WO2017090935A1 - 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 및 그 제조방법 - Google Patents

요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 및 그 제조방법 Download PDF

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김찬
이승훈
서인용
박경택
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주식회사 아모그린텍
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Definitions

  • the present invention is installed in the urea tank to quickly discharge the gas generated inside the urea tank while the nanofiber band for the urea tank for preventing contaminants and moisture such as dust and foreign matter from entering the tank from the outside An apparatus and a method of manufacturing the same.
  • the exhaust gas aftertreatment system using the Selective Catalyst Reduction (hereinafter referred to as 'SCR') in the exhaust gas aftertreatment system for diesel engines is injected into the exhaust pipe with a reducing agent such as urea water solution to provide nitrogen in the exhaust gas. It serves to reduce oxides to nitrogen and water. That is, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe, the reducing agent is converted into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and the human body and the environment are catalyzed by the reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas by the SCR catalyst. Harmless nitrogen oxides can be reduced to nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O).
  • a reducing agent such as urea water solution to provide nitrogen in the exhaust gas. It serves to reduce oxides to nitrogen and water. That is, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe, the reducing agent is converted into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and the human body and the
  • the urea tank requires a urea solution supply system for injecting urea solution into the exhaust pipe and feeding it to the SCR apparatus.
  • the main components of urea water are composed of urea and water, and the freezing point changes greatly with temperature.
  • the concentration of urea water is 32.5%, the freezing point is lowest at -11.5, so the concentration of urea water is set at 32.5%. have. Therefore, in the case of a vehicle operating at a low temperature condition in a cold region in winter, various sensors such as a heating device, temperature and level are attached to prevent freezing of the urea tank, and may contain antifreeze or other additives to prevent freezing.
  • an object of the present invention is to install a filter unit of the nanofiber web type manufactured by the electrospinning method in the vent device, while the gas inside the urea water tank is discharged to the outside while pollutants and moisture such as external dust, foreign matters, etc. It is to provide a nanofiber band device for urea water tank and a method of manufacturing the same that can be prevented from flowing into the tank.
  • Nanofiber band device for urea water tank of the present invention is installed in the tank body in which urea water is stored is a vent device for discharging the gas inside the tank body to the outside, the gas generated in the tank body to the outside and the outside It includes a filter unit to prevent the dust, foreign matter and moisture from entering the tank body.
  • the vent device may include a vane housing sealably mounted in an opening formed on an upper surface of the tank body and having a filter unit installed in a passage through which gas passes therein, and a vent pipe installed in communication with one side of the vant housing. Can be.
  • the filter unit may include a filter member formed by forming a porous nanofiber web having a plurality of pores by making nanofibers by electrospinning a polymer material.
  • the surface of the filter member may be oil-repellent or water repellent coating.
  • the filter unit may include a filter member formed of a porous nanofiber web having a plurality of pores by electrospinning a polymer material, and a porous substrate stacked on one or both surfaces of the filter member to support the filter member.
  • the porous substrate may be any one of a nonwoven fabric, a woven fabric, a woven paper, a paper, and a mesh.
  • the filter unit may be formed of a porous substrate, a filter member formed on one surface of the porous substrate and formed of a porous nanofiber web having a plurality of pores by electrospinning a polymer material, and an adhesive laminated on an edge of the porous substrate or the filter member. It may comprise a layer.
  • the method of manufacturing a nanofiber band device for a urea water tank of the present invention comprises the steps of preparing a filter member in the form of a porous nanofiber web having a plurality of pores by electrospinning a polymer material, and oil repellent treatment or water repellent coating treatment on the filter member. And cutting the filter member to the same size as the inner surface size of the vant housing of the vent device.
  • the method may further include attaching the porous substrate to one or both surfaces of the filter member.
  • the method may further include laminating an adhesive layer on the filter member.
  • the laminating of the adhesive layer may be performed by electrospinning the spinning solution in which the adhesive material and the polymer material are mixed to form a nanofiber web, or by laminating a double-sided adhesive tape.
  • the nanofiber band device for the urea water tank of the present invention is installed by the nanofiber web type filter unit manufactured by the electrospinning method in the band device, while the gas inside the urea tank is quickly discharged to the outside. It is possible to prevent contaminants and moisture such as external dust and foreign matter from entering the tank.
  • FIG. 1 is a perspective view of a urea water tank according to the present invention.
  • FIG 4 is a partially enlarged view of the filter unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an electrospinning apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of a filter unit according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view of a filter unit according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the urea water tank of the present invention has a tank main body 10 having a space for storing urea water therein, and is formed on one side of an upper surface of the tank main body 10 and opened and closed by a stopper 14.
  • a vent device 20 for discharging the gas inside.
  • the sensor module may include a heat pipe for thawing frozen urea water in winter, a water level sensor for measuring the level of urea water, and a quality sensor for measuring the concentration and temperature of urea water.
  • a drain device for discharging urea water stored in the tank main body 10 to the outside of the tank main body 10 may be installed.
  • the vent device 20 is installed to be in communication with one side of the vent housing 22 and the vent housing 22, which is sealably mounted to an opening formed in an upper surface of the tank body 10.
  • the gas is generated inside the vent pipe 24 and the van housing 22 and is discharged to the outside of the tank body 20 while the contaminants and moisture such as dust and foreign matter are transferred to the tank body 10.
  • It includes a filter unit 26 to prevent the inflow.
  • the filter member 52 makes the nanofibers 18 by electrospinning a polymer material, and the nanofibers 18 are accumulated to form a nanofiber web having a plurality of pores 16.
  • polymer material used in the present invention electrospinning is possible, for example, synthetic and natural polymers may be used, and these polymers may be used alone or in combination of two or more.
  • polymer materials as the filter member material of the present invention are polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyester sulfone (PES: Polyester Sulfone), polystyrene (PS), PVC (Poly Vinychloride) , Polycarbonate (PC) or the like alone, or polyvinylidene fluoride (PVdF) and polyacrylonitrile (PAN), or PVdF and PES, PVdF and thermoplastic polyurethane (TPU: Thermoplastic Polyurethane), PVC You can mix and use PC.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PS polyester sulfone
  • PS Polystyrene
  • PVC Poly Vinychloride
  • PC Polycarbonate
  • PVdF and PES PVdF and thermoplastic polyurethane
  • TPU thermoplastic Polyurethane
  • a nozzle-mounted upward type, a downward type, and a nozzleless type that can be radiated without a nozzle are available, and can be used for electric spraying, centrifugal electrospinning, air electrospinning, flash electrospinning, pulse electrospinning, Any one of the bubble electrospinning methods may be used.
  • the thickness is determined according to the radiation amount of the polymer material. Therefore, there is an advantage that it is easy to make the thickness of the porous nanofiber web to the desired thickness. In other words, if the radiation amount of the polymer material is reduced, the thickness of the porous nanofiber web can be made thin, and the manufacturing cost can be reduced accordingly because the radiation amount is small.
  • the diameter of the nanofibers 18 for satisfying such conditions is in the range of 0.1 to 1.5 mu m, and the size of the average pore 16 is preferably 1 mu m or less.
  • the filter member 52 of the present invention can make various pore sizes by using a porous nanofiber web so that the dust and foreign matter and moisture can not pass while the gas passes, and the diameter and average of the nanofibers. It is convenient to manufacture the pore size, so it is suitable for the banding device installed in the urea water tank.
  • the filter member 52 according to the first exemplary embodiment may further improve the waterproofing and oilproofing performance by oil-refining or water-repellent coating on the surface, and to improve the antifouling ability to prevent the passage of various pollutants other than water. .
  • Oil repellent processing can be formed by treating the oil repellent on the surface of the porous nanofiber web, water repellent coating can be formed by Oleophobic.
  • the electrospinning apparatus of the present invention is a spinning pack for storing a polymer solution, a spinning pack connected to a high voltage generator and connected to a storage tank 30 to spin nanofibers. ) And a collector 36 in which nanofibers emitted from the spin pack 34 are accumulated to form a porous nanoweb.
  • the storage tank 30 is provided with an agitator 32 to keep the spinning solution at a constant viscosity.
  • the back of the collector 36 is provided with a pressure roller 40 to pressurize the porous nanofiber web produced by the electrospinning method to a predetermined thickness, the pressurized porous nanofiber web is wound while passing through the pressure roller 40 A losing nanofiber web roll 42 is provided.
  • the filter member 52 using the electrospinning device configured as described above, by applying a high voltage between the collector 36 and the spin pack 34, the polymer material in the spin pack 34 nanofibers And radiate to the collector 36. Then, the nanofibers are accumulated on the upper surface of the collector 36 to form a filter member 52 in the form of a nanofiber web having a plurality of pores.
  • the filter member 52 is made of a predetermined thickness while passing through the pressure roller 40, and wound around the nanofiber web roll 42.
  • the surface of the filter member 52 is subjected to oil repellent treatment or water repellent coating to improve waterproof and oil resistance performance.
  • the filter member 52 is punched out to have the same shape and size as the inner surface of the vent housing 22, and the adhesive tape is attached to the edge of the filter member 52.
  • the filter unit 26 includes a filter member 52 and a porous substrate 54 having a plurality of pores stacked on one surface of the filter member 52. .
  • the filter member 52 has the same configuration as the filter member 52 described in the first embodiment above.
  • the porous substrate 54 may be a thermal bond nonwoven fabric, a spunbond nonwoven fabric, a chemical bond nonwoven fabric, an airlaid nonwoven fabric, and a mixture thereof.
  • the porous substrate may be a woven fabric, a woven paper having pores, paper, a mesh, or the like.
  • the porous substrate 54 is laminated on one surface of the filter member 52 to improve the handling characteristics of the filter unit 26, and the strength of the filter unit 26. Reinforce it.
  • the first porous substrate 62 is stacked on one surface of the filter member 52, and the second porous material is formed on the other surface of the filter member 52.
  • the substrate 64 may have a stacked structure.
  • the filter unit according to the fourth exemplary embodiment has a porous substrate 54 having a plurality of pores, and is laminated on one surface of the porous substrate 54 and has a plurality of pores by electrospinning a polymer material.
  • the first filter member 72 is formed of a nanofiber web
  • the second filter member 74 is formed on the other surface of the porous substrate 54 and formed of a nanofiber web having a plurality of pores by electrospinning a polymer material.
  • the filter unit according to the fifth embodiment includes a porous substrate 54 having a plurality of pores and a plurality of pores formed on one surface of the porous substrate 54 by electrospinning a polymer material.
  • the filter member 52 is formed of a porous nanofiber web, and the adhesive layer 80 is laminated on the porous substrate 54 or the filter member 52.
  • the adhesive layer 80 is formed at the edge of the filter member 52 or the porous substrate 54 to adhere the filter unit 26 to the inner surface of the vant housing 22 so that the filter unit 26 is attached to the vant housing 22. It serves to fix.
  • the adhesive layer 80 is made of nanofibers by electrospinning a spinning solution in which the adhesive material and the polymer material are mixed, and the nanofibers are accumulated to form a nanofiber web.
  • the present invention is installed in the urea tank of the exhaust gas after-treatment system for diesel engines provided in vehicles (trucks, buses, passenger cars, motorcycles, etc.), ships, construction machinery and agricultural machinery, the gas inside the urea tank quickly It can prevent the inflow of pollutants and moisture such as external dust, foreign matters into the tank.

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Abstract

본 발명의 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치는 요소수가 저장되는 탱크 본체에 설치되어 상기 탱크 본체 내부의 가스를 외부로 방출하는 장치이고, 탱크 본체 내부에서 발생된 가스는 외부로 방출하고 외부의 먼지, 이물질 및 수분이 탱크 본체 내부로 유입되는 것을 방지하는 필터유닛이 구비된다.

Description

요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 및 그 제조방법
본 발명은 요소수 탱크에 설치되어 요소수 탱크 내부에서 발생되는 가스를 신속하게 배출하면서 외부로부터 먼지 및 이물질 등의 오염물질과 수분이 탱크 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진의 배기 시스템은 배기가스 중에 함유된 유해 물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(Particulate Matter), 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위해 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF((Diesel Particulate matter Filter), 및 SCR(Selective Catalyst Reduction), LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하고 있다.
디젤 엔진용 배기가스 후처리 시스템 중 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR'로 칭함) 장치를 적용한 배기가스 후처리 시스템은 배기 파이프 내부로 요소수 용액과 같은 환원제를 분사하여 배기가스 중의 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 기능을 하게 된다. 즉, SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 인체 및 환경에 무해한 질소산화물을 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.
이와 같이 SCR 장치를 부착한 차량(트럭, 버스, 승용차, 오토바이 등)과 선박, 건설용 기계 및 농기계 등은 요소수 탱크를 필수적으로 부착해 운행하고 있다.
요소수 탱크에는 요소수 용액을 배기 파이프의 내부로 분사하여 SCR 장치로 공급하기 위한 요소수용액 공급 시스템이 필요하다. 그러나 요소수의 주요 성분은 요소와 물로 구성되어 있으며 온도에 따라 어는점의 변화가 매우 큰데 요소수의 농도가 32.5%일 때 어는점이 -11.5로 가장 낮기 때문에 요소수의 농도를 32.5%로 정하여 판매하고 있다. 따라서 겨울철 추운지역의 저온 조건에서 운행되는 차량의 경우 요소수 탱크의 결빙을 예방하기 위해 히팅 장치나 온도 및 레벨 등 각종 센서가 부착되어 있으며, 결빙방지를 위해 부동액이나 기타 첨가물을 함유할 수 있다.
이 경우 요소수 탱크 내부에 가스 등이 발생하여 부피변화가 생길 가능성이 있어 요소수 탱크의 압력평형을 항상 유지할 필요가 있다.
종래의 요소수 탱크는 등록특허공보 10-1205232(2012년 11월 27일)에 개시된 바와 같이, 요소수가 저장되는 탱크하우징과, 탱크하우징에 저장된 요소수의 수위, 농도, 온도를 측정하면서 요소수를 요소수 분무장치로 공급하는 센서모듈과, 탱크 하우징의 상부 좌우 양측에 각각 설치되면서 탱크하우징 내부의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부로 구성된다.
하지만, 종래의 요소수 탱크의 에어벤트부는 파이프 형태이고 탱크하우징의 상측에 수직으로 설치되므로, 외부의 먼지, 이물질 등의 오염물질과 수분이 에어밴트부를 통해 탱크 내부로 유입되어 탱크하우징에 저장된 요소수를 오염시키는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기 방사방법에 의해 제조되는 나노섬유 웹 형태의 필터유닛을 밴트장치에 설치하여 요소수 탱크 내부의 가스는 외부로 방출하면서 외부의 먼지, 이물질 등의 오염물질과 수분이 탱크 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치는 요소수가 저장되는 탱크 본체에 설치되어 상기 탱크 본체 내부의 가스를 외부로 방출하는 밴트장치이고, 상기 탱크 본체 내부에서 발생된 가스는 외부로 방출하고 외부의 먼지, 이물질 및 수분이 탱크 본체 내부로 유입되는 것을 방지하는 필터유닛을 포함한다.
상기 밴트장치는 탱크 본체의 상면에 형성되는 개구부에 밀봉 가능하게 장착되고 그 내부의 가스의 통과하는 통로에 필터유닛이 설치되는 밴트 하우징와, 상기 밴트 하우징의 일측에 연통되게 설치되는 밴트 파이프를 포함할 수 있다.
상기 필터유닛은 고분자 물질을 전기방사하여 나노섬유를 만들고, 상기 나노섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재를 포함할 수 있다.
상기 나노섬유의 직경은 0.1~1.5㎛ 범위이고, 평균 기공의 사이즈는 1㎛ 이하로 형성될 수 있다.
상기 필터부재의 표면에는 발유 가공 처리되거나, 발수 코팅 처리될 수 있다.
상기 필터유닛은 고분자 물질을 전기방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재와, 상기 필터부재의 일면 또는 양면에 적층되어 필터부재를 지지하는 다공성 기재를 포함할 수 있다.
상기 다공성 기재는 부직포, 직포, 직물지, 종이, 메쉬 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 필터유닛은 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 일면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제1필터부재와, 상기 다공성 기재의 타면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제2필터부재를 포함할 수 있다.
상기 필터유닛은 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 일면에 형성되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재와, 상기 다공성 기재 또는 필터부재의 가장자리에 적층되는 점착층을 포함할 수 있다.
상기 점착층은 양면 점착 테이프 또는 점착물질과 고분자 물질이 혼합된 방사용액을 전기 방사하여 나노섬유 웹으로 형성될수 있다.
본 발명의 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 제조방법은 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹 형태의 필터부재를 제조하는 단계와, 상기 필터부재에 발유 가공 처리 또는 발수 코팅 처리를 하는 단계와, 상기 필터부재를 밴트장치의 밴트 하우징의 내면 사이즈와 동일한 사이즈로 커팅하는 단계를 포함한다.
상기 필터부재의 일면 또는 양면에 다공성 기재를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 필터부재에 점착층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 점착층을 적층하는 단계는 점착물질과 고분자 물질이 혼합된 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹 형태로 형성하거나, 양면 점착 테이프를 합지하여 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치는 전기 방사방법에 의해 제조되는 나노섬유 웹 형태의 필터유닛을 밴트장치에 설치하여 요소수 탱크 내부의 가스는 외부로 신속하게 방출하면서 외부의 먼지, 이물질 등의 오염물질과 수분이 탱크 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 요소수 탱크의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밴트장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 필터유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 필터유닛의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기방사장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 필터유닛의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 필터유닛의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 필터유닛의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 필터유닛의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 요소수 탱크는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 요소수가 저장되는 공간을 갖는 탱크 본체(10)와, 탱크 본체(10)의 상면 일측에 형성되고 마개(14)에 의해 개폐되며 요소수가 투입되는 입구부(12)와, 탱크 본체(10)에 설치되어 요소수의 수위, 온도 및 농도 등을 측정하는 센서모듈과, 탱크 본체(10)의 상면에 설치되어 탱크 본체(10) 내부의 가스를 외부로 방출하는 밴트장치(20)를 포함한다.
센서모듈은 동절기에 동결된 요소수를 해빙하는 히트 파이프와, 요소수의 수위를 측정하는 수위센서와, 요소수의 농도 및 온도를 측정하는 퀼리티센서 등이 구비될 수 있다.
그리고, 탱크 본체(10)의 하측에는 탱크 본체(10)에 저장된 요소수를 외부로 배출하는 드레인 장치가 설치될 수 있다.
밴트장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 본체(10)의 상면에 형성되는 개구부에 밀봉 가능하게 장착되는 밴트 하우징(22)과, 밴트 하우징(22)의 일측에 연통되게 설치되는 밴트 파이프(24)와, 밴트 하우징(22) 내부에 장착되어 탱크 본체(20) 내부에서 발생된 가스는 외부로 방출하면서 외부의 먼지, 이물질 등의 오염물질과 수분이 탱크 본체(10) 내부로 유입되는 것을 방지하는 필터유닛(26)을 포함한다.
필터유닛(26)은 그 가장자리가 밴트 하우징(22)의 내면에 접착 등의 방법에 의해 고정되고 가스가 통과하는 통로 상에 설치된다.
제1실시예에 따른 필터유닛(26)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 방사에 의해 형성되는 다수의 기공(16)을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재(52)를 포함한다.
필터부재(52)는 고분자 물질을 전기 방사하여 나노섬유(18)를 만들고, 이 나노섬유(18)가 축적되어 다수의 기공(16)을 갖는 나노섬유 웹 형태로 형성된다.
본 발명에서 사용되는 고분자물질은 전기방사가 가능한 것으로 예를 들면, 합성 및 천연 고분자가 사용될 수 있으며, 이러한 고분자들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
고분자물질 중에서 본 발명의 필터부재 재료로 특히 바람직한 것은 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES: Polyester Sulfone), 폴리스티렌(PS),PVC(Poly Vinychloride), PC(Poly carbonate) 등을 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane), PVC, PC등을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 적용되는 방사 방법으로는 노즐이 장착된 상향타입, 하향타입 및 노즐이 없이 방사 가능한 Nozzleless 타입이 사용 가능하며, 전기분사나 원심전기방사, 에어 전기방사, 플래쉬 전기방사, 펄스전기방사 및 버블전기방사 방법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
필터부재(52)는 전기 방사방법으로 제조되므로 고분자 물질의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 다공성 나노섬유 웹의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다. 즉, 고분자 물질의 방사량을 적게 하면 다공성 나노섬유 웹의 두께를 얇게 만들 수 있고, 방사량이 적기 때문에 그만큼 제조비용을 줄일 수 있게 된다.
여기에서, 필터부재(52)는 두께에 따라 기공수 및 기공의 평균 직경이 결정되므로, 탱크 본체(10) 내부에서 발생되는 가스는 통과하면서 외부의 먼지, 이물질 및 수분은 통과하지 못하게 할 수 있는 나노 섬유의 직경과 평균 기공 사이즈를 갖도록 한다.
이러한 조건을 만족하기 위한 나노섬유(18)의 직경은 0.1~1.5㎛ 범위이고, 평균 기공(16)의 사이즈는 1㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 필터부재(52)는 다공성 나노섬유 웹을 사용함으로써, 기공 사이즈를 다양하게 만들 수 있어 가스는 통과하면서 먼지, 이물질 및 수분은 통과하지 못하게 할 수 있는 나노섬유의 직경 및 평균 기공 사이즈를 제작하기 편리하므로 요소수 탱크에 설치되는 밴트장치에 적합하다.
그리고 제1실시예에 따른 필터부재(52)는 표면에 발유 가공 처리하거나 발수 코팅을 하여 방수, 방유 성능을 더욱 향상시키고 물이 아닌 다양한 오염원이 통과하는 것을 방지하는 방오능력을 향상시킬 수 있도록 한다.
발유 가공은 다공성 나노섬유 웹의 표면에 발유제를 처리하여 형성될 수 있고, 발수코팅은 올레오포빅(Oleophobic)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 전기 방사장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 고분자 용액이 저장되는 저장탱크(30)와, 고전압 발생기가 연결되고 저장탱크(30)와 연결되어 나노섬유를 방사하는 방사팩(Spinning pack)(34)과, 방사팩(34)에서 방사되는 나노섬유가 축적되어 다공성 나노 웹이 만들어지는 콜렉터(36)를 포함한다.
저장탱크(30)에는 방사용액이 일정 점도를 유지하도록 하는 교반기(32)가 구비된다.
콜렉터(36)와 방사팩(34) 사이에는 90~120Kv의 고전압이 인가되고, 방사팩(34)에서 나노섬유(18)가 방사되어, 콜렉터(36) 위에 다공성 나노섬유 웹(10)이 형성된다.
콜렉터(36)의 후방에는 전기 방사방법에 의해 제조된 다공성 나노섬유 웹을 가압하여 일정 두께로 만드는 가압 롤러(40)가 구비되고, 가압 롤러(40)를 통과하면서 가압된 다공성 나노섬유 웹이 감겨지는 나노섬유 웹 롤(42)이 구비된다.
이와 같이 구성되는 전기 방사장치를 이용하여 필터부재(52)를 제조하는 공정을 살펴보면, 콜렉터(36)와 방사팩(34) 사이에 고전압을 인가함에 의해 방사팩(34)에서 고분자 물질을 나노섬유로 만들어 콜렉터(36)에 방사한다. 그러면 콜렉터(36)의 상면에 나노섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹 형태의 필터부재(52)가 형성된다.
그리고, 필터부재(52)는 가압 롤러(40)를 통과하면서 일정 두께로 만들어지고, 나노섬유 웹 롤(42)에 감겨진다.
그리고, 필터부재(52)의 표면에 발유 가공 처리하거나 발수 코팅 처리를 하여 방수 및 방유 성능을 향상시킨다.
그리고, 필터부재(52)를 타발하여 밴트 하우징(22)의 내면과 동일한 형태 및 사이즈로 제작하고, 필터부재(52)의 가장자리에 접착 테이프를 부착하면 완성된다.
제2실시예에 따른 필터유닛(26)은 도 6에 도시된 바와 같이, 필터부재(52)와, 필터부재(52)의 일면에 적층되는 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(54)를 포함한다.
필터부재(52)는 위의 제1실시예에서 설명한 필터부재(52)과 동일한 구성을 갖는다.
다공성 기재(54)는 써멀본드 부직포, 스펀본드 부직포, 케미칼본드 부직포, 에어레이드 부직포 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 다공성 기재는 부직포 이외에도 직포, 기공을 가지는 직물지, 종이, 메쉬 등이 사용될 수 있다.
이와 같이, 제2실시예에 따른 필터유닛(26)은 필터부재(52)의 일면에 다공성 기재(54)가 적층되어 필터유닛(26)의 핸들링 특성을 좋게 하고, 필터유닛(26)의 강도를 보강한다.
제3실시예에 따른 필터유닛(26)은 도 7에 도시된 바와 같이, 필터부재(52)의 일면에 제1다공성 기재(62)가 적층되고, 필터부재(52)의 타면에 제2다공성 기재(64)가 적층되는 구조를 가질 수 있다.
제4실시예에 따른 필터유닛은 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(54)와, 다공성 기재(54)의 일면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제1필터부재(72)와, 다공성 기재(54)의 타면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제2필터부재(74)을 포함한다.
제5실시예에 따른 필터유닛은 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(54)와, 다공성 기재(54)의 일면에 형성되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재(52)와, 다공성 기재(54) 또는 필터부재(52)에 적층되는 점착층(80)을 포함한다.
점착층(80)은 필터부재(52) 또는 다공성 기재(54)의 가장자리에 형성되어 필터유닛(26)을 밴트 하우징(22)의 내면에 점착하여 필터유닛(26)을 밴트 하우징(22)에 고정시키는 역할을 한다.
점착층(80)은 열에 의해 접합되는 열 접합 또는 양면 점착 테이프가 사용될 수 있고, 전기 방사방법으로 형성될 수 있다.
전기 방사방법으로 형성할 경우, 점착층(80)은 점착물질과 고분자 물질이 혼합된 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유로 만들고, 나노섬유를 축적하여 나노 섬유 웹으로 형성된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 차량(트럭, 버스, 승용차, 오토바이 등)과 선박, 건설용 기계 및 농기계 등에 구비되는 디젤 엔진용 배기가스 후처리 시스템의 요소수 탱크에 설치되어 요소수 탱크 내부의 가스는 외부로 신속하게 방출하면서 외부의 먼지, 이물질 등의 오염물질과 수분이 탱크 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 요소수가 저장되는 탱크 본체에 설치되어 상기 탱크 본체 내부의 가스를 외부로 방출하는 밴트장치로서,
    상기 탱크 본체 내부에서 발생된 가스는 외부로 방출하고 외부의 먼지, 이물질 및 수분이 탱크 본체 내부로 유입되는 것을 방지하는 필터유닛을 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밴트장치는 탱크 본체의 상면에 형성되는 개구부에 장착되며, 내부에는 가스 통로가 형성된 밴트 하우징; 및
    상기 밴트 하우징의 일측에 연통되게 설치되는 밴트 파이프;를 포함하고,
    상기 필터유닛은 상기 밴트 하우징의 가스 통로에 설치되는 요소수 탱크용 나노섬유 밴드장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터유닛은 고분자 물질을 전기방사하여 나노섬유를 만들고, 상기 나노섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재를 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나노섬유의 직경은 0.1~1.5㎛ 범위이고, 평균 기공의 사이즈는 1㎛ 이하인 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 필터부재는 발유 가공 처리되거나, 발수 코팅 처리되는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터유닛은 고분자 물질을 전기방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재; 및
    상기 필터부재의 일면 또는 양면에 적층되어 필터부재를 지지하는 다공성 기재;를 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 부직포, 직포, 직물지, 종이, 메쉬 중 어느 하나가 사용되는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필터유닛은 다공성 기재;
    상기 다공성 기재의 일면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제1필터부재; 및
    상기 다공성 기재의 타면에 적층되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되는 제2필터부재;를 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터유닛은 다공성 기재;
    상기 다공성 기재의 일면에 형성되고 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹으로 형성되는 필터부재;
    상기 다공성 기재 또는 필터부재의 가장자리에 적층되는 점착층을 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 점착층은 양면 점착 테이프 또는 점착물질과 고분자 물질이 혼합된 방사용액을 전기 방사하여 나노섬유 웹으로 형성되는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치.
  11. 고분자 물질을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹 형태의 필터부재를 제조하는 단계;
    상기 필터부재에 발유 가공 처리 또는 발수 코팅 처리를 하는 단계; 및
    상기 필터부재를 밴트장치의 밴트 하우징의 내면 사이즈와 동일한 사이즈로 커팅하는 단계를 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터부재의 일면 또는 양면에 다공성 기재를 부착하는 단계를 더 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 필터부재에 점착층을 적층하는 단계를 더 포함하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 점착층을 적층하는 단계는 점착물질과 고분자 물질이 혼합된 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹 형태로 형성하거나, 양면 점착 테이프를 합지하여 형성하는 요소수 탱크용 나노섬유 밴트장치 제조방법.
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