KR20110046907A - 나노섬유 접착층을 갖는 나노섬유 필터여재 및 그 제조방법 - Google Patents

나노섬유 접착층을 갖는 나노섬유 필터여재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필터에 관한 것으로서, 나노섬유 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기재 층과, 상기 기재 층의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 결합된 나노섬유 접착층을 포함하며, 상기 나노섬유 접착층은 나노섬유가 부착된 핫멜트 시트가 상기 기재 층에 열융착되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터; 및 핫멜트 시트 상에 전기방사된 나노섬유 층을 구비하는 나노섬유 접착시트를 준비하는 단계와, 상기 나노섬유 접착 시트를 기재의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 열융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터의 제조방법이 제공된다.
나노섬유, 필터, 핫멜트, 열융착, 기재

Description

나노섬유 접착층을 갖는 나노섬유 필터여재 및 그 제조방법 {NANO FIBER FILTER MEDIA WITH NANO FIBER ADHESIVE LAYER AND METHOD OF MAKING THE SAME}
본 발명은 필터여재에 관한 것으로서, 나노섬유 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서, 최근에는 여과효율을 높이기 위해 나노섬유를 이용하는 나노섬유 필터여재의 사용이 제안되고 있다. 종래의 나노섬유 필터여재는 전기방사 과정에서 나노섬유가 기재 상에 집속된 형태의 결합 구조를 갖는다. 이러한 종래의 나노섬유 필터여재는 나노섬유의 결합력이 약하기 때문에, 외력에 의해 나노섬유가 쉽게 떨어져 나간다는 문제가 있다. 따라서, 가스 터빈 필터, 자동차용 필터 또는 백 필터와 같이 여과대상 유체의 흐름이 강하거나 외부 충격에 노출될 수 있는 환경에서는 사용하기 어려우므로 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은 나노섬유의 결합력이 향상된 나노섬유 필터여재를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 나노섬유의 결합력이 향상된 나노섬유 필터여재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면,
기재 층과, 상기 기재 층의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 결합된 나노섬유 접착층을 포함하며, 상기 나노섬유 접착층은 나노섬유가 부착된 핫멜트 시트가 상기 기재 층에 열융착되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 나노섬유 필터여재를 포함하는 가스 터빈 필터 또는 백 필터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
핫멜트 시트 상에 전기방사된 나노섬유 층을 구비하는 나노섬유 접착시트를 준비하는 단계와, 상기 나노섬유 접착 시트를 기재의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 열융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재의 제조방법이 제공된다.
상기 나노섬유 접착시트는 상기 나노섬유 층을 사이에 두고 상기 핫멜트 시트의 반대편에 부착된 추가 핫멜트 시트를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 달성 할 수 있는데, 본 발명의 구성에 따른 구체적인 효과는 다음과 같다.
먼저, 나노섬유가 핫멜트 시트에 의해 기재 층에 결합되므로 나노섬유가 기재의 종류에 관계없이 기재 층으로부터 잘 떨어지지 않는다.
또한, 나노섬유가 기재 층 양면에 형성되므로 필터의 여과효율이 더욱 상승한다.
그리고, 나노섬유 접착시트가 열융착에 의해 기재에 결합되므로 결합력이 강한 나노섬유 필터여재를 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 열융착되는 과정에서 핫멜트 시트와 나노섬유 사이의 결합력이 한단계 더 강화될 수 있으므로, 나노섬유의 결합력이 향상된 나노섬유 필터를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터여재를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터여재의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터여재(100)는 기재 층(110)과, 제1 나노섬유 접착층(120a)과, 제1 나노섬유 접착층(120b)을 구비한다. 두 나노섬유 접착층(120a, 120b)이 기재 층(110)의 양면에 각각 결합되므로 나노섬유의 결합력이 강하며, 여과효율이 높아진다.
기재 층(110)은 나노섬유 필터여재(100)를 구조적으로 지지하는 역할을 한다. 기재 층(110)으로는 필터 여재로 사용가능한 모든 소재가 이용될 수 있는데, 본 실시예에서는 기재 층(110)이 폴리프로필렌(PP) 필터용 부직포로 이루어진 것으로 설명한다. 기재 층(110)에는 제1 면(111a)과, 제1 면(111a)의 반대 면인 제2 면(111b)이 마련된다.
제1 나노섬유 접착층(120a)은 기재 층(110)의 제1 면(111a) 위에 형성된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 제1 나노섬유 접착층(120a)은 나노섬유와 접착제로 구성되며, 나노섬유와 핫멜트 시트로 형성된 나노섬유 접착시트가 기재 층(110)의 제1 면(111a)에 열융착되어 형성된 것이다. 나노섬유 접착시트에 대해서는 이하 제조방법을 설명하는 과정에서 상세하게 설명된다. 제1 나노섬유 접착층(120a)의 나노섬유는 기재층(110)의 제1 면(111a) 상에 제1 나노섬유 접착층(120a)을 구성하는 접착제에 의해 강하게 결합되어 있다. 따라서, 필터링 과정에서 필터에 작용하는 외력에 대하여 제1 나노섬유 접착층(120a)의 나노섬유가 기재 층(110)으로부터 분리되지 않는다. 제1 나노섬유 접착층(120a)의 나노섬유는 섬유 직경이 평균 50 내 지 1,000nm인 섬유로 형성된 층으로서, 통상적인 나노섬유로 형성될 수 있다. 제1 나노섬유 접착층(120a)의 나노섬유는 미세한 기공을 갖기 때문에, 여과효율을 높일 수 있다. 제1 나노섬유 접착층(120a)의 나노섬유는 나노섬유 제조에 통상적으로 사용되는 전기방사법에 의해 제조될 수 있다.
제2 나노섬유 접착층(120b)은 기재 층(110)의 제2 면(111b) 위에 형성된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 제2 나노섬유 접착층(120b)은 나노섬유와 접착제로 구성되며, 나노섬유와 핫멜트 시트로 형성된 나노섬유 접착시트가 기재 층(110)의 제2 면(111b)에 열융착되어 형성된 것이다. 나노섬유 접착시트에 대해서는 이하 제조방법을 설명하는 과정에서 상세하게 설명된다. 제2 나노섬유 접착층(120b)의 나노섬유는 기재층(110)의 제2 면(111b) 상에 제2 나노섬유 접착층(120b)을 구성하는 접착제에 의해 강하게 결합되어 있다. 따라서, 필터링 과정에서 필터에 작용하는 외력에 대하여 제2 나노섬유 접착층(120b)의 나노섬유가 기재 층(110)으로부터 분리되지 않는다. 제2 나노섬유 접착층(120b)의 나노섬유는 섬유 직경이 평균 50 내지 1,000nm인 섬유로 형성된 층으로서, 통상적인 나노섬유로 형성될 수 있다. 제2 나노섬유 접착층(120b)의 나노섬유는 미세한 기공을 갖기 때문에, 여과효율을 높일 수 있다. 제2 나노섬유 접착층(120b)의 나노섬유는 나노섬유 제조에 통상적으로 사용되는 전기방사법에 의해 제조될 수 있다.
본 실시예에서는 나노섬유 접착층(120a, 120b)이 기재 층의 양면에 모두 형 성된 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 기재 층의 어느 한쪽 면에만 나노섬유 접착층이 형성될 수도 있으며, 이 경우도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터의 제조방법을 상세히 설명한다. 도 2는 도 1의 나노섬유 필터를 제조하는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 나노섬유 필터여재의 제조방법은 나노섬유 접착시트 준비 단계(S10)와, 열융착 단계(S20)를 구비한다. 도 3에는 나노섬유 접착시트의 일 실시예에 대한 구조가 도시되어 있다. 나노섬유 접착시트(200)는 핫멜트 시트(210)와, 핫멜트 시트(210) 상에 형성된 나노섬유 웹(220)을 구비한다. 핫멜트 시트(210)는 열에 의해 접착성을 나타내고 냉각시 다시 고화되어 접착력을 유지하는 시트로서 접착용으로 많이 사용되고 있다. 본 발명에서는 핫멜트 시트(210)로서, 핫멜트 직물 또는 바이콤포넌트 타입 부직포를 포함하는 핫멜트 부직포가 사용되는데, 예를 들어 폴리에스터계의 핫멜트 직물, 폴리우레탄계 핫멜트 부직포 또는 폴리아미드계 핫멜트 부직포가 사용될 수 있다. 핫멜트 시트(210)는 이후 열융착 단계(S20)에서 나노섬유 웹(220)에 형성된 기공이 적절히 유지될 수 있도록 형성되어야 한다. 나노섬유 웹(220)은 나노섬유의 제조에 통상적으로 사용되는 전기방사법에 의해 형성된다.
도 4에는 전기방사에 의해 나노섬유 접착시트가 제조되는 공정이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 다수의 방사공간에 고전압이 인가된 상태에서 노즐블록(310)에 마련된 다수의 방사노즐(320a, 320b, 320c, 320d)로부터 방사된 방사용액은 컬렉터(330) 쪽으로 가면서 신장되어 나노섬유를 형성하고, 형성된 나노섬유는 방사공간 상에 위치하는 핫멜트 시트(210) 상에에서 집속되어 나노섬유 웹(도 3의 220)이 형성된다. 이때, 방사용액은 나노섬유 제조에 사용될 수 있는 모든 종류의 방사용액을 포함할 수 있다. 방사용액은 고분자 수지(예를 들어, 폴리아크릴로 나이트릴, 폴리비닐 알콜, 셀룰로오스아세테이트, 폴리우레탄, 폴리카보네이트 등)를 용매에 녹인 것이다.
열융착 단계(S20)에서는 나노섬유 접착시트(도 3의 200)를 기재(도1의 110)의 양면 또는 한 면에 가압 열처리한다. 이때, 기재(도 1의 110)와 접하는 부분이 나노섬유 접착시트(200)의 핫멜트 시트(210)가 될 수도 있고, 나노섬유 접착시트(200)의 나노섬유 웹(도3의 220)이 될 수도 있다. 기재(110)가 핫멜트 시트(210)와 접한 상태에서 열융착이 이루어지는 경우에는, 더욱 강한 결합력을 얻을 수 있다는 효과가 있다. 반면에 기재(110)가 나노섬유 웹(220)과 접한 상태에서 열융착이 이루어지는 경우에는, 바깥에 위치하는 핫멜트 시트(210)에 의해 나노섬유가 보호될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 열융착 단계(S20)에서 핫멜트 시트(210)와 기재(110)가 접착될 뿐만 아니라, 핫멜트 시트(210)와 나노섬유 웹(220)의 사이의 결합도 강화된다. 즉, 열융착 이전의 나노섬유 접착시트(200)는 나노섬유 웹(210)과 핫멜트 시트(220)가 전기방사 공정 상에서 형성된 부착력 만으로 결합된 상태를 유지하고 있다. 열융착 단계(S20)에 의해 가압 열처리되면, 핫멜트 시트(220)의 접착성이 나타나면서 나노섬유 웹(210)과 핫멜트 시트(220) 사이의 결합력이 더욱 향상되는 것이다.
도 5는 도 2에 기재된 나노섬유 접착시트의 다른 실시예의 구조를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 나노섬유 접착시트(300)는 핫멜트 시트(210)와, 추가 핫멜트 시트(320)와, 두 핫멜트 시트(210, 320) 사이에 형성된 나노섬유 웹(220)을 구비한다. 나노섬유 접착시트(300)는 도 3에 도시된 나노섬유 접착시트(200)에 추가 핫멜트 시트(320)를 나노섬유 웹(220)에 추가로 부착한 것이다. 핫멜트 시트가 양면에 형성되므로 접착성 향상 및 나노섬유의 보호 효과를 모두 얻을 수 있으며, 핫멜트 시트가 형성된 면을 구별할 필요가 없으므로 나노섬유 제조시 작업성이 좋아진다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터여재는 나노섬유의 결합력이 높기때문에, 여과대상 유체의 흐름이 강하거나 외부 충격에 노출될 수 있는 환경에서 사용되는 가스 터빈 필터 또는 백 필터로 사용되기 적합하다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되 는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 필터여재의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 나노섬유 필터여재를 제조하는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2에 기재된 나노섬유 접착시트의 일 실시예의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 나노섬유 접착시트를 제조하는 공정을 간략하게 도시한 공정도이다.
도 5는 도 2에 기재된 나노섬유 접착시트의 다른 실시예의 구조를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 나노섬유 필터여재 110 : 기재 층
111a : 제1 면 111b : 제2 면
120a : 제1 나노섬유 접착제층 120b : 제2 나노섬유 접착층
200, 300 : 나노섬유 접착시트 210 : 핫멜트 시트
220 : 나노섬유 웹 320 : 추가 핫멜트 시트

Claims (5)

  1. 기재 층과,
    상기 기재 층의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 결합된 나노섬유 접착층을 포함하며,
    상기 나노섬유 접착층은 나노섬유가 부착된 핫멜트 시트가 상기 기재 층에 열융착되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노 섬유 필터여재.
  2. 청구항 1 의 나노섬유 필터여재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 필터.
  3. 청구항 1의 나노섬유 필터여재를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 필터.
  4. 핫멜트 시트 상에 전기방사된 나노섬유 층을 구비하는 나노섬유 접착시트를 준비하는 단계와,
    상기 나노섬유 접착 시트를 기재의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 열융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재의 제조방법.
  5. 청구항 4의 나노섬유 필터의 제조방법에 있어서,
    상기 나노섬유 접착시트는 상기 나노섬유 층을 사이에 두고 상기 핫멜트 시 트의 반대편에 부착된 추가 핫멜트 시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재의 제조방법.
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