KR101296615B1 - 탈취-방진 복합필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어진 하면 웹상에 탈취분말을 스프레이한 다음 심초형 복합사로 이루어진 상면 웹을 적층하여 형성된 탈취용 적층체; 상기 탈취용 적층체의 상면 웹 위에 적층된 핫멜트 접착용 웹; 및 상기 핫멜트 접착용 웹 위에 적층된 방진용 멜트블로운 부직포;를 포함하는 탈취-방진 복합필터 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 발명에 의한 탈취-방진 복합필터는 탈취용 적층체와 방진용 멜트블로운 부직포가 세섬유, 저 평량의 핫멜트 접착용 웹에 의하여 접착되기 때문에 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우에 비하여, 핫멜트 파우더에 의하여 탈취분발의 표면이 오염되는 것을 막을 수 있어 발생하는 탈취분말의 유효표면적 감소를 줄일 수 있게 됨으로써, 결과적으로 제조되는 탈취-방진 복합필터의 탈취효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우보다 적은 양의 접착제를 사용하면서도 접착강도가 높고 압력손실이 적다는 장점이 있다.

Description

탈취-방진 복합필터 및 그의 제조방법{Filter Complex for Deodorization and Dustproofing and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 탈취-방진 복합필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈취 및 방진 기능을 동시에 갖는 복합필터에 있어서 층간 접착에 사용되는 접착제에 의한 탈취분말의 오염을 막아 탈취효율을 높이면서도 동시에 층간 접착에 사용되는 접착제의 사용량을 최소화함으로써 접착제에 의한 압력손실을 최소화할 수 있는 탈취-방진 복합필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 에어컨, 기저귀, 생리대, 담배, 신발장, 옷장 등의 생활용품을 사용할 때나, 침실, 화장실, 자동차 실내 등 일상 생활공간에는 김치, 생선, 담배연기, 배설물, 쓰레기 등으로부터 다양한 악취가 발생한다. 악취를 발생시키는 물질의 대표적인 예로는 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 아세트알데히드(acetaldehyde), 메틸메르캅탄(Methanthiol) 등의 주요 악취원 외에, 황화메틸(methyl sulfide), 이황화메틸(dimethyl disulfide), 황화수소(hydrogen sulfide), 산화질소(nitric oxide), 이산화질소(nitrous oxide), 스티렌(styrene) 등이 있다.
이와 같은 악취를 제거하거나 반감시킬 목적으로 자동차나 실내에서는 활성탄 또는 제오라이트, 이산화티탄 광촉매 등의 탈취분말들을 이용한 필터가 사용되고 있다. 상기 활성탄, 제올라이트 등의 탈취분말들을 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터에 적용하는 방법으로는 여과기능이 있는 부직포에 바인더를 이용하여 탈취분말들을 부착시키는 방법이 이용되고 있다. 그러나, 바인더는 탈취분말들의 기공을 막아 탈취성능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 이와 같은 문제점에도 불구하고 바인더를 사용해야 하는 이유는 탈취분말들이 부직포로부터 탈리되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 바인더의 사용을 최소화하여 탈취분말들의 탈취성능 저하를 최소화시키면서 탈취분말들을 안정하게 충진할 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 필터는 전술한 탈취특성 뿐만 아니라 미세한 먼지를 집진하여 여과하는 여과특성도 양호하여야 한다.
상기 탈취 및 방진 성능을 동시에 갖춘 복합필터를 개발하기 위한 시도로서, 특허문헌 1에는 고융점사와 저융점사가 혼합된 단섬유들로 이루어진 벌키 부직포에 탈취분말들을 스프레이한 다음 멜트블로운 부직포와 스펀본드 부직포를 순차적으로 적층하여 제조되는 복합필터가 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법에서는 층간접착이 초음파 접착방식으로 행해지기 때문에 각 층을 구성하는 섬유간 또는 층간에 필요 이상의 접착이 일어나서 압력손실이 커진다는 단점이 있다.
또한, 특허문헌 2에는 두 매의 부직포 사이에 탈취용 흡착제를 삽입하되 이들을 분체상 핫멜트 접착제를 이용하여 접착한 탈취필터가 개시되어 있다. 그러나, 이 기술의 경우에도 흡착제 및 층간 접착에 핫멜트 수지를 사용함에 따라 그 접착에 의한 유효 탈취면적의 감소 및 압력손실이 불가피 하다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 탈취-방진용 복합필터를 제조함에 있어 탈취용 필터와 방진용 필터를 분리하여 제작하고 이들의 층간 접착을 최소화하는 경우 유효한 접착제의 사용에 의한 탈취성능 및 압력손실을 최소화 할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
공개특허공보 제2007-0035344호 일본국 공개특허공보 제2003-320209호
본 발명의 목적은 탈취 및 방진 기능을 동시에 갖는 복층의 구성을 갖는 복합필터에 있어서 층간 접착에 사용되는 접착제에 의한 탈취분말의 오염을 막아 탈취효율을 높이면서도 동시에 층간 접착에 사용되는 접착제의 사용량을 최소화함으로써 접착제에 의한 압력손실을 최소화할 수 있는 탈취-방진 복합필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 탈취-방진 복합필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈취-방진 복합필터는 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어진 하면 웹상에 탈취분말을 스프레이한 다음 심초형 복합사로 이루어진 상면 웹을 적층하여 형성된 탈취용 적층체; 상기 탈취용 적층체의 상면 웹 위에 적층된 핫멜트 접착용 웹; 및 상기 핫멜트 접착용 웹 위에 적층된 방진용 멜트블로운 부직포;를 포함한다.
상기 심초형 복합사는 PET(심)/Co-PET(초) 복합사인 것이 바람직하다.
상기 심초형 복합사로 이루어진 웹은 섬도가 5~50데니어, 평량이 10~100g/m2인 것이 바람직하다.
상기 핫멜트 접착용 웹은 멜트블로운 부직포인 것이 바람직하다.
상기 핫멜트 접착용 웹의 평량은 1~10g/m2인 것이 바람직하다.
상기 방진용 멜트블로운 부직포를를 구성하는 섬유 내부에 대전제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하면 웹을 구성하는 심초형 복합사가 착색된 것일 수 있다.
본 발명의 탈취-방진 복합필터의 제조방법은,
심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어진 웹 상에 탈취분말을 분산시킨 다음 심초형 복합사로 이루어진 웹을 적층하여 탈취용 적층체를 형성하는 단계 (S1);
상기 탈취용 적층체를 라미네이팅 하는 단계(S2);
상기 라미네이팅된 탈취용 적층체 위에 핫멜트 접착용 웹과 방진용 멜트블로운 부직포를 적층하는 단계 (S3);및
상기 탈취용 적층체/핫멜트 접착용 웹/방진용 멜트블로운 부직포를 열접착하는 단계 (S4);를 포함를 포함한다.
상기 S1 단계 S2 단계 사이에 상기 탈취용 적층체를 니들펀칭하는 단계 (S1-1) 를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 발명에 의한 탈취-방진 복합필터(1)는 탈취용 적층체(10)와 방진용 멜트블로운 부직포(30)가 세섬유, 저 평량의 핫멜트 접착용 웹(20)에 의하여 접착되기 때문에 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우에 비하여, 핫멜트 파우더에 의하여 탈취분발의 표면이 오염되는 것을 막을 수 있어 발생하는 탈취분말의 유효표면적 감소를 줄일 수 있게 됨으로써, 결과적으로 제조되는 탈취-방진 복합필터의 탈취효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발명에 의한 탈취-방진 복합필터(1)는 탈취용 적층체(10)와 방진용 멜트블로운 부직포(30)가 세섬유, 저 평량의 핫멜트 접착용 웹(20)에 의하여 접착되기 때문에 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우보다 적은 양의 접착제를 사용하면서도 접착강도가 높고 압력손실이 적다는 장점이 있다.
또한, 탈취용 적층체(10)의 하면 웹(11)으로 사용되는 심초형 복합사에 착색을 하는 경우에는 중간제품(탈취용 적층체)이나 최종제품(복합필터)의 롯트관리나 공급업체별 관리에 유리할 수 있다.
도1은 본 발명의 탈취-방진 복합필터를 분해하여 모식적으로 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명에 따라 탈취-방진 복합필터를 제조하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도3은 탈취-방진 복합필터의 제조공정에 대한 모식도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 탈취-방진 복합필터를 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 탈취-방진 복합필터(1)를 분해하여 모식적으로 도시한 단면도이다. 도1을 참조하면 본 발명의 탈취-방진 복합필터(1)는 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어진 하면 웹(11)상에 탈취분말(12)을 스프레이한 다음 심초형 복합사로 이루어진 상면 웹(13)을 적층하여 형성된 탈취용 적층체(10); 상기 탈취용 적층체(10) 위에 적층된 핫멜트 접착용 웹(20); 및 상기 핫멜트 접착용 웹(20) 위에 적층된 방진용 스펀본드 부직포(30);를 포함하여 구성된다. 도1에서, 각 층의 두께에 대한 축척은 예시적인 것일 뿐으로 실제 제품에 있어서 각 층의 두께가 이와 동일할 필요는 없다. 또한, 도1에서는 설명을 위하여 각 층이 분해된 것이나 실제에 있어서는 이들은 접착되어 전체로써 하나의 탈취-방진 복합필터(1)를 구성한다.
탈취용 적층체 (10)
본 발명의 탈취-방진 복합필터(1)를 구성하는 탈취용 적층체(10)는 하면 웹(11)상에 탈취분말(12)을 스프레이한 다음 상면 웹(13)을 적층하여 형성된 것이다. 이때, 상기 상면 웹(11) 및 하면 웹(13)에 사용되는 소재로는 심초형(core/sheath type) 복합사를 사용한다. 본 발명에서 심초형 복합사라 함은 제1 열가소성 고분자로 된 심부(芯部, core)와 제2 열가소성 고분자로 이루어진 초부(
Figure 112011064201346-pat00001
部, sheath) 구성된 2성분계 복합방사섬유를 말한다. 본 발명에서 상면 웹(11) 및 하면 웹(13)에 사용되는 소재로서 심초형 복합사를 사용하는 것은 상기 심초형 복합사의 초부분의 부분용융을 이용하여 탈취분말을 고정하기 위함이다. 통상의 탈취용 적층체나 필터를 제조함에 있어서 상기 탈취분말들은 상기 적층체나 필터로부터 탈취분말이 탈리되는 것을 방지하기 위해서는 소정량의 바인더를 이용하여 탈취분말들을 고정화하는 것이 보통이다. 그러나, 본 발명에 있어서는 상술한 상면 및 하면 웹(11, 13)을 구성하는 심초형 복합사의 초부분의 부분적 용융에 의하여 탈취분말(12)을 고정할 수 있기 때문에, 상기 탈취분발(12)들이 별도의 바인더의 사용을 필요로 하지 않는다는 점에 장점이 있다.
상기 목적으로 사용되는 심초형 복합사로는 심부 또는 초부를 구성하는 제1 열가소성 고분자 및 제2열 가소성 고분자가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 이들의 공중합체를 포함하는 폴리에스테르; 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌과 폴리프로필렌의 공중합체(PP-co-PE)를 포함하는 폴리올레핀; 나일론-6, 나일론-66 또는 이들의 공중합체를 포함하는 나일론(Nylon); 폴리스타이렌(PS); 폴리카보네이트(PC); 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 등을 포함하는 아크릴 계열의 섬유일 수 있다. 이들 중, PET(심부)/co-PET(초부)으로 이루어진 복합사를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
한편 상기 상면 웹(11) 및 하면 웹(13)을 구성하는 섬유의 섬도는 5~50데니어인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 섬유의 섬도가 5데니어 미만인 경우에는 이를 부직포로 제조하는 경우 통기량이 안좋고 차압이 높아지게 되어 바람직하지 않다. 한편, 50데니어를 초과하는 경우에는 탈취분말의 고정에 불리할 뿐만이 아니라 미세분진에 대한 여과효율이 나빠지게 된다.
또한 상면 웹(11) 및 하면 웹(13)의 평량은 10~100g/m2인 것이 바람직하다. 웹의 평량이 10g/m2에 이르지 못하면 미세 분진에 대한 여과효율이 떨어지며, 100g/m2을 초과하는 경우에는 필터의 압력손실이 커지는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
한편, 탈취분말로는 공기중의 휘발성 유기화합물(volatile organic compound, VOC)를 탈취할 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능한데, 예를 들어 소취물질이 첨착된 활성탄 분말(대한민국 공개특허 제1999-80808호 참조), 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어진 나노 카본볼에 전이금속 등의 소취물질이 첨착된 나노 카본볼(국제출원 PCT/KR2003/1149호 참조), 이온종이 NH4+형이고 SiO2/Al2O3의 몰비가 소정 범위에 있으며 4급 암모늄염이 담지된 제올라이트(대한민국 공개특허 제2001-78018호 참조) 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 탈취분말(12)을 스프레이하는 때에 있어, 탈취분말(12)은 하면 웹(11)과 상면 웹(13) 사이에 및/또는 하면 웹(11)과 상면 웹(13)을 구성하는 개별 섬유들 사이에 위치하게 되는데, 하면 웹(11)의 아래에서 석션(Suction)을 행하면 탈취분말들이 웹 내부로 유입량이 증가되면서 탈취분말들의 충진밀도를 높일 수 있다. 이에 따라 복합필터의 탈취성능은 더욱 향상된다.
본 발명의 탈취-방진 복합필터(1)를 구성하는 상기 탈취용 적층체(10)는 하면 웹(11)상에 탈취분말(12)을 스프레이하고 상면 웹(13)을 적층한 다음, 니들펀칭으로 결합된 것일 수 있다.
한현, 상기 하면 웹(11)은 충진되는 탈취분말의 탈리를 막기 위하여 일면에 필요한 가공이 선행된 것이 사용될 수 있다.
한편, 상기 하면 웹(11)을 구성하는 심초형 복합사는 필요에 따라 착색된 것을 사용할 수 있다. 즉, 상기 하면 웹(11)을 구성하는 복합사는 중간제품(탈취용 적층체)이나 최종제품(복합필터)의 롯트관리나 공급업체별 관리에 편리하도록 착색된 것을 사용할 수 있으며, 이 목적으로 행하는 착색의 색이나 그 방법에서는 특별한 제한이 있지 않아, 당업계에서 사용하는 통상의 복합사의 착색방법이라면 제한없이 사용될 수 있다.
핫멜트 접착용 웹(20)
상기 탈취용 적층체(10)의 상면 웹(13) 위에는 핫멜트 접착용 웹(20)이 적층된다. 상기 핫멜트 접착용 웹은 상기 탈취용 적층체(10)와 후술하는 방진용 스펀본드 부직포(30)을 접착시키는 기능을 한다. 또한, 상기 탈취용 적층체(10)에 스프레이 되어 분산된 탈취분말(12)이 누출되는 것을 막는 추가적인 기능도 수행한다. 또한, 바인더를 사용하거나 스프레이로 접착할 때에 비해 접착제가 활성탄 표면을 덮는 면적이 줄어듦으로 통기도가 좋아지고 또한, 여과 효율이 높아진다는 장점이 있다.
본 발명에서 핫멜트 접착용 웹이라 함은 열가소성 고분자를 베이스로 사용하는 접착제로서, 상기 고분자 물질을 섬유로 방사하여 웹 형태로 가공한 것을 말한다. 베이스 고분자로서는 구체적으로, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체; 에틸렌-아크릴레이트 공중합체; LDPE, HDPE 등의 PE, PP, 아탁틱 폴리프로필렌(atactic polypropylene, APP), 폴리부텐-1이나 이들의 공중합체를 포함하는 폴리올레핀; 폴리아미드; 폴리에스테르; 폴리우레탄; 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(Styrene-butadiene-styrene, SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(Styrene-isoprene-styrene, SIS), 스테렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 공중합체(Styrene-ethylene/butylene-styrene, SEBS), 스티렌-에틸렌/프로필렌 공중합체(Styrene-ethylene/propylene, SEP) 등을 포함하는 스티렌 계열의 블록 공중합체(SBC); 폴리카보네이트 계열의 중합체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 계열의 핫멜트 접착용 웹을 사용한다.
한편, 상기 핫멜트 접착용 웹(20)은 멜트블로운 부직포인 것이 바람직하다.
상기 핫멜트 접착용 웹(20)을 구성하는 섬유의 섬도에 관해서는 특별한 제한사항은 없어, 통기도와 차압, 분진제거효율의 밸런스를 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 한편, 상기 핫멜트 접착용 웹(10)의 평량은 역시, 통기도와 차압, 분진제거효율의 밸런스를 고려하여 선택하되, 1~10g/m2인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 1g/m2 미만의 핫멜트 접착용 웹은 제조상의 어려움도 있다.
방진용 멜트블로운 부직포(30)
본 발명의 탈취-방진 복합필터(10)에 있어서, 상술한 핫멜트 접착용 웹(10)에는 방진용 멜트블로운 부직포(30)이 적층된다. 본 발명에서 멜트블로운(meltblown) 부직포라 함은 열가소성 섬유를 형성할 수 있는 고분자가 수백개의 작은 오리피스로 형성된 방사구금을 통해 압출/방사되고, 상기 방사구금로부터 압출된 고분자가 용융상태에서 방사구금의 양옆에서 고속으로 분사되는 열풍에 의해 초세화된 극세섬유로 제조된 다음 수집체에 적층된 자기결합형 부직포를 말한다.
상기 멜트블로운 부직포는 중·고성능의 필터로서 우수한 특성을 발휘한다. 중·고성능 필터란 미국 공기필터규격 ANSI/ASHRAE 52.2(1999)의 MERV 7 내지 16 수준에 해당하는 필터들을 지칭하며, 이 규격에 부합하는 방진용 필터라면 제한 없이 본 발명의 방진용 멜트블로운 부직포로 사용될 수 있다.. MERV 수치가 올라갈수록 필터효율이 우수하고 보다 높은 등급의 필터를 의미한다. 즉, 적층된 멜트블로운 부직포에 의해 복합필터에 우수한 여과성능이 부여된다.
멜트블로운 부직포의 집진능력을 더욱 향상시키기 위하여 멜트블로운 부직포를 구성하는 섬유 내부에 대전제를 더 포함시키는 것이 바람직하다. 이는 열가소성 고분자를 멜트블로운시 공지의 대전제를 첨가하여 방사함으로서 이루어질 수 있다. 특히, 멜트블로운 부직포로는 1성분으로 된 멜트블로운 부직포뿐만 아니라, 제1 열가소성 고분자로 된 심부와 제2 열가소성 고분자로 이루어진 초부로 구성된 심초형 복합사로 이루어진 멜트블로운 부직포를 사용할 수도 있다. 예를 들어 제1 열가소성 고분자로서 폴리프로필렌을, 제2 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이 때 대전제는 코어부를 구성하는 제1 열가소성 고분자 용융시 첨가하는 것이 바람직하다. 2성분계 복합방사 멜트블로운 부직포의 제조방법은 1성분계 멜트블로운 부직포 제조시 통상적으로 사용되는 형상의 오리피스 대신, 2성분계 복합방사섬유 제조에 사용되는 형상의 오리피스를 사용하는 것을 제외하고는 동일하다.
추가 가능한 구성
상기 탈취용 적층체(10)/핫멜트 접착용 웹(20)/방진용 멜트블로운 부직포(30)로 구성된 본 발명의 탈취-방진 복합필터(1)의 일면 또는 양면에는 다양한 목적을 가진 추가 층들이 구비될 수 있다. 예를 들어 상기 방진용 멜트블로운 부직포 위(30)에는 멜트블로운 부직포를 보호하면서 복합필터의 형태안정성도 부여할 목적으로 스펀본드 부직포가 적층될 수 있다.
본 발명의 발명에 의한 탈취-방진 복합필터(1)는 탈취용 적층체(10)와 방진용 멜트블로운 부직포(30)가 세섬유, 저 평량의 핫멜트 접착용 웹(20)에 의하여 접착되기 때문에 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우에 비하여, 핫멜트 파우더에 의하여 탈취분발의 표면이 오염되는 것을 막을 수 있어 발생하는 탈취분말의 유효표면적 감소를 줄일 수 있게 됨으로써, 결과적으로 제조되는 탈취-방진 복합필터의 탈취효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발명에 의한 탈취-방진 복합필터(1)는 탈취용 적층체(10)와 방진용 멜트블로운 부직포(30)가 세섬유, 저 평량의 핫멜트 접착용 웹(20)에 의하여 접착되기 때문에 핫멜트 수지 파우더등 종래의 접착방법을 사용하는 경우보다 적은 양의 접착제를 사용하면서도 접착강도가 높고 압력손실이 적다는 장점이 있다.
또한, 탈취용 적층체(10)의 하면 웹(11)으로 사용되는 심초형 복합사에 착색을 하는 경우에는 중간제품(탈취용 적층체)이나 최종제품(복합필터)의 롯트관리나 공급업체별 관리에 유리할 수 있다.
제조방법
이하에서는 도2 및 도3을 참조하여 상기 탈취-방진 복합필터(1)의 제조방법에 관하여 설명한다.
도2는 본 발명에 따라 탈취-방진 복합필터를 제조하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도2를 참조하며, 본 발명의 탈취-방진 복합필터의 제조방법은 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어진 웹 상에 탈취분말을 분산시킨 다음 심초형 복합사로 이루어진 웹을 적층하여 탈취용 적층체를 형성하는 단계 (S1); 상기 탈취용 적층체를 라미네이팅 하는 단계(S2); 상기 라미네이팅된 탈취용 적층체 위에 핫멜트 접착용 웹과 방진용 멜트블로운 부직포를 적층하는 단계 (S3); 및 상기 탈취용 적층체/핫멜트 접착용 웹/방진용 멜트블로운 부직포를 열접착하는 단계 (S4);를 포함한다.
상기 제조방법에서 각 단계에서 사용되는 탈취용 적층체, 핫멜트 접착용 웹, 방진용 멜트블로운 부직포 등에 관해서는 전술한 바와 동일하다.
S1 단계가 마쳐진 후에 필요에 따라 니들펀칭의 방법으로 탈취용 적층체를 미리 고정할 수 있다.
상기 S1단계에서 얻어진 탈취용 적층체는 S2 단계에서는 온도와 압력이 가해진 상태에서 라미네이팅됨에 따라 심초형 복합사에서 저융점인 초부분이 일부 융해되면서 상면 웹과 하면 웹사이에 부분접착이 이루어진다. 동시에, 탈취용 적층체(10)의 하면 웹(11)과 상면 웹(13) 사이 및/또는 하면 웹(11)과 상면 웹(13)을 구성하는 개별 섬유들 사이에 위치하는 탈취분말(12)이 하면 웹(11)과 상면 웹(13)을 구성하는 심초형 복합사의 초부분을 구성하는 고분자 수지와 부분적으로 접착된다. 이때 상기 라미네이팅의 온도는 100~200℃의 범위에서 적절하게 조절될 수 있다.
한편, 상기 S3 단계에서, 핫멜트 접착용 웹과 방진용 멜트블로운 부직포의 적층은 이들을 탈취용 적층체 상에 순차적으로 적층하거나; 또는, 먼저 방진용 멜트블로운 부직포 상에 핫멜트 접착용 웹을 적층한 다음 이들 둘을 동시에 탈취용 적층체 상에 적층하는 방법이든 모두 가능하다.
상기 S1, S2 및 S3 단계를 거쳐 적층된 적층체는 S4 단계를 거치면서 탈취용 적층체(10)과 방진용 멜트블로운 부직포(30)이 핫멜트 접착용 웹(20)에 의하여 열접착된다. 상기 열접착은 탈취분말의 분쇄와 압착으로 인한 투기도의 감소를 최소화 하기 위해서, 핫멜트 접착용 웹의 융점근처나 이를 초과하는 온도에서 가능한 적층체(10)에 가해지는 압력이 작게 유지되는 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~5]
1. 탈취용 적층체의 준비
초성분이 co-PET이고 심성분이 PET인 심초형 복합사 (7데니어) 70중량%와 안료(skyblue 2%)가 혼입된 PP-섬유(6데니어) 30%를 카딩하여 제조한 100g/m2 평량의 부직포를 웹을 하면 웹(지지체)으로 하여, 상기 하면 웹 상에 탈취분말로서 활성탄을 200g/m2의 분포로 스프레한 후, 다시 초성분이 co-PET이고 심성분이 PET인 심초형 복합사 (7데니어)를 이용하여 제작된 100g/m2 평량의 부직포를 상면 웹으로 적층한 다음 상기 적층체를 15~30mm 간격으로 니들펀칭하여 탈취용 적층체(10)를 준비하였다.
2. 핫멜트 접착용 웹(20) 및 방진용 멜트블로운 부직포(30)의 적층
두께 0.19 mm, 평량 50 g/m2의 방진용 멜트블로운 부직포(PP, 폴리미래, HF561X) 위에 핫멜트 수지(polyester resin, SK chemical, ES-100)를 멜트블로운 방식으로 방사하여(섬도 30㎛) 5g/m2의 평량이 되도록 핫멜트 접착용 웹을 적층하였다.
3. 탈취-방진 복합필터의 제조
도3은 탈취-방진 복합필터의 제조공정에 대한 모식도이다. 도3을 참조하면, 상기 탈취용 적층체(10)가 라미네이터(51)을 통과하면서, 적층체 내에 존재하는 탈취분말(활성탄)과 하면웹 및 상면 웹에 사용된 심초형 복합사의 저융점 초부분에 융착되어 고정된다. 라미네이터의(51) 온도는 200℃로 설정하였다.
라미네이터를 통과한 탈취용 적층체는 롤(52)에 감겨진 핫멜트 접착용 웹(20) 및 방진용 멜트블로운 부직포(30) 적층체와 합지된 다음, 칼렌다 롤(53) 사이를 통과하면서, 핫멜트 접착용 웹(20)을 접착층으로 하여 접착되어 최종적으로 탈취-방진 복합필터(1)가 제조되었다. 이때, 상부 칼렌다 롤의 온도 95℃, 하부 칼렌다 롤의 온도는 105℃로 유지되었다. 상기 칼렌다 롤(53)의 두 롤 사이에 일정 간격을 두어, 제조되는 탈취-방진 복합필터(1)에는 상기 복합필터의 권취방향과 수직인 방향, 즉, 복합필터의 두께 방향으로 가해지는 압력은 상기 필터(1)의 권취에 의하여 발생하는 롤과의 압력만이 존재하는 상태에서 접착이 수행되었다. 칼렌다링 공정에서 두 롤 사이의 갭을 주어 별도의 압력을 가하지 않는 것은 압착에 의한 통기도 손실과 활성탄의 분쇄를 예방하기 위한 것이었다.
[비교예 1]
방진용 멜트블로운 부직포(30)에 핫멜트 접착용 웹(20)을 방사하는 대신에 접착용 핫멜트 수지 파우더를 직접 5g/m2 무게로 스프레이한 다음 탈취용 적층체(10)을 접착하고 탈취 방진용 복합필터를 제조하였다. 방진용 멜트불로운 부직포, 탈취용 적층체에 관하여는 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
[비교예 2]
접착용 핫멜트 수지를 20g/m2의 무게로 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 탈취 방진용 복합필터를 제조하였다.
[비교예 3]
방진용 멜트블로운 부직포(30)에 핫멜트 접착용 웹(20)을 방사하는 대신에 접착용 핫멜트 수지 파우더를 직접 5g/m2 무게로 스프레이한 다음 탈취용 적층체(10)을 접착하여 탈취 방진용 복합필터를 제조하였다. 방진용 멜트불로운 부직포, 탈취용 적층체에 관하여는 실시예 4와 동일한 것을 사용하였다.
하면 웹 활성탄(*) 상면 웹 핫멜트
접착용 웹		 방진용 멜트블로운 부직포
실시예 1



평량:
100g/m2 		활성탄 A 평량: 50g/m2 평량: 5g/m2



평량:
50g/m2


실시예 2 활성탄 A 평량: 50g/m2 평량: 8g/m2
실시예 3 활성탄 A 평량: 30g/m2 평량: 8g/m2
실시예 4 활성탄 B 평량: 50g/m2 평량: 5g/m2
실시예 5 활성탄 B 평량: 25g/m2 평량: 5g/m2
비교예 1 활성탄 A 평량: 50g/m2 핫멜트 수지 파우더
:5g/m2
비교예 2 활성탄 A 평량: 50g/m2 핫멜트 수지 파우더
:20g/m2
비교예 3 활성탄 B 평량: 50g/m2 핫멜트 수지 파우더
:5g/m2
* 비고
-활성탄 사용량 200g/m2
-활성탄 A : 30~80mesh
-활성탄 B : 20~40mesh+30~60mesh(40;60)
[평가]
1. 두께 및 평량
시료의 두께는 KS K ISO 9073-1에 의거 MITUTOYO의 두께 측정기를 사용하였고 평량은 KS K 0514에 의거하여 g/m2로 계산하였다.
2. 공기 투과도
제조된 활성탄 복합필터 여재의 공기투과도는 ISO 9237규격의 프레지어형 공기투과도 시험기(AP-360)를 이용하여, 변부를 제외한 좌, 우, 중간부분에서 각각 샘플을 채취하여 3회 측정한 뒤 평균값을 계산하였다. 측정에 사용된 공기압력은 125Pa이었다.
3. 여과효율 및 압력손실
제조된 시료의 초기분별제거효율(initial fractional efficiency)과 초기압력손실(initial pressure loss)은 입자제거효율 평가 장비(TSI 3160, Thermo-Systems Inc)를 이용하여 NaCl 에어로졸을 발생 및 분산시켜 시험필터의 상류측으로 보내고 검출기(particle counter)에 의해 상류측과 하류측의 에어로졸 농도를 측정하여 0.3㎛입자에 대한 여과효율을 측정하였으며 동시에 필터 전후의 압력차를 측정하여 압력손실을 구하였다. 이때 공급 풍량은 32l/min, 입자의 최소 샘플링 시간은 60초로 하였다.
4. 탈취효율
제조된 시료의 여재로 유닛을 제조하여 유해가스제거효율을 측정하였다. 유해가스제거효율 평가 장비(PAF 113, TOPAS GMBH)를 이용하여 유량을 150m3/h, 유해가스로서 톨루엔 가스 농도를 80ppm으로 설정하고 초기 유입가스의 농도를 측정한 다음 시간에 따른 유출농도를 측정하면서 5분 후의 유입가스 농도를 측정하여 흡착효율을 측정하였다. 또한 흡착효율 시험이 끝난 시료를 덕트 상부에서 탈착되어 방출되는 유해가스의 농도를 시간별로 측정하여 5분 후의 탈착효율을 측정하였다.
실시예 및 비교예들에 대한 상기 물성평가결과를 하기의 표 2에 정리하였다.
두께
[mm]		 평량
[g/m2]		 공기투과도
[cm3/cm2-sec]		 여과효율
[%]		 압력손실
[mmH2O]		 탈취효율
[%]
흡착 탈착
실시예 1 1.32 384 61.9 28.5 0.47 77.3 71.7
실시예 2 1.27 361 60.1 28.0 1.14 78.2 70.6
실시예 3 1.19 337 77.5 27.7 0.84 77.7 71.3
실시예 4 1.22 338 70.8 44.6 1.00 76.5 72.4
실시예 5 1.21 330 64.6 32.5 1.09 77.8 71.1
비교예 1 1.29 360 59.3 24.7 1.27 72.8 76.6
비교예 2 1.33 347 56.7 26.2 1.43 73.2 75.7
비교예 3 1.30 366 55.8 25.4 1.38 72.5 76.2
상기 표 2를 살피면, 같은 양의 활성탄을 사용하더라도 접착방식을 핫멜트 웹을 사용하는 경우 파우더 형태의 접착제를 사용하는 경우에 비하여 여과효율이 비슷하거나 약간 향상되면서도, 공기투과도가 15%이상 향상되며, 압력손실율이 전체적으로 약 30%이상 낮아짐을 확인할 수 있다.
한편, 유해가스로서 톨루엔 가스를 대상으로 흡착율, 탈착율을 측정한 결과, 본 발명의 실시예 들에 따르는 탈취-방진 복합필터의 경우, 비교예들에 비하여 흡착율이 전체적으로 6%이상 향상되고, 탈착율 역시 6%이상 감소함을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따르는 탈취-방진 복합필터가 접착방식으로서 핫멜트 웹을 사용함에 따라, 탈취용 적층체에 존재하는 탈취분말 즉, 활성탄의 오염이 종래의 핫멜트 파우더에 의하여 발생하는 것에 비하여 감소하였기 때문으로 판단된다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명의 복합필터는 자동차의 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터 등으로 사용될 수 있다.
1.. 탈취-방진 복합필터 10.. 탈취용 적층체
11.. 하면 웹 12.. 탈취분말
13.. 상면 웹 20.. 핫멜트 접착용 웹
30.. 방진용 멜트블론 부직포

Claims (14)

  1. 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어지고 섬도가 5~50데니어, 평량이 10~100g/m2인 하면 웹상에 탈취분말을 스프레이한 다음 심초형 복합사로 이루어지고 섬도가 5~50데니어, 평량이 10~100g/m2인 상면 웹을 적층하여 형성된 탈취용 적층체;
    상기 탈취용 적층체의 상면 웹 위에 적층된 평량이 1~10g/m2인 핫멜트 접착용 웹; 및
    상기 핫멜트 접착용 웹 위에 적층된 방진용 멜트블로운 부직포;를 포함하는 탈취-방진 복합필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 심초형 복합사는 PET(심)/Co-PET(초) 복합사인 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 핫멜트 접착용 웹은 멜트블로운 부직포인 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 방진용 멜트블로운 부직포를 구성하는 섬유 내부에 대전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하면 웹을 구성하는 심초형 복합사가 착색된 것임을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터.
  8. 심초형(core-sheath type) 복합사로 이루어지고 섬도가 5~50데니어, 평량이 10~100g/m2인 웹 상에 탈취분말을 분산시킨 다음 심초형 복합사로 이루어지고 섬도가 5~50데니어, 평량이 10~100g/m2인 웹을 적층하여 탈취용 적층체를 형성하는 단계 (S1);
    상기 탈취용 적층체를 라미네이팅 하는 단계(S2);
    상기 라미네이팅된 탈취용 적층체 위에 평량이 1~10g/m2인 핫멜트 접착용 웹과 방진용 멜트블로운 부직포를 적층하는 단계 (S3); 및
    상기 탈취용 적층체/핫멜트 접착용 웹/방진용 멜트블로운 부직포를 열접착하는 단계 (S4);를 포함하는 탈취-방진 복합필터의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 S1 단계 S2 단계 사이에 상기 탈취용 적층체를 니들펀칭하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 심초형 복합사는 PET(심)/Co-PET(초) 복합사인 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서, 상기 핫멜트 접착용 웹은 멜트블로운 부직포인 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포는 부직포를 구성하는 섬유 내부에 대전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 탈취-방진 복합필터의 제조방법.
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