에 대한 변형	균열 무	균열 무	균열 무	균열 무	균열 무

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 고안의 방법에 의하여 요철홈을 준 경우(실시예 1~3)에는 요철홈을 주지 않은 경우(비교예 1)와 마찬가지로 기계적 강도를 유지함을 알 수 있다.

이상 실험예의 4가지 물성 측정 결과 본 고안에 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.

본 고안에 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 고안에 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.

또한 본 고안에 따른 원통형 카트리지 필터는 순수한 폴리프로필렌만으로 제조되어 약품 상용성이 우수하고, 접착제를 사용하지 않고 열접착에 의하여서 제조되기 때문에 계면활성제, 윤할제 등의 용출이 없어 안전성이 우수하다.

본 고안에 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.

Claims (3)

1. 압출기에 의해 용융·성형·방사되는 합성수지로부터 제조된 원통형 카트리지 필터로서, 권취시 원통형 필터 형성과 동시에 권취봉과 소정의 간격을 두고 위치한 형상롤러에 마련된 형상홈에 의해 압착되어 필터 표면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 요철의 볼록부(凸)의 최고부에서 오목부(凹)의 최저부까지의 깊이가 1~10mm인 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지 필터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 요철 간의 반복간격이 5mm 이상인 것을 특징으로 하는 원통형 카트리지 필터.