KR920003765B1 - 셀룰로오스-스판본드 부직포로 형성된 여과체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

셀룰로오스-스판본드 부직포로 형성된 여과체의 제조방법

제 1 도는 본 발명에 따른 방법의 구체예에 의해 제조된 여과체의 개략 단면도.

제 2 도는 셀룰로오스-스판본드 부직포(cellulose-spanbond nonwoven cloth)로 형성된 브레이드(braid)가 보빈상에 쌓아 올려지는 방법을 개략적으로 도시한 모식도.

제 3 도는 보빈둘레에 나선상으로 감겨지는 브레이드의 사시도.

제 4 도는 보빈의 사시도.

제 5 도는 셀룰로오스-스판본드 부직포의 웨브가 브레이드의 형태로 되는 것을 예시하는 설명도.

제 6 도는 제 5 도의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취해진 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨브 3 : 브레이드

4 : 보빈 5-n, 5-n+1 : 시계방향(오른쪽)으로 감긴 브레이드

6-n, 6-n+1 : 시계반대방향(왼쪽)으로 감긴 브레이드

7-1, 7-2, 7-3, 7-4 : 지붕모양 구조물

본 발명은 심층 타입(depth layer type)의 여과기 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 본 발명은 지금까지 많이 사용되어온 셀룰로오스로 형성된 공지기술의 심층타입 여과기의 여러 여과체(fiter body)에 비하여 매우 향상된 기계적 및 화학적 성질을 가지며 높은 신뢰성으로 유체를 정제시키는 여과체를 형성하기 위하여 셀룰로오스 스판본드 부직포가 사용되는 상술된 종류의 여과기 제조방법에 대한 것이다.

심층 여과법은 유체에 포함된 다량의 불순물을 효과적으로 포착하는 방법으로서 알려져 있으며, 그러한 원리에 입각한 여러 여과기가 있다. 또 여과기가 오일과 같은 유체에 내포된 불순물을 제거하기 위하여 포착하는데 사용될때 여과기의 성능은 불순물의 크기 및 종류와 특히 유체인 물의 혼합에 의해 크게 영향을 받는다. 지금 이런 분야에 폭넓게 적용된 실행에 따르면 오일에 내포된 물은 다른 입자상 불순물과 함께 제거된다. 상술 요건을 합치시키는 여과체 제조용 여과물질로서는 펄프 또는 면린터(cotton linter)와 같은 셀룰로오스계 물질이 예를들면 박엽지(tissue paper) 또는 매트의 형태로 가공된 후 사용된다. 실례로서 로울티슈 또는 박엽지는 매우 작은 조각들로 미세하게 재단되어 이들 조각들은 압추하에 성형되어서 여과체로 제조된다. 또 다른 실례로서 셀룰로오스의 잔털섬유는 압축하에 성형되어, 그러한 여과체로 된다. 특히 로울티슈여과체는 침엽수의 펄프를 정제하여 α-셀룰로오스를 제조하고, 박엽지 형태로 α-셀룰로오스 섬유를 가공하여 로울형태로 박엽지를 권취함으로써 제조된 로울티슈 여과체는 윤활유와 같은 유체용 여과에 폭넓게 사용된다.

그러나 α-셀룰로오스로 형성된 여과체는 다음과 같은 단점이 있다.

a) α-셀룰로오스의 기계적 강도, 특히 압축강도, 인장강도, 습윤강도등이 낮다. 그러므로 여과체는 통과하는 유체의 흐름에 의해 발생된 압력에 지탱할 수 없다.

b) 펄프가 천연재료이기 때문에 펄프품질은 균일하지 않고 산지 및 기후 등의 요소에 따라 변한다. 그러므로 α-셀룰로오스의 품질은 필연적으로 일정하지 않다.

c) α-셀룰로오스의 본질적인 습윤특성때문에 여과체의 강도 및 모양은 유체중의 수분함량에 따라 크게 변한다. 특히 강도저하는 여과물질로서 치명적인 단점이다.

d) 바인더는 α-셀룰로오스를 예를들면 박엽지의 형태로 만들때에 필히 사용된다. 이 바인더는 물이 유체내에 존재할 때 특히 유체에 용해된다. 그결과 박엽지는 국부적으로 용해되는 유체는 바인더에 의해 오염된다.

e) α-셀룰로오스는 항상 균일하게 성형되지 않으며 성형된 여과체의 성능도 항상 일정치 않다. 셀룰로오스-스판본드 부직포는 α-셀룰로오스에 대치되는 여과물질이다. α-셀룰로오스와 다른 천연섬유는 셀룰로오스 스판본드 부직포를 형성하는데 사용되지 않는다. 이 셀룰로오스 스판본드 부직포는 펄프를 용융하고 용융된 펄프를 노즐로부터 압출하여 압출된 용융펄프를 냉각하여서 연속 필라멘트를 얻으며 필라멘트를 가열하의 화학적 처리에 의하여 시이트 형태로 접합하므로써 제조된다. 그러므로 셀룰로오스-스판본드 부직포의 품질은 완전하게 조절될 수 있다.

상술된 방식으로 제조된 셀룰로오스 스판본드 부직포 시이트는 α-셀룰로오스 박엽지와 비교할 때 다음과 같은 특징을 지닌다 :

a) 기계적 강도가 매우 높다.

b) 천연섬유를 가공한 이차가공품이기 때문에 그 품질이 항상 일정하다.

c) 습윤특성은 건조상태 또는 습윤상태에도 일정하여 습윤강도도 변하지 않는다. 흡수, 포수(抱水) 특성은 α-셀룰로오스 보다 약 2.5배만큼 높다.

d) 필라멘트를 시이트형태로 성형할때 바인더를 사용하지 않으므로 시이트는 물에 용해되지 않아 공지기술의 문제점인 바인더의 유출은 일어나지 않는다.

셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트가 상술된 우수한 특징을 지니나, 그의 지나치게 높은 탄력성은 심층타입의 여과기의 여과체 제조에는 부적당하다.

즉 심층타입의 여과기의 여과체는 그의 공간밀도가 여과체를 통하는 유체의 진행방향에 따라 낮은데서(疎)부터 높은(密)까지 연속적으로 변화하는 것이 필수 요건이며, 그러한 공간밀도분포는 셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트를 잔털섬유로 파쇄하여 잔털섬유를 여과체의 형상으로 압축시켜 성형함으로써 달성될 수 있다. 그러나 셀룰로오스-스판본드 부직포의 고유 탄력성으로 인하여 여과체의 공간밀도는 여과체를 통한 유체의 흐름으로 야기된 압력에 의하여 변화된다. 그결과 심층 여과법의 이론에 반하는 공간밀도 분포로 된다. 즉 공간밀도는 유체의 흐름방향을 따라 높은데서 낮은데까지 변하여 여과기의 소정의 기능이 상실된다. 여과체의 공간밀도분포가 여과체를 통하여 흐르는 유체의 압력에 의해 변화되지 않도록 하기 위해서 셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트는 예를들면 이 셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트가 로울형태로 성형될때 섬유사이에 공간이 없을 정도로 밀착하게 권취되는 것이 좋다. 그러나 여과체가 상기 방식으로 제조될 때 소망의 여과공간이 확보될 수 없다.

본 발명의 목적은 탄력성이 있는 셀룰로오스-스판본드부직포를 사용하여 로울-모양의 여과체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 여과체에서 공간밀도는 내주측으로부터 외주측을 향하여 점점 높은데서부터 낮아지도록 연속적으로 변하며 이 공간밀도 분포는 여과체를 통과하여 흐르는 유체 압력에 의해 변하지 않는다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따르면, 다수의 세공이 있으며 회전하면서 그 축방향으로 왕복운동하는 보빈 둘레에 여과물질의 브레이드를 나선상으로 권취함으로써 심층타입의 여과기의 여과체를 제조하는 방법에 있어서, 셀룰로오스-스판본드 부직포가 브레이드의 재료로서 사용되며 브레이드가 한 방향으로의 보빈의 왕복운동 동안에 보빈둘레에 시계방향(오른쪽) 감기며 다른 방향으로의 보빈의 왕복운동동안에 보빈둘레에 시계반대방향(왼쪽)으로 감겨져서, 서로 교차하게 되며, 시계방향으로 감긴 브레이드와 시계 반대방향으로 감긴 브레이드는 한 사이클에서 지붕모양 구조물을 형성하도록 서로 부분적으로 중첩하면서 비스듬한 관계로 게속하여 쌓여지며, 다음 각 사이클에서 형성된 지붕모양 구조물의 높이는 여과체의 내주측에서 외주측을 향하여 점차 증가되어서 공간밀도가 여과체의 외주측에서 내주측을 향하여 점차 증가하도록 공간밀도 분포를 설정하는 것을 특징으로 하는 여과체의 제조방법이 제공된다.

셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트가 가능한 가장 작은 단위로 분쇄될때 단 한가닥의 섬유들이 그의 최소단위가 된다. 그러나 실제 그러한 단한개의 섬유들은 취급하기가 곤란하다. 그러므로 셀룰로오스-스판본드 부직포 시이트는 예를들면 30mm의 폭을 가진 연속웨브로 절단된다. 웨브의 폭은 여과물질을 통해 흐르는 유체에 의해 부여된 압력에서의 예상변화를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 이 웨브(1)가 균일한 두께일때 연속웨브(1)는 제 5 도에 도시된 바의 브레이드(3)의 형태로 성형되는 웨브(1)의 폭보다 더 좁은 호울드(hold)(2)를 통하여 통과된다. 이 브레이드(3)는 제 6 도에 도시된 바와 같은 그의 비교적 큰 폭에 더하여 비교적 큰 두께를 지닌다. 브레이드(3)를 꼴 경우 충분한 기계적 강도를 보증하는 측면에는 유리하나 소망의 공간을 확보하는 측면에서는 꼬임량을 신중하게 선정할 필요가 있다. 이것은 브레이드(3)의 지나친 꼬임 부여는 브레이드(3)가 후자에 기술된 바와 같이 권취될때 불필요한 큰 공간을 형성하기 때문이다. 브레이드(3)에의 꼬임부여는 반드시 필요한 것이 아니나 브레이드(3)는 브레이드(3) 1미터당 약 10회정도 꼬여지는 것이 바람직하다.

그러한 브레이드(3)는 제 4 도에 도시된 바와 같이 보빈(4)둘레에 감겨서 여과체를 형성하게 된다. 제 4 도에 도시된 바와 같이 보빈(4)은 그를 통해 유체가 충분히 흐를 수 있는 많은 세공(5)을 갖추고 있으며 금속, 세라믹, 수지물질 등으로 만들어진다. 보빈(4)주위에 브레이드(3)를 감기 시작할때에 브레이드(3)는 강한 인장하게 권취되어서 브레이드(3)는 보빈(4)과 밀착하게 된다. 본 발명의 여과체에서 공간 또는 공동의 부피는 여과체의 내주측으로부터 외주측을 향하여 점차 증가되어야 한다. 브레이드(3)가 낮은 장력하에서 권취될때 분명히 공동이 확보될 수 있다. 그러나 이들 공동은 유체가 여과체를 통하여 흐르므로써 변하는 압력에 의하여 압축될 것이다. 이런 현상을 피하기 위해서 본 발명은 브레이드(3)를 독특한 방식으로 쌓거나 중첩한다. 즉 제 3 도에 도시된 바와 같이 보빈(4)은 회전되며 보빈(4)둘레에 브레이드(3)를 권취하는 위치는 보빈(4)의 종축방향으로 왕복되므로써 보빈(4)둘레에 브레이드(3)를 나선상으로 감게 된다. 보빈(4)둘레에 브레이드(3)를 감는 위치의 왕복운동 대신에 보빈(4)은 회전하면서 왕복될 수 있다. 여기서 왕복운동의 n회에 한 방향으로 브레이드(3)의 권취위치를 이동함으로써 보빈(4)둘레에 감긴 브레이드(3)는 왕복운동의 n회에 다른 방향으로 브레이드(3)의 권취위치의 이동에 의해 보빈(4) 둘레에 감긴 브레이드(3)와 구별되며 전자와 후자를 각각 시계방향(오른쪽)으로 권취된 브레이드(5-n)와 시계반대방향(왼쪽)으로 권취된 브레이드(6-n)라 한다. 시계방향과 시계반대방향의 용어는 각각 단지 편의상 사용된 것으로 상대운동인 왕복운동과 회전운동을 조합하여 권취하는 형태를 어느 방식으로든 특정하지 않는다. 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n)가 보빈(4)상에 제공된 후 시계반대방향으로 권취된 브레이드(6-n)는 반대방향으로 보빈(4)상에 제공된다. 그러므로 브레이드(5-n)와 (6-n)은 보빈(4)상의 다수 위치에서 서로 교차한다. 제 3 도에서 부호(B)는 시계반대방향으로 권취된 브레이드(6-n)의 말단위치 즉 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n+1)의 개시위치를 나타내며, 부호(A)는 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n)의 개시위치를 나타낸다. 위치(B)는 도시된 바와 같이 위치(A)에서부터 약간 이동되어서 다음 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n+1)은 경사진 관계로 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n)을 부분적으로 중첩한다. 유사하게 다음 시계반대방향으로 권취된 브레이드(6-n+1)은 경사진 관계로 시계반대방향으로 권취된 브레이드(6-n)을 부분적으로 중첩한다. 시계방향 및 시계반대방향으로 권취된 브레이드를 그러한 방식으로 반복하여 쌓으므로써, 한그룹의 나선상으로 이행하면서 부분적으로 중첩하는 시계방향으로 권취된 브레이드(5-n), (5-n+1)…와 유사한 그룹의 시계반대방향으로 권취된 브레이드(6-n),(6-n+1)…은 제 2 도에 도시된 바와 같은 방식으로 서로 지지하도록 결합되어서 지붕모양의 적층체(7)를 구성하게 된다. 각 지붕모양의 적층체(7)는 내부 공동을 한정하며 그 모양의 변형을 초래하는 유체 압력에 실제 지탱하기에 충분한 큰 기계적 강도를 가진다. 이런 방식으로 제 1 도에 도시된 바와 같이 브레이드는 지붕 모양구조물(7-1),(7-2),(7-3),(7-4)을 형성하도록 계속하여 권취된다. 제 1 도는 이들 지붕모양의 구조물(7-1) 내지 (7-4)의 높이는 여과체의 내주측으로부터 외주측을 향하여 점차적으로 증가하는 것을 보여준다. 지붕모양구조물의 높이가 클수록 그들의 내부공동은 점점 크게 된다. 그래서 공동의 부피는 여과체의 내주측으로부터 외주측으로 점차 증가한다. 달리말하면 상술된 방식으로 제조된 여과체는 공간밀도가 여과체의 외주측에서부터 내주측을 향하여 점차 증가하는 공간밀도 분포를 갖는다.

그러므로 불순물을 함유하는 유체가 여과체의 외주측에서 내주측을 향하여 통과될때 지붕모양구조물(7)은 변형되지 않고 여과체를 통하여 유체의 흐름에 의해 야기된 압력변화에 관계없이 그들의 내부 공동을 보유하게 되어서 불순물은 충분하게 포착되어 심층여과법의 이론에 따라 유체로부터 제거될 수 있게 된다.

상술된 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이 본 발명은 높은 탄력성을 가진 셀룰로오스-스판본드 부직포가 여과물질로서 사용되고 그러한 여과물질로 형성된 브레이드가 보빈둘레에 권취되어 반경방향으로 소망의 공간밀도 분포를 설정하기 위해 점차 변하는 부피의 내부 공동을 한정하는 지붕모양구조물을 형성하게 되어 매우 신뢰성 있는 여과체를 제조하는 방법을 제공한다.

Claims (2)

1. 많은 세공을 가지며 회전하면서 그 축 방향으로 왕복운동하는 보빈둘레에 여과물질의 브레이드를 나선상으로 권취함으로써 심층타입의 여과기의 여과체를 제조하는 방법에 있어서, 셀룰로오스-스판본도 부직포가 상기 브레이드의 재료로서 사용되며 상기 브레이드가 한 방향으로 상기 보빈의 왕복 운동 동안에 상기 보빈둘레에 시계방향으로 권취되며 또 다른 방향으로 상기 보빈의 왕복운동에 상기 보빈 둘레에 시계반대방향으로 권취되어서 그것들은 서로 교차하게되며, 상기 시계방향으로 권치된 브레이드와 상기 시계반대방향으로 권취된 브레이드가 서로 부분적으로 중첩되면서 비스듬한 관계로 계속하여 쌓여지게되어 한사이클에서 하나의 지붕모양 구조물을 형성하게 되며, 각각의 다음 사이클에서 형성된 상기 지붕모양 구조물의 높이가 상기 여과체의 내주측으로부터 외주측을 향하여 점차 증가하게 되어 공간밀도가 상기 여과체의 외주측으로부터 내주측을 향하여 점차 증가되는 공간밀도 분포를 설정하게 되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스-스판본도 부직포로 형성된 여과체의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보빈의 왕복운동을 초래하는 대신에 상기 보빈둘레에 상기 브레이드를 권취하는 위치가 보빈의 길이를 따라 왕복되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스-스판본드 부직포로 형성된 여과체의 제조방법.

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