KR200472821Y1 - 집진기용 마모방지 여과포 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기정화용 집진기에 사용되는 마모방지 여과포에 있어서, 상기 여과포는 유리섬유재질의 기포(基布)부와, 공기가 유입되는 방향에 마주보는 상기 기포의 일측면에 구비되어 여과기능을 수행하는 아라미드섬유 소재의 여과부와, 상기 기포부의 타측면에 구비되는 아라미드섬유 소재의 배면부를 포함하여 구성되고, 상기 여과포는 상기 기포부를 사이에 두고 그 양면에 여과부 및 배면부를 배치한 상태에서 니들링공정을 통해 제조된다.

Description

집진기용 마모방지 여과포{Preventing abration filter for dust collector}

본 고안은 여과포에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집진기에서 사용되고 내마모성의 향상을 위하여 여과면의 성분을 조절한 여과포에 관한 것이다.

일반적으로 철강공업, 시멘트공업 또는 분체를 원료로 하거나 분체 형태의 제품을 생산하는 공업현장에서는 많은 공정에서 다량의 분진을 포함하는 오염된 함진 공기가 배출되게 되고, 이와 같은 오염된 공기가 그대로 대기중으로 배출된 때는 심각한 대기오염을 초래할 수 있기 때문에 모든 업체에서는 오염된 공기를 정화하여 대기중으로 방출하도록 의무화되어 있고, 이에 대한 기준이 점차적으로 강화되고 있는 실정이다.

이때 공기정화수단으로 채용되는 것 중의 하나가 집진기로서, 이러한 집진기에는 백필터가 구비되는데, 다시 이 집진기용 백필터 내부에는 일반적으로, 공기에 대한 필터링을 수행하는 긴 원형 또는 비원형의 백(bag) 형태를 가진 여과포가 그 중심부에 장착되어 있다.

도 1은 여과포가 채용되는 집진기용 백필터의 일례를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 집진기는 하우징(1) 내측 하부에 함진공기 유입구(2)가 구비되어 있고, 그 중앙부에 수직 및 수평방향으로 격자를 이루며 구성되어 있는 백케이지(3)와 그를 감싸고 있는 여과포(5)로 이루어진 백필터(6)가 위치되어 있으며, 하우징(1) 상부에는 정화된 청정공기가 배출되는 청정공기배출구(7)가 구비되어 있다. 또한 분리판(8)에 의해 백필터(6)가 하우징(1)에 고정, 지지되며, 하우징(1)의 내부공간은 청정 공기실(9)과 함진 공기실(10)로 분리되며, 하우징(1)의 저면에는 함진공기로부터 분리되어 농축된 분진을 배출시키기 위한 분지배출구(11)가 구비되어 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위하여 백필터를 1개 구비한 집진기를 도시하였으나, 상기 백필터는 용도에 따라 다수 개로 구비될 수 있다.

이와 같이 구성된 집진기는 공정 중 또는 공정 후 배출되는 함진 공기를 함진공기 유입구(2)와 청정공기 배출구(7) 사이의 차압에 의하여 함진공기 유입구(2)를 통하여 하우징(1)내로 유입시켜 상기 함진 공기가 순차적으로 함진 공기실(10), 백케이지(3)에 의하여 내부공간이 형성되도록 고정된 여과포(5) 및 청정 공기실(9)을 경유한 후, 청정공기 배출구(7)를 통하여 대기중으로 배출될 수 있으며, 함진 공기가 상기 여과포(5)를 통과하는 동안에 분진 및 오염물이 여과포에 의하여 여과되고, 중력에 의하여 하강하면서 분지배출구(11) 근처에 수집되었다가 분지배출구를 통하여 배출되게 된다. 따라서, 함진 공기 중의 분지 및 오염물이 공기로부터 분리되어 별도로 수거될 수 있으며, 그에 의하여 함진 공기가 청정공기로 여과되어 대기오염을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 이용되는 집진기용 백필터의 여과포(5)가 갖추어야 할 성능으로는 우선 가장 중요한 것으로서 통기성이 좋으면서도 공극이 미세하고, 균일하여 공기만을 잘 통과시키면서도 분진 등은 통과시키지 않는 우수한 여과능이라 할 수 있다. 이와 같은 성능을 가장 잘 나타낼 수 있는 섬유 중의 하나로서 부직포를 들 수 있다.

통상, 부직포라 함은 천연섬유나 인조섬유 또는 합성 필라멘트가 접착제, 용융섬유 등에 의한 접착방법 또는 기계적 방법(예를 들면, 니들펀치(needle punch)법 또는 스티치(stitch)법) 등에 의하여 접합된 포상 물질로서, 일반적으로 잘 늘어나고, 힘없는 직물들을 보강하고, 그 외에 특수용도로 널리 사용되고 있는 것으로서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이해될 수 있을 정도로 공지된 것이다.

특히, 부직포는 부직포를 이루는 섬유들 사이에 틈(기공)이 무수하게 존재하는 형태를 가지며, 이들 기공들 사이로 공기가 자유롭게 통과할 수 있도록 할 수 있기 때문에 상기에서 언급한 바와 같이, 집진기용 백필터의 여과포로 유용하게 사용될 수 있다.

이러한 집진기는, 산업의 발달로 점점 더 미세한 분진들이 더욱 다량으로 발생되고, 환경보호 및 작업환경 등의 개선이 필요한 환경에서, 점점 더 미세해지는 분진들을 효율적으로 포집하여 제거하여야 할 필요성이 있다.

그러나, 고온의 환경에서 사용되는 여과포의 경우에는 마모가 더욱 쉽게 일어나고, 또한 화학약품에 노출된 환경이나 분진마모가 많은 경우에는 여과포의 손상이 더욱 빨리 일어나는 문제점이 있다.

특히, 기존의 여과포의 경우에는 상온에서는 폴리에스터 섬유나 폴리프로필렌 섬유 소재가 주로 사용되고, 상대적으로 고온의 조건에서는 아크릴, PPS섬유, 아라미드, 테프론 소재가 사용되고 있으나, 이들은 각 소재의 특성에 따라 마모성의 차이가 있을 뿐 그 수명이 길지 않다는 점에서는 동일하다.

또한, 이러한 마모로 인하여 시간이 지남에 따라 여과포의 여과효율이 급격하게 저하되어 집진기의 기능이 제대로 발휘되기 어려운 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 집진기에 사용되는 아라미드와 테프론 소재의 여과부와 유리섬유소재의 기포부를 적층하여 제조된 여과포를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 공기정화용 집진기에 사용되는 마모방지 여과포에 있어서, 상기 여과포는 유리섬유재질의 기포(基布)부와, 공기가 유입되는 방향에 마주보는 상기 기포의 일측면에 구비되어 여과기능을 수행하는 아라미드섬유 소재의 여과부와, 상기 기포부의 타측면에 구비되는 아라미드섬유 소재의 배면부를 포함하여 구성되고, 상기 여과포는 상기 기포부를 사이에 두고 그 양면에 여과부 및 배면부를 배치한 상태에서 니들링공정을 통해 제조된다.

상기 여과부와 상기 배면부의 두께는 5.5:4.5 내지 6:4의 비율이다.

상기 여과부 및 상기 배면부는 각각 1차니들링공정을 거쳐 제조된 후에, 상기 기포부를 중심에 두고 양측에 밀착된 상태에서 함께 2차니들링공정을 통해 결합된다.

상기 여과부와 기포부 및 배면부의 두께비율은 6:2:4 이다.

상기 여과부는 아라미드 섬유소재에 테프론 섬유소재가 혼방되어 구성되며, 아라미드 섬유소재와 테프론 섬유소재의 구성비는 75:25 내지 90:10 이다.

위에서 살핀 바와 같은 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 고안에서는 여과포를 구성하는 외면의 여과부가 아라미드섬유와 테프론섬유를 혼방하여 구성되므로 내마모성 및 내열성 그리고 내화학성이 매우 향상되는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에서는 동일한 여과포 전체두께에서 여과부가 차지하는 비중을 상대적으로 늘려, 고속의 분진과의 충돌시에 충분한 완충작용을 하여 여과포의 내구성이 향상될 수 있다.

또한, 본 고안에서는 1차니들링공정을 통해 각 소재의 섬유 교락이 충분히 이루어지도록 한 상태에서 2차니들링공정을 통해 각 소재 사이가 결합되므로, 여과포를 구성하는 기포부와 여과부 그리고 배면부 사이의 결합이 견고해지고 내구성이 향상되는 효과가 있다.

특히, 본 고안에서는 2차니들링공정에서 적층된 소재를 니들이 다양한 깊이로 펀칭하여 이들 사이가 결합되므로 이들 사이의 결합이 더욱 견고해질 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 여과포가 채용되는 집진기용 백필터의 일례를 보인 개념도.
도 2는 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 제조장치의 구성을 개략적으로 보인 개념도.
도 4는 도 5의 제조장치를 이용하여 본 고안 실시예의 여과포에 니들링공정을 수행하는 모습을 보인 단면도.
도 5는 본 고안 실시예와 기존 여과포의 집진효율을 비교한 그래프.
도 6은 본 고안 실시예와 기존 여과포의 마모성을 비교한 그래프.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 이하에서는 집진기용 마모방지 여과포가 적용되는 집진기 또는 여과포 하우징 등에 대한 설명은 고안의 배경이 되는 기술을 참조하기로 하고, 여과포에 대해 설명하기로 한다.

이에 따르면, 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포(이하 '여과포'라 한다)는 분진이 많은 환경, 예를 들어 도로변이나 철강공업, 시멘트공업 등과 관련된 사업장 주변에서 사용되어, 이를 집진(集塵)하여 공기정화를 위한 것이다.

이를 위해, 상기 여과포는 분진이 어느 정도 여과포 표면이나 내부로 유입시켜 포집(捕執)하고, 공기는 이면으로 배출시키게 되는데, 여과포의 성능은 이러한 포집율과 통기성(通氣性)이 높을수록 우수하다고 할 수 있다.

본 실시예에서 상기 여과포는 총 3개의 층으로 이루어지는데, 중심의 기포(基布)부와, 그 양면에 각각 결합되는 여과부(200) 및 배면부(300)로 구성된다. 이하에서는 이들에 대해 순차적으로 설명하기로 한다.

먼저 상기 기포부(100)는 여과포의 중심에 되는 부분으로, 여과포의 형상 유지와 변형을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 기포부(100)는 여과부(200) 및 배면부(300)에 비해 상대적으로 강도가 강한 재질로 만들어져야 하는데, 상기 기포부(100)는 유리섬유재질이나, PPS섬유 테프론(TEFLON) 섬유 등이 가능하며, 여과포가 사용되는 환경에 따라 선택적으로 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 200℃ 이상의 고온에서 사용되는 집진기를 대상으로 하여, 상기 기포부(100)는 유리섬유재질 또는 유리섬유를 포함하는 합성섬유재질로 만들어진다.

상기 여과부(200)는 상기 기포부(100)의 전면에 결합되는 것으로, 실질적으로 분진을 포집하여 집진기능을 수행하는 부분에 해당한다. 이를 위해, 상기 여과부(200)는 공기가 유입되는 방향에 마주보는 기포부(100) 일측면에 결합된다.

또한, 본 실시예에서 상기 여과부(200)는 상기 기포부(100)의 마모를 방지하는 기능도 수행하게 된다. 보다 구체적으로는, 분진이 빠른 속도로 여과포에 충돌하는 경우에는 상기 기포부(100)를 마모시키게 되는데, 상기 기포부(100)가 손상되면 여과포 전체가 교체되어야 한다. 이에 따라 상기 여과부(200)는 상기 기포부(100)의 마모방지 기능도 함께 수행하게 되는 것이다.

이를 위해, 본 실시에에서 상기 여과부(200)는 아라미드섬유 소재로 만들어진다. 아라미드섬유(aramid fiber)는 아미드결합구조를 갖는 것으로, 고분자(高分子) 아미드기(CO-NH)가 2개의 방향족 고리에 직접 결합된 섬유이고, 이에 따라 인장강도, 강인성(强靭性), 내열성이 우수한 특성이 있으며, 고강력·고탄성률을 갖고 있다. 아라미드 섬유의 경우 180℃ 에서 최대 220℃에서 까지 사용이 가능하다.

이에 따라 상기 여과부(200)는 i) 일차적으로는 외부의 분진을 포집하는 기능과 함께, ii) 고속의 분진과의 충돌이나 고온의 환경으로 인하여 상기 기포부(100)가 마모되거나 손상되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

이러한 여과부(200)의 성능을 더 향상시키기 위해서 본 고안에서는 상기 아라미드 섬유 소재에 테프론 섬유소재가 혼방되어 구성된다. 테프론(teflon; Poly Tetra Fluor Ethylene-P.T.F.E) 섬유소재는 사용 온도와 화학 반응에 아주 탁월하여 그 사용 범위가 아주 넓으며, 내화학성, 불연성, 비접착성, 고밀도, 절연성의 특성을 가지고 있다.

특히, 테프론 섬유는 가동온도 240~280℃와 최고압력 20㎏ㆍF/㎠ 하에서 사용 가능하며, 내화학성과 늦은 마찰계수를 특징으로 하므로, 상기한 여과부(200)의 기능중에서 ii) 고속의 분진과의 충돌에서의 완충작용 및 고온의 환경에서 상기 기포부(100)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 충분히 소화할 수 있게 한다.

이때, 바람직하게는, 상기 여과부(200)를 구성하는 아라미드 섬유소재와 테프론 섬유소재의 구성비는 75:25 내지 90:10로 구성되며, 본 실시예에서는 제조비용대비 내마모성능 등을 고려하여 아라미드 섬유소재와 테프론 섬유소재의 혼방비율을 85:15로 하였다.

그리고, 상기 기포부(100)의 반대측면에는 배면부(300)가 결합된다. 상기 배면부(300)는 상기 여과부(200)의 반대편에 해당하는 것으로, 상기 여과부(200)와 마찬가지로 아라미드 섬유로 만들어진다. 상기 배면부(300)는 상기 여과부(200)의 반대면에 결합되어 여과부(200)와 함께 상기 기포부(100)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

이때, 상기 배면부(300)의 경우 여과부(200)와 달리 분진이 흡입되는 방향에 노출되지 않으므로, 제조비용 등을 고려하여 상대적으로 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 내열상기 배면부(300)의 두께는 성과 내화학성 등을 고려하여, 상기 여과부(200)와의 두께 비율이 대략 6:4로 형성된다.

또한, 상기 여과부(200)와 기포부(100) 그리고 배면부(300)의 두께 비율은 6:2:4로 구성됨이 바람직하다. 이는 상기 여과부(200)에 의한 완충작용 및 내마모방지 기능이 가장 중요하므로 여과부(200)의 두께를 가장 크게 하면서, 전체 무게등을 고려하여 기포부(100)의 두께를 작게하고, 배면부(300)의 경우 상대적으로 분진과의 접촉은 적으나 내열성과 내화학성 등을 고려하여 기포부(100)에 비해 상대적으로 두껍게 형성한 것이다.

이와 같은 본 실시예의 여과포와, 기존에 사용되던 여과포 2종류(비교1, 비교2)를 비교한 [표 1]이 아래 도시되어 있다. 참고로 비교1 및 비교2의 경우 부직포인 중간 기포층을 중심으로 그 양측면에 동일한 섬도의 폴리에스터 단섬유층을 결합하여 이루어진 것이다.

	본 실시예	비교1	비교2
재질	유리섬유+아라미드(+테프론)	부직포+폴리에스터	부직포+폴리에스터
중량(g/m2)	620	580	600
두께(mm)	1.9	1.8	2.1

그리고 이들 총 3종류의 여과포의 성능을 테스트한 결과는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.

먼저 도 5에는 본 고안 실시예와 기존 여과포(비교1, 비교2)의 집진효율을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 본 테스트는 1~10㎛의 다양한 입자크기의 분진을 강한 풍력으로 약 3시간 가량 토출시키고, 각 여과포를 통과한 분진의 양을 측정하여 이루어졌다.

이에 보듯이, 본 고안의 여과포는 입자크기 1~10㎛의 영역에서 고르게 높은 집진효율을 보이고 있는데 반하여, 비교1의 경우에는 5㎛ 이하의 영역에서 집진효율이 크게 떨어지는 것을 볼 수 있고, 비교2의 경우에는 3㎛ 이하의 영역에서 집진효율이 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 6에는 본 고안 실시예와 기존 여과포(비교1, 비교2)의 내마모성을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 본 테스트는 상기한 테스트 조건과 동일한 조건에서 각 여과포를 약 600시간 가량 노출시키고 100시간 단위로 집진율을 테스트하는 방식으로 이루어졌다.

이에 보듯이, 본 고안의 여과포는 600시간 후에도 약80%의 성능을 유지했으나, 비교1의 경우에는 약20%, 그리고 비교2의 경우에는 20%미만의 집진율을 나타내어 실질적으로 여과기능을 수행할 수 없는 수준에 이르렀음을 알 수 있다.

결과적으로, 여과포의 중량은 거의 동일한 상태에서 본 실시예의 여과포의 내마모성과 집진효율이 월등하다는 것을 알 수 있다.

	본 실시예1	본 실시예2
재질	유리섬유+아라미드(+테프론)	유리섬유+아라미드
중량(g/m2)	620	615
두께(mm)	1.9	1.9
미세분진 집진율	87%	73%
소정시간 경과후 집진율	78%	65%

한편 상기 [표 2]는 여과포에 테프론섬유를 혼방한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교한 것이다.

이때, 미세분진의 경우 1~3㎛의 미세분진을 토출시킨 결과를 나타내는데, 이에 보듯이 실시예1 즉 테프론섬유가 포함된 경우가 그렇지 않은 실시예2에 비하여 약 15% 정도 높은 집진율을 보이고 있다. 또한, 소정시간(600시간) 경과후의 집진율에 있어서도 실시예1의 경우가 실시예2에 비하여 13% 정도 높은 집진율을 보이고 있음을 알 수 있다. 물론, 실시예2의 경우에도 앞선 비교1, 비교2에 비해서는 월등히 높은 집진율과 내마모성을 보이는 것은 자명하다.

이하에서는 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 제조과정을 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3에는 본 고안에 의한 집진기용 마모방지 여과포의 제조장치의 개략적인 구성이 개념도로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 제조장치를 이용하여 본 고안 실시예의 여과포에 니들링공정을 수행하는 모습이 단면도로 도시되어 있다.

이에 보듯이, 여과포 제조장치는 니들링공정을 위한 것으로, 베이스플레이트(10)와 스트리퍼플레이트(20) 사이의 공간(25)에 모재, 보다 정확하게는 기포부(100)와 여과부(200) 및 배면부(300)가 될 섬유소재가 삽입되고, 이들은 피드롤러(30)에 의해 이동된다.

이동된 모재가 니들링펀치(50) 하방에 위치되면, 니들링펀치(50)가 하강하여 이를 펀칭하게 되는데, 이때 니들링펀치(50)에 구비된 다수개의 니들(60)이 모재를 타격하여 모재 사이의 결속을 가능하게 한다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 여과부(200)과 될 소재와 배면부(300)가 될 소재를 먼저 프리펀칭(1차니들링공정)하게 되는데, 이는 차후에 여과부(200) 및 배면부(300)와 기포부(100) 사이를 연결하기 위한 2차니들링공정에서 보다 소재간의 교락이 견고하게 이루어지도록 하기 위한 것이다. 더불어, 이러한 1차니들링공정에 의하여 여과부(200) 및 배면부(300) 소재 자체의 섬유군을 구성하는 섬유들의 교락이 강해지게 된다.

특히, 여과부(200)의 경우에는 아라미드섬유와 테프론소재가 혼방되어 구성되므로, 이러한 1차니들링공정을 통해 이들 사이의 교락이 더 견고해지게 된다.

이러한 공정을 거친 후에, 상기 여과부(200) 및 배면부(300)의 사이에 상기 기포부(100)를 위치시키고 상기 니들링펀치(50)를 이용하여 2차니들링공정을 거치게 된다. 이 과정에서 상기 여과부(200) 및 배면부(300)는 각각 기포부(100)에 결합되는데, 이러한 2차니들링공정을 통해 별도의 접착제 없이 각 소재 사이가 견고하게 결합될 수 있다.

이때 도 4에서 보듯이, 상기 니들(60)은 다양한 깊이로 상기 소재를 펀칭하게 되는데, 이는 각 소재 사이의 교락이 보다 견고하게 이루어 질 수 있도록 하기 위함이다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 기포부 200: 여과부
300: 배면부

Claims (6)

1. 공기정화용 집진기에 사용되는 마모방지 여과포에 있어서, 상기 여과포는
   유리섬유재질의 기포(基布)부와,
   공기가 유입되는 방향에 마주보는 상기 기포의 일측면에 구비되어 여과기능을 수행하는 아라미드섬유 소재의 여과부와,
   상기 기포부의 타측면에 구비되는 아라미드섬유 소재의 배면부를 포함하여 구성되고,
   상기 여과포는 상기 기포부를 사이에 두고 그 양면에 여과부 및 배면부를 배치한 상태에서 니들링공정을 통해 제조되며,
   상기 여과부 및 상기 배면부는 각각 1차니들링공정을 거쳐 제조된 후에, 상기 기포부를 중심에 두고 양측에 밀착된 상태에서 함께 2차니들링공정을 통해 결합되고,
   상기 여과부는 아라미드 섬유소재에 테프론 섬유소재가 혼방되어 구성되며, 아라미드 섬유소재와 테프론 섬유소재의 구성비는 75:25 내지 90:10 임을 특징으로 하는 집진기용 마모방지 여과포.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 여과부와 상기 배면부의 두께는 5.5:4.5 내지 6:4의 비율임 특징으로 하는 집진기용 마모방지 여과포.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 여과부와 기포부 및 배면부의 두께비율은 6:2:4 임을 특징으로 하는 집진기용 마모방지 여과포.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기포부를 중심에 두고 여과부 및 상기 배면부가 밀착된 상태에서 이루어지는 2차니들링공정에서, 상기 적층된 여과부, 배면부 및 기포부는 다양한 깊이로 니들펀칭되어 결합됨을 특징으로 하는 집진기용 마모방지 여과포.
   
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