부직포 난연 처리 시스템

부직포 난연 처리 시스템{heat-resistant processing system of nonwoven}

본 발명은 부직포를 난연 처리하는 시스템에 관한 것으로서 상세하게는 부직포에 난연제를 함침한 후 건조시키는 부직포 난연 처리 시스템에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 단일의 컨베이어라인에 함침, 탈수, 건조 장치를 구비하여 공급장치에 의해 공급된 부직포가 하나의 라인에서 난연제가 함침된 후 건조되어 증착되게 한 것으로서, 특히, 건조 장치로 마이크로파(microwave)를 조사하여 난연제를 건조시킴으로써 단열을 위해 두꺼운 단열벽을 설치하지 않아 구조가 단순할 뿐만 아니라 설치가 용이한 부직포 난연 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 부직포는 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로 가공법에 따라 침지식(浸漬式)과 건식(乾式)으로 제조되고 있으며, 침지식은 섬유를 합성수지 접착제에 넣어 적셨다가 건조 ㅇ열처리한 것으로 종이와 비슷하고, 건식은 섬유를 얇은 솜모양으로 만든 것에 합성수지를 내뿜고 열을 가하여 건조시킨 것이다. 이러한 부직포는 섬유가 얽혀 있어서 종횡의 방향성이 없으며, 자른 가장자리가 풀리는 일도 없기 때문에 여러 가지 용도로 사용되고 있다.

이러한 부직포와 관련된 기술로는 다양한 것이 있고, 이중 난연성을 갖는 부직포를 제작하기 위한 기술로는 특허문헌 1내지 3이 있다.

특허문헌 1은 부직포에 난연 성질을 부가하기 위해 부직포에 난연액을 흡수시킨 후 건조시키는 다량의 열풍을 공급하여 건조시키고, 이때 발생되는 다량의 수분을 건조기 밖으로 확실히 배풍할 수 있게 한 것이고,

특허문헌 2는 발수성 및 난연성에 대한 실용상 만족도를 크게 개선시킨 발수성 부직포에 대한 것으로서, 효율적이고 간단한 방법으로 발수성 및 난연성을 동시에 가지면서 제전성의 문제점을 해결한 부직포의 제조방법에 관한 것이며,

특허문헌3은 폴리에스테르 섬유와 폴리프로필렌 섬유 중 적어도 하나의 섬유로부터 벽지로 적합한 두께 및 크기를 가지는 시트 형상의 부직포를 제조하는 공정; 상기 부직포를 수성 안료, 항균제 및 방향제 중에서 적어도 하나와 난연제를 포함하는 수용액에 침지시키는 공정; 상기 수성 안료, 항균제 및 방향제 중에서 적어도 하나와 난연제가 함침된 부직포를 건조하는 공정; 및 상기 건조된 부직포지의 한쪽 표면에 원하는 모양의 무늬를 인쇄하는 공정을 포함하는 부직포 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 종래의 난연성 부직포를 제작하기 위한 방법이나 장치와 관련된 기술에서 사용되는 방법은 통상적으로 부직포를 난연제에 함침 공정, 열풍을 공급하여 난연제를 건조시키는 공정으로 이루어지고 있으나, 이렇게 열풍을 공급할 경우 공급되는 열풍에 의해 주위의 다른 장치들이 가열되고 작업공간이 더워져 작업에 어려움이 있으므로 열풍을 차단시키기 위해 건조장치에 단열수단을 설치하여야 하고, 이렇게 단열수단을 설치하기 위해서는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 장치가 비대해지는 단점이 있었다.

즉, 열풍을 공급하기 위해서는 대용량의 히터를 구비하여야 하고, 이 히터에서 발생된 열을 건조가 이루어지는 공정에 공급하여야 하므로 장치가 지나치게 비대해질 뿐만 아니라, 건조 라인에 공급된 열에 의해 주위가 가열되어 작업자가 작업을 할 수 없으므로 단열을 위한 단열제 등을 설치하여야 하므로 설비비가 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 구조가 단순할 뿐만 아니라, 열효율이 우수한 부직포 난연 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 공급장치에 의해 이송라인에 공급된 부직포를 함침 장치에서 난연제를 함침하고, 바로 탈수 과정을 거쳐 물의 일부를 배출한 후, 밀폐된 공간에 마그네트론을 설치하여 구성된 건조장치를 통과시키면서 건조가 이루어지게 함으로써, 건조장치를 구성함에 단열제 등의 부수적인 구조물을 설치하지 않아도 되어 구조가 단순해질 수 있게 한 부직포 난연 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서 건조장치에서 강한 열이 발생되지 않음으로 단열 수단을 설치하지 않아도 되어 장치의 제작함에 소요되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 장치가 지나치게 비대해지는 것을 방지할 수 있는 부직포 난연 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명은 이동수단에 의해 이송된 부직포를 이송하는 이송컨베이어; 상기 이송컨베이어의 초입에 설치되고 난연액이 저장되어 통과하는 부직포에 난연액을 함침시키는 함침장치; 상기 함침장치에서 난연액이 함침된 부직포를 가압하여 수분의 일부를 배출시키는 탈수장치; 상기 탈수장치에서 수분의 일부가 배출된 부직포에 마이크로파를 조사하여 부직포가 머금은 수분을 활성화시켜 배출하는 다수의 마이크로파 발생기를 포함하는 건조장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 함침장치에 저장된 난연액의 온도를 100~200℃로 유지하는 것이 바림작하고, 상기 탈수장치는 이송컨베이어를 지나는 부직포를 상하에서 가압하는 두 개의 가압롤러로 이루어질 수 있으며, 상기 건조장치의 입구에는 부직포의 건조 효율을 높일 수 있도록 예열하기 위한 예열장치를 더 설치할 수 있다.

또한, 마이크로파 발생기들 사이에는 격벽을 설치하여 각 격실을 분리함으로써 이웃 격실의 공기가 서로 혼합되는 것을 방지하는 것이 바람직하고, 부직포로부터 분리된 수분을 흡입하여 배출하기 위한 배기팬을 더 설치할 수 있다.

또한, 마이크로파 발생기가 설치된 공간의 벽은 전자파차폐판으로 구성하여 전자파에 작업자가 노출되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 부직포를 건조시키는 수단으로 직접 열을 발생시키는 전열기 등을 사용하지 않음으로써 부직포에 직접 열기가 접촉되어 부직포가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 부직포를 건조시키기 위해 수단을 발열 수단이 아니라 마이크로파발생기를 사용함으로써 건조장치에서 열이 발생하지 않아 단열을 위한 복잡한 장치를 설치하지 않아도 되어 시스템의 구성이 단순하여 제작이 용이하고 유지보수를 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 마이크로파를 조사하여 부직포로부터 배출된 수분을 배기팬으로 흡입하여 배출시킬 수 있게 함으로써 건조 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템의 일예의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템의 일예의 평면 배치도
도 3은 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템의 일예의 정면 배치도
도 4는 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템을 구성하는 탈수장치와 함침장치의 측면도
도 5는 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템을 구성하는 탈수장치의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템을 구성하는 함침장치의 사시도
도7은 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템을 구성하는 건조장치의 일부를 확대하여 도시한 평면도

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템의 일예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 단열 수단을 설치하지 않음으로써 전체 구성이 단순하여 제작이 용이하고 유지관리를 쉽게 할 수 있는 건조장치(40)를 구비한 부직포 난연 처리 시스템을 제공하기 위한 것으로, 상기 건조장치(40)는 부직포에 함침된 난연액을 건조하기 위한 수단으로 마이크로파발생기(41)를 구비하고 있다.

이러한 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템은 도 1내지 도 3에 도시한 바와 같이, 공급장치(MF)에 의해 이송된 부직포를 이송하는 이송컨베이어(10)와, 상기 이송컨베이어의 초입에 설치되고 난연액이 저장되어 통과하는 부직포에 난연액을 함침시키는 함침장치(20)와, 상기 함침장치(20)에서 난연액이 함침된 부직포를 가압하여 수분의 일부를 배출시키는 탈수장치(30)를 구비하고 있다.

상기 공급장치(MF)는 통상적으로 물건을 이동시키는 대차 등을 이용하여 구성될 수 있고 다양하게 변형하여 실시 할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 이송컨베이어(10)는 통상적인 컨베이어시스템과 동일 유사하게 롤러들 사이에 벨트를 걸러 구동수단으로 롤러를 회전시킴에 의해 벨트가 회동되게 한 것을 선택하여 사용할 수 있다. 물론, 부직포의 무계나 넓이 등을 고려하여 롤러의 크기와 구동수단인 모터의 용량 및 벨트의 폭을 선택하여 사용할 수 있으나. 상기한 바와 같이 본 발명은 열을 이용한 것이 아니라 마이크로파발생기에서 발생된 고주파를 이용한 것으로 마이크로파에 의해 영향을 받지 않은 합성수지 등으로 만들어진 벨트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 함침장치(20)는 공급장치에 의해 공급되는 부직포에 난연액을 함침하기 위한 장치로 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 탈수장치(30)의 전단에 설치되어 있고, 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 통체 형상을 이루는 함침챔버(20c)를 구비하고 있다.

상기 함침챔버(20c)에는 난연액이 저장되어 있어 부직포(100)를 난연액에 담가 함침시키거나 난연액 분사수단을 구비하여 분사에 의해 난연액을 함침시킬 수 있으나, 함침 효율을 높이기 위해서는 함침챔버(200c)에 난연액을 저장한 상태에서 부직포를 담가 함침하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 함침챔버(20c)의 내부에는 다수의 롤러(21, 22)를 구비하고 있다.

상기 롤러들(21, 22)은 부직포에 난연액이 보다 효과적으로 함침되게 하기 위한 것이다. 통상적으로 부직포를 난연액에 함침할 경우 부직포에 표면장력이 생겨 난연액이 부직포에 충분히 함침되지 않게 된다. 이에 따라 부직포를 자극하여 표면장력이 깨뜨려야 하며, 이를 위해 상기 롤러들(21, 22)을 설치하여 부직포를 자극할 수 있게 한 것이다.

상기 롤러들(21, 22) 중 도면상 아래에 설치된 롤러(21)는 구동수단30m)에 의해 회전되고 위에 설치된 롤러(22)는 승강수단(20e)에 의해 상하로 승강되어 롤러(21)와의 사이의 거리를 조절할 수 있게 하여 부직포의 두께에 맞추어 롤러들(21, 22) 사이의 거리를 조절할 수 있게 하였다.

또한, 상기 함침장치(20)에 저장된 난연액이 보다 효율적으로 부직포에 함침되게 하기 위하여 난연액의 온도를 100~200℃로 유지하는 것이 바람직하다. 난연액을 가열하여 상기의 온도가 유지되게 함으로써 난연액의 물 입자가 분해되어 보다 쉽게 부직포에 함침되는 것이다.

상기 롤러들(21, 22)은 도시한 바와 같이 다수의 쌍이 설치될 수 있고 이들 중 상기 함침장치(30)를 향한 단부에 설치된 롤러들(21, 22)은 부직포에 함침된 난연액의 일부를 탈수하는 기능도 수행할 수 있다.

상기 함침장치(20)에 의해 난연액이 함침된 부직포는 탈수장치(30)에 공급되어 탈수가 이루어진다.

상기 탈수장치(30)는 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나 바람직하게는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 두 개의 롤러(31, 32)로 구성한 것이다. 즉, 도면상 아래쪽에 설치된 지지롤러(31)와 위에 설치된 가압롤러(32) 사이를 부직포가 통과하면서 부직포가 머금고 있는 물을 배출시키는 것이다.

물론, 상기 지지롤러(31) 또는 가압롤러(232) 중 어느 하나는 구동수단(미도시)에 의해 호전하여 부직포를 이동시킬 수 있어야 하고, 가압롤러(32)는 승강수단(30e)에 의해 상하로 승강되어 지지롤러(31)와의 사이의 거리가 조절되어 부직포를 가압하는 힘을 조절할 수 있다.

상기 탈수장치(30)의 하부에는 탈수된 물이 저장되는 집수통(30w)을 더 설치할 수 있다.

상기 승강수단(20e, 30e)은 회전함에 의해 승강하는 회전축에 손잡이를 설치하여 수동으로 구성하거나, 유압실린더 등 다양하게 변형하여 실시 할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 탈수장치(30)에 의해 부직포로부터 물을 제거하여도 잔류하는 수분이 부직포에 남아 있고 난연액이 부직포에 고착되지 않은 상태가 된다.

이에 따라 건조과정을 수행하여 잔류 수분을 제거함과 동시에 난연제가 부직포에 고착되게 하는 것이다. 이러한 건조 과정은 건조장치(40)에 의해 이루어지고,

상기 건조장치(40)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 마이크로파를 생성하는 다수의 마이크로파발생기(41)를 격실(40r) 벽의 일측에 설치하여 구성된다.

상기 건조장치(40)는 도시한 바와 같이 복수의 마이크로파발생기(41)를 설치하여 구성할 수 있고, 수개의 마이크로파발생기(41)가 한 쌍을 이루도록 설치되며, 마이크로파발생기(41) 쌍은 격벽(40w)에 의해 구획된 각 격실(40r)에 각각 설치될 수 있다.

상기 마이크로파발생기(41)는 통상적으로 마그네트론(magnetron)이라 불리는 것으로, 원통형 음극, 음극과 동축인 양극(coaxial anode)으로 이루어지며 이 사이에 직류전압을 걸어서 전기장을 형성시키는 이극 진공관으로서, 외부의 자석을 이용하여 마그네트론의 길이 방향으로 자기장을 걸어주고 이를 공진회로에 연결하면 매우 높은 주파수로 발진하며, 짧은 시간 동안 큰 출력을 방출할 수 있다. 이러한 마그네트론의 발진된 고주파의 마이크로파가 부직포에 함침된 난연액의 물을 고주파로 진동시켜 부직포로부터 분리할 수 있는 것이다.

상기 마이크로파발생기(41)는 도 2내지 도 3에 도시한 바와 같이, 다수가 설치될 수 있으며, 이렇게 배열된 마이크로파발생기(41)를 부직포가 경유하면서 부직포에 함침된 난연액이 건조되는 것이다.

상기 복수의 마이크로파발생기(41)는 전술한 바와 같이, 격벽(40w)에 의해 서로 구획된 격실(40r)에 설치되는 것이 바람직하고, 이렇게 설치된 각각의 마이크로파발생기를 부직포가 통과하는 동안 점차 수분이 건조되며, 이러한 과정에서 건조가 시작되는 부분은 수분이 많으나 점차 수분이 적어지게 된다. 이러한 건조 환경에서 모든 마이크로파발생기가 하나의 공간이 설치되면, 공기가 서로 혼합되어 건조효율이 떨어질 수 있으므로 상기한 바와 같이 격실을 형성하여 이웃하는 격실의 공기가 서로 혼합되지 않게 하여 건조효율을 높인 것이다.

또한, 상기 마이크로파발생기(41)는 고주파로 발진하고 이렇게 발진된 고주파는 인체에 해를 끼칠 수 있으므로 마이크로파에 작업자가 노출되지 않게 하여야 한다. 이렇게 마이크로파가 격실 내부로부터 외부로 방출되지 않도록 격실의 벽은 전자파차폐판으로 구성하여야 한다.

또한, 상기 각각의 격실에는 마이크로파가 외부로 노출되는 것을 방지하되 내부의 상황을 육안으로 확인할 수 있도록 투시창(44)이 형성되어 있으며, 이 투시창(44)은 다소의 구멍이 형성된 천공판으로 구성될 수 있다.

또한, 마이크로파를 조사함에 따라 부직포로부터 분리된 수분을 포함한 공기를 외부로 배출시킴으로써 부직포의 수분을 더욱 효과적으로 건조시킬 수 있으므로 일측에는 부직포로부터 분리된 수분을 흡입하여 배출하기 위한 배기팬(43)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 배기팬(43)은 도시한 바와 같이 각각의 격실(40r)마다 설치하거나 용량이 큰 것을 하나만 설치할 수도 있다. 상기 배기팬(43)을 다수 설치할 경우 배기팬과 각 격실 사이에는 연결덕트를 설치하여 연결하고 배기팬에서 흡입하여 배출되는 배출구에는 배기덕트(43d)로 서로 연결하여 하나의 배기덕트로 배기를 할 수 있게 하였다.

이와 같이 배기팬(43)에 의해 격실(40r) 내부의 공기가 배출되기 위해서는 공기가 공급되어야 하고 이를 위해 상기 각 격실(40r)의 일측에는 흡기구(42)가 형성되어 있다.

또한 본 발명에 따른 부직포 난연 처리 시스템은 예열장치(50)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 마이크로파발생기(41)에서 발생된 고주파를 부직포에 조사한다 하더라도 건조효율이 떨어질 수 있으므로 부직포를 예열시켜 수분이 일정온도로 가열된 상태로 건조장치에 공급하는 것이 바람직하다.

상기 예열장치(50)에서 가열되는 온도는 120~200℃ 정도가 바람직하다.

상기 예열장치(50)는 부직포가 통과하는 챔버(50c)와, 상기 챔버 내에 가열된 공기를 순환시키는 송풍팬(50f)을 포함한다. 상기 예열장치(50)를 통해 공급되는 가열된 공기는 외부에 설치된 히터에 의해 가열되고, 상기 송풍팬(50f)에 의해 송풍되어 예열장치의 챔버(50c)에 공급되고, 부직포를 가열한 후 배기구를 통해 배기된다. 상기 챔버(50c)의 일측에는 투시창(50w)을 구비하여 챔버(50c)의 내부에서 이루어지는 상황을 감시할 수 있게 하였다.

10: 이송컨베이어
20: 함침장치
20c: 함침챔버 21, 22: 롤러
30: 탈수장치 31: 지지롤러 32: 가압롤러
30w: 집수통
40: 건조장치
41: 마이크로파발생기
40w: 격벽 40r: 격실
42: 흡기구 43: 배기팬 43d: 배기덕트
44: 투시창
50: 예열장치
50c: 챔버 50f: 송풍팬 50w: 투시창
100: 부직포