KR20200077813A - 습식 부직포 제작 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치는, 섬유와, 액체와, 수지를 포함하는 혼합액을 수용하는 수용부(17)와; 첨가물이 투입되는 첨가물 투입관(12, 13)과; 수용부(17)로부터 혼합액을 공급받고 투입관(12, 13)으로부터 첨가물을 공급받아 혼합하며 배출공(145)이 제공되는 드럼 믹서(14)와; 드럼 믹서(14)을 회전시키는 회전 장치(15, 16)와; 드럼 믹서(14)의 배출공으로부터 배출된 혼합 물질이 안착하는 중간재 취출부(2)와; 중간재 취출부(2)에 수용된 혼합 물질로부터 액체를 제거하여 중간재 상태로 하는 진공 펌프와; 중간재의 상부에 접촉 가능한 접촉부(45) 및 접촉부(45)를 중간재의 상부에 접촉하여 가압하게 하는 가압 실린더(4)를 포함하는 가압 장치와; 중간재 취출부(2)를 접촉부(45)가 접촉 가능한 위치로 이동시키는 이송 장치(22, 23)를 포함한다.

Description

습식 부직포 제작 장치{Apparatus for Manufacturing Wet-Laid Non-Woven Pre-form}
본 발명은 습식 부직포 제작 장치에 대한 것으로서 좀 더 자세하게는 강도가 강한 초고중량 습식 부직포로서 섬유강화플라스틱으로 성형되기 위한 중간재를 제작하기 위한 장치에 대한 것이다.
습식 부직포는 고대 중국에서 개발된 후 오랫동안 사용되어 오고 있다. 1872년에 일본에서 최초의 양지 제조 공장을 유우코오샤가 설립해서 종이를 생산했으며 국내에도 전파되어서 지속적인 발전을 거듭해 오고 있다.
현대에 들어서는 부직포 제조 기술이 전통적인 의미의 종이에서 더욱 확장하여 전기절연지, 포장지, 전지분리막 등의 다양한 분야에 적용되고 있다.
일반적인 습식 부직포 제조 장치와 공정은 연속식 생산 방식으로서 대개의 경우 100g/m2 ~ 500g/m2의 박막형 부직포를 생산한다.
습식 부직포는 단위 표면적당 높은 밀도의 섬유 웹(web)을 형성할 수 있기 때문에, 수지 등과 함께 제조될 경우에 통상의 공정으로 제조된 부직포에 비해 높은 물성(강도 등)을 가질 수 있다.
그런데 일반적인 습식 부직포 제조 장치와 공정은 연속식이어서 속도가 빨라 대량 생산에는 적합하지만 1,000g/m2 이상의 초고중량 습식 부직포를 제조하기는 거의 불가능하다. 초고중량 습식 부직포 소재는 자동차 부품과 같은 산업 부품 소재, 건축용 소재 등에서 엔지니어링 플라스틱을 대체하여 사용될 수 있어서 그 활용폭이 넓다.
본 출원인은 그러한 습식 부직포 제작 장치에 대하여 2017년 6월 21일에 한국특허출원 제10-2017-0078262호로 특허출원한 바가 있다.
그런데 상기 출원 발명은 습식 부직포의 평탄도를 확보하지 못하는 단점이 있었다. 특히 진공 펌프를 이용하여 액체를 탈수시키기 때문에 중앙부의 탈수가 더 빠르게 진행되어 평탄도가 나빠지는 문제가 있다.
본 발명은 초고중량 습식 부직포를 이용하여 섬유 강화 플라스틱 소재를 제작하기 위한 중간재를 제작할 수 있는 습식 부직포 제작 장치를 제공하되, 습식 부직포의 평탄도를 향상시킬 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치는, 섬유와, 액체와, 수지를 포함하는 혼합액을 수용하는 수용부(17)와; 첨가물이 투입되는 첨가물 투입관(12, 13)과; 수용부(17)로부터 혼합액을 공급받고 투입관(12, 13)으로부터 첨가물을 공급받아 혼합하며 배출공(145)이 제공되는 드럼 믹서(14)와; 드럼 믹서(14)을 회전시키는 회전 장치(15, 16)와; 드럼 믹서(14)의 배출공으로부터 배출된 혼합 물질이 안착하는 중간재 취출부(2)와; 중간재 취출부(2)에 수용된 혼합 물질로부터 액체를 제거하여 중간재 상태로 하는 진공 펌프와; 중간재의 상부에 접촉 가능한 접촉부(45) 및 접촉부(45)를 중간재의 상부에 접촉하여 가압하게 하는 가압 실린더(4)를 포함하는 가압 장치와; 중간재 취출부(2)를 접촉부(45)가 접촉 가능한 위치로 이동시키는 이송 장치(22, 23)를 포함한다.
회전 장치는, 모터(15)와, 모터(15)의 회전력을 드럼 박스(14)로 전달하여 드럼 박스(14)를 회전시키는 풀리(16)를 포함할 수 있다.
중간재 취출부(2)는 혼합 물질이 안착하는 안착부(24)를 포함할 수 있으며, 안착부(24)에는 액체 배출이 가능한 포어(pore)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 초고중량 습식 부직포를 이용한 중간재 제작에 있어서 습식 부직포의 평탄도를 향상시킬 수 있는 제작 장치가 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치의 소재 투입부의 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치의 중간재 취출부가 이동 장치에 의해 이동한 상태에서의 정면도.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 필수적인 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 필수적이지 않은 특정 구성요소를 배제하거나 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치의 정면도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 습식 부직포 제작 장치는, 소재 투입부(1)와, 중간재 취출부(2)와, 배출관(3)과, 가압 실린더(4)를 포함한다.
소재 투입부(1)는, 액체와, 섬유와, 수지가 혼합되어 있는 혼합액이 수용되는 수용부(17)와, 첨가물 등이 투입되는 첨가물 투입관(12, 13)과, 혼합액이 강제 혼합되는 드럼 믹서(14)와, 수용부(17)와 드럼 믹서(14)를 연결하는 혼합액 투입관(11)을 포함한다.
섬유는 슈퍼 섬유는 파라아라미드(p-Aramid) 계열 섬유, m-아라미드 계열, PBO, 고강도 폴리에틸렌 등이 될 수 있다. 액체로는 물이 사용될 수 있다. 수지로는, 파우더 형태의 열경화성 또는 열가소성 수지 예를 들어, 페놀(phenol), 에폭시(epoxy), PLA, PPS 등이 사용될 수 있다.
첨가물로는 섬유와 수지가 서로 엉켜 고착되고 수용성을 감소시키는 역할을 하는 폴리머 예를 들어 아민계(amine), 아크릴계(acrylic), 에테르계(ether) 폴리머가 사용될 수 있다.
드럼 믹서(14)에는 배출공(145)이 제공되며, 드럼 믹서(14)의 축(18)은 모터(15; 도 3 참조)와 풀리(16) 및 벨트(19)에 의해 연결되어서 모터(15)의 회전력을 전달받아 회전한다. 혼합액 투입관(11)과 첨가제 투입관(12, 13)으로부터 혼합액과 첨가제가 드럼 믹서(14)로 투입되면, 모터(15)의 작동에 의해서 드럼 믹서(14)가 회전하고, 드럼 믹서(14) 내의 혼합액과 첨가제들이 서로 혼합된다. 그렇게 혼합되어 생성된 혼합 물질은 배출공(145)을 통해서 외부로 배출되며 그렇게 배출된 혼합 물질은 중간재 취출부(2)에 안착한다.
중간재 취출부(2)는, 용기(21)와, 혼합 물질이 안착하는 안착부(24)와, 가압 램(22)과, 롤러(23)와, 배출관(3)을 포함한다.
안착부(24)는 액체 배출이 가능하도록 하는 포어(pore; 도시되지 않음)가 복수 개 제공되는 일종의 메쉬 형태를 취할 수 있다.
안착부(24)에 혼합 물질이 안착되면, 진공 펌프(도시되지 않음)의 작동에 의해서 혼합 물질 내의 액체가 배출관(3)을 통해서 강하게 외부로 배출된다. 혼합 물질 내의 액체는 포어를 통해서 배출관(3)으로 배출된다.
가압 램(22)과 롤러(23)의 작동에 의해서 중간재 취출부(2)는 도 1에 도시된 위치와, 도 4에 도시된 위치 사이에서 이동이 가능하다. 도 1에 도시된 위치는 습식 부직포 생성을 위한 혼합 물질이 중간재 취출부(2)에 안착되는 상태이며, 도 4에 도시된 위치는 액체가 제거된 상태의 혼합 물질의 평탄도를 높이기 위한 상태이다.
유압에 의해 램(유압기 내에서 실린더 속을 왕복하는 플런저상의 원통)을 압출하여 롤러에 수평으로 힘을 가함으로써 중간재 취출부(2)를 이동시킬 수 있다.
가압 실린더(4)는 접촉부(45)를 포함한다. 접촉부(45)는 평탄할 수 있다.
가압 램(22)과 롤러(23)의 작동에 의해서 중간재 취출부(2)가 도 4의 위치로 이동하면 가압 실린더(4)가 작동하여 도 4의 A 방향으로 하방 이동한다. 접촉부(45)가 (액체가 제거된 상태의) 혼합 물질의 상부면에 접촉하여 가압하면 혼합 물질의 평탄도가 향상될 수 있다. 이렇게 제작된 혼합 물질은 섬유 강화 플라스틱을 제작하기 위한 중간재로서의 역할을 한다.
이 중간재는 핫 프레스 사이에서 소망하는 두께를 가지도록 성형될 수 있고, 성형에 필요한 프리폼(preform)으로 성형될 수도 있다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
1: 소재 투입부 2: 중간재 취출부
3: 배출관 4: 가압 실린더
12, 13: 첨가물 투입관 14: 드럼 믹서
15: 모터 16: 풀리
17: 수용부 18: 축
19: 투입관 22: 가압 램
23: 롤러 24: 안착부
45: 접촉부

Claims (3)

  1. 습식 부직포 제작 장치에 있어서,
    섬유와, 액체와, 수지를 포함하는 혼합액을 수용하는 수용부(17)와,
    첨가물이 투입되는 첨가물 투입관(12, 13)과,
    수용부(17)로부터 혼합액을 공급받고 투입관(12, 13)으로부터 첨가물을 공급받아 혼합하며 배출공(145)이 제공되는 드럼 믹서(14)와,
    드럼 믹서(14)을 회전시키는 회전 장치(15, 16)와,
    드럼 믹서(14)의 배출공으로부터 배출된 혼합 물질이 안착하는 중간재 취출부(2)와,
    중간재 취출부(2)에 수용된 혼합 물질로부터 액체를 제거하여 중간재 상태로 하는 진공 펌프와,
    중간재의 상부에 접촉 가능한 접촉부(45) 및 접촉부(45)를 중간재의 상부에 접촉하여 가압하게 하는 가압 실린더(4)를 포함하는 가압 장치와,
    중간재 취출부(2)를 접촉부(45)가 접촉 가능한 위치로 이동시키는 이송 장치(22, 23)를 포함하는,
    습식 부직포 제작 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    회전 장치는, 모터(15)와, 모터(15)의 회전력을 드럼 박스(14)로 전달하여 드럼 박스(14)를 회전시키는 풀리(16)를 포함하는,
    습식 부직포 제작 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    중간재 취출부(2)는 혼합 물질이 안착하는 안착부(24)를 포함하며,
    안착부(24)에는 액체 배출이 가능한 포어(pore)가 형성되어 있는,
    습식 부직포 제작 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4512849A (en) * 1975-02-20 1985-04-23 International Paper Company Wet-laid, non-woven fabrics
KR101694109B1 (ko) * 2016-09-09 2017-01-06 정덕영 습식 부직포의 제조방법 및 제조장치

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