KR20160050077A - 고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법 - Google Patents

고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법에 관한 것이며, 아래와 같은 단계를 포함한다. 1. 방사액은 용해베슬을 통과하면서 충분히 용해되고 그 점도는 450000mpaㆍs ~ 500000mpaㆍs에 도달하여 사용대기한다. 2. 단계 1에서 사용대기하는 방사액을 용해베슬에서 압축공기를 동력으로 여과하여 거품 제거 베슬(1)의 투입구(3)에 수송한다. 3. 거품 제거 베슬(1)에서 거품 제거 베슬(1) 내 압력을 500pa ~ 3000pa를 유지하는 전제하에 분리, 박막 긁기, 상승, 절단을 포함한 복합 거품 제거 방법으로 연속처리를 진행한다. 4. 샘플채집구(18)에서 샘플링하여 거품 제거 정도 검측을 실시하여, 합격 시 거품 제거 과정을 종료하고, 불합격 시 합격될 때까지 단계 3을 반복하여 거품 제거 과정을 완성한다.

Description

고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법{COMPOSITE DEFOAMING METHOD FOR HIGH-VISCOSITY PURE-CHITOSAN SPINNING SOLUTION}
본 발명은 초고점도 방사액의 거품 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초고점도 순키토산 방사액의 거품 제거 방법에 관한 것이다.
순키토산 섬유는 새우와 게의 껍질의 추출물로 제조한 섬유로서, 전통적인 육지 천연섬유와 합성섬유와 비교시 여러가지 특수한 장점이 있다. 우선, 석유에 의뢰하지 않으며, 또 농용토지도 점유하지 않아 화학섬유의 제3원료 원천을 개척하였다. 둘째로, 페기물을 이용하였기에 녹색, 친환경적이고 지속적 발전 추세에 부합된다. 또한 순키토산 섬유는 광범위한 세균 억제, 곰팡이 방지, 우수한 생물 적합성과 무면역원성을 갖고 있으며, 그리고 흡수 부착 킬레이팅 기능이 있고 지혈 및 호전 촉진, 흉터 감소 등 역할을 할 수 있다. 그 기능 역할에 기반하여, 우주비행, 의료위생, 군용/민용 방직품, 여과 보호 등 분야에 광범위하게 적용하며, 시장 잠재력이 아주 크다. 동시에 인류의 건강사업에 적극적인 추진 역할을 한다.
탈아세틸도와 점도는 키토산의 중요한 품질지표이다. 알다시피 키토산 분자량이 클수록 그 점도가 크다. 점도와 분자량의 관계 Mark-Houwink로 보면, 즉: [η] = kMα(η:점도， mpaㆍs， K: 상수，M: 상대분자질량， α: 분자량과 관련된 수치)로부터 순키토산 방사액의 점도가 높을수록 분자량이 크고 제조한 순키토산 섬유의 건조 인장 강도가 높으며, 신장율이 높을수록 가방직 성능도 좋다. 때문에 고점도의 순키토산 방사액만이 고품질 순키토산 섬유의 방사 요구에 부합되며, 현재 고품질의 순키토산 섬유 제조에 필요한 방사액의 점도는 450000mpaㆍs 이상이 좋다.
절편형 키토산은 칼슘제거 및 단백질 제거후 조직 내부에 대량의 빈 간극이 발생하고 그 간극은 기체로 차있다. 또한 절편형 키토산 원료는 2조각 또는 다조각이 포개져 형성되고 그 간극에도 대량의 기체가 차있으며 이러한 기체는 키토산 용해과정에 키토산 용해액 내부에 점착되어 빠져나오지 못한다. 동시에 키토산 방사액은 교반 용해, 여과, 수송 과정에도 일부 거품이 발생하며 이러한 거품은 방사액을 따라 거품 제거 베슬 내부에 수송된다.
습식방사시 방사액 거품이 방적돌기에서 분출되어 응고통에 진입하면 안된다. 만약 방사액의 거품이 응고통에 분출되면, 거품이 유출되면서 실이 끊기게 된다. 동시에 순키토산 섬유의 방사액 점도는 450000mpaㆍs 이상이고 이 점도의 방사액은 일반접착제 방사액 점도의 10배에 가깝다. 일반 기법으로 거품 제거시 생산효율이 아주 낮기에 산업화 생산이 어렵다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 기존 기술의 부족점을 극복하여 거품 제거 효율이 높고 거품 제거 효과가 좋으며, 방사액에 적용하는 점도 범위가 광범위한 거품 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술수단은:
고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법에 관한 것으로서, 아래 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
단계 1，방사액이 용해베슬에서 충분히 용해되어 그 점도가 450000 ~ 500000mpaㆍs에 도달하고, 사용대기;
단계 2，단계 1에서의 방사액을 압축공기를 동력으로 용해 베슬에서 여과기를 통해 거품 제거 베슬의 투입구로 수송함;
단계 3，거품 제거 베슬에서 진공을 형성하고 거품 제거 베슬 내부의 압력이 500pa ~ 3000pa을 유지하는 조건하에서 단계 2의 방사액을 분리, 박막 긁기, 상승, 절단을 포함한 복합 거품 제거 방법으로 연속처리한다. 그 상세내용은 아래 과정을 포함한다.
a) 고압 분리 절단: 단계 2에서 압축공기 동력으로 거품 제거 베슬의 투입부에 수송한 방사액을 환형 투입도관 밑부분에 가득 분포된 방출 작은 홀을 통해 압출함;
b) 박막 긁기 및 절단: 상기 a) 단계에서 압출한 방사액이 거품 제거 베슬 내부의 우산형 확산판에 떨어져 우산형 확산판의 안쪽 변두리에서 바깥 변두리에 유동하며, 우산형 확산판의 바깥 변두리까지 흘렀을 때 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내림;
c) 상승 분리 절단, 박막 긁기 및 절단: 상기 b) 단계에서 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내린 방사액은 프로펠러의 교반축을 거쳐 우산형 확산판 위측 내부 통체 내부까지 상승하고, 액체유출 홀을 통해 분리되어 우산형 확산판에 흘허내렸다가 우산형 확산판을 따라 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내린다.
상기 c) 단계는 순환 진행된다.
상기 단계 3의 a, b, c는 상기 거품 제거 베슬 내에서 완성된다.
단계 4，단계 3을 거친 방사액은 샘플채집구에서 샘플링하고 거품 제거 정도 검측을 실시하여 합격 시 거품 제거 과정을 종료하며, 불합격 시 합격될 때까지 단계 3을 반복하여 거품 제거 과정을 완성한다.
상기 거품 제거 베슬은 거품 제거 베슬 본체(1), 교반장치(2)를 포함한다. 상기 거품 제거 베슬 본체(1) 윗부분에는 투입구(3), 진공구(5), 진공파괴기체입구(15), 진공계(17)가 설정되어 있고; 밑부분 중심위치에는 방출구(4)가 설정되어 있고,밑부분 측면에는 샘플채집구(18)가 설정되어 있으며; 상기 거품 제거 베슬 본체(1) 내부 윗부분에는 환형 투입도관(7)이 설정되어 있고, 상기 환형 투입도관(7)과 투입구(3)는 통하여 있고, 상기 환형 투입도관(7) 수평중심면 아래부분에 직경이 0.5mm ~ 5mm인 작은 홀(8)이 가득 분포되어 있음；
상기 거품 제거 베슬 본체(1) 내의 축심위치에 내부 통체(9)가 설정되어 있고 상기 내부 통체(9)의 윗부분 통체입구는 직경이 0.5mm ~ 5mm인 액체유출 작은 홀(11)로 가득찬 원판으로 밀폐되어 있고, 아랫부분 통체 입구는 오픈되어 있다. 내부 통체(9)의 상반부의 외부 둘레에는 우산형 확산판(10)이 설정되어 있고, 내부 통체(9)는 우산형 확산판(10)에 의해 상부와 하부로 나누어진다. 상기 우산형 확산판(10)의 외부 변두리와 거품 제거 베슬 본체(1)의 내벽 사이에는 100mm ~ 200mm의 간극이 있다. 상기 내부 통체(9)의 우산형 확산판(10) 윗쪽부분 통체에는 직경이 0.5mm ~ 5mm인 액체유출 작은 홀(11)이 가득 분포되어 있다.
상기 우산형 확산판(10) 아래 변두리는 거품 제거 베슬 본체(1)의 유효용적 액면 위에 있고, 상기 우산형 확산판(10)과 내부 통체(9)는 a = 65° ~ 80°의 축선 각도를 이룬다.
상기 교반동력장치(13)은 모터, 감속기, 동력받침대(25)를 포함한다. 동력받침대(25)는 반응조(1)의 꼭대기 외벽 중심위치에 설치되고 동력받침대(25) 위에 감속기와 모터를 설치한다. 교반축(12)의 상단에 교반동력장치(13)를 설치하고 교반축(12)과 감속기의 수출축은 연동한다. 상기 교반축(12)은 상단에서 아래로 동력 받침대(25) 내에 설정된 베어링-마운티드를 관통하고, 반응조(1)과 교반축(12) 사이 간극의 기계밀봉장치(16)을 관통하면서 용해 베슬 1에 들어가고, 하단은 밑부분 베어링-마운티드(6)에 고정시킨다. 상하단 고정을 통해 교반축(12)의 운행은 더욱 안정화 된다.
상기 내부 통체(9)의 내벽과 프로펠라(14) 사이에는 3mm ~ 5mm의 간극이 있다.
단계 2에서 방사액은 용해베슬에서 0.8Mpa ~ 1.2Mpa의 압축공기를 동력으로 2 여과기를 통해 여과되면서 거품 제거 베슬의 투입구에 수송된다.
단계 3에서 상기 프로펠라를 장착한 교반축은 60 ~ 90 RPM의 속도로 회전하면서 거품 제거 베슬 밑부분의 방사액을 우산형 확산판 위로 상승시킨다.
본 발명의 유리한 효과는:
a, 베슬 본체 내부 상측에 환형 투입도관이 설치되어 있고 환형 투입도관과 투입구가 통하여 있으며, 밑부분에 다수의 방출 작은 홀이 설정되어 있으며, 압력이 있는 고점도 순키토산 방사액이 투입구를 통해 환형 투입도관에 들어가고 다시 방출 작은 홀로 압출할 때 방출 작은 홀의 직경이 0.5mm ~ 5mm 밖에 안되고 거품 제거 베슬 내부 압력이 3000pa 이하이기에 방사액이 중력의 작용하에 우산형 확산판에 자유낙하하고 방사액 내의 거품은 방출 작은 홀에서 분리시 절단되고 방사액 계면층이 변화되면서 거품이 신속히 탈출하여 고압 분리 절단의 1차 거품 제거 과정을 완성한다.
b, 1차 거품 제거를 실현한 순키토산 방사액은 균일하게 우산형 확산판에 떨어지고, 중력의 작용과 우산형 확산판의 경사각도에 의해 방사액은 우산형 확산판 내부 변두리에서 우산형 확산판의 외부 변두리로 유동하면서 방사액 박막을 형성하고 거품 제거 면적을 증대시키면서 거품 제거 베슬 내부 압력이 3000pa 이하인 조건하에서 일부 거품이 자유로 유출되게 한다. 방사액이 우산형 확산판 변두리까지 흘렀을 때 방사액은 중력의 작용하에 반응조의 밑부분까지 흘러내리고, 흘러내릴 때 우산형 확산판 외부 변두리는 방사액에 절단 작용을 발생하여 방사액 계면층에 변화가 발생하면서 거품이 신속히 이탈하여 박막 긁기 및 절단의 2차 거품 제거 과정을 완성한다
c, 본 발명의 상기 거품 제거 베슬은 내부 통체와 프로펠라가 달린 교반축을 가지고 있으며, 그리고 우산형 확산판 상부의 내부 통체 벽과 상단 밀봉덮개에 액체유출 작은 홀이 가득 분포된 특수 구조를 가지고 있으며, 2차 거품 제거 과정을 완성한 순키토산 방사액이 프로펠라의 교반을 거쳐 베슬 밑부분에서 내부 통체 윗부분까지 상승하며, 이 순키토산 방사액은 액체유출 작은 홀을 통해서만 압출되면서 (a) 과정의 거품 제거 효과를 구현한다. 방사액이 우산형 확산판 위에서 베슬 밑부분에 흐르는 과정에서 (b) 과정의 거품 제거 효과를 실현하고, 이 교반상승 장치의 하나의 프로세스를 완성하면서 (a)와 (b) 두 개 거품 제거 과정의 거품 제거 효과를 구현한다. 특히 일반 거품 제거 기법 적용 시에 거품 제거 베슬 밑부분의 방사액의 거품 제거 가 잘 안되는 문제를 해결하였다. 이 장치는 연속적으로 운행하면서 고효율, 고품질의 거품 제거를 실현한다.
d, 거품 제거의 실제효과로부터 보면: 동일 용적, 동일 절단면적의 거품 제거 베슬 내부에서 본 발명 사용 시, 6t의 점도 500000 mpaㆍs의 순키토산 방사액에 대해 8시간 내에 거품 제거를 완성할 수 있고; 일반 거품 제거 기술 적용 시, 6t의 점도 500000 mpaㆍs인 순키토산 방사액에 대해 40 ~ 55 시간에야 거품 제거를 완성할 수 있다. 이로부터 보다시피, 본 발명은 거품 제거 효율을 5 ~ 7배 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 구조 예시도이다.
본 특허를 정확하게 설명하기 위하여 도면 1, 2와 결합시켜 아래와 같이 상세히 설명한다.
실시예 1: 용해베슬을 통해 충분히 용해된 6t의 점도가 500000 mpaㆍs인 초고점도 순키토산 방사액이 용해베슬에서 0.8Mpa의 압축공기를 동력으로 2급의 여과기를 통해 여과되면서 거품 제거 베슬의 투입구에 수송된 후, 다시 진공을 형성하고 거품 제거 베슬 내부의 500pa 압력을 유지하는 거품 제거 베슬 내의 환형 투입도관에 들어갔다가 방출 작은 홀로부터 압출되며, 방사액은 중력의 작용하에 우산형 확산판에 자유낙하하고 방사액 내부의 거품은 방출 작은 홀에서 분리시 절단되고, 방사액 계면층이 변화되면서 거품이 신속히 탈출하여 고압 분리 절단의 1차 거품 제거 과정을 완성한다.
1차 거품 제거를 실현한 순키토산 방사액은 균일하게 우산형 확산판에 떨어지고, 중력의 작용과 우산형 확산판의 경사각도에 의해 방사액은 우산형 확산판 내부 변두리에서 우산형 확산판의 외부 변두리로 유동하면서 방사액 박막을 형성하고 거품 제거 면적을 증대시키며, 거품 제거 베슬 내부 압력이 500pa인 조건하에서 일부 거품이 자유로 유출된다. 방사액이 우산형 확산판 변두리까지 흘렀을 때 방사액은 중력의 작용하에 용해베슬의 밑부분까지 흘러내리고, 흘러내릴 때 우산형 확산판 외부 변두리는 방사액에 절단 작용을 발생하여 방사액 계면층에 변화가 발생하면서 거품이 신속히 이탈하여 박막 긁기 및 절단의 2차 거품 제거 과정을 완성한다.
2차 거품 제거 과정을 실현한 순키토산 방사액은 프로펠라가 달린 교반축을 경과하면서 평균 90RPM의 속도로 회전하며, 프로펠라에 의해 상기 우산형 확산판의 윗부분의 내부 통체에 상승하고, 상기 우산형 확산판 윗부분의 내부 통체 벽과 상부통체입구에 몇개의 액체유출 작은 홀이 설정되어 있기에 이 방사액들은 액체유출 작은 홀로 압출되면서 (a) 과정의 거품 제거 효과를 구현한다. 방사액이 우산형 확산판에에서 베슬체 밑부분에 흐르는 과정에 (b) 과정의 거품 제거 효과를 구현한다. 이 교반상승장치의 한개 프로세스를 통해 (a)와 (b) 두 개 거품 제거 과정의 효과를 구현한다. 특히 일반 거품 제거 기법 적용 시 거품 제거 베슬 밑부분의 방사액의 거품 제거가 잘 안되는 문제를 해결하였다. 이 장치는 연속적으로 운행하면서 고효율, 고품질의 거품 제거를 실현한다.
교반상승 거품 제거 후의 방사액을 샘플채집구에서 샘플링하여 거품 제거 정도 검측을 실시하며, 합격 시 거품 제거 과정을 종료하고, 불합격시 합격될 때까지 단계3을 반복하여 거품 제거 과정을 완성한다.
분리, 박막 긁기, 상승, 절단을 포함한 복합 연속 거품 제거 처리를 통해 용해베슬에서 충분히 용해된 6t의 점도가 500000 mpaㆍs인 고점도 순키토산 방사액은 6 - 8시간 내에 거품이 깨끗하게 제거된다.
실시예 2: 실시예 1의 단계를 반복하여 용해베슬에서 충분히 용해된 6t의 점도가 450000 mpaㆍs인 초고점도 순키토산 방사액에 대해 1. 2Mpa의 압축공기를 동력으로, 진공을 형성하고 거품 제거 베슬내의 3000pa의 압력을 유지하는 전제하에 교반축이 평균 60RPM의 속도로 회전하면서 본 발명의 고효율, 고품질의 거품 제거 를 실현한다.
실시예 3: 실시예 1의 단계를 반복하여 용해베슬에서 충분히 용해된 6t의 점도가 480000 mpaㆍs인 초고점도 순키토산 방사액에 대해 1. 0Mpa의 압축공기를 동력으로, 진공을 형성하고 거품 제거 베슬 내의 2000pa의 압력을 유지하는 전제하에 교반축이 평균 70RPM의 속도로 회전하면서 본 발명의 고효율, 고품질의 거품 제거 를 실현한다.
[산업상 이용가능성]
알다시피, 순키토산 방사액의 점도가 높을수록 그 제조한 순키토산 섬유의 건조 인장 강도가 높으며, 신장율이 높을수록 가방직 성능도 좋다. 상온에서 순키토산 방사액은 시간의 연장에 따라 감성(degradation) 현상이 발생되어 점도가 낮아지면서 제조한 순키토산 섬유의 품질이 떨어진다.
본 발명은 순키토산 방사액 거품 제거 효율을 향상시켜 연속적인 산업화 생산을 실현함과 동시에 방사액 점도의 감성 현상을 감소하여 순기토산 섬유의 품질을 보증한다.
이 발명은 기타 고점도 방사액의 거품 제거에도 적용된다.
1: 거품 제거 베슬 본체
2: 교반장치
3: 투입구
4: 방출구
5: 진공구
6: 슬라이드 베어링-마운티드
7: 환형 투입도관
8: 방출 작은 홀
9: 내부 통체
10: 우산형 확산판
11: 액체유출 작은 홀
12: 교반축
13: 교반동력장치
14: 프로펠라
15: 진공파괴기체입구
16: 기계밀봉장치
17: 진공계
18: 샘플채집구

Claims (3)

  1. 단계 1, 방사액이 용해베슬에서 충분히 용해되어 그 점도가 450000 - 500000mpa. s에 도달하고, 사용 대기;
    단계 2，상기 단계 1에서의 방사액을 압축공기를 동력으로 용해베슬에서 여과기를 통해 거품 제거 베슬의 투입구로 수송함;
    단계 3，거품 제거 베슬에서 진공을 형성하고 거품 제거 베슬 내부의 압력이 500pa ~ 3000pa을 유지하는 조건하에서 단계 2의 방사액을 분리, 박막 긁기, 상승, 절단을 포함한 복합 거품 제거 방법으로 연속처리한다. 그 상세내용은 아래 과정을 포함함:
    a) 고압 분리 절단: 상기 단계 2에서 압축공기 동력으로 거품 제거 베슬의 투입부에 수송한 방사액을 환형 투입도관 밑부분에 가득 분포된 방출 작은 홀을 통해 압출함;
    b) 박막 긁기 및 절단: 상기 a) 단계에서 압출한 방사액이 거품 제거 베슬 내부의 우산형 확산판에 떨어져 우산형 확산판의 안쪽 변두리에서 바깥 변두리에 유동하며, 우산형 확산판의 바깥 변두리까지 흘렀을 때 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내림;
    c) 상승 분리 절단, 박막 긁기 및 절단: 상기 b) 단계에서 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내린 방사액은 프로펠러의 교반축을 거쳐 우산형 확산판 위측 내부 통체 내부까지 상승하고, 액체유출 홀을 통해 분리되어 우산형 확산판에 흘러내렸다가 우산형 확산판을 따라 거품 제거 베슬 밑부분에 흘러내림;
    상기 c) 단계는 순환 진행됨;
    상기 단계 3의 a), b), c)는 상기 거품 제거 베슬 내에서 완성됨;
    단계 4，상기 단계 3을 거친 방사액은 샘플채집구에서 샘플링하고 거품 제거 정도 검측을 실시하여 합격 시 거품 제거 과정을 종료하며, 불합격 시 합격될 때까지 단계 3을 반복하여 거품 제거 과정을 완성하는 단계를 포함하는
    것을 특징으로 하는 고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 2에서 방사액이 용해베슬에서 0. 8Mpa ~ 1. 2Mpa의 압축공기를 동력으로 2급 여과기의 여과를 거쳐, 거품 제거 베슬의 투입구에 수송되는 것을 특징으로 하는 고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 3에서 상기 프로펠라가 장착된 교반축이 60 ~ 90 RPM의 속도로 거품 제거 베슬 밑부분의 방사액을 우산형 확산판 위로 상승시키는 것을 특징으로 하는 고점도 순키토산 방사액의 복합 거품 제거 방법.
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