KR20060110230A - 가변성의 밀도 측벽을 가진 필터소자 및 그 제조방법 - Google Patents

가변성의 밀도 측벽을 가진 필터소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변성 밀도의 측벽을 가진 필터소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 필터 소자는 섬유질 스트랜드(strands)를 겹치거나 조합하여 형성하되, 여과할 처음 액체나 기체나 기체가 유입되는 필터 소자의 내측면의 스트랜드의 굵기에 비하여, 유입된 액체나 기체나 기체가 필터층을 통과하여 유출되는 외측면의 스트랜드의 굵기를 보다 가늘게 형성하여 필터소자의 유입 측면에서는 액체나 기체나 기체에 함유된 보다 큰 입자를 여과하고 필터소자의 유출 측면에서는 액체나 기체나 기체에 함유된 보다 작은 입자의 물질을 여과한다.
또 여과소자의 유입 측면의 구조강도를 보다 크게 형성하여 유입되는 액체나 기체의 압력으로 유입 측면의 표면이 압착되지 않게 방지하여 오래 사용해도 스트랜드 간의 간극이나 공극을 개방유지 할 수 있고 구조가 간단하여 저렴하게 제조할 수 있고 여과기능이 우수한 필터소자를 제공한다.
필터소자, 유입 측면, 유출 측면, 섬유질 스트랜드.

Description

가변성의 밀도 측벽을 가진 필터소자 및 그 제조방법 {FILTRATION ELEMENT HAVING A VARIABLE DENSITY SIDEWALL AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
도1은 본 발명의 필터소자의 제조장치의 일예시도
도2는 본 발명의 필터 백의 일부를 절결하여 스트랜드의 변화된 굵기의 단면을 나타낸 예시도
도3은 본 발명의 필터 백의 일부를 절결하여 스트랜드의 변화된 두께를 나타낸 예시도
[도면 중 중요한 부분에 대한 부호설명]
10 : 백필터 14 : 홉퍼 12 : 압출기 16 : 노즐 18 : 히터
20 : 스트랜드 22 : 유출구 23 : 매니폴트
30 : 필터백의 측면 28 : 성형롤러 35 : 회전축
본 발명은 가변성의 밀도 측벽을 갖는 필터소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 2005년 4월 19일 출원된 가출원 번호 제 60/672,894호의 우선권을 주장하여 출원된 필터 백(bag)에 적용하는 필터소자에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 저렴하게 제조할 수 있고 여과기능이 우수하여 여과할 액체나 기체가 필터 소자의 두께 단면을 통과하는 중에 각종 크기의 입자 물질을 유효하게 분리 여과할 수 있는 필터소자를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 필터 백의 필터소자에 있어서 액체나 기체의 유입 측면의 스트랜드(strand)의 굵기에 비하여 유입측면의 반대 측의 액체나 기체의 유출 측면의 스트랜드의 굵기를 보다 가늘게 형성하여 여과물질의 큰 입자와 작은 입자를 유효하게 여과 분별할 수 있는 필터소자(filtration element)를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 용융된 가소성물질을 공기압력의 가변에 의해서 굵기를 다르게 변화시키면서 섬유질 물질이나 스트랜드를 압출하여 스트랜드가 겹치거나 조합되어 필터층을 형성하되, 액체나 기체의 유입 측면에 비하여 이와 반대쪽인 액체나 기체의 유출 측면의 스트랜드의 굵기나 두께를 보다 작게 변화시키면서 제조하는 필터소자의 제조방법을 제공하려는데 있다.
본 발명은 필터 백의 필터소자에 있어서, 섬유질 스트랜드(strands)를 겹치거나 조합하여 필터소자(filtration element)를 형성하되, 필터소자의 액체나 기체가 처음 유입되는 유입 측면의 스트랜드의 지름의 크기를 보다 크게 형성하고 액체나 기체의 유입 측면과 반대 쪽에 있는 필터소재를 통과한 액체나 기체가 유출되는 유출 측면의 스트랜드의 지름의 크기를 보다 작게 형성하여 된 것이다.
또한 필터소자의 액체나 기체의 유출 측면에 비하여 액체나 기체가 처음 유입되는 유입 측면의 강도를 보다 크게 형성하여 유입되는 액체나 기체의 압력으로 유입 측면의 표면이 압착되는 것을 방지할 수 있게 한 것이다.
본 발명에 의한 필터소자는 여과할 액체나 기체의 유입 측면에서는 스트랜드의 굵기가 보다 크게 형성되었기 때문에 유입 측면의 여과층에서는 여과할 액체나 기체에 함유된 보다 큰 입자가 여과 분리되고 유입 측면과 반대쪽의 유출 측면의 스트랜드의 굵기는 보다 작게 형성되었기 때문에 유출 측면의 여과층에서는 여과할 액체나 기체나 기체에 함유된 보다 작은 입자가 여과 분리되어 여과효과를 보다 높일 수 있다.
또 필터소자의 유입 측면의 강도를 보다 굵게 형성된 스트랜드에 의하여 보다 강하게 구성하였기 때문에 액체나 기체가 유입할 때의 압력에 의해서 유입 측면의 표면이 압착되는 것이 방지되어 사용 중에도 스트랜드간의 간극이나 공극이 항상 개방 유지되어 여과기능을 보다 높이고 오래 사용할 수 있다.
본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 필터백의 필터소자의 제조에 적용되는 제조장치의 한 실시 예시도이다.
본 발명의 필터소재를 구성하거나 제조하는데 사용되는 소재는 용융된 다음 공기 중에서 건조되면 섬유로 생성되는 물질이 사용되며 예컨대, 폴리플로필렌(polypropylene) 또는 다른 열가소성 물질이면 모두 이용가능하다.
도1에 표시된 바와 같이, 홉퍼(hopper)(14)에 투입된 열가소성 물질은 압출기(12)에 의하여 노즐(18)로 공급되며 노즐(18)의 외주면에는 감긴 히터(16)에 의하여 노즐(18)에 공급된 열가소성 물질을 충분히 용해시킬 수 있게 가열하여 용융 액상으로 흐르게 한다. 매니폴드(manifolds)(23)의 측면에 간격을 두고 가로로 형성된 다수의 배출구(22)를 통하여 가열공기에 의하여 용융된 열가소성 물질이 스트랜드(20)로 성형되면서 배출구(22)에서 스트랜드(20)의 이동경로에 설치된 성형롤러(28)를 향하여 측방으로 진행하여 회전축(35)에 의하여 소정의 속도로 회전되는 성형롤러(28)의 주면에 차례로 감긴다.
이때 성형롤러(28)는 배출구(22)에서 1 내지 3피트(1ft : 30.480cm)의 간격을 두고 설치되며, 30 내지 80 rpm의 속도로 회전된다. 이러한 조건에서 성형롤러(28)의 주면에 감기는 스트랜드(20)는 충분히 냉각되어 여러 겹으로 겹친 층을 이룬다. 성형롤러(28)의 주면에 감기는 스트랜드(20) 가닥수가 증가할수록 필터 백(10)의 두께는 더욱 커진다.
본 발명에서 성형롤러(28)는 금속, 나무, 기타 재료로 형성되며, 성형롤러(28)의 형태는 필터 백(10)의 형태가 된다. 따라서 성형롤러(28)의 형태에 따라 다양한 형태의 필터 백의 필터소자를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하여 제조되는 필터소자는 필터 백의 내측면이 여과할 액체나 기체나 기체가 처음 유입되는 유입 측면(20a)이 되고 그 반대쪽의 필터 백의 외측면이 필터층을 통과한 액체나 기체가 유출하는 유출 측면이 된다.
도2에 표시된 바와 같이, 필터 백(10)에 있어서, 액체나 기체가 처음 유입되 는 유입 측면(20a)을 구성하는 스트랜드(20)의 지름(굵기)이 소정의 크기에서 상기 액체나 기체의 유입 측면(20a)의 반대쪽의 액체나 기체의 유출 측면에 이를수록 스트랜드(20)의 지름의 크기는 점차적으로 작아져서, 보다 조밀하게 층을 이루게 되어 필터 백의 내측면에서 외측면부으로 나갈수록 여과도(濾過度)는 더욱 높아진다.
따라서 액체나 기체가 처음 유입되는 필터 백의 내측면인 액체나 기체의 유입 측면의 필터층에서는 여과할 액체나 기체에 함유된 보다 큰 입자물질이 분리 여과될 수 있고 필터 백의 외측면인 액체나 기체의 유출 측면의 필터층에서는 여과할 액체나 기체에 함유된 보다 작은 입자가 여과 분리될 수 있다. 따라서 필터 백(10)의 내측면에서 외측면으로 필터층(두께 단면)을 통과하는 중에 각종 크기의 입자가 유효하게 여과 분리될 수 있다.
도3에 표시된 바와 같이 필터 백(10)의 내측 면인 액체나 기체가 처음 유입되는 유입측면(20a)에서 액체나 기체가 통과하여 나가는 필터 백(10)의 외측면인 액체나 기체의 유출 측면의 스트랜드(20)가 점차 가늘게 형성되어 있기 때문에 필터층의 단면 두께가 액체나 기체의 유출방향으로 점차 얇게 형성된다.
필터 백(10)의 스트랜드(20)의 두께는 필터 백의 내측면에서는 50 내지 200미크론 정도이고 필터 백의 외측면에서는 5미크론 정도이며, 필터 백의 두께는 3/4인치 내지 1인치의 두께이다. 섬유질 스트랜드의 정확한 지름의 크기 및 필터 백의 두께는 여과물질과 필터 백의 크기에 따라 변경할 수 있다.
또 본 발명에서 필터 백(10)의 제조에 있어서, 보다 굵은 스트랜드(20)를 먼저 성형롤러(28)에 감기게 하고 필터 백의 두께가 점차 증가와 함께 히터(18)의 온 도를 점차 높이어 열가소성 물질을 더욱 용해시키고 매니폴트(23)에서 발생되는 공기압을 더욱 높이며 이로 인해 압출되는 스트랜드의 길이는 더욱 신장되는 동시에그 굵기는 더욱 가늘게 된다. 이러한 방법으로 열가소성 물질의 용융온도의 선택, 용율 열가소성 물질을 노즐로 압출하는 공기압의 제어, 스트랜드의 굵기를 선택적으로 가변하면서 성형롤러에 겹치거나 층이 지게 감어서, 필터 소자의 형식에 따라 다양한 형태의 필터 백의 측벽이나, 카트리지를 제조할 수 있다.
또한 스트랜드의 굵기의 변화뿐 아니라 열가소성 물질의 용융온도 및/ 또는 그 열가소성이 노즐에서 압출되는 공기압의 변화에 따라 스트랜드의 단단함이 증가되어 필터 백의 액체나 기체 유입 측면(20a)의 구성이 더욱 단단하게 된다. 통상적으로 필터 백의 내측면이 사용 중에 유체압에 의해 유약하게 되면 여과액체나 기체의 투과 및 여과기능이 저하된다. 그러나 본 발명의 필터 백은 내측면인 액체나 기체의 유입 측면의 강도가 보다 크기 때문에 여과물질의 입자를 여과 흡수할 수 있는 스트랜드의 공극이나 간극이 항상 개방 유지되어 여과기능을 오래 유지할 수 있다. 또 필터 백의 유입 측면의 단면은 여과 특성에 따라 필터 백의 전체 두께를 넓히더라도 가변할 수 있다.
또 25 미크론 이상의 스트랜드 사이에 간격이나 공극을 갖는 스트랜드로 형성된 단단한 필터 백의 내측면인 유입 측면(20a)을 갖는 필터 백에서 25 psi의 액체나 기체 압력에 대하여 필터 백의 벽의 두께는 15% 정도 줄게 될 것으로 예상된다. 또 10 미크론 미만의 스트랜드 사이에 간극이나 공극을 갖는 스트랜드로 형성된 단단한 유입 측면을 갖는 필터 백에서는 15 psi의 액체나 기체 압력에 대하여 필터 백의 두께는 50% 정도 줄어들 것으로 예상된다.
본 발명은 상기한 설명에 한정되는 것은 아니며 특허 청구범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 필터 백이나 필터소자는 저렴하게 제조할 수 있고 여과기능이 우수하여 여과할 액체나 기체가 필터 소자의 필터층(두께 단면)을 통과하는 중에 각종크기의 입자물질을 유효하게 분리 여과할 수 있다.
또 본 발명의 필터 백이나 필터소자는 액체나 기체의 유입 측면의 스트랜드의 굵기에 비하여 유입 측면의 반대쪽인 액체나 기체의 유출 측면의 스트랜드의 굵기를 보다 가늘게 형성하였기 때문에 여과물질의 큰 입자와 작은 입자를 유효하게 여과 분별할 수 있다.
또 본 발명의 필터 백의 유입 측면의 표면을 단단하게 구성하였기 때문에 오래 사용하여도 액체나 기체 압력에 의해 유입 측면의 표면이 압착되는 것을 방지하고 스트랜드 사이의 간극이나 공극이 양호하게 개방 유지되어 액체나 기체의 투과 및 여과기능이 보다 향상된다.
또 본 발명은 용융된 가소성물질을 공기압력의 가변에 의해서 굵기를 다르게 변화시키면서 섬유질 물질이나 스트랜드를 압출하여 스트랜드가 겹치거나 조합되어 필터 층을 형성하되, 액체나 기체의 유입 측면에 비하여 이와 반대쪽인 액체나 기체의 유출 측면의 스트랜드의 굵기나 두께를 보다 작게 변화시키면서 필터 백이나 카트리지의 형태에 따라 다양하게 제조할 수 있는 등의 여러 가지 효과가 있 다.

Claims (7)

  1. 여과할 액체나 기체가 유입되는 측면과 액체나 기체가 유출되는 측면을 가진 여과 소자에 있어서, 여과소자는 섬유질 스트랜드(strands)가 복합적으로 중첩된 두께를 이루며, 액체나 기체의 유입측 측면부의 섬유질 스트랜드의 굵기에 비하여 액체나 기체의 유출측 측면부의 섬유질 스트랜드의 굵기가 보다 가늘게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 밀도 측면을 갖는 여과소자.
  2. 제1항에 있어서, 여과소자의 섬유질 스트랜드는 액체나 기체 유입의 측면부에서 액체나 기체 유출의 측면부에 이르는 두께의 가로 치수가 점진적으로 변하여 형성된 가변 밀도 측면을 갖은 여과소자.
  3. 제1항, 또는 제2항에 있어서, 여과소자의 액체나 기체 유입측에서 액체나 기체의 유출측에 이르는 측면부의 섬유질 스트랜드의 강도를 점차 변화시키어 액체나 기체 유입측 측면부의 스트랜드 강도를 보다 크게 형성하여서 된 가변 밀도 측면을 갖는 여과소자.
  4. 상기 여과소자의 제조방법에 있어서,
    a) 가스압력에 의하여 열가소성 물질을 노즐로 압출하여 섬유질 스트랜드를 형성하는 단계와,
    b) 열 가소성 물질을 노즐로 압출하기 전에 노즐을 가열하는 단계와,
    c) 섬유질 스트랜드에 의하여 여과소자의 측면부를 형성하는 단계와,
    d) 여과소자의 액체나 기체 유입측 측면부의 섬유질 스트랜드의 긁기를 보다 크게 변화시키는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 가변 밀도 측면을 갖는 여과소자의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 여과소자의 스트랜드의 굵기를 변화시키기 위하여 노즐을 통하여 가스압력을 가변하는 단계를 포함하는 가변 밀도 측면을 갖는 여과소자의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 여과소자의 스트랜드의 굵기를 변화시키기 위하여 열가소성 물질을 노즐로 압출하기 전에 가열온도를 가변하는 단계를 포함하는 가변 밀도 측면을 갖는 여과소자의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 여과소자의 액체나 기체 유입측의 측면부에서 스트랜드의 경도(硬度)를 가변하는 단계를 포함하는 여과소자의 제조방법.
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