KR20210039070A - 입도제어 가능한 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치 - Google Patents

Abstract

고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치는 내부에 용해공간부를 갖는 용해챔버, 용해챔버의 용해공간부로 물을 공급하기 위한 물공급부, 용해챔버의 용해공간부로 액상폴리머를 공급하기 위한 액상폴리머공급부, 용해공간부로 유입되는 액상폴리머에서 폴리머를 분리시키고 분리된 폴리머를 물에 용해시키도록 구성되는 용해혼합부, 용해혼합부에 의해 물과 폴리머가 혼합된 혼합액을 용해챔버의 외부로 배출하는 혼합액배출부, 혼합액배출부로부터 배출되는 혼압액에서 일정크기 이상의 폴리머를 거르도록 마련되는 필터부를 포함한다.

Description

입도제어 가능한 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치{High-speed instant-mixing liquid-phase polymer melting device with size-control}

본 발명은 용해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상폴리머와 물을 공급하여 혼합시킴에 따라, 액상폴리머에서 폴리머를 노출시킨 후, 용해율을 향상시킬 수 있게 하는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치에 관한 것이다.

일반적으로, 중합체(폴리머)는 고분자로서 분자의 크기가 크고 물과 같은 용제에 쉽게 녹지 않는 성질이 있다.

이러한 중합체(폴리머)는 분말형태와 액체형태로 공급되는 것으로, 주로 분말상태의 중합체를 현탁액으로 제조하여 사용하지만, 중합체는 물과 접촉하게 되면 접착성이 증가하여 서로 뭉침으로써 덩어리를 형성함에 따라, 액체로 제조하기 어려운 문제점이 있다.

다시 말해, 덩어리의 표면은 물과 접촉하여 서서히 녹지만 중합체 덩어리 내부는 물과 차단되어 중합체의 물에 의한 용해는 매우 느리게 진행되기 때문에 원하는 농도의 현탁액을 만들기 위해서는 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

이를 해소하기 위해, 공고특허 제10-201821호가 개발되었으며, 이러한 분말입자 용해장치는 호퍼에 공급된 폴리머가 피더케이스로 투입되면 이송스크류가 회전되어 이를 분배 헤더로 공급하게 되고, 분배헤더를 통해 인젝터로 낙하된 폴리머는 송풍기 및 히터에 의해 공급되는 열풍에 의해 건조됨과 동시에 인젝터 내부로 공급되므로 건조된 상태의 폴리머가 인젝터 및 이에 연결 설치된 혼합부로 공급된다.

그러나 이러한 종래의 폴리머 분말 용해장치는 분배 해더에서 낙하된 폴리머, 즉 인젝터로 투입되기 직전의 폴리머는 송풍기와 직선상에 위치되므로 열풍이 전달되어 건조되지만, 호퍼나 피더케이스, 스크류, 스크류 둘레의 실린더 내에 위치한 폴리머에는 열풍이 직접적으로 전달되지 못하여 열풍에 의한 건조효과가 거의 없을 뿐만 아니라 호퍼의 뚜껑을 여닫는 동안 그리고 실린더 내부를 개폐하는 용매 밸브를 여닫는 동안 외부의 습기가 이들 내부로 유입되어 폴리머와 접촉되므로 폴리머가 응집되고 고착되는 문제가 여전히 발생된다.

이에 따라, 폴리머를 물에 용이하게 용해시킴은 물론, 폴리머가 고착되는 것을 방지할 수 있는 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 내부에 용해공간부를 갖는 용해챔버, 상기 용해챔버의 용해공간부로 물을 공급하기 위한 물공급부, 상기 용해챔버의 용해공간부로 액상폴리머을 공급하기 위한 액상폴리머공급부, 상기 물공급부에 의해 공급된 물을 회전시켜 상기 액상폴리머공급부에 의해 공급된 액상폴리머와 혼합시킴에 따라 액상폴리머에서 폴리머를 분리시키고, 분리된 폴리머를 물에 용해시키기 위한 용해혼합부, 상기 용해혼합부에 의해 와류를 형성한 혼합액의 와류를 가이드하여 폴리머의 분리를 보조하며, 분리된폴리머의 용해를 보조하기 위한 정류부, 및 상기 정류부에 통과한 혼합액을 배출시키기 위한 혼합액배출부,를 포함하여 액상폴리머의 분해효율을 향상시켜 폴리머를 용이하게 노출시키고, 혼합되는 물에 대한 용해율을 향상시킬 수 있는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명의 사상에 따른 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치는 내부에 용해공간부를 갖는 용해챔버; 상기 용해챔버의 용해공간부로 물을 공급하기 위한 물공급부; 상기 용해챔버의 용해공간부로 액상폴리머를 공급하기 위한 액상폴리머공급부; 상기 용해공간부로 유입되는 액상폴리머에서 폴리머를 분리시키고 분리된 폴리머를 물에 용해시키도록 구성되는 용해혼합부; 상기 용해혼합부에 의해 물과 폴리머가 혼합된 혼합액을 상기 용해챔버의 외부로 배출하는 혼합액배출부; 상기 혼합액배출부로부터 배출되는 혼압액에서 일정크기 이상의 폴리머를 거르도록 마련되는 필터부;를 포함한다.

상기 필터부에 의해 걸러진 폴리머는 상기 용해챔버로 재유입되도록 구성될 수 있다.

상기 액상폴리머공급부와 상기 필터부를 연결하는 재유입관;을 더 포함하고, 상기 필터부에 의해 걸러진 폴리머의 재유입은 상기 재유입관을 통해 상기 액상폴리머공급부로 이루어질 수 있다.

상기 필터부는 알루미나(Al2O3)와, 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2)를 포함할 수 있다.

상기 필터부는, 상기 혼합액배출부로부터 배출된 혼합액이 유입되며, 알루미나(Al2O3)로 구성되는 다공성의 지지층; 상기 지지층을 지난 혼합액이 지나도록 상기 지지층의 배면에 위치하는 중간층으로서, 알루미나(Al2O3)입자가 담긴 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합졸용액을 하소하여 형성되는 중간층; 상기 중간층을 지난 혼합액이 지나도록 상기 중간층의 배면에 위치하는 분리층으로서, 실리카용액을 하소하여 형성되는 분리층;을 포함할 수 있다.

상기 중간층은, 상기 지지층의 배면에서 제 1 크기의 알루미나입자를 포함하는 제 1 중간층; 상기 제 1 중간층과 접촉하며, 상기 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 알루미나입자를 포함하는 제 2 중간층;을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치에 의하면, 액상폴리머의 분해효율을 향상시켜 폴리머를 용이하게 노출시키고, 혼합되는 물에 대한 용해율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의한 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치에 의하면, 배출되는 혼합액의 폴리머 크기를 균일하게 유지할 수 있다. 폴리머의 크기를 균일하게 유지하게 되면, 폴리머의 분산성을 높일 수 있으므로 폴리머의 혼합 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리머 용해장치의 개략적인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 폴리머 용해장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 용해챔버를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 용해혼합부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 혼합밀폐부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 혼합팬을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 정류부를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 메인배플플레이트의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 정류부에 제2정류부가 더 구비된 상태를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 필터부에 관한 개략적인 도면.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리머 용해장치의 개략적인 도면, 도 2는 본 발명에 따른 폴리머 용해장치를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 용해챔버를 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 용해혼합부를 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 혼합밀폐부를 도시한 도면, 도 6은 본 발명에 따른 혼합팬을 도시한 도면, 도 7은 본 발명에 따른 정류부를 도시한 도면, 도 8은 본 발명에 따른 메인배플플레이트의 다른 실시 예를 도시한 도면, 도 9는 본 발명에 따른 정류부에 제2정류부가 더 구비된 상태를 도시한 도면이다.

도 1에서와 같이, 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치(10)는 용해부(20)와 필터부(800)를 포함할 수 있다. 용해부(20)는 용해챔버(100)와 물공급부(200), 액상폴리머공급부(300), 용해혼합부(400), 정류부(500) 및 혼합액배출부(600)를 포함할 수 있다. 필터부(800)는 용해부로부터 배출되는 혼합액을 필터링할 수 있다. 이를 통해 용해장치(10)로부터 배출되는 폴리머의 크기는 일정크기 이하로 균일하게 유지될 수 있다.

용해챔버(100)는 내부에 용해공간부(102)가 형성된다.

그리고 물공급부(200)는 용해챔버(100)의 용해공간부(102)로 물을 공급하기 위해 구비된다.

액상폴리머공급부(300)는 용해챔버(100)의 용해공간부(102)로 액상폴리머(1)을 공급하기 위해 구비된다.

또한 용해혼합부(400)는 물공급부(200)에 의해 공급된 물을 회전시켜 액상폴리머공급부(300)에 의해 공급된 액상폴리머(1)과 혼합시킴에 따라 액상폴리머에서 폴리머(2)를 분리시키고, 분리된 폴리머를 물에 용해시키기 위해 구비된다.

정류부(500)는 용해혼합부(400)에 의해 와류를 형성한 혼합액의 와류를 가이드하여 폴리머(2)의 분리를 보조하며, 분리된 폴리머의 용해를 보조하기 위해 구비된다.

그리고 혼합액배출부(600)는 정류부(500)에 통과한 혼합액을 배출시키기 위해 구비된다.

이러한 폴리머 용해장치(10)의 용해부(20)의 작동상태를 살펴보면, 물공급부(200)에 의해 물이 공급됨과 동시에, 액상폴리머공급부(300)에 의해 액상폴리머(1)이 공급된다.

이 공급된 물과 액상폴리머(1)은 용해혼합부(400)에 의해 와류를 형성하여 혼합되며, 이에, 액상폴리머(1)에서 폴리머(2)가 분리되어 물에 용해된 후, 배출된다.

여기서, 액상폴리머(1)은 일정 크기를 갖는 복수의 폴리머(2)를 오일이 감싸는 구조로, 큰 사이즈의 폴리머가 물과 직접 접촉될 경우, 폴리머 덩어리가 형성되어 용해에 장시간이 소요되는 문제점을 해소하기 위함이다.

이에, 물과 접촉 시, 용해될 수 있는 폴리머(2)의 사이즈로 형성한 후, 오일로 감싸는 것이다.

이러한 액상폴리머(1)을 수중으로 공급하여 와류를 형성함에 따라, 감싸고 있는 오일을 파괴시켜 내포하고 있던 작은 사이즈의 폴리머(2)가 노출되어 물에 용해됨에 따라, 용해시간을 단축시킬 수 있다.

이를 위한, 용해챔버(100)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 일단프레임(110)과 타단프레임(120), 중간프레임(130) 및 챔버연결부(140)를 포함한다.

타단프레임(120)은 일단프레임(110)과 일정간격 이격된다.

그리고 중간프레임(130)은 일단프레임(110)과 타단프레임(120) 사이에 구비되어 내부에 용해공간부(102)를 형성하기 위해 구비된다.

챔버연결부(140)는 중간프레임(130)과 일단프레임(110), 중간프레임(130)과 타단프레임(120)을 각각 밀폐되도록 연결한다.

여기서, 챔버연결부(140)는 챔버연결홈(142)과 챔버연결턱(144) 및 챔버밀폐부재(146)를 포함한다.

챔버연결홈(142)은 일단프레임(110)과 타단프레임(120)에 각각 형성된다.

또한 챔버연결턱(144)은 각 챔버연결홈(142)에 삽입되도록 중간프레임(130)의 양단부에 각각 일체로 돌출형성된다.

챔버밀폐부재(146)는 탄성을 갖고, 해당 챔버연결홈(142)과 챔버연결턱(144) 사이에 위치되어 밀폐시키기 위해 구비된다.

그리고 도 4에서 도시한 바와 같이, 용해혼합부(400)는 혼합설치공(410)과 액상폴리머주입공(420), 회전샤프트(430), 혼합팬(440), 혼합밀폐부(450) 및 혼합구동부(460)를 포함한다.

혼합설치공(410)은 타단프레임(120)에 형성된다.

또한 액상폴리머주입공(420)은 혼합설치공(410)의 일단부에 형성되되, 혼합설치공(410)의 직경보다 크게 형성된다.

회전샤프트(430)는 혼합설치공(410)에 회전가능하도록 구비된다.

그리고 혼합팬(440)은 회전샤프트(430)의 일단부에 구비되어 동일하게 회전됨에 따라, 와류를 형성하여 공급된 물과 액상폴리머(1)을 혼합시키기 위해 구비된다.

혼합밀폐부(450)는 회전샤프트(430)와 혼합설치공(410) 사이를 밀폐시켜 물이 혼합설치공(410)으로 유입되는 것을 방지하되, 회전샤프트(430)가 회전가능하도록 밀폐시킨다.

또한 혼합구동부(460)는 회전샤프트(430)를 회전시키기 위해 구비되는 것으로, 고속으로 회전되며, 3000RPM 이상의 회전속도를 발생시키며, 일 실시예로, 3450RPM으로 회전시킴이 바람직하다.

이러한 혼합구동부(460)는 용해챔버(100)와 직결로 설치되는 것으로, 용해공간부(102)에서의 에너지 전달률이 그대로 유지된다.

여기서, 혼합밀폐부(450)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 밀폐부재(452)와 밀폐지지판(454), 밀폐마개(456) 및 밸브스프링(458)을 포함한다.

밀폐부재(452)는 혼합설치공(410)의 단부를 밀폐시키도록 액상폴리머주입공(420)에 위치된다.

그리고 밀폐지지판(454)은 혼합팬(440)에 인접하도록 회전샤프트(430)에 구비되되, 회전 가능하도록 구비된다.

밀폐마개(456)는 밀폐부재(452)에 접하기 위해 구비된다.

또한 밸브스프링(458)은 밀폐지지판(454)과 밀폐마개(456) 사이에 구비되어 밀폐마개(456)를 밀폐부재(452)로 가압하기 위해 구비된다.

이러한 혼합밀폐부(450)의 작동상태를 살펴보면, 혼합구동부(460)에 의해 회전되는 혼합팬(440)과 혼합샤프트(430)의 유동에 대응하여 밀폐마개(456)가 밀폐부재(452)로의 가압상태를 유지한다.

이에, 용해챔버(100)의 용해공간부(102)의 물이 혼합설치공(410)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 액상폴리머공급부(300)는 액상폴리머공급공(310)과 공급밸브(320) 및 공급펌프(330)를 포함한다.

액상폴리머공급공(310)은 용해공간부(102)로 액상폴리머을 공급하도록 타단프레임(120)에 형성된다.

또한 공급밸브(320)는 액상폴리머공급공(310)에 구비되어 공급되는 액상폴리머의 압력에 의해 액상폴리머주입공(420)을 개폐시키기 위해 구비된다.

이 공급밸브(320)는 1.5㎏/㎠ 이상일 경우 개방되는 것으로, 공급펌프(330)가 제어함에 따라, 개폐를 조절한다.

공급펌프(330)는 액상폴리머공급공(310)으로 액상폴리머를 공급하기 위해 구비된다.

이러한 액상폴리머공급부(300)의 작동상태를 살펴보면, 공급펌프(330)에 의해 공급되는 액상폴리머의 압력이 일정 압력 이상 공급될 경우, 공급밸브(320)가 액상폴리머주입공(310)을 개방시켜 액상폴리머가 공급된다.

여기서, 액상폴리머주입공(310)의 단부는 제1액상폴리머공급구(312)와 제2액상폴리머공급구(314)를 포함한다.

제1액상폴리머공급구(312)는 액상폴리머주입공(310)으로 액상폴리머를 공급하기 위해 형성된다.

그리고 제2액상폴리머공급구(314)는 혼합팬(440)의 가장자리로 액상폴리머를 공급하기 위해 형성된다.

그리고 물공급부(200)는 물공급공(210)과 물주입관(220)을 포함한다.

물공급공(210)은 일단프레임(110)에 형성된다.

또한 물주입관(220)은 일단부가 물공급공(210)에 설치되고, 타단부가 혼합팬(440)에 인접하도록 구비된다.

이 물공급공(210)과 물주입관(220)으로 물을 공급하기 위한 물공급펌프(230)를 포함한다.

또한 혼합팬(440)은 도 6에서 도시한 바와 같이, 혼합팬몸체(442)와 물유입공(444), 팬블레이드(446) 및 혼합가이드부(448)를 포함한다.

혼합팬몸체(442)는 회전샤프트(430)의 일단부에 설치된다.

그리고 물유입공(444)은 혼합팬몸체(442)의 내부 중앙에 형성되어 물이 공급된다.

팬블레이드(446)는 혼합팬몸체(442)의 외주를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성되어 각 사이에 물유입공(444)과 연통되는 물유출공(447)을 형성한다.

또한 혼합가이드부(448)는 혼합팬몸체(442)의 타단부에 돌출형성되어 액상폴리머주입공(420)을 통해 주입되는 액상폴리머(1)을 팬블레이드(446)의 물유출공(447)에서 유출되는 물로 가이드하기 위해 구비된다.

여기서, 팬블레이드(446)는 중앙부에서 외주방향으로 갈수록 일정호로 형성된다.

그리고 혼합구동부(460)에 의해 고속 회전되는 혼합팬(440)은 자흡력이 발생되어 물공급부(200)에서 공급되는 물이 물유입공(444)으로 용이하게 흡입된 후, 물유출공(447)으로 유출된다.

이와 동시에, 액상폴리머공급부(300)에서 공급되는 액상폴리머는 혼합가이드부(448)를 통해 혼합팬(440)의 후측에서 물유출공(447)으로 공급되어 혼합률을 향상시킴은 물론, 용해효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 고속 회전에 의한 높은 에너지(와류)에 의해 단시간에 액상폴리머를 혼합 및 용해시킬 수 있어 작업효율의 향상에 따른 약품비 절감을 확보할 수 있다.

그리고 혼합가이드부(448)는 일정 간격으로 복수 개 형성되어 각 사이에 액상폴리머가이드홈(4484)을 형성하는 혼합가이드블레이드(4482)로 액상폴리머(1)을 균일하게 공급한다.

이 각 혼합가이드블레이드(4482)는 중앙부에서 외주방향으로 갈수록 일정 호로 형성된다.

이에, 액상폴리머(1)을 일정 방향으로 회전시키며 공급하여 물과의 혼합율을 향상시킬 수 있다.

또한 각 액상폴리머가이드홈(4484)의 저면은 타단부에서 일단부로 갈수록 오목하게 굴곡형성되어 액상폴리머(1)을 용이하게 가이드할 수 있다.

여기서, 혼합가이드부(448)는 혼합가이드공(4486)이 더 형성되는 것으로, 이 혼합가이드공(4486)은 혼합팬(440)의 혼합팬몸체(442)에 형성된다.

이러한 혼합가이드공(4486)은 혼합팬(440)의 각 물유출공(447)과 연통되도록 복수 개 형성되어 물과의 혼합율을 향상시켜 용해효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

일 실시 예로, 혼합가이드공(4486)은 중앙부에서 외측으로 경사지게 형성됨이 바람직하다.

그리고 정류부(500)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 정류베이스프레임(510)과 메인배플플레이트(520) 및 서브배플플레이트(530)를 포함한다.

정류베이스프레임(510)은 물주입관(220)의 외주면에 설치된다.

또한 메인배플플레이트(520)는 복수의 배플가이드공(522)을 갖고, 정류베이스프레임(510)의 타단부에 구비된다.

이 메인배플플레이트(520)의 배플가이드공(522)을 통해 혼합물이 통과되는 것으로, 혼합팬(440)에 의해 형성된 혼합물을 더욱 와류시켜 액상폴리머(1)에서 오일과 폴리머를 분리시켜 폴리머의 용해율을 향상시킨다.

서브배플플레이트(530)는 용해챔버(100)와 일정 간격 이격되도록 정류베이스프레임(510)의 일단부에 구비된다.

이 서브배플플레이트(530)는 메인배플플레이트(520)의 배플가이드공(522)을 통과하며 와류를 형성한 혼합액이 충돌하여 액상폴리머(1)을 더욱 분해시켜 물에 용해시키기 위해 구비된다.

한편, 배플가이드공(522)은 도 8에서 도시한 바와 같이, 제1배플가이드공(5222)과 제2배플가이드공(5224)을 포함한다.

제1배플가이드공(5222)은 메인배플플레이트(520)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

그리고 제2배플가이드공(5224)은 메인배플플레이트(520)의 중앙부 주변을 따라 일정 간격으로 복수 개 형성된다.

여기서, 각 제2배플가이드공(5224)은 인접한 두 개의 제1배플가이드공(5222) 사이에 위치된다.

이러한 각 제1배플가이드공(5222)과 제2배플가이드공(5224)은 일정호를 갖는 장공으로 타단부에서 일단부로 갈수록 경사지게 형성된다.

이에, 용해혼합부(400)에서 혼합된 혼합액이 혼합액배출부(600) 방향으로 이동되되, 일정 방향으로 회전되며 이동된다.

여기서, 제1배플가이드공(5222)과 제2배플가이드공(5224)의 경사는 직선 또는 곡선으로 형성되어 와류각도를 설정된다.

이때, 제1배플가이드공(5222)과 제2배플가이드공(5224)은 동일한 방향으로 회전됨에 따라, 혼합율을 향상시킨다.

한편, 제1배플가이드공(5222)과 제2배플가이드공(5224)은 상호 반대방향으로 경사지게 형성된다.

다시 말해, 제1배플가이드공(5222)을 통과한 혼합액과 제2배플가이드공(5224)을 통과한 혼합액의 회전 방향을 반대로 형성하여 각 와류의 충돌을 가이드하여 액상폴리머(1)의 분해를 더욱 촉진시킨다.

일 실시 예로, 제1배플가이드공(5222)을 통과한 혼합액은 중앙부로 가이드하고, 제2배플가이드공(5224)을 통과한 혼합액은 가장자리로 가이드한다.

이에, 중앙부와 가장자리부의 와류층을 형성하며, 서브배플플레이트(530)에 충돌함에 따라, 각 와류가 혼합되어 액상폴리머(1)의 분해를 더욱 촉진시킨다.

그리고 각 배플가이드공(5222, 5224)은 타단부에서 일단부로 갈수록 단면적이 점진적으로 감소된다.

이에, 각 배플가이드공(5222, 5224)을 통과한 혼합액은 통과속도를 증가시켜 와류 속도를 증가시킬 수 있다.

또한 도 9에서 도시한 바와 같이, 정류부(500)는 제2정류부(700)를 더 포함한다.

제2정류부(700)는 정류부(500)를 거쳐 분리 및 용해된 혼합물이 2차 충돌하여 액상폴리머(1)에서 폴리머(2)의 분리 및 용해효율을 향상시키기 위해 구비된다.

이 제2정류부(700)는 제2서브배플플레이트(710)로 물주입관(220)과 일정 간격 이격되도록 용해챔버(100)에 설치되되, 외주에서 중앙방향으로 갈수록 타측방향으로 경사지게 형성된다.

이에, 이동되는 혼합액은 제2서브배플플레이트(710)에 충돌되어 액상폴리머(1)의 분리효율을 더욱 향상시킨다.

이러한 제2서브배플플레이트(710)는 복수의 제2배플가이드공(712)이 형성되어 혼합액의 일부가 통과되며, 나머지 혼합액을 개방된 제2서브배플플레이트(710)의 중앙부를 통해 이동된다.

이에, 혼합액의 충돌과 정체 및 이동속도를 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 필터부(800)에 관한 개략적인 도면이다.

필터부(800)는 혼합액배출부로부터 배출되는 혼합액이 지나도록 마련된다. 필터부(800)는 혼합액에서 일정크기 이상의 폴리머를 필터링할 수 있다. 필터부(800)에 의해 걸러진 폴리머는 재차 용해챔버(100)로 유입될 수 있다.

용해장치(10)는 필터부(800)에서 걸러진 폴리머를 용해챔버(100)로 가이드하는 재유입관(802)을 포함할 수 있다. 재유입관(802)은 일단은 필터부(800)에 연결되며, 타단은 용해챔버(100)에 직접 연결될 수도 있으며, 액상폴리머공급부(300)와 연결되는 유로상에 연결될 수도 있다. 또한 재유입관(802)의 타단은 액상폴리머공급부(300)에 연결될 수도 있다. 그러나 재유입관(802)의 연결상태는 한정되지 않으며, 필터부(800)에 의해 걸러진 폴리머가 재차 용해챔버(100)로 유입되도록 마련되는 구성이면 이를 만족한다.

필터부(800)는 알루미나(Al2O3)와, 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2)를 포함할 수 있다. 필터부(800)는 알루미나(Al2O3)재질로 구성되어, 알루미나(Al2O3) 사이사이에 형성되는 공간을 통해 일정크기 이하의 폴리머가 포함된 혼합액이 필터부(800)를 지날 수 있다.

필터부(800)는 지지층(810), 중간층(820), 분리층(830)을 포함할 수 있다.

지지층(810)은 다공성으로 형성될 수 있다. 지지층(810)은 판상의 형상의 다공성으로 형성될 수 있다. 지지층(810)은 알루미나(Al2O3)재질을 포함할 수 있다. 지지층(810)은 그 일면으로 혼합액배출부로부터 배출된 혼합액이 유입될 수 있다.

중간층(820)은 다공성으로 형성될 수 있다. 중간층(820)은 알루미나(Al2O3)입자가 분산된 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합 졸로 제조될 수 있다. 중간층(820)은 지지층(810)을 알루미나(Al2O3)입자가 분산된 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합 졸에 침지한 뒤, 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다. 하소과정에 적용되는 온도나 시간은 한정되지 않는다. 일례로, 하소는 500 내지 600℃의 공기를 10분 내지 1시간 동안 불어내어 이루어질 수 있다. 중간층(820)을 형성하는 알루미나(Al2O3) 입자의 크기는 일정하게 형성될 수도 있으며, 혼합액의 유동방향의 하류방향으로 알루미나(Al2O3)의 크기를 작게 형성할 수도 있다.

중간층(820)은 제 1 중간층(822)과 제 2 중간층(824)을 포함할 수 있다.

제 1 중간층(822)은 지지층(810)의 배면에서 제 1 크기의 알루미나(Al2O3)입자를 포함할 수 있다. 제 2 중간층(824)은 제 1 중간층(822)과 접촉하며, 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 알루미나(Al2O3)입자를 포함할 수 있다. 제 1 크기와 제 2 크기는 한정되지 않으며, 제 2 크기가 제 1 크기보다 작게 구성되면 이를 만족한다.

일례로 제 1 크기의 알루미나(Al2O3)입자는 1 내지 5μm크기의 알루미나(Al2O3)입자를 포함할 수 있으며, 제 2 크기의 알루미나(Al2O3)입자는 100 내지 200nm의 알루미나(Al2O3)입자를 포함할 수 있다.

분리층(830)은 분리막(membrane)을 포함할 수 있다. 분리층(830)은 특정 성분을 선택적으로 통과시키도록 구성될 수 있다. 분리층(830)은 혼합액 중 일정크기 이상의 폴리머를 거르도록 마련된다. 분리층(830)은 지지층(810)과, 중간층(820)을 지나면서 일정크기 이상의 폴리머가 걸러진 혼합액 중 걸러지지 않은 일정크기 이상의 폴리머를 재차 거르도록 마련된다. 분리층(830)은 실리카졸을 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다. 일례로, 하소는 300℃ 내지 450℃의 공기를 10분 내지 1시간 동안 불어내어 이루어질 수 있다.

이하는 본 발명의 실시예에 따른 용해장치 필터부(800)의 제조방법에 대해서 설명한다.

먼저 다공성의 알루미나(Al2O3)재질의 지지층(810)을 마련할 수 있다.

지지층(810)의 일면에 중간층(820)을 형성할 수 있다. 중간층(820)은 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합졸에 알루미나(Al2O3)입자를 담근 후, 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다. 중간층(820)의 제조는 상기 과정은 수회 반복함으로서, 복수의 층으로 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 제 1 중간층(822)은 지지층(810)을 제 1 크기의 알루미나(Al2O3)입자가 분산된 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합 졸에 담근 후, 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다. 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합 졸은 예를 들면, 한국등록특허 제 10-1595792호에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다. 한국등록특허 제 10-1595792호에 기재된 내용은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다.

또한 제 2 중간층(824)은 제1 중간층(822)이 형성된 지지층(810)을 1 크기보다 작은 제 2 크기의 알루미나(Al2O3)입자가 분산된 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합졸에 담근 후, 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다.

제 1, 2 중간층(820)의 제조는 각각 수회 반복됨으로서 이루어질 수 있다. 이를 통해 제 1, 2 중간층(820)은 각각 복수의 층으로 형성될 수 있다.

중간층(820)의 일면에 분리층(830)을 형성할 수 있다. 분리층(830)은 중간층(820)의 일면을 실리카졸에 담근 후, 하소(calcination)함으로써 구성될 수 있다.

필터부(800)는 혼합액배출부(600)를 통해 배출되는 혼합액을 거름으로서, 균일한 크기의 폴리머만 통과시킬 수 있다. 이를 통해 배출되는 폴리머의 크기를 균일하게 유지할 수 있다. 또한 필터부(800)에 의해 걸러진 일정크기 이상의 폴리머들은 재차 용해챔버(100)로 유입되어 분리과정을 거칠 수 있다.이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10 : 폴리머 용해장치 100 : 용해챔버
200 : 물공급부 300 : 액상폴리머공급부
310 : 액상폴리머공급공 320 : 공급밸브
330 : 공급펌프 400 : 용해혼합부
410 : 혼합설치공 420 : 액상폴리머주입공
430 : 회전샤프트 440 : 혼합팬
450 : 혼합밀폐부 460 : 혼합구동부
500 : 정류부 600 : 혼합액배출부
700 : 제2정류부 800 : 필터부

Claims (6)

1. 내부에 용해공간부를 갖는 용해챔버;
   상기 용해챔버의 용해공간부로 물을 공급하기 위한 물공급부;
   상기 용해챔버의 용해공간부로 액상폴리머를 공급하기 위한 액상폴리머공급부;
   상기 용해공간부로 유입되는 액상폴리머에서 폴리머를 분리시키고 분리된 폴리머를 물에 용해시키도록 구성되는 용해혼합부;
   상기 용해혼합부에 의해 물과 폴리머가 혼합된 혼합액을 상기 용해챔버의 외부로 배출하는 혼합액배출부;
   상기 혼합액배출부로부터 배출되는 혼압액에서 일정크기 이상의 폴리머를 거르도록 마련되는 필터부;를 포함하는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터부에 의해 걸러진 폴리머는 상기 용해챔버로 재유입되도록 구성되는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 액상폴리머공급부와 상기 필터부를 연결하는 재유입관;을 더 포함하고,
   상기 필터부에 의해 걸러진 폴리머의 재유입은 상기 재유입관을 통해 상기 액상폴리머공급부로 이루어지는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터부는 알루미나(Al2O3)와, 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2)를 포함하는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터부는,
   상기 혼합액배출부로부터 배출된 혼합액이 유입되며, 알루미나(Al2O3)로 구성되는 다공성의 지지층;
   상기 지지층을 지난 혼합액이 지나도록 상기 지지층의 배면에 위치하는 중간층으로서, 알루미나(Al2O3)입자가 분산된 실리카-지르코니아(SiO2-ZrO2) 복합졸을 하소하여 형성되는 중간층;
   상기 중간층을 지난 혼합액이 지나도록 상기 중간층의 배면에 위치하는 분리층으로서, 실리카졸을 하소하여 형성되는 분리층;을 포함하는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 중간층은,
   상기 지지층의 배면에서 제 1 크기의 알루미나입자를 포함하는 제 1 중간층;
   상기 제 1 중간층과 접촉하며, 상기 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 알루미나입자를 포함하는 제 2 중간층;을 포함하는 고속 순간 혼화방식 액상폴리머 용해장치.

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