본 발명은 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 여과 소재를 멜트블로운 방식으로 만드는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치 및 그 방법, 그리고 이에 의해 제조된 여과재에 관한 것이다.The present invention relates to a device for manufacturing a melt-blown filter layer having excellent moisture resistance, and more specifically, to a device for manufacturing a melt-blown filter layer having excellent moisture resistance, which produces a filter material by melt-blown method, and a method therefor, and a filter material manufactured thereby.
일반적으로, 마스크는 호흡 시에 인체 내부로 유해한 물질의 침투를 방지하여 보건을 위해 사용하며, 대부분 안면에서 귀에 고정시키는 방식으로 착용되어 호흡기 측인 입과 코 부위를 가리며, 여과 소재가 작용된 마스크 본체에 귀에 걸 수 있도록 탄성재로 마련된 고리부로 구성된다.In general, masks are used for health purposes to prevent harmful substances from penetrating into the human body during breathing, and are mostly worn by fixing them to the ears on the face, covering the respiratory area, such as the mouth and nose. They consist of a mask body made of filtering material and a ring part made of elastic material that can be hung on the ears.
최근에는, 산업 현장에 미세한 유해물질이 발생되는 작업 환경이 상당수 존재하며, 황사 및 미세 먼지로 인한 대기질의 악화로 인해서, 면 마스크의 사용보다는 필터 성능을 보증하는 여과 소재가 사용된 제품들이 주로 사용된다.Recently, there are many work environments in industrial sites where fine hazardous substances are generated, and due to the deterioration of air quality caused by yellow dust and fine dust, products using filter materials that guarantee filter performance are mainly used rather than cotton masks.
마스크 제품들로는, 수술실에서 주로 사용되고 비말 차단용 위생마스크, 기침 목아픔 등 호흡기 증상이 있는 경우, 또는 건강취약계층과 기저질환자가 다른 사람과 접하는 경우 착용하도록 만든 KF80 이상의 마스크가 있다.Mask products include sanitary masks that are mainly used in operating rooms to block droplets, and masks of KF80 or higher that are designed to be worn when experiencing respiratory symptoms such as coughing or sore throat, or when vulnerable groups and patients with underlying diseases come into contact with others.
특히, 최근에는 코로나 팬데믹 사태로 인해, 미세 필터 성능이 있어 코로나 19 의심환자를 돌보는 의료인이나 관계자가 착용하도록 만든 KF94가 주로 사용되고 있다. KF94 마스크는 코로나바이러스 차단을 위해 일반인도 상당수 착용하고 있는 상황이다.In particular, due to the recent COVID-19 pandemic, KF94 masks, which feature fine filtration capabilities and are designed for medical personnel and other personnel caring for suspected COVID-19 patients, are primarily being used. KF94 masks are also widely worn by the general public to block the coronavirus.
KF80 및 KF94마스크는, 비말차단용 마스크에 비해서, 미세 입자까지 차단하도록 필터 성능이 보장된 것으로서, 호흡이 용이하지 않고, 마스크를 장시간 착용해야 하는 경우나, 습윤한 여름철 및 호흡이 불편한 환경에는 호흡에 상당한 불편함을 겪게 된다.KF80 and KF94 masks, compared to droplet blocking masks, have filter performance guaranteed to block even fine particles, but they do not make breathing easy, and when the mask must be worn for a long time, or in humid summers or environments where breathing is difficult, significant breathing discomfort can occur.
이러한 보건용 마스크 소재는, 착용 후 호흡 시 발생되는 수분에 의한 습윤 환경 하에서 초기 효율이 극심하게 저하됨에 따라 호흡용 마스크의 사용 환경을 고려하여 여과의 습윤 저항성을 개선할 필요성이 제기되고 있다.As the initial efficiency of these health mask materials is severely reduced in a humid environment due to moisture generated when breathing after wearing, there is a need to improve the moisture resistance of the filtration considering the usage environment of the respiratory mask.
특히, 고효율 필터 소재는 호흡 시에 차압도 같이 높아짐에 따라, 즉 KF94 이상의 마스크를 장시간 착용하는 경우에는, 마스크 외부와 내부 사이의 비교적 높은 차압으로 호흡에 어려움을 더욱 겪으므로 호흡성이 개선된 고효율이면서 낮은 차압을 제공하는 마스크 여재의 소재 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다.In particular, as the differential pressure increases with breathing, high-efficiency filter materials, that is, when wearing a mask of KF94 or higher for a long time, breathing becomes more difficult due to the relatively high differential pressure between the outside and inside of the mask. Therefore, there is a need to develop a mask filter material that provides high efficiency and low differential pressure with improved breathability.
한편, 현재의 국내에서 마스크 여재의 제조에는, 주로 고분자 물질을 녹여 노즐에서 유출함과 동시에 송풍에 의해 섬유질로 방사하여 부직포를 만드는 멜트블로운 방식이 주로 사용되고 있다.Meanwhile, in the current domestic manufacturing of mask materials, the melt-blown method is mainly used, which melts polymer materials, flows them out of a nozzle, and simultaneously spins them into fibers by blowing air to create non-woven fabric.
이러한 멜트블로운 방식에서 사용되고 있는 노즐은, 대부분 일정한 형상과 배치로 구비된 것으로서, 제조된 부직포의 섬유 직경의 분포가 균일함에 따라 호흡 성능 및 차압 개선에 한계로 작용했다.The nozzles used in this meltblown method are mostly equipped with a certain shape and arrangement, which limits the improvement of breathing performance and differential pressure as the fiber diameter distribution of the manufactured nonwoven fabric is not uniform.
기존의 멜트블로운 방식의 제조장비에 관한 기술로는, 선행문헌 1에 개시된 “램덤하고 벌키한 멜트블로운 섬유웹의 제조방법 및 그 제조장치가”, 선행문헌 2에 대시된 “원통형 카트리지 필터 제조를 위한 방사노즐의 배열 방법 및 이를 이용한 멜트블로운 장치”, 선행문헌 3에 개시된 “높은 벌키성을 갖는 멜트블로운 부직포의 제조방법”, 선행문헌 4에 개시된 멜트블로운 섬유웹의 제조방법 및 그 제조장가 있다.As technologies related to existing melt-blown manufacturing equipment, there are “a method for manufacturing a random and bulky melt-blown fiber web and a manufacturing device thereof” disclosed in prior document 1, “a method for arranging a spinning nozzle for manufacturing a cylindrical cartridge filter and a melt-blown device using the same” disclosed in prior document 2, “a method for manufacturing a melt-blown nonwoven fabric having high bulkiness” disclosed in prior document 3, and a method for manufacturing a melt-blown fiber web and a manufacturing device thereof disclosed in prior document 4.
선행문헌 1은, 복수 개의 기체분사부 각각에서 분사속도와 분사량이 연속적으로 랜덤하게 가변되는 기체를 제공하여 방사되는 멜트블로운 파이버가 랜덤한 형상을 구비하도록 구성되어 있다.Prior art document 1 is configured to provide gas whose injection speed and injection amount are continuously and randomly varied from each of a plurality of gas injection sections so that the meltblown fibers to be emitted have a random shape.
선행문헌 2는, 각각의 노즐의 직경이 변경되기도 하고 이에 의한 조합이 형성되기는 하나, 대경노즐 사이에 소경노즐이 단순히 배치되고, 각각의 노즐에 대한 별도의 노즐 제어를 수행하도록 구성되어 있지 않다.In prior art document 2, although the diameter of each nozzle is changed and a combination is formed accordingly, small-diameter nozzles are simply placed between large-diameter nozzles, and separate nozzle control is not performed for each nozzle.
선행문헌 3은, 각각 다른 직경의 섬유사들을 각각 별도로 제조한 후에 해당 섬유사들을 혼합하고 열처리를 수행함으로써 부직포를 생성하도록 구성되어 있다.Prior art document 3 is configured to produce a nonwoven fabric by separately manufacturing fibers of different diameters, mixing the fibers, and performing heat treatment.
선행문헌 4는, 필라멘트를 향해 제1방향에 대해 제1각도로 기체를 분사하고, 또한, 제1방향에 대해 제2각도로 기체를 분사함으로써 필라멘트에 대한 제어를 수행하여 섬유웹이 형성되도록 구성된다.Prior art document 4 is configured to form a fiber web by injecting gas at a first angle with respect to a first direction toward the filament and also performing control on the filament by injecting gas at a second angle with respect to the first direction.
상기와 같은 기존의 선행문헌들은, 노즐의 형상과 배치가 일정하거나, 다른 구경을 갖는 노즐들의 분사 순서의 제어가 세밀하게 이루어지지 않으므로, 호흡성 및 호흡 시에 줄일 수 있는 여과재를 만드는 분사 구조들을 충분히 개시 및 제공하고 있지 않다.The existing prior literature as described above does not sufficiently disclose and provide spray structures that create a filter that is breathable and can be reduced during breathing, because the shape and arrangement of the nozzles are not consistent, or the spraying order of nozzles with different diameters is not precisely controlled.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 노즐의 구경이 다른 복수의 노즐에 대한 동일 및 이형 성분이 교차 배열된 복합 노즐로부터의 분사 및 노즐 직경과 토출량 제어를 통해 직경이 구별되는 섬유를 방사함으로써 부직포 웹상에서의 벌키층을 충분히 형성하여 호흡을 편안하게 만드는 여과재를 제조할 수 있는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치 및 그 방법, 그리고 이에 의해 제조된 여과재를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a device and method for manufacturing a meltblown filter layer having excellent moisture resistance, which can manufacture a filter medium that makes breathing comfortable by sufficiently forming a bulky layer on a nonwoven web by spraying fibers with different diameters through a composite nozzle in which identical and different components are cross-arranged for a plurality of nozzles with different nozzle diameters and controlling the nozzle diameter and discharge amount, and a filter medium manufactured thereby.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 복수의 멜트폴리머가 주입되어 각각 통과하도록 마련되는 멜트 주입블록; 상기 멜트 주입블록에 결합되되, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 주입되어 통과하며, 핫 에어가 주입되어 통과하는 혼입분사블록; 상기 혼입분사블록에 연결되어 위치하며, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 상기 핫 에어로 가압되어 분사되는 복수의 노즐 영역이 마련된 노즐부; 및 상기 복수의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들이 적층 수집되는 콜렉터를 포함하며, 상기 복수의 노즐 영역은, 상호 다른 직경의 홀들이 교채 배열되어 배치되는 홀들로 복합 및 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises a melt injection block into which a plurality of melt polymers are injected and allowed to pass through each; an injection block coupled to the melt injection block, through which at least one of the plurality of melt polymers is injected and allowed to pass through and through which hot air is injected and allowed to pass through; a nozzle unit connected to the injection block and provided with a plurality of nozzle areas through which at least one of the plurality of melt polymers is pressurized and injected by the hot air; and a collector in which fibers emitted from the plurality of nozzle areas are accumulated and collected, wherein the plurality of nozzle areas are characterized in that they are configured by being composited and mixed with holes having different diameters arranged in an alternating manner.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수의 노즐 영역은, 제1 홀, 및 제1 홀보다 작은 제2 홀을 포함하며, 상기 교차 배열 복합 홀들은, 상기 제1 홀과 제2 홀이 상호 다른 일정 개수로 반복 배치되어 마련될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of nozzle areas include a first hole and a second hole smaller than the first hole, and the cross-arranged composite holes may be provided such that the first holes and the second holes are repeatedly arranged in different numbers.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀은 직경이 0.3mm~0.5mm이며, 상기 제2 홀은 0.1mm~0.25mm 일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first hole may have a diameter of 0.3 mm to 0.5 mm, and the second hole may have a diameter of 0.1 mm to 0.25 mm.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 10 내지 15 이하의 범위이며, 상기 제2 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 5 내지 10 이하일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the ratio of the length and diameter (L/D) of the first hole may be in the range of 10 to 15 or less, and the ratio of the length and diameter (L/D) of the second hole may be in the range of 5 to 10 or less.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀에서 방사되는 섬유는 여과재의 지지구조로 벌키층을 형성하며, 상기 제2 홀에서 방사되는 섬유는 여과층을 형성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fibers radiated from the first hole can form a bulky layer as a support structure of the filter material, and the fibers radiated from the second hole can form a filter layer.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀을 A라고, 상기 제2 홀을 B라 정하면, 상기 교차 배열 복합 홀들은, ABBBBA, AABBBAABBB 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, if the first hole is designated as A and the second hole is designated as B, the cross-array composite holes may include one or more cross-arrays of ABBBBA, AABBBAABBB, and ABBABBA.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 노즐부는, 상기 혼입분사블록에 이동 가능하게 결합되되, 복수의 교차 배열 복합 홀이 일정 간격으로 마련된 노즐판; 상기 혼입분사블록에서 노즐판의 위치를 조절하는 교차 배열 조절부; 및 상기 혼입분사블록에 상기 복수의 교차 배열 복합 홀이 선택적으로 대응되도록 상기 교차 배열 조절부를 제어하는 교차 배열 제어부를 포함하며, 상기 교차 배열 제어부가 상기 교차 배열 조절부를 조절함에 따라 상기 혼입분사블록에 대해 상기 노즐판의 복수 교차 배열 복합 홀 중 어느 하나의 교차 배열 복합 홀이 선택되어 연결될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nozzle unit includes a nozzle plate movably coupled to the mixing injection block, the nozzle plate having a plurality of cross-array complex holes provided at regular intervals; a cross-array adjustment unit for adjusting the position of the nozzle plate in the mixing injection block; and a cross-array control unit for controlling the cross-array adjustment unit so that the plurality of cross-array complex holes are selectively associated with the mixing injection block, and as the cross-array control unit adjusts the cross-array adjustment unit, any one of the plurality of cross-array complex holes of the nozzle plate can be selected and connected to the mixing injection block.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수의 멜트폴리머는 단일 성분, 또는 복합 성분으로 마련되되, 상기 복합 성분은 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부의 실리콘 계열수지, 불소 계열수지, 및 무기계열 소수성 입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of melt polymers are prepared as a single component or a composite component, and the composite component may include at least one of a silicone series resin, a fluorine series resin, and an inorganic series hydrophobic particle in an amount of 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수의 멜트폴리머에 대응한 수지 펠릿을 공급하는 복수의 호퍼; 상기 복수의 호퍼에 각각 결합되어 상기 수지 펠릿을 공급받고, 상기 수지 펠릿을 녹여 가압하는 복수의 멜트폴리머 공급부; 및 상기 멜트폴리머 공급부와 상기 멜트 주입블록을 연결하며, 상기 멜트폴리머 공급부에서 공급된 멜트폴리머를 상기 멜트 주입블록으로 가압하여 공급하는 멜트 펌프를 더 포함하며, 상기 콜렉터는 컨베이어 벨트으로 마련되되, 상기 콜렉터에 연결되어 여과재를 감는 와인더를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the system further comprises: a plurality of hoppers for supplying resin pellets corresponding to the plurality of melt polymers; a plurality of melt polymer supply units respectively connected to the plurality of hoppers to receive the resin pellets and melt and pressurize the resin pellets; and a melt pump connecting the melt polymer supply units and the melt injection block and pressurizing and supplying the melt polymer supplied from the melt polymer supply units to the melt injection block. The collector may be provided as a conveyor belt, and may further comprise a winder connected to the collector to wind a filter medium.
본 발명의 다른 구성은, 복수의 멜트폴리머가 멜트 주입블록에 주입되어 상기 멜트 주입블록을 각각 통과하는 단계; 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 혼입분사블록에 주입되어 상기 혼입분사블록을 통과하며, 상기 혼입분사블록의 일측에 핫 에어가 주입되어 상기 멜트폴리머와 분리되어 통과하는 단계; 상기 혼입분사블록의 멜트폴리머와 핫 에어가 노즐부에 주입되며, 상기 노즐부의 복수의 노즐 영역에서 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상을 상기 핫 에어로 가압하여 분사하는 단계; 및 상기 복수의 노즐 영역에서 분사되어 방사되는 섬유들을 콜렉터 상에 적층시켜 수집하는 단계를 포함하며, 상기 핫 에어로 가압하여 분사하는 단계에서는, 상기 복수의 노즐 영역이 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀들로 마련됨으로써 상기 교차 배열 복합 홀들 중 어느 하나를 통해 상기 멜트폴리머가 분사되는 것을 특징으로 한다.Another configuration of the present invention comprises the steps of: injecting a plurality of melt polymers into a melt injection block and passing through each of the melt injection blocks; injecting at least one of the plurality of melt polymers into a mixing injection block and passing through the mixing injection block, and injecting hot air into one side of the mixing injection block so as to separate and pass through the melt polymer; injecting the melt polymer of the mixing injection block and the hot air into a nozzle unit, and injecting at least one of the plurality of melt polymers in a plurality of nozzle regions of the nozzle unit by pressurizing the hot air; and collecting fibers sprayed and radiated from the plurality of nozzle regions by stacking them on a collector, wherein in the step of pressurizing and spraying with the hot air, the plurality of nozzle regions are provided with cross-array composite holes in which holes having different diameters are arranged in a cross-array, so that the melt polymer is sprayed through any one of the cross-array composite holes.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 교차 배열 복합 홀들은, 직경이 다른 제1 홀과 제2 홀을 상호 다른 일정 개수로 반복 배치하여 마련하되, 상기 제1 홀에서 방사되는 섬유는 여과재의 벌키층을 형성하며, 상기 제2 홀에서 방사되는 섬유는 여과층을 형성할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the cross-array composite holes are provided by repeatedly arranging first holes and second holes having different diameters in different numbers, and the fibers radiating from the first hole can form a bulky layer of the filter material, and the fibers radiating from the second hole can form a filter layer.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 4 ~ 10 ㎛ 이며, 상기 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.6 ~ 4 ㎛ 일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the fibers sprayed and radiated from the first hole may have a diameter of 4 to 10 μm, and the fibers sprayed and radiated from the second hole may have a diameter of 0.6 to 4 μm.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 혼입분사블록에 상기 복수의 교차 배열 복합 홀이 선택적으로 대응되도록 상기 복수의 교차 배열 복합 홀의 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a step of adjusting the positions of the plurality of cross-array composite holes so that the plurality of cross-array composite holes selectively correspond to the mixed injection block may be further included.
본 발명의 또 다른 구성은 상기 제조 방법에 의해 제조된 여과재를 제공한다.Another composition of the present invention provides a filter medium manufactured by the above manufacturing method.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 노즐의 구경이 다른 복수의 노즐에 대한 동일 및 이형 성분의 노즐 교차배열 분사 및 노즐 직경과 토출량 제어를 통해 직경이 구별되는 섬유를 방사함으로써 부직포 웹상에서의 벌키층을 충분히 형성하여 호흡을 편안하게 만드는 여과재를 제조할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is that it can provide an advantage of manufacturing a filter material that makes breathing comfortable by sufficiently forming a bulky layer on a nonwoven web by spraying fibers with different diameters through a cross-array of nozzles of the same and different components to a plurality of nozzles with different diameters and controlling the nozzle diameter and discharge amount.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 노즐부의 확대도이다.
도 3은 도 2의 노즐부의 노즐 영역의 예시도이다.
도 4는 도 2의 노즐부에 교차 배열 조절부가 도시된 상세도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치에 의해 제조된 여과재의 확대도이다.
도 6은 도 1의 혼입분사블록의 입체도이다.
도 7은 도 6에서 a영역에 마련된 노즐부의 단면도이다.
도 8은 도 7의 노즐부에 의해 적층 제조된 섬유 웹 구조의 확대도 및 그 단면도이다.Figure 1 is a conceptual diagram of a device for manufacturing a meltblown filter layer having excellent moisture resistance according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged view of the nozzle section of Figure 1.
Figure 3 is an example diagram of the nozzle area of the nozzle section of Figure 2.
Fig. 4 is a detailed drawing showing a cross-arrangement adjustment part in the nozzle part of Fig. 2.
FIG. 5 is an enlarged view of a filter medium manufactured by a device for manufacturing a meltblown filter layer having excellent moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a three-dimensional drawing of the mixed injection block of Figure 1.
Fig. 7 is a cross-sectional view of the nozzle section provided in area a in Fig. 6.
Fig. 8 is an enlarged view and a cross-sectional view of a fiber web structure laminated by the nozzle section of Fig. 7.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms and is therefore not limited to the embodiments described herein. In the drawings, irrelevant parts have been omitted for clarity of description, and similar parts have been designated with similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, or coupled)" to another part, this includes not only cases where it is "directly connected," but also cases where it is "indirectly connected" with another part in between. Furthermore, when a part is said to "include" a component, this does not exclude other components, but rather implies that it may include other components, unless otherwise specifically stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 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 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is merely used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, it should be understood that the terms "comprises" or "has" indicate the presence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치의 개념도이며, 도 2는 도 1의 노즐부의 확대도이고, 도 3은 도 2의 노즐부의 노즐 영역의 예시도이며, 도 4는 도 2의 노즐부에 교차 배열 조절부가 도시된 상세도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치에 의해 제조된 여과재의 확대도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a device for manufacturing a melt-blown filter layer having excellent moisture resistance according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a nozzle section of FIG. 1, FIG. 3 is an exemplary view of a nozzle area of the nozzle section of FIG. 2, FIG. 4 is a detailed view showing a cross-arrangement control section in the nozzle section of FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged view of a filter medium manufactured by a device for manufacturing a melt-blown filter layer having excellent moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치(100)는, 복수의 멜트폴리머에 대응한 수지 펠릿을 공급하는 복수의 호퍼(101), 복수의 호퍼(101)에 각각 결합되어 수지 펠릿을 공급받고 수지 펠릿을 녹여 가압하는 복수의 멜트폴리머 공급부(110), 멜트폴리머 공급부(110)와 멜트 주입블록(130)을 연결하며 멜트폴리머 공급부(110)에서 공급된 멜트폴리머를 멜트 주입블록(130)으로 가압하여 공급하는 멜트 펌프(120), 멜트 펌프(120)에 연결된 멜트 주입블록(130), 멜트 주입블록(130)에 결합되는 혼입분사블록(140), 혼입분사블록(140)에 마련되는 노즐부(150), 및 섬유들이 적층 수집되는 콜렉터(180)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a device (100) for manufacturing a meltblown filter layer having excellent moisture resistance according to an embodiment of the present invention comprises: a plurality of hoppers (101) for supplying resin pellets corresponding to a plurality of melt polymers; a plurality of melt polymer supply units (110) respectively connected to the plurality of hoppers (101) for receiving resin pellets and melting and pressurizing the resin pellets; a melt pump (120) for connecting the melt polymer supply units (110) and the melt injection block (130) and pressurizing and supplying the melt polymer supplied from the melt polymer supply unit (110) to the melt injection block (130); a melt injection block (130) connected to the melt pump (120); a mixing injection block (140) connected to the melt injection block (130); a nozzle unit (150) provided in the mixing injection block (140); and a collector (180) for stacking and collecting fibers. Includes.
호퍼(101)는 멜트폴리머의 주원료인 펠릿 수지가 투입되어 저장되는 것으로서, 하부의 배출구를 통해 멜트폴리머 공급부(110) 측에 펠릿 수지를 공급하게 된다.The hopper (101) is where pellet resin, which is the main raw material of melt polymer, is fed and stored, and the pellet resin is supplied to the melt polymer supply unit (110) through the discharge port at the bottom.
멜트폴리머 공급부(110)는 호퍼(101)의 하단부가 연결되는 것으로서, 펠릿 수지를 녹여 가압할 수 있도록 실린더에 스크류와 히터, 및 용융온도를 측정하는 온도센서를 구비한 용융 가압방식의 압출기로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 펫릿을 녹여 점성이 있는 용융물을 가압할 수 있는 방식이면 가능하다.The melt polymer supply unit (110) is connected to the lower end of the hopper (101), and may be provided as a melt pressurization type extruder equipped with a screw, a heater, and a temperature sensor for measuring the melt temperature in the cylinder so as to melt and pressurize pellet resin, but is not limited thereto, and any type capable of melting pellets and pressurizing a viscous melt is possible.
멜트 펌프(120)는 멜트 주입블록(130) 측으로 멜트폴리머를 가압하여 이송할 수 있는, 실질적으로 멜트폴리머의 분사 압력을 제공하는 것으로서, 한 쌍의 기어가 내부에서 물려 있는 기어 펌프로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 점성이 있는 용융물을 가압할 수 있는 방식이면 가능하다.The melt pump (120) is capable of pressurizing and transporting the melt polymer toward the melt injection block (130), and substantially provides the injection pressure of the melt polymer. It may be provided as a gear pump having a pair of gears meshed inside, but is not limited thereto, and any method capable of pressurizing a viscous melt is possible.
멜트 주입블록(130)은 멜트폴리머 공급부(110)에 멜트 펌프(120)를 매개로 연결되어 가압 이송되는 멜트폴리머를 제공받는 것으로서, 복수의 멜트폴리머가 주입되어 각각 통과하도록 내부 통로가 마련되다.The melt injection block (130) is connected to the melt polymer supply unit (110) via a melt pump (120) to receive pressurized melt polymer, and an internal passage is provided to allow a plurality of melt polymers to be injected and pass through each.
이러한 멜트 주입블록(130)은 양측에서 상호 다른 또는 동일 성분의 멜트폴리머가 내부 통로에 주입될 수 있도록 양측에 주입구를 갖는 주입 통로(131)가 마련되며, 복수의 멜트폴리머는 멜트 펌프(120)에 연결된 파이프라인으로 공급된다.This melt injection block (130) is provided with an injection passage (131) having injection ports on both sides so that melt polymers of different or identical components can be injected into the internal passage from both sides, and a plurality of melt polymers are supplied to a pipeline connected to a melt pump (120).
혼입분사블록(140)은 멜트 주입블록(130)의 하부에 결합되어 양측 주입 통로(131)와 내부 통로를 통해 멜트폴리머를 공급받는 것으로서, 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 주입되어 통과하며 핫 에어가 주입 통과하는 구조를 갖는다.The mixed injection block (140) is connected to the lower part of the melt injection block (130) and receives melt polymer through injection passages (131) on both sides and an internal passage, and has a structure in which at least one of a plurality of melt polymers is injected and passes through and hot air is injected and passes through.
이러한 혼입분사블록(140)에는 주입 통로(131)에 연결되는 멜트 저장공간(141)과 멜트 저장공간(141)의 하부로 좁혀지는 테이퍼 통로(142)가 마련된다.This mixed injection block (140) is provided with a melt storage space (141) connected to the injection passage (131) and a tapered passage (142) that narrows toward the bottom of the melt storage space (141).
혼입분사블록(140)에서 주입 통로(131), 멜트 저장공간(141), 및 테이퍼 통로(142)는 주입되는 복수의 멜트폴리머에 각각 대응하도록 복수의 멜트폴리머에 상응하는 개수만큼 마련된다. 이는 각각의 멜트폴리머가 외기로 분사되기 전까지 복수의 멜트폴리머의 유동 통로가 모두 구별되도록 유지된다.In the mixed injection block (140), the injection passage (131), the melt storage space (141), and the tapered passage (142) are provided in numbers corresponding to the plurality of melt polymers to be injected, respectively. This ensures that the flow passages of the plurality of melt polymers are all distinct until each melt polymer is injected into the outside air.
노즐부(150)는 혼입분사블록(140)의 테이퍼 통로(142)에 연결되어 멜트폴리머를 주입받되, 가압된 멜트폴리머를 공급받아 콜렉터(180) 측으로 분사하는 것으로서, 테이퍼 통로(142)보다 더 좁혀지는 분사 통로(151)와 핫 에어가 통과하는 에어통로(152)가 마련된다.The nozzle section (150) is connected to the tapered passage (142) of the mixed injection block (140) to inject melt polymer, and receives pressurized melt polymer and injects it toward the collector (180). An injection passage (151) that is narrower than the tapered passage (142) and an air passage (152) through which hot air passes are provided.
이러한 노즐부(150)는 혼입분사블록(140)에 연결되어 위치하며 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 핫 에어로 가압되어 분사되는 복수의 노즐 영역(155)이 마련된다.This nozzle section (150) is connected to the mixing injection block (140) and is provided with a plurality of nozzle areas (155) in which at least one of a plurality of melt polymers is pressurized with hot air and injected.
도 1과 도 3, 및 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 복수의 노즐 영역(155)은, 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀(160)들로 마련된다.Referring to FIGS. 1, 3, and 5, a plurality of nozzle areas (155) according to the present embodiment are provided with cross-array composite holes (160) in which holes of different diameters are arranged in a cross-array.
실질적으로, 복수의 노즐 영역(155)에서 교차 배열 복합 홀(160)들은, 평면에 배치되는 간격을 두고 배치되는 복수 라인 또는 원주 방향으로 일정 각도 간격으로 배치되는 복수 라인으로 마련될 수 있다.In practice, the cross-array composite holes (160) in the plurality of nozzle areas (155) can be arranged in multiple lines spaced apart on a plane or in multiple lines spaced at a certain angle in the circumferential direction.
예를 들어, 복수의 노즐 영역(155)은, 제1 홀(161), 및 제1 홀(161)보다 작은 제2 홀(162)을 포함하며, 교차 배열 복합 홀(160)들은 제1 홀(161)과 제2 홀(162)이 상호 다른 일정 개수로 반복 배치되어 마련될 수 있다.For example, the plurality of nozzle areas (155) include a first hole (161) and a second hole (162) smaller than the first hole (161), and the cross-array composite holes (160) can be provided by repeatedly arranging the first holes (161) and the second holes (162) in different numbers.
교차 배열 복합 홀(160)은 크기가 상이하여 확연히 직경이 구별되는 제1 홀(161)과 제2 홀(162)의 배치로 구성되는 것으로서, 제1 홀(161)과 제2 홀(162)의 배치 양상에 따라 여러 줄의 교차 배열 복합 홀(160)이 마련될 수 있다.The cross-array composite hole (160) is composed of a first hole (161) and a second hole (162) with different sizes and clearly distinct diameters, and multiple rows of cross-array composite holes (160) can be provided depending on the arrangement of the first hole (161) and the second hole (162).
제1 홀(161)은 직경이 0.3mm~0.5mm이며, 제2 홀(162)은 직경이 0.1mm~0.25mm 일 수 있다.The first hole (161) may have a diameter of 0.3 mm to 0.5 mm, and the second hole (162) may have a diameter of 0.1 mm to 0.25 mm.
또한, 제1 홀(161)의 길이와 직경의 비율(L/D)는 10 내지 15 이하의 범위이며, 제2 홀(162)의 길이와 직경의 비율(L/D)는 5 내지 10 이하로 마련됨이 적절하다.In addition, it is appropriate that the length and diameter ratio (L/D) of the first hole (161) is in the range of 10 to 15 or less, and the length and diameter ratio (L/D) of the second hole (162) is in the range of 5 to 10 or less.
제1 홀(161)에서 분사되는 멜트폴리머는 제1 홀(161)보다 작은 직경으로 방사될 수 있으며, 마찬가지로 제2 홀(162)에서 분사되는 멜트폴리머는 제2 홀(162)보다 작은 직경으로 방사될 수 있다.The melt polymer sprayed from the first hole (161) can be sprayed with a smaller diameter than the first hole (161), and similarly, the melt polymer sprayed from the second hole (162) can be sprayed with a smaller diameter than the second hole (162).
제1 홀(161)과 제2 홀(162)에서 분사되어 콜렉터(180) 상에 방사되는 섬유들은 상호 다른 직경의 섬유들이 얽힌 웹구조를 형성하며 콜렉터(180) 상에 적층 부착된다.Fibers sprayed from the first hole (161) and the second hole (162) and radiated onto the collector (180) form a web structure in which fibers of different diameters are intertwined and laminated and attached onto the collector (180).
제1 홀(161)에서 방사되는 섬유는 여과재(10)의 지지구조로 사용되는 벌키층(11)을 형성하며, 제2 홀(162)에서 방사되는 섬유는 여과층(12)을 형성할 수 있다.The fibers radiated from the first hole (161) form a bulky layer (11) used as a support structure of the filter material (10), and the fibers radiated from the second hole (162) can form a filter layer (12).
벌키층(11)은 여과층(12)과 구별되는 굵은 섬유들로 이루어진 것으로서, 공극이 커서 공기 투과를 쉽게 하고 여과층(12)과 얽히어 여과층(12)을 지지하는 섬유 구조를 만들며, 여과층(12)은 벌키층(11)과 구별되는 미세 또는 극미세 섬유들로 이루어진 것으로서 실질적으로 미세 및 초미세 먼지와 같은 미세 물질을 필터링하는 작용을 하게 된다.The bulky layer (11) is made of thick fibers that are distinct from the filter layer (12), and has large pores to facilitate air permeation and forms a fiber structure that is entangled with the filter layer (12) to support the filter layer (12), and the filter layer (12) is made of fine or ultra-fine fibers that are distinct from the bulky layer (11), and has the function of actually filtering fine substances such as fine and ultra-fine dust.
한편, 상기 제1 홀(161)을 A라고, 제2 홀(162)을 B라 정하면, 교차 배열 복합 홀(160)들은, ABBBBA, AABBBAABBB 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함할 수 있다.Meanwhile, if the first hole (161) is designated as A and the second hole (162) is designated as B, the cross-array composite holes (160) may include one or more cross-arrays of ABBBBA, AABBBAABBB, and ABBABBA.
ABBBBA 교차 배열 복합 홀(160)은 다수의 제2 홀(162) 양측에 제1 홀(161)이 배치되는 구조로서, 제2 홀(162)에서 방사되는 다수의 미세 섬유가 양측 제1 홀(161)에서 방사되는 두 줄의 굵은 섬유에 얽히는 구조를 만들게 된다.The ABBBBA cross-array composite hole (160) is a structure in which a plurality of first holes (161) are arranged on both sides of a plurality of second holes (162), thereby creating a structure in which a plurality of fine fibers radiating from the second holes (162) are entangled with two rows of thick fibers radiating from the first holes (161) on both sides.
AABBBAABBB 교차배열 홀은 복수의 제 2 홀(162)의 양측에 제 1 홀(161)이 두개씩 또는 제 1홀(161) 사이에 제 2홀(162)가 세 개씩 배치되는 구조로, 제 2홀(162)에서 방사되는 복수의 미세 섬유가 제 1홀(161)에서 방사되는 양 쪽의 네 줄의 굵은 지지 섬유에 미세 섬유가 얽히는 구조로 벌키 공간을 더욱 늘이기 위한 구조로 만들게 된다.The AABBBAABBB cross-arrangement holes are structured such that two first holes (161) are arranged on each side of a plurality of second holes (162), or three second holes (162) are arranged between the first holes (161). The structure is such that a plurality of fine fibers radiating from the second holes (162) are entangled with four rows of thick support fibers on both sides radiating from the first holes (161), thereby further increasing the bulky space.
또한, ABBABBA 교차 배열 복합 홀은 복수의 제2 홀(162)의 양측에 제1 홀(161)이 한 개씩 또는 제1 홀(161) 사이에 제2 홀(162)이 두 개씩 배치되는 구조로서, 제2 홀(162)에서 방사되는 복수의 미세 섬유가 제1 홀(161)에서 방사되는 두 줄의 굵은 섬유와 더 얽히며, 제1 홀(161) 간의 간격이 협소하여 제1 홀(161)에서 방사되는 굵은 섬유들이 쉽게 얽히는 구조를 만들게 된다.In addition, the ABBABBA cross-array composite hole is a structure in which one first hole (161) is arranged on each side of a plurality of second holes (162) or two second holes (162) are arranged between the first holes (161), so that a plurality of fine fibers radiated from the second holes (162) are further entangled with two rows of thick fibers radiated from the first holes (161), and the narrow spacing between the first holes (161) creates a structure in which the thick fibers radiated from the first holes (161) are easily entangled.
노즐부(150)는 각기 교차 배열 복합 홀(160)들이 배치된 여러 개의 노즐블록을 준비하여 혼입분사블록(140)에서 교체할 수 있지만, 여과재(10)의 사양에 따른 미세 섬유와 굵은 섬유의 얽힘과 구성 비율이 자동 조절되도록 혼입분사블록(140)에 대해 복수의 교차 배열 복합 홀(160)을 조절하는 구성을 포함할 수 있다.The nozzle unit (150) can be replaced in the mixing spray block (140) by preparing multiple nozzle blocks each having cross-array composite holes (160) arranged, but can include a configuration for adjusting multiple cross-array composite holes (160) for the mixing spray block (140) so that the entanglement and composition ratio of fine fibers and thick fibers according to the specifications of the filter medium (10) are automatically controlled.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 노즐부(150)는 혼입분사블록(140)에 이동 가능하게 결합되며 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 일정 간격으로 마련된 노즐판(165), 혼입분사블록(140)에서 노즐판(165)의 위치를 조절하는 교차 배열 조절부(170), 및 혼입분사블록(140)에 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 선택적으로 대응되도록 교차 배열 조절부(170)를 제어하는 교차 배열 제어부(175)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 3, and 4, the nozzle unit (150) may be movably coupled to the mixing injection block (140) and may include a nozzle plate (165) having a plurality of cross-array complex holes (160) provided at regular intervals, a cross-array adjustment unit (170) for adjusting the position of the nozzle plate (165) in the mixing injection block (140), and a cross-array control unit (175) for controlling the cross-array adjustment unit (170) so that the plurality of cross-array complex holes (160) selectively correspond to the mixing injection block (140).
이러한 노즐부(150)는 교차 배열 제어부(175)가 교차 배열 조절부(170)를 조절함에 따라 혼입분사블록(140)에 대해 노즐판(165)의 복수 교차 배열 복합 홀(160) 중 어느 하나의 교차 배열 복합 홀(160)이 선택되어 연결될 수 있다.As the nozzle unit (150) controls the cross-array control unit (175) to adjust the cross-array adjustment unit (170), one of the multiple cross-array complex holes (160) of the nozzle plate (165) can be selected and connected to the mixing injection block (140).
실질적으로, 노즐부(150)의 노즐판(165)에 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 횡 방향으로 간격을 두고 배치되어 있고, 교차 배열 조절부(170)가 노즐판(165)을 횡 방향 이동 및 정지시켜, 혼입분사블록(140)의 테이퍼 통로(142)에 어느 하나의 교차 배열 복합 홀(160)이 정렬되도록 교차 배열 제어부(175)의 제어가 이루어질 수 있다.In practice, a plurality of cross-array complex holes (160) are arranged at intervals in the horizontal direction on the nozzle plate (165) of the nozzle unit (150), and the cross-array control unit (170) controls the nozzle plate (165) to move and stop in the horizontal direction, so that one cross-array complex hole (160) is aligned with the tapered passage (142) of the mixing injection block (140).
이러한 교차 배열 조절부(170)의 노즐판(165) 조절과 교차 배열 제어부(175)의 위치 제어는, 노즐부(150)의 노즐판(165)이 혼입분사블록(140)에 슬라이드 이동 가능하게 혼입분사블록(140)의 하부에 결합되며, 교차 배열 조절부(170)가 노즐판(165)의 위치 이동을 정밀하게 조절할 수 있는 모터 및 리드스크류 조합의 액추에이터로 마련되고, 액추에이터의 선형 위치 제어가 교차 배열 제어부(175)에 의해 수행됨으로써 가능하다.The nozzle plate (165) control of the cross-array control unit (170) and the position control of the cross-array control unit (175) are possible because the nozzle plate (165) of the nozzle unit (150) is connected to the lower part of the mixing injection block (140) so as to be able to slide relative to the mixing injection block (140), the cross-array control unit (170) is provided with an actuator of a combination of a motor and a lead screw that can precisely control the position movement of the nozzle plate (165), and the linear position control of the actuator is performed by the cross-array control unit (175).
노즐부(150)의 노즐판(165)에서 방사되는 섬유는, 교차 배열 복합 홀(160)들의 배열, 홀들의 사이즈, 토출량, 및 멜트폴리머 공급부(110)를 구성하는 압출기의 길이/지름(length/diameter, L/D) 비율을 변수로 하여 굵기, 적층 교차배열, 적층 속도, 얽힘 구조 등이 조절되도록 제어될 수 있다.The fibers emitted from the nozzle plate (165) of the nozzle section (150) can be controlled to have a thickness, a stacked cross arrangement, a stacking speed, an entanglement structure, etc., by using as variables the arrangement of the cross-array composite holes (160), the size of the holes, the discharge amount, and the length/diameter (L/D) ratio of the extruder constituting the melt polymer supply section (110).
콜렉터(180)는 복수의 노즐 영역(155)에서 방사되는 섬유들이 적층 수집되는 것으로서, 컨베이어 벨트로 마련될 수 있으며, 콜렉터(180)에 연결되어 여과재(10)를 감는 와인더(190)에 연결되어 배치될 수 있다.The collector (180) is a device for stacking and collecting fibers radiated from multiple nozzle areas (155), and may be provided as a conveyor belt. The collector (180) may be connected to a winder (190) that winds the filter material (10).
노즐부(150)의 상부에는 분사되는 섬유들을 콜렉터(180) 측으로 송풍하여 방사시키는 송풍기가 배치될 수 있다.A blower may be placed on the upper part of the nozzle section (150) to blow and radiate the sprayed fibers toward the collector (180).
또 한편, 본 실시 예에 사용되는 복수의 멜트폴리머는, 단일 성분, 또는 복합 성분으로 마련되되, 복합 성분은 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부의 실리콘 계열수지, 불소 계열수지, 및 무기계열 소수성 입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Meanwhile, the plurality of melt polymers used in the present embodiment may be prepared as a single component or a composite component, and the composite component may include at least one of a silicone series resin, a fluorine series resin, and an inorganic series hydrophobic particle in an amount of 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight.
복수의 멜트폴리머가 단일 성분으로 마련되는 경우에는, 흐름성을 확인하는 지표인 멜트 인덱스가 차이 나는 고분자 수지를 이용할 수 있으며, 이형 성분인 복합 성분의 경우에는, 벌키층 형성부와 기능성 소재가 첨가된 여과층을 구분하여 구성하기 위해 사용할 수 있다.In cases where multiple melt polymers are prepared as a single component, polymer resins with different melt indices, which are indicators for checking flowability, can be used, and in the case of a composite component that is a heterogeneous component, it can be used to separately configure a bulky layer forming portion and a filtering layer to which functional materials are added.
이러한 실리콘 또는 불소 계열수지 및 무기계열의 소수성 입자는, 도 5에 도시된 여과재(10)의 표면에 습윤 저항성을 높여주어 제조된 필터 여과층의 수분에 의한 전하 소실을 완화시켜 준다.These silicone or fluorine series resins and inorganic series hydrophobic particles increase the wetting resistance of the surface of the filter material (10) shown in Fig. 5, thereby alleviating charge loss due to moisture in the manufactured filter layer.
이하에서는, 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치를 사용하여 여과재를 생산하는 방법이 개시된다.Hereinafter, a method for producing a filter material using a meltblown filter layer manufacturing device having excellent moisture resistance according to an embodiment of the present invention is disclosed.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 방법은, 복수의 멜트폴리머가 멜트 주입블록(130)에 주입되어 멜트 주입블록(130)을 각각 통과하는 단계; 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 혼입분사블록(140)에 주입되어 혼입분사블록(140)을 통과하며, 혼입분사블록(140)의 일측에 핫 에어가 주입되어 멜트폴리머와 분리되어 통과하는 단계; 혼입분사블록(140)의 멜트폴리머와 핫 에어가 노즐부(150)에 주입되며, 노즐부(150)의 복수의 노즐 영역(155)에서 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상을 핫 에어로 가압하여 분사하는 단계; 및 복수의 노즐 영역(155)에서 분사되어 방사되는 섬유들을 콜렉터(180) 상에 적층시켜 수집하는 단계를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 5, a method for manufacturing a meltblown filter layer having excellent moisture resistance according to another embodiment of the present invention includes the steps of: injecting a plurality of melt polymers into a melt injection block (130) and passing through each of the melt injection blocks (130); injecting at least one of the plurality of melt polymers into an injecting block (140) and passing through the injecting block (140), and injecting hot air into one side of the injecting block (140) to separate the melt polymer and pass through; injecting the melt polymer and hot air of the injecting block (140) into a nozzle section (150), and injecting at least one of the plurality of melt polymers by pressurizing the hot air in a plurality of nozzle areas (155) of the nozzle section (150); and collecting fibers that are injected and radiated from the plurality of nozzle areas (155) by stacking them on a collector (180).
이러한 제조 방법의 핫 에어로 가압하여 분사하는 단계에서는, 복수의 노즐 영역(155)이 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀(160)들로 마련됨으로써 교차 배열 복합 홀(160)들 중 어느 하나를 통해 멜트폴리머가 분사된다.In the step of pressurizing and spraying with hot air of this manufacturing method, a plurality of nozzle areas (155) are provided with cross-array composite holes (160) in which holes of different diameters are arranged in a cross-array, so that the melt polymer is sprayed through any one of the cross-array composite holes (160).
이에 따라 노즐부(150)에서 교차 배열 복합 홀(160)의 선택에 따라 방사 적층되는 섬유 구조를 원하는 사양, 예를 들어 굵은 섬유와 미세 섬유가 방사하면서 얽히되, 굵은 섬유로 벌키층(11)이 마련되며 미세 섬유로 여과층(12)이 마련되는 구조가 만들어진다.Accordingly, a fiber structure that is radially laminated according to the selection of the cross-array composite hole (160) in the nozzle section (150) is created with the desired specifications, for example, a structure in which thick fibers and fine fibers are entangled while radiating, and a bulky layer (11) is formed with thick fibers and a filtering layer (12) is formed with fine fibers.
교차 배열 복합 홀(160)들은, 직경이 다른 제1 홀(161)과 제2 홀(162)을 상호 다른 일정 개수로 반복 배치하여 마련하되, 제1 홀(161)에서 방사되는 섬유는 여과재(10)의 벌키층(11)을 형성하며, 제2 홀(162)에서 방사되는 섬유는 여과층(12)을 형성할 수 있다.The cross-array composite holes (160) are provided by repeatedly arranging a different number of first holes (161) and second holes (162) having different diameters, and the fibers radiating from the first hole (161) can form a bulky layer (11) of the filter material (10), and the fibers radiating from the second hole (162) can form a filter layer (12).
제1 홀(161)에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 4 ~ 10 ㎛이며, 제2 홀(162)에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.6 ~ 4 ㎛일 수 있다.The fibers sprayed and radiated from the first hole (161) may have a diameter of 4 to 10 μm, and the fibers sprayed and radiated from the second hole (162) may have a diameter of 0.6 to 4 μm.
본 실시 예에 따른 제조 방법에는, 혼입분사블록(140)에 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 선택적으로 대응되도록 복수의 교차 배열 복합 홀(160)의 위치를 조절하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이에 대한 교차 배열 복합 홀(160)의 위치 조절과 작용에 대해서는 전술한 장치의 설명에서 상세하게 설명하였으므로 생략한다.The manufacturing method according to the present embodiment may further include a step of adjusting the positions of a plurality of cross-array complex holes (160) so that the plurality of cross-array complex holes (160) are selectively aligned with the mixed injection block (140). The position adjustment and operation of the cross-array complex holes (160) are described in detail in the description of the device described above, and thus are omitted.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 전술한 제조 방법에 의해 제조된 여과재(10)를 제공할 수 있다. 이러한 여과재(10)는 굵은 섬유로 벌키층(11)이 형성되며, 미세 섬유로 여과층(12)이 형성된 것으로서, 교차 배열 복합 홀(160)들의 조절에 따라 다양한 구조로 제조될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a filter material (10) manufactured by the aforementioned manufacturing method can be provided. This filter material (10) has a bulky layer (11) formed of thick fibers and a filter layer (12) formed of fine fibers, and can be manufactured into various structures depending on the control of the cross-arranged composite holes (160).
도 6과 도 7을 참조하여 PP 멜트블로운 혼합 부직포의 제조를 설명한다.The production of PP meltblown blend nonwoven fabric is described with reference to FIGS. 6 and 7.
고분자 폴리프로필렌(PP, HP561X, Melt-blown grade, Polymirae, Korea) 수지는 밀도가 0.9 g/cm3, 용융흐름지수(Melt flow rate, MFR= 800g/10 min)인 원료를 사용하였고, 실리콘 계열의 고분자(Silaplast TM ES7722)를 10wt%로 마스터배치를 제조하여, 최종 방사 시 섬유에 첨가물 함량은 5wt%가 되도록 제조하였다. 제1 홀(161)과 제2 홀(162)이 교차 배열된 복합 노즐이 적용된 노즐부(150)를 구비한 혼합방사 멜트블로운 장비(제조장치)의 1번 익스투르더(멜트폴리머 공급부: 110, Ext 1)와 2번 익스투르더(멜트폴리머 공급부: 110, Ext 2)에 동일한 상기 폴리프로필렌 고분자 수지를 주입하였고, 익스투르더에서 250 ℃의 온도로 용융시켰다. 노즐 홀인 교차 배열 복합 홀은 제1 홀(161)과 제2 홀(162)의 직경이 각각 0.35 Ø와 0.25 Ø로 교차 배열된 노즐로서, 0.35 파이 노즐의 L/D는 10, 0.25 파이의 L/D는 5를 적용하였다. 교차 배열은 AABBBAABBB의 3:2 비율로 구성되어 있다. 섬유의 직경이 A는 5~ 10 ㎛범위, B는 1~3 ㎛의 범위가 되도록 토출량을 조절하였다. 이 외에도 열풍 온도, 압력 및 노즐과 컬렉터 간의 거리(Die to Collector Distance, DCD)는 230 ℃, 1.2 MPa, 300 mm로 고정하여 부직포를 제조하였다. 또한, 연속 공정상 설치된 하이드로 차징(Hydrocharging) 분극장치를 통해 차징된 부직포를 제조하였다.Polypropylene (PP, HP561X, Melt-blown grade, Polymirae, Korea) resin was used as a raw material with a density of 0.9 g/cm3 and a melt flow rate (MFR = 800 g/10 min), and a masterbatch was manufactured with 10 wt% of a silicone-based polymer (Silaplast TM ES7722), so that the additive content in the fiber at the time of final spinning was 5 wt%. The same polypropylene polymer resin was injected into the first extruder (melt polymer supply section: 110, Ext 1) and the second extruder (melt polymer supply section: 110, Ext 2) of the mixed spinning melt blown equipment (manufacturing device) equipped with a nozzle section (150) to which a composite nozzle with a first hole (161) and a second hole (162) cross-arranged is applied, and it was melted at a temperature of 250 ℃ in the extruder. The cross-arranged composite holes, which are nozzle holes, are nozzles in which the first hole (161) and the second hole (162) have a diameter of 0.35 Ø and 0.25 Ø, respectively, and the L/D of the 0.35 pi nozzle is 10, and the L/D of the 0.25 pi is 5. The cross-arrangement is configured in a 3:2 ratio of AABBBAABBB. The discharge amount was adjusted so that the fiber diameters A were in the range of 5 to 10 ㎛ and B was in the range of 1 to 3 ㎛. In addition, the hot air temperature, pressure, and the distance between the nozzle and the collector (Die to Collector Distance, DCD) were fixed at 230 ℃, 1.2 MPa, and 300 mm to manufacture the nonwoven fabric. In addition, a charged nonwoven fabric was manufactured through a hydrocharging polarization device installed in a continuous process.
도 8은 실시예1에서 제조된 부직포의 표면 이미지이다. 서로 다른 직경 크기를 갖는 이종의 섬유가 웹 내에서 균일하게 배치되어 분포되어 있음을 확인할 수 있다.Figure 8 is a surface image of the nonwoven fabric manufactured in Example 1. It can be confirmed that heterogeneous fibers with different diameter sizes are uniformly arranged and distributed within the web.
상기와 같은 본 실시 예들에 따르면, 노즐의 구경이 다른 복수의 노즐에 대한 동일 및 이형 성분의 노즐 교차배열 분사 및 노즐 직경과 토출량 제어를 통해 직경이 구별되는 섬유를 방사함으로써 부직포 웹상에서의 벌키층(11)을 충분히 형성하여 호흡을 편안하게 만들며 습윤 저항성이 개선된 여과재(10)를 제조할 수 있게 된다.According to the above-described embodiments, by spraying fibers with different diameters through nozzle cross-array injection of identical and different components to multiple nozzles with different nozzle diameters and controlling nozzle diameter and discharge amount, a bulky layer (11) is sufficiently formed on a nonwoven web, thereby making breathing comfortable and manufacturing a filter medium (10) with improved moisture resistance.
또한, 본 실시 예들에서 제조된 여과재(10)는, 직경이 작은 섬유가 여과 층을 이루며, 직경이 큰 섬유가 벌키층(11)을 형성하는 것으로서, 직경이 작은 섬유만 사용되는 것보다 직경이 굵은 섬유가 보완 및 보강됨으로써 기계적 강도가 우수하게 된다.In addition, the filter material (10) manufactured in the present embodiments has fibers with small diameters forming a filter layer and fibers with large diameters forming a bulky layer (11), and thus has excellent mechanical strength as fibers with large diameters are supplemented and reinforced, compared to when only fibers with small diameters are used.
더욱이, 본 실시 예들에서 제조된 여과 소재로서, 부직포는 벌키층(11) 형성에 의해 동일 중량에서 표면층 면적이 적고, 표면의 전하 소실이 줄어들어 차징된 여과재(10)의 전하소실의 지연이 이루어지며, 더욱이 실리콘 계열, 불소 계열 및 소수성 입자 중 하나 이상이 0.5~10%로 첨가되는 수지를 혼합 방사하여 만들면 습윤 저항성이 향상된다.Moreover, as a filter material manufactured in the present embodiments, the nonwoven fabric has a smaller surface layer area at the same weight due to the formation of a bulky layer (11), and the loss of charge on the surface is reduced, thereby delaying the loss of charge of the charged filter material (10). Furthermore, when it is manufactured by mixing and spinning a resin in which at least one of a silicone series, a fluorine series, and a hydrophobic particle is added at 0.5 to 10%, the moisture resistance is improved.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is provided for illustrative purposes only, and those skilled in the art will readily appreciate that the present invention can be readily modified into other specific forms without altering the technical spirit or essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not restrictive. For example, components described as being single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may be implemented in a combined manner.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 여과재 11: 벌키층
12: 여과층
100: 제조 장치
101: 호퍼 110: 멜트폴리머 공급부
120: 멜트 펌프 130: 멜트 주입블록
131: 주입 통로 140: 혼입분사블록
141: 멜트 저장공간 142: 테이퍼 통로
150: 노즐부 151: 분사 통로
155: 노즐 영역 160: 교차 배열 복합 홀
161: 제1 홀 162: 제2 홀
165: 노즐판 170: 교차 배열 조절부
175: 교차 배열 제어부 180: 콜렉터
190: 와인더10: Filter medium 11: Bulk layer
12: Filter layer
100: Manufacturing device
101: Hopper 110: Melt polymer supply section
120: Melt pump 130: Melt injection block
131: Injection passage 140: Mixed injection block
141: Melt storage space 142: Tapered passage
150: Nozzle section 151: Injection passage
155: Nozzle area 160: Cross-array composite hole
161: Hole 1 162: Hole 2
165: Nozzle plate 170: Cross arrangement control unit
175: Cross array control unit 180: Collector
190: Winder
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