KR20100073355A

KR20100073355A - 고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터

Info

Publication number: KR20100073355A
Application number: KR1020080132003A
Authority: KR
Inventors: 황계순; 강신현
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-01

Abstract

본 발명은 고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터에 관한 것으로, 500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온용 집진필터 제조방법에 있어서; 실리카 섬유를 평직 또는 오매주자직 방식으로 니들펀칭하여 재직하고, 열경화성수지와 알루미나분말이 혼합된 함침액에 함침한 후 건조시켜 여과재를 만드는 제1단계와; 상기 제1단계에서 건조된 여과재를 절곡기로 절곡하여 주름형태로 만드는 제2단계와; 상기 제2단계의 절곡기를 거친 주름형 여과재의 양단을 봉합하여 원형상으로 만드는 제3단계와; 상기 제3단계에서 만들어진 원형상의 여과포 내부에 들어갈 내부코어로, 철판을 타공하거나 익스팬디드메탈 방식으로 가공하는 제4단계와; 상기 제4단계를 통해 내부코어가 완성되면 이 내부코어에 여과재와 상,하부캡을 조립하는 제5단계와; 상기 제5단계후 진공소성로에서 소성하여 실리카 섬유와 알루미나 및 탄소가 결합고정되게 함으로써 고내열성 및 내충격성을 갖도록 가공하는 제6단계로 구성되는 고온용 집진필터 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온 집진필터를 저렴하게 제조할 수 있고, 나아가 내열성 및 내충격성이 우수하여 장수명화를 달성할 수 있게 된다.

고온용 집진필터, 백필터, BAG FILTER, 실리카, 주름형, 내열성

Description

고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH TEMPERATURE BAG FILTER AND ITS BAG FILTER}

본 발명은 고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 500℃ 이상에서 사용되면서 내열성이 뛰어나고 저렴한 고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터에 관한 것이다.

일반적으로, 집진기는 먼지가 많이 발생하는 작업장에 설치하여 공기중에 포함되어 부유하는 먼지를 포집하여 깨끗한 공기만을 외부로 배출함으로써 먼지로 인한 대기오염을 방지하기 위한 것이다.

이러한 집진기에는 먼지(Dust) 포집을 위한 필터가 사용되는데, 직물 혹은 부직포 재질로 된 백필터(Bag Filter)가 대부분이다.

그런데, 고온의 유체, 예컨대 500℃ 이상의 더스트(Dust) 혹은 가스(Gas)를 필터링하기 위해서는 집진필터의 내구성, 특히 내열성이 충분히 확되어야 한다.

따라서, 고온의 유체를 여과하는 곳에서는 보통의 백필터를 사용하지 못하고, 내열성이 뛰어난 세라믹 필터를 사용하고 있다.

그러나, 이와 같은 세라믹 필터는 뛰어난 내열성에도 불구하고, 내충격성이 매우 약하며, 보통의 백필터에 비해 10배 이상의 부하가 발생하므로 운용상 많은 불편함이 있다.

뿐만 아니라, 세라믹 필터는 생산공정도 복잡하고 제조기간이 길어 비용이 매우 비싸다는 단점도 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 고가인 세라믹을 사용하지 않고도 고온에서 충분히 견딜 수 있도록 실리카 섬유를 직조하여 집진필터를 구성함으로써 저렴하면서도 내열성 및 내충격성이 우수하여 장수명화가 가능한 고온용 집진필터 제조방법 및 그 집진필터를 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온용 집진필터 제조방법에 있어서; 실리카 섬유를 평직 또는 오매주자직 방식으로 니들펀칭하여 재직하고, 열경화성수지와 알루미나분말이 혼합된 함침액에 함침한 후 건조시켜 여과재를 만드는 제1단계와; 상기 제1단계에서 건조된 여과재를 절곡기로 절곡하여 주름형태로 만드는 제2단계와; 상기 제2단계의 절곡기를 거친 주름형 여과재의 양단을 봉합하여 원형상으로 만드는 제3단계와; 상기 제3단계에서 만들어진 원형상의 여과포 내부에 들어갈 내부코어로, 철판을 타공하거나 익스팬디드메탈 방식으로 가공하는 제4단계와; 상기 제4단계를 통해 내부코어가 완성되면 이 내부코어에 여과재와 상,하부캡을 조립하는 제5단계와; 상기 제5단계후 진공소성로에서 소성하여 실리카 섬유와 알루미나 및 탄소가 결합고정되게 함으로써 고내열성 및 내충격성을 갖도록 가공하는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제1단계에서, 재직과정은 제2단계에서 절곡시 절곡부분이 꺽이지 않도록 직물위에 실리카 단섬유를 니들펀칭하는 복합구조로 제조되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 제1단계에서, 함침과정은 중량%로 열경화성수지 70~80%와, 알루미나분말 20~30%가 혼합된 함침액에서 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 함침액은 여과재 중량의 18~22%로 조절되는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 제1단계에서, 함침과정중 건조는 열경화성수지가 경화반응을 일으키지 않도록 100~150℃에서 건조되는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 열경화성수지는 페놀수지, 멜라민수지, 요소수지중 어느 하나인 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 제2단계에서, 절곡기를 통한 여과재의 절곡온도는 프리히터에서 90~110℃, 포스트히터에서 180~200℃로 유지되고, 절곡시 산의 높이는 20~50mm로 균일하게 조절되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 제3단계에서, 봉합은 실리카 재봉사를 이용하여 오버록, 삼봉, 쌍침미싱중 어느 하나의 미싱방식으로 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 제4단계에서, 내부코어로 사용될 철판의 두께는 가공성을 고려하여 0.8~2mm로 한정되는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 제5단계에서, 상부캡과 하부캡은 500℃ 이상의 고온환경에서도 열수축이 적은 동합금 또는 SUS 316L로 제조되는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 제6단계에서, 진공소성로의 소성온도는 600~800℃인 것에도 그 특징이 있다.

한편, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로, 500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온용 집진필터에 있어서; 0.8~2mm 두께의 철판이 타공 또는 익스팬디드메탈 가공되어 원통형상으로 형성된 내부코어와; 실리카 섬유를 직물위에 니들펀칭한 후 열경화성수지와 알루미나분말 혼합액에 함침하고, 상기 내부코어에 결합되도록 망글로 짠 후 주름형태로 절곡시킨 여과재와; 상기 내부코어 및 여과재의의 상,하에 결합되고, 500℃ 이상의 고온환경에서도 열수축이 적은 소재인 동합금 또는 SUS 316L로 형성된 상부캡 및 하부캡을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터를 제공한다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고온용 집진필터의 제조방법을 보인 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 고온용 집진필터의 구성도이다.

본 발명에 따르면, 저가의 실리카 섬유를 이용하여 고온용 주름형 집진필터 를 제조하기 위해 먼저, 여과재를 준비하는 제1단계를 거치게 된다.

이때, 상기 제1단계에서 사용되는 여과재는 실리카 섬유를 직조하여 이루어지는 것으로 다음과 같은 과정을 거쳐 구비됨이 바람직하다.

예컨대, 상기 제1단계는 재직과정과, 함침과정으로 이루어진다.

여기에서, 재직과정은 100% 실리카 섬유(Silica Fiber)를 평직 또는 오매주자직의 실리카 섬유직물, 즉 여과재로 만드는 과정이다.

이 경우, 상기 여과재는 실리카 단섬유(섬유장 50~80mm, 섬유(굵기 2~6 Denier)를 중량 300~500g/m²로 니들펀칭(Needle Punching)하여 직조되는 형태로 제조되게 된다.

이때, 일반직물을 절곡하면 형태 안정성이 떨어져 절곡부분에 꺾임현상이 일어나 경위사의 기공이 벌어지게 되고, 이는 미세분진이 여과재 속으로 침투하여 여과성능을 떨어뜨리는 원인이 되게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해 직물위에 단섬유를 니들펀칭하여 복합구조로 제조하면 절곡후에도 기공이 커지지 않고 형태를 유지할 수 있어 미세분진을 효과적으로 여과할 수 있게 된다.

그리고, 여과재의 전체 중량은 600~1000g/m²로 조절할 수 있다.

아울러, 상기 니들펀칭시 니들은 글리즈 화이버, 실리카섬유용 니들 36번, 38번, 40번을 사용함이 바람직하며, 심도는 8~10mm, 펀칭밀도는 50~100회/cm²가 적당하다.

이 상태에서, 함침과정을 거쳐 가공되게 된다.

이때, 니들펀칭된 여과재는 페놀, 멜라민, 요소수지 등 열경화성수지와, 알루미나분말(1~5㎛)을 혼합하여 사용함이 바람직한데, 혼합비율은 중량비로 알루미나 20~30%, 수지 70~80%로 조절토록 하여 제조된 혼합액에 여과재를 함침한다.

여기에서, 상기 혼합액은 여과재에 부착되어 절곡가공시 절곡파손을 방지하고 여과재의 강도향상을 위한 것으로, 상기 범위보다 적게 되면 기능이 저하되고, 초과하게 되면 여과재 고유의 기능이 사라지게 되므로 상기 범위가 적당하다.

아울러, 함침한 여과재를 망글로 짠다.

이 경우, 함침액은 여과재 중량의 20% 내외, 즉 18~22%로 조절함이 바람직하다. 이때에도, 함침액이 상기 범위를 벗어나 미량 혹은 과량 들어가게 되면 여과재 고유의 특성이 저하되므로 상기 범위가 적당하다.

그리고, 망글로 짠 여과재를 열풍건조기에 통과시켜서 건조하게 되는데, 건조시 온도는 100~150℃로 건조하되, 열경화성수지가 경화반응이 일어나지 않도록 경화온도 이하로 조절해야 한다.

이상에서와 같이, 재직과정과 함침과정을 거쳐 가공된 여과재는 도 1에 도시된 바와 같은 절곡공정인 제2단계를 거치게 된다.

즉, 상기 제1단계를 통해 건조된 여과재(100)는 절곡기(110)를 통해 절곡되게 된다.

이때, 절곡온도는 프리히터(Pre Heater)에서 100℃(90~110℃), 포스트히터(Post Heater)에서는 180~200℃로 조절하고, 절곡시 산 높이는 20~50mm로 조절하 는 것이 바람직하다. 이는 절곡에 가장 합당한 온도이고, 또 산의 높이도 경화열처리에 가장 적합한 크기이다.

이렇게 하여, 절곡하여 열경화처리한 여과재는 도 1의 도시와 같이, 굴곡된 형태, 즉 "WWWWWW"와 같은 주름형을 유지하게 된다.

이와 같은 과정을 거쳐 제2단계인 절곡공정이 완료되면, 이어 제3단계인 봉재공정이 수행된다.

상기 제3단계인 봉재공정은, 절곡된 여과재의 양단을 연결하여 붙이는 공정으로서 실리카 재봉사를 통해 봉합됨이 바람직하다.

이때, 봉합은 미싱방식이 바람직한데, 미싱 방식중에서도 오버록, 삼봉, 쌍침미싱 등을 사용할 수 있다.

이어, 제4단계인 내부코어 가공공정이 수행된다.

상기 제4단계인 내부코어 가공공정은 두께는 0.8~2mm의 철판을 타공 혹은 익스팬디드메탈(Expanded metal) 방식으로 가공하여 원통형상으로 제조됨이 바람직하다.

이렇게 하여, 여과재와 내부코어가 완성되면, 제5단계인 결합공정이 수행된다.

상기 결합공정은 도 1 및 도 2에서와 같이, 여과재(100)를 내부코어(120)에 결합한 후 그 상하에 각각 상부캡(130)과 하부캡(140)을 조립하는 공정을 말한다.

이때, 상ㆍ하부캡(130,140)은 고온 사용환경을 고려하여 열수축이 적은 동(Cu:구리) 합금이나 또는 SUS(스테인레스 스틸)316L 등의 금속소재가 바람직하 며, 타공 혹은 익스팬디드메탈 적용을 위해 반드시 0.8~2mm의 두께로 한정되어야 한다.

아울러, 상ㆍ하부캡(130,140)은 집진기의 구조에 따라 변형될 수 있다.

그리고, 하부캡(140)과 여과재(100)의 결합은 500℃ 이상의 고온 사용환경을 고려하여 내부식성, 내신축성을 지닌 동(Cu:구리)합금분말(용융온도 1100~1200℃)을 사용함이 더욱 바람직하다.

이렇게 하여, 결합공정인 제5단계가 완료되면, 마지막 제6단계인 소성가공 공정이 수행된다.

상기 소성가공 공정은 상ㆍ하부캡(130,140)이 결합된 필터를 진공소성로에서 600~800℃의 온도로 소성가공하여, 소성도중 불순물을 제거하고, 실리카섬유와 알루미나 및 탄소를 결합시킴으로써 고내열성 및 내충격성을 갖는 주름형 집진필터를 완성하기 위한 공정이다.

이와 같은 공정을 거치게 되면, 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 집진필터가 완성되게 되는데, 본 발명에 따른 집진필터는 주름형태를 가져 신축적이고, 내열성 및 내충격성이 우수함은 물론 저렴하다는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 고온용 집진필터의 제조방법을 보인 공정도,

도 2는 본 발명에 따라 제조된 고온용 집진필터의 구성도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....여과재 110....절곡기

120....내부코어 130....상부캡

140....하부캡

Claims

500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온용 집진필터 제조방법에 있어서;

실리카 섬유를 평직 또는 오매주자직 방식으로 니들펀칭하여 재직하고, 열경화성수지와 알루미나분말이 혼합된 함침액에 함침한 후 건조시켜 여과재를 만드는 제1단계와;

상기 제1단계에서 건조된 여과재를 절곡기로 절곡하여 주름형태로 만드는 제2단계와;

상기 제2단계의 절곡기를 거친 주름형 여과재의 양단을 봉합하여 원형상으로 만드는 제3단계와;

상기 제3단계에서 만들어진 원형상의 여과포 내부에 들어갈 내부코어로, 철판을 타공하거나 익스팬디드메탈 방식으로 가공하는 제4단계와;

상기 제4단계를 통해 내부코어가 완성되면 이 내부코어에 여과재와 상,하부캡을 조립하는 제5단계와;

상기 제5단계후 진공소성로에서 소성하여 실리카 섬유와 알루미나 및 탄소가 결합고정되게 함으로써 고내열성 및 내충격성을 갖도록 가공하는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제1단계에서, 재직과정은 제2단계에서 절곡시 절곡부분이 꺽이지 않도 록 직물위에 실리카 단섬유를 니들펀칭하는 복합구조로 제조되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제1단계에서, 함침과정은 중량%로 열경화성수지 70~80%와, 알루미나분말 20~30%가 혼합된 함침액에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제3항에 있어서;

상기 함침액은 여과재 중량의 18~22%로 조절되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제1단계에서, 함침과정중 건조는 열경화성수지가 경화반응을 일으키지 않도록 100~150℃에서 건조되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항 또는 제3항에 있어서;

상기 열경화성수지는 페놀수지, 멜라민수지, 요소수지중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제2단계에서, 절곡기를 통한 여과재의 절곡온도는 프리히터에서 90~110℃, 포스트히터에서 180~200℃로 유지되고, 절곡시 산의 높이는 20~50mm로 균일하게 조절되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제3단계에서, 봉합은 실리카 재봉사를 이용하여 오버록, 삼봉, 쌍침미싱중 어느 하나의 미싱방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제4단계에서, 내부코어로 사용될 철판의 두께는 가공성을 고려하여 0.8~2mm로 한정되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제5단계에서, 상부캡과 하부캡은 500℃ 이상의 고온환경에서도 열수축이 적은 동합금 또는 SUS 316L로 제조되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
제1항에 있어서;

상기 제6단계에서, 진공소성로의 소성온도는 600~800℃인 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터 제조방법.
500℃ 이상의 고온에서 사용되는 고온용 집진필터에 있어서;

0.8~2mm 두께의 철판이 타공 또는 익스팬디드메탈 가공되어 원통형상으로 형성된 내부코어와;

실리카 섬유를 직물위에 니들펀칭한 후 열경화성수지와 알루미나분말 혼합액에 함침하고, 상기 내부코어에 결합되도록 망글로 짠 후 주름형태로 절곡시킨 여과재와;

상기 내부코어 및 여과재의의 상,하에 결합되고, 500℃ 이상의 고온환경에서도 열수축이 적은 소재인 동합금 또는 SUS 316L로 형성된 상부캡 및 하부캡을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온용 집진필터.