KR102629885B1 - 공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 기능의 공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유를 주재료로 하고 분산제, 바인더, 발수제 및 금속화합물을 이용하여 공기정화 필터용 지지체를 제조함으로써, 간단한 제조공정으로 미니플리트가 가능하며 여과 면적을 증가시켜 압력손실을 낮추고 항균 및 가스 성능을 향상시킨 개선된 복합 기능을 가진 공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법{Support for muti-functional purifier filter and method for manufacturing the same}
본 발명은 공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유를 주재료로 하고 분산제, 바인더, 발수제 및 금속화합물을 이용하여 공기정화 필터용 지지체를 제조함으로써, 간단한 제조공정으로 미니플리트가 가능하며 여과 면적을 증가시켜 압력손실을 낮추고 항균 및 가스 성능을 향상시킨 개선된 복합 기능을 가진 공기정화 필터용 지지체와 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 공기의 질 뿐 아니라 산업의 발달 및 도시화에 의해서 대기오염이 점점 증가하고 있고 실내 및 실외 공기가 심각한 오염을 수반하고 있다. 실제로, 먼지, 분진, 꽃가루 등의 세균성 미립자와 배기가스로부터 배출되는 벤젠, 톨루엔 등의 각종 유해물질이 실내로 유입되게 된다. 주택, 건물 및 자동차 실내에서도 이러한 항균 및 악취 가스 제거를 요구하고 있다.
최근에 유해물질들은 자연적으로도 인공적으로도 만들 수 있는데, 자연 상에서 만들어지는 연무질로는 구름, 연기, 안개등이 있고 인공적으로는 대기오염 물질, 스모그 등이 있다. 일반적으로 에어로졸은 에어로졸 스프레이 용기 등에서 나온 것을 말하기도 한다. 연무질 입자의 크기는 액체·고체를 막론하고 μm으로 매우 미세하여 육안으로는 볼 수 없다.
최근에 중국이 신종 코로나바이러스 감염증(신종 코로나)이 비말(飛沫·입에서 나오는 작은 물방울)이 아닌 에어로졸로도 전염될 수 있다고 했다. 에어로졸이란 대기 중에 떠도는 1μm 이하의 미세한 입자. 공기 중 감염이 바로 이 에어로졸을 통해 전파되는 방식이다. 신종 코로나의 주요 전파 경로는 직접전파, 에어로졸전파, 접촉전파로 확정할 수 있다. 이중 에어로졸 전파란 신종 코로나 바이러스가 1μm 이하의 아주 작은 수분 입자인 에어로졸 속에서 공기를 타고 확산된다는 의미다
이러한 문제로 인해 실내 및 개인위생을 쾌적한 상태로 유지하고자 하는 욕구가 점차 증대되고 있다. 또, 이런 문제를 해소하기 위한 수단으로 산업용, 가정용 또는 개인용으로 공기청정기, 에어컨, 마스크 등 다양한 용도 맞춰 제품의 성능이 고도화되는 경향과 더불어, 항균 및 탈취기능의 내구성이 우수한 필터 개발이 활발해지고 있다.
필터에서 사용되는 지지체는 필터를 구성하는 가장 중요한 요소로, 지지체가 있음으로써 나머지 필터층이 적층되어 필터가 제조될 수 있다.
일반적으로 제조되는 필터용 지지체는 건식 방식으로 제조된다. 하지만 건식 방식으로 제조하는 경우, 제조공정 중에 발생하는 먼지나 섬유의 계면활성제로 등으로 인해 품질이 저하되며, 복잡한 제조방식으로 시간 소모가 크고 많은 인력이 투입되는 단점도 있다.
또한, 필터용 지지체를 제조하는 방안으로 미니플리트가 가능한데, 이러한 구조는 여과 면적을 증가시켜 압력손실을 낮추고 중량 편차가 높아 지지체 위로 적층 되는 필터층에 영향을 끼칠 수 있으며, 이로 인해 필터가 완성된 후에 불량률이 높아 개선이 필요한 실정이다.
이러한 정화 필름과 관련된 기술로서, 한국등록특허 제10-1099377호의 공기필터용 복합여재, 한국등록특허 제10-2080783호의 공기정화 필터용 지지제, 한국등록특허 제10-1759363호의 바이러스 불활성화 시트 등이 제안되어 있다.
그러나 이러한 필서 소재 들 역시 위 문제점을 제대로 해소하지 못하는 문제를 그대로 안고 있다.
한국등록특허 제10-1099377호 한국등록특허 제10-2080783호 한국등록특허 제10-1759363호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 보다 우수한 필터 성능을 가지는 고품질의 필터용 지지체를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
따라서 본 발명의 목적은 필터섬유를 주재료로 하고, 여기에 특정 성분을 적용하여 우수한 정화 성능을 가지는 새로운 구성의 공기정화용 지지체를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 필터섬유를 주재로 습식(Wet-laid) 방식을 통해 공기정화 필터용 지지체를 제조함으로써, 제조공정이 단순하고, 미니플리트가 가능하며 중량 편차가 낮으면서도, 두께가 균일하게 제조할 수 있는 공기정화 필터용 지지체의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 저융점 섬유를 포함하는 기재 섬유와 기재 섬유를 결합하기 위한 바인더, 그리고 발수제 및 금속화합물을 함유하는 공기정화 필터용 지지체를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 저융점 기재 섬유는 저융점 폴리에스테르(PET/PET)를 포함할 수 있다. 또한 여기에 추가로 PP/PE, Nylon/PET, PP, PE 중에서 선택되는 섬유 중에서 선택된 것이 함유될 수 있다. 또한, Sheath/Core나 Side by Side 형 복합섬유, PP나 PE의 해도사 또는 분할사 중에서 하나 이상이 함유될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의하면, 상기 바인더로는 비닐론, 아크릴, 전분, 저 융점 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유 중에서 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 발수제는 올레핀계 발수제가 사용될 수 있고, 바람직하게는 알킬렌, 좋기로는 에틸렌, 프로필렌 중에서 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 금속화합물은 은, 요오드, 질산은, 황산구리, 산화구리, 산화아연 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 기재섬유 100중량부에 대해 바인더 5 내지 20중량부, 발수제 1 내지 10중량부, 금속화합물 0.01 내지 5중량부를 함유할 수 있다.
또한, 본 발명은 저융점 섬유를 포함하는 기재 섬유 원료와 바인더, 발수제 및 수용성 금속화합물을 포함하는 원료를 준비하는 단계; 상기 원료로 습지필을 형성하는 지필 단계; 상기 습지필을 압착시켜 탈수하는 탈수 단계 및 탈수된 지필을 건조시켜 지지체를 제조하는 건조 단계를 포함하는 공기정화 필터용 지지체 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 의하면, 상기 원료를 준비하는 단계는, 용수에 분산제를 투입하여 분산시키는 분산 단계; 저융점 섬유를 투입하는 제1 투입 단계; 바인더, 발수제 및 금속화합물을 투입하는 제2 투입 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 건조 단계는, 상기 탈수된 지필을 90 내지 180℃, 더 좋기로는 110 내지 180 ℃에서 건조할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 건조단계 후에 금속화합물 수용액에 침지하고 건조하여 코팅하는 코팅단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 건조단계 후에 코로나 정전처리를 하여 입자 포집 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 섬유를 주재료로 하고 바인더, 분산제 및 발수제를 첨가하여 습식(Wet-laid) 방식을 통해 공기정화 필터용 지지체를 제조할 수 있다.
또한, 제조공정이 단순화하여, 제조시간 및 제조비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 공기정화 필터용 지지체는 미니플리트가 가능하며 여과 면적을 증가시켜 압력손실을 낮추고 항균 및 탈취기능을 가지며 두께가 균일한 공기정화 필터용 지지체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기정화 필터용 지지체는 오염물질이니 유해성분에 대한 결합력이 강하며 통기성이 우수하면서 흡착성능이 좋으며, 정전기력을 유지할 수 있는 공기정화 필터용 지지체로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조공정도이다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하겠다.
본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명의 설명 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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.
본 발명은 섬유를 주 재료로 하고 용수에 분산제, 바인더, 발수제 및 금속화합물을 첨가하여 습식(Wet-laid) 방식을 통해 원료를 제조하고, 지필, 탈수, 건조 공정으로 공기정화 필터용 지지체를 제조하여 제조 비용을 절감하고, 공정 오염 방지를 통해 작업성이 향상된 공기정화 필터용 지지체에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 공기정화용 지지체는 기본적으로 저융점 섬유를 포함하는 기재섬유에 바인더, 발수제, 금속화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면 바인더는 근본적으로는 기재섬유들을 결합시키는 역할을 하지만, 이에 더하여 금속산화물이 기재섬유에 부착되거나 코팅되게 하도록 하는에 기여할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 본 발명의 공기정화 필터용 지지체는 그 자체로서 공기정화 기능을 발휘하며, 여러 유해성분, 미세먼지, 오염물질, 세균, 바이러스 등을 필터링하여 신선한 공기만 통과하게 하는 기능을 발휘한다.
또한, 이러한 복합 기능을 위하여 오염물질이나 유해성분, 유해가스, VOC 등의 기본적인 정화기능 이외에도 항균 기능, 방사선 차단 등의 효과를 발휘하는 복합 기능을 가지도록 제조될 수 있다.
먼저, 본 발명의 공기정화 필터용 지지체를 설명함에 있어서, 그 제조방법을 통해 도 1을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이며 순차적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체의 제조방법은 원료 준비단계(S20), 지필단계(S20), 탈수단계(S30), 건조단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 원료 준비단계(S20)는 공기정화 필터용 지지체를 제조하기 위해 원료를 준비하는 단계로, 저융점 섬유를 포함하는 기재섬유 성분, 바인더, 발수제를 포함하는 원료를 제조할 수 있다.
본 발명에서 분산단계(S11)는 용수에 분산제를 투입하여 분산시키는 단계로, 분산제를 용수에 넣고 저어주어 분산된 상태에서 기재섬유 성분을 첨가하면 바람직한 상태로 섬유 성분을 완전히 분산시킬 수 있다.
여기서, 분산제는 기재섬유 등 혼합되는 성분의 분산성을 향상시켜 기재섬유와 바인더, 그리고 다른 첨가성분들과의 혼합이 용이하게 이루어지도록 하는 것으로, 예컨대 CMC를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 분산단계(S11)는 용수 100중량부에, 분산제 0.3 내지 1 중량부를 투입하여 분산시킬 수 있으며, 0.4-0.5 중량부를 투입하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기와 같은 중량비로 분산제를 분산시키되, 만일 제1 투입단계(S12)에서 투입되는 분산제가 0.3중량부 미만일 경우 분산성이 떨어져 섬유들간에 엉키는 현상이 많이 발생할 수 있으므로 0.3중량부 이상으로 분산제를 투입하는 것이 바람직하다. 또한, 분산제가 1중량부를 초과할 경우, 탈수단계(S30)에서 습지필이 탈수가 제대로 이루어지지 않은 현상이 많이 발생할 수 있으므로 분산제를 1중량부 이하로 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 제1 투입단계(S12)는 S11 단계에서 분산제가 분산된 용수에 기재섬유를 투입하는 단계로, 제2 투입단계(S13) 전에 기재섬유를 투입함으로써 섬유들의 분산성을 높여 섬유가 균일하게 분산된 습지필을 생산할 수 있다.
여기서, 기재섬유로서는 저융점 섬유를 포함하는 섬유 성분으로 바람직한 예를 들면, PET/PET, PE/PP, PE, Nylon/PET 등을 함께 사용할 수 있다
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 예컨대 PET/PET 저융점 섬유(LMTM,RMTM 휴비스 상품명)인 폴리에스터 성분을 100%로 사용할 수 있는바, 이런 경우는 지필 형성 시에 지지체 강성이 강하며, 그렇다고 저융점 섬유가 60% 이하이면 강성이 약해 미니플리트가 가능하지 못하며 공기정화 필터용 지지체로서 사용하기에는 어려움이 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 저융점 섬유로 폴리에스터 성분(PET/PET) 60-90중량%, 올레핀계 섬유(PE/PP) 10-40중량%로 사용하는 것이 바람직하다, 그러나 이를 60 : 40 중량%의 비율로 사용하게 되면 지필 형성 시에 지지체 강성이 조금 약하나 지지체로 사용상에는 문제가 없다.
특히, 본 발명에 의하면 올레핀계(PE, PP) 섬유에 강유전체 물질인 힌더드아민, 티탄산바륨, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF)등의 물질이 섬유 0.1~1.0%가 포함된 것은 입자 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 강유전체 물질이 0.1~1.0% 포함된 올레핀 섬유를 사용하되 해도사, 분할사 및 기타 방법으로 구성되어 0.01~0.3데니어로 5 내지 40 중량%가 되도록 투입하면 더욱더 기능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 기재섬유는 용수 100중량부에 대해 0.5 내지 2.0중량부를 투입하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
이때, 기재섬유가 2중량부를 초과할 경우, 용수 내에서 섬유의 분산성이 저하됨으로 인해 엉킴 현상이 발생되며, 0.5중량부 미만일 경우, 공기정화 필터용 지지체 제조 시 중량 조절이 어려운 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 하면, 기재섬유를 구성함에 있어 저융점 섬유 폴리에스테르(PET/PET)와 올레핀계(PP/PE, PP, PE) 섬유의 비율은 좋기로는 6:4 의 중량비가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때 또한, 저융점 섬유는 일정 온도 이상의 열을 가하면 시스코어(Sheath/Core, Side by Side)에서 코어나 사이드부가 용융하며 표면이 경화되어 빳빳한 터치감을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 폴리프로필렌 섬유 비율이 많아지면 강성이 저하됨으로 폴리프로필렌의 Tg 점까지 열 온도를 높여 작업하는 것이 강성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 올레핀계 섬유 폴리프로필렌/폴리에텔린(PP/PE), 해도사(PP, PE), 분할사(PP, PE) 섬유는 성능을 향상시키기 위해, 섬유경 데니아가 0.1 내지 1.0 인 것을 사용할 수 있으며, 데니아가 0.8인 것이 가장 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
이때, 올레핀계 섬유의 데니아가 0.8인 것을 사용하는 것은, 섬유의 분산성을 향상시키기 위한 것으로서, 만일 상기 공기정화 필터용 지지체 위에 적층 되는 데니어 0.8이하의 섬유는 성능을 향상시키기 위함이다.
여기서, 데니아는 섬유나 실의 굵기 정도를 나타내는 단위로, 섬유의 직경을 나타낼 수도 있으며, 1 데니아는 길이 9000m, 무게 1g 의 실 굵기를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 상기 제1 투입단계(S12)에서 투입되는 금속화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 본 발명에서 사용되는 금속화합물은 공기정화 필터용 지지체의 항균, 탈취기능을 향상시키기 위한 것으로, 저융점 섬유 : 올레핀계 섬유(PP/PE, PP, PE) : 항균 탈취 섬유의 비율을 예컨대 (5-7) : (2-4) : 1의 중량비, 더 좋기로는 6:3:1의 중량비로 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 항균, 탈취섬유를 혼합하여도 기능을 유지할 수 있으나 항균, 탈취 물질이 섬유 표면으로 방출되어 있어야만 효과를 발취할 수 있으며, 이러한 경우 섬유 방사로 인해 가격이 상승되어 바람직하지 않다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 분산단계(S11) 및 제1투입단계(S12)는 비터 탱크에서 이루어질 수 있다.
이는 초극세 섬유의 분산을 원활하게 하기 위함이며, 믹서기 같은 고RPM 장비를 사용했을 경우, 섬유들간의 엉키는 현상이 발생하기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체는 상기 제1 투입단계(S12) 후에 제2 투입단계(S13)로 가기 전 이송단계를 더 포함할 수 있다.
이송단계는 S12 단계에서 분산된 섬유를 교반탱크로 이송하는 단계로, 교반 탱크로 이송 후, 제2 투입단계(S13)를 진행할 수 있다.
본 발명에서 제2 투입단계(S13)는 S11 단계에서 기재섬유 및 분산제가 투입된 용수에 바인더 및 발수제를 투입하는 단계로, 바인더 및 발수제를 투입함으로써, 기재섬유들간의 결합력을 유지시켜 주며, 공기청정기 지지체용 페이퍼로서의 성능을 유지 및 보호할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 바인더는 비닐론, 아크릴, 전분, 저융점 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이와 같은 바인더를 통해 습지필 제조 시 결합력을 유지해주며, 통기성 확보 및 정전기력을 유지할 수 있도록 한다.
이를 위해 바인더 수지는 기재섬유 100중량부에 대해, 5 내지 20 중량부로 첨가될 수 있으나, 8-15 중량부인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 의하면, 바인더가 5중량부 미만일 경우 섬유와의 결합력이 미흡하며, 20중량부를 초과할 경우 정전기력 유지 효과가 떨어진다.
본 발명에서 사용되는 발수제는 공기정화 필터용 지지체로서 성능을 유지 및 보호해주고, 공기 투과도 및 필터로서의 효율을 유지시켜주는 역할을 하는 것으로, 기재섬유 100중량부에 대해 1 내지 10중량부로 첨가될 수 있으나, 3-7 중량부인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 의하면, 발수제가 1중량부 미만일 경우 공기 투과도 및 필터로서의 효율이 떨어지며, 정전기력 유지 효과가 미흡하며, 10 중량부를 초과할 경우 공기정화 필터용 지지체로서의 성능 저하 및 생산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 기재섬유의 정전력이 향상되면 더 좋은 효과를 기대할 수 있는바, 이를 위한 정전력 향상제는 원료의 섬유의 정전력을 높여 습지필 생성 시 섬유가 고르게 분포될 수 있게 도와주는 것으로, 기재섬유 100중량부에 대해, 0.2 내지 1중량부가 첨가될 수 있고, 0.3-0.7 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 정전력 향상제가 0.2중량부 미만일 경우 유동성 향상 효과가 미미하고, 1중량부를 초과할 경우 분산성 저하 등으로 오히려 공기정화 필터용 지지체의 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 소포제는 원료 내에 생성되는 기포 제거와 원료 내부 공기를 제어하는 역할을 하여 제품의 완성도를 높이고, 더 깨끗하게 시스템을 유지해주기 위해 추가로 사용될 수 있다. 이러한 소포제는 바람직하게는 기재섬유 100중량부에 대해 0.1 내지 2 중량부가 첨가될 수 있고, 0.8-1.5중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 소포제가 0.5중량부 미만일 경우, 기포 제거 효과가 미미하며, 2중량부를 초과할 경우 원료의 물성을 변화시켜 생산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체의 제조방법는 상기 제2 투입단계(S13) 후에 지필단계(S20)로 가기 전 분산단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 분산단계는 교반 탱크에서 이루어질 수 있으며, 분산 시간은 일반적으로 생산 시간에 비례하지만 통상적으로 30분 내지 1시간 동안 소요될 수 있다.
본 발명에서 지필단계(S20)는 S10 단계에서 제조된 원료로 습지필을 형성하는 단계로, 원료를 지필하여 공기정화 필터용 지지체 형태로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 탈수단계(S30)는 S20단계에서 형성된 습지필을 압착시켜 탈수하는 단계로, 박리성을 고려하여 탈수시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체의 제조방법에서는 상기 탈수단계(S30) 후에 건조단계로 가기 전 적층단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 적층단계는 S30 단계 후에 탈수된 지필을 2겹이상 적층시켜 다수 층을 이루도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 적층단계를 통해 지필을 2겹이상 적층시키고 건조단계(S40)를 통해 하나의 지지체를 이루도록 함으로써, 지지체의 인강강도와 굴곡강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 건조단계(S40)는 S30 단계에서 탈수된 지필을 건조시켜 최종적인 지지체를 제조하는 단계이다.
이때, S40 단계에서의 건조는 110 내지 180℃로 건조시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 여기서 저융점 섬유는 바인더 역할을 하는데, 녹는점이 110 내지 180℃이므로 이보다 낮은 온도에서 건조하게 되면, 층분리가 일어남으로써 결합력 저하로 인하여 공기정화 필터용 지지체의 역할을 하기 어려울 수 있다.
또한, 건조 온도가 180℃ 이상일 경우, 저융점 섬유와 바인더가 함께 녹으면서 건조설비에 영향을 끼치고, 층분리가 일어나는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체의 제조방법은 상기 건조단계(S40) 후에 코팅단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 코팅단계는 금속염 수용액 침지 단계 또는 스프레이 단계 및 건조단계를 포함한다.
본 발명에서 정전처리단계는 상기 건조단계(S40) 후 완성된 공기정화 필터용 지지체에 코로나 처리를 하는 것으로, 공기정화 필터용 지지체의 형태 변화 없이 표면 처리를 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 금속화합물 수용액 침지 단계는 은 요오드, 질산은, 황산구리, 산화구리, 산화아연 등과 같은 금속화합물 수용액에 침지 또는 스프레이 처리하기 위한 단계로 1 내지 30분 동안 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 건조 단계는 금속화합물 수용액의 침지 단계 또는 스프레이를 거친 공기정화 필터용 지지체를 건조시키는 단계로 건조온도는 90 내지 180℃, 건조시간은 10 내지 30분 동안 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 코팅단계를 거친 공기정화 필터용 지지체는 섬유 표면에 금속화합물이 결합하여 소수성과 탈취성 및 항곰팡이성 등과 같은 기능 향상의 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 공기정화 필터용 지지체를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 공기정화 필터용 지지체는 용수, 섬유, 분산제, 바인더, 발수제 및 금속화합물을 포함하여, 결합력이 우수할 뿐만 아니라 강도 및 품질도 우수할 수 있다.
또한, 공기정화 필터용 지지체는 제조 시 지필이 2겹 이상 적층되어 제조될 수 있으며, 인장강도 및 굴곡강도를 향상시키고, 필터 효율을 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 공기정화 필터용 지지체는 코팅단계를 거쳐 소수성과 탈취성 및 항곰팡이성 등의 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 지지체 제조시에 올레핀계(PE, PP) 섬유에 강유전체 물질인 힌더드아민, 티탄산바륨, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 등의 물질이 섬유 0.1~1.0%가 포함된 섬유가 포함될 경우 코팅단계를 거처 코로나 처리 30Kv~50Kv를 인가하여 입자 효율을 증가시킬 수 있다
또한, 본 발명에 의하면 강유전체 물질이 0.1~1.0% 포함된 올레핀 섬유가 해도사, 분할사 및 기타 방법으로 0.01데니어~0.3데니어로 5내지 40% 중량부를 투입하면 더욱더 기능이 향상시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기정화 필터용 지지체 및 그 제조방법은 섬유를 주재료로 하고 분산제, 바인더, 발수제 및 금속화합물을 첨가하여 습식(Wet-laid) 방식을 통해 지지체를 제조함으로써, 통기성 및 강도가 우수하고, 정전기력을 유지하는 고품질의 제품을 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기와 같은 특징으로 가지는 본 발명의 지지체는 중량 40~500g/m2, 통기도 30~600cc/cm2/sec의 물성을 가지는 공기정화 필터용 지지체로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 공기정화 필터용 지지체의 제조방법은 제조공정을 단순화하여, 제조시간과 제조비용을 절감시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠는바, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이고 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
분산제가 첨가된 용수에 LMTM 2데니어 6mm 100% 섬유를 투입하여 분산시키고, 원료 100중량부에 있어서 바인더(VPBTM 쿠라레이 상품명 : 폴리비닐알코올 섬유)를 10중량부, 발수제 10중량부를 첨가하여 원료를 제조한 다음, 원료로 습지필을 형성하고, 습지필을 압착시켜 탈수시킨 후, 탈수된 지필을 건조시키고, 55g/m2의 공기정화 필터용 지지체를 제조하였다.
[실시예 2]
분산제가 첨가된 용수에 LMTM 2데니어 6mm 60% 섬유와 PE/PP 0.8데니어 6mm 40%섬유를 투입하여 분산시키고, 원료 100중량부에 있어서 바인더(VPB)를 10중량부, 발수제 10중량부를 첨가하여 원료를 제조한 다음, 금속화합물 25nm 입자 크기 산화아연 수용액 1.0% 원료로 습지필을 형성하고, 습지필을 압착시켜 탈수시킨 후, 탈수된 지필을 건조시키고, 55g/m2의 공기정화 필터용 지지체를 제조하였다.
[실시예 3]
분산제가 첨가된 용수에 LMTM 2데니어 6mm 60% 섬유와 강유전체 물질 힌더드 아민 0.75%가 섬유된 PE/PP 1.4데니어 6mm 40%섬유를 투입하여 분산시키고, 원료 100중량부에 있어서 바인더(VPB)를 10중량부, 발수제 10중량부를 첨가하여 원료를 제조한 다음, 금속화합물 25nm 입자 크기 산화아연 수용액 1.0% 원료로 습지필을 형성하고, 습지필을 압착시켜 탈수시킨 후, 탈수된 지필을 건조시키고, 55g/m2의 공기정화 필터용 지지체를 제조하였다. 이후 50Kv로 코로나 정전처리를 하였다
[실시예 4]
분산제가 첨가된 용수에 LMTM 2데니어 6mm 60% 섬유와 강유전체 물질 힌더드 아민 0.75%가 섬유된 PP(해도사) 0.06데니어 6mm 20% 섬유와 강유전체 물질 힌더드 아민 0.75%가 섬유된 PE/PP 1.4데니어 6mm 20%섬유를 투입하여 분산시키고, 원료 100중량부에 있어서 바인더(VPB)를 10중량부, 발수제 10중량부를 첨가하여 원료를 제조한 다음, 금속화합물 25nm 입자 크기 산화아연 수용액 1.0% 원료로 습지필을 형성하고, 습지필을 압착시켜 탈수시킨 후, 탈수된 지필을 건조시키고, 55g/m2의 공기정화 필터용 지지체를 제조하였다. 이후 50Kv로 코로나 정전처리를 하였다
[비교예]
일반적으로 공기정화용에서 사용되고 있는 도레이 폴리에스테르 스펀본드 55g/m2 공기정화 필터용 지지체를 사용하였다.
[실험예]
공기정화 필터용 지지체 통기도, 강도, 강인도, 항균, 탈취 및 입자 효율 평가 실험을 실시하였다.
공기정화 필터용 지지체의 통기도, 강도, 강인도, 항균, 탈취 및 입자 효율을 평가하기 위하여, 하기와 같이 실험하였다.
통기도 : JIS L 1096의 8.27.1항의 A법(프레이지어법)
강도 : JIS L 1096 의 컷트스트립법(시료폭 5cm)
강인도 : JIS L 1096의 8.19.1항의 A법(45o 캔틸레버법)
발수도 : 스프레이 시험법
항균도 : KS K 0693(황색포도상구균, KCL-FIR-1002 : 2018)
탈취 효율(%) : 1m3 순환 Chamber에서 15ppm 아세트알데히드 투입 후
필터크기 178mm x 253mm, 여과면적 0.912㎡ 가 장착된 블로워를 가동 후 5분의 최종 가스 농도를 확인하여 탈취 효율을 측정한다
입자 효율 : DIN-71460 Part 1, 먼지입자 A2 Fine Dust 0.3㎛
유량 300㎥/hr, 필터크기 178mm x 253mm, 여과면적 0.912㎡
그 결과는 하기 표 1, 2와 같다.
항 목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
중량(g/㎡) 55 55 55 55 55
두께(mm) 0.25 0.25 0.27 0.29 0.25
통기도 (cc/㎠/sec) 480 485 460 450 415

강도(MD/CD :kg/5cm)		 35/24 34/23 34/25 32/22 35/20
강인도 (cm) 61 62 51 47 41
항균도(%) 0 99.9 99.9 99.9 0
발수도(%) 91.0 90.0 92.0 99.0 60.2
항 목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
탈취 효율(%) 0 15 25 34 0
입자효율(%) 9.1 9.5 38.1 55.6 7.8
상기 표 1, 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 공기정화 필터용 지지체가 비교예에 따라 제조된 공기정화 필터용 지지체는 발수도, 항균도, 탈취 효율 및 입자 효율이 더 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 설명하는 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경하여 구현할 수 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
S10 - 원료를 준비하는 단계
S20 - 지필단계
S30 - 탈수단계
S40 - 지제체를 제조하는 단계

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  8. 저융점 폴리에스테르 섬유 및 강유전체 물질을 포함하는 기재 섬유 100중량부와 기재 섬유를 결합하기 위한 바인더 5 내지 20중량부, 그리고 발수제 1 내지 10중량부 및 금속화합물 0.01 내지 5 중량부를 함유하되, 상기 기재 섬유는 PP/PE, Nylon/PET, PP, PE 중에서 선택되는 하나 이상의 섬유, 및/또는 Sheath/Core나 Side by Side 형 복합섬유, PP나 PE의 해도사 또는 분할사 중에서 선택된 하나이상을 함유하고, 상기 바인더는 비닐론, 아크릴, 전분, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유 중에서 하나 이상을 포함하며, 상기 금속화합물은 상기 금속화합물은 은 요오드, 질산은, 황산구리 중에서 하나이상을 함유하는 원료를 준비하는 단계;
    상기 원료로 습지필을 형성하는 지필 단계;
    상기 습지필을 압착시켜 탈수하는 탈수 단계 및 탈수된 지필을 건조시켜 지지체를 제조하는 건조 단계
    를 포함하되,
    상기 원료를 준비하는 단계는, 용수에 분산제를 투입하여 분산시키는 분산 단계; 기재섬유에 저융점 폴리에스테르 섬유 및 강유전체 물질을 투입하는 제1 투입 단계; 및 바인더, 발수제 및 수용성 금속화합물을 투입하는 제2 투입 단계
    를 포함하는 공기정화 필터용 지지체의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 건조단계 후에 코로나 정전처리를 하는 공기정화 필터용 지지체의 제조방법.
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