KR20230101133A - 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230101133A
KR20230101133A KR1020210190970A KR20210190970A KR20230101133A KR 20230101133 A KR20230101133 A KR 20230101133A KR 1020210190970 A KR1020210190970 A KR 1020210190970A KR 20210190970 A KR20210190970 A KR 20210190970A KR 20230101133 A KR20230101133 A KR 20230101133A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filament
nonwoven fabric
filtration performance
hollow
improved filtration
Prior art date
Application number
KR1020210190970A
Other languages
English (en)
Inventor
최우석
이민호
박영신
조희정
강동헌
장정순
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020210190970A priority Critical patent/KR20230101133A/ko
Publication of KR20230101133A publication Critical patent/KR20230101133A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D04H1/435—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4391—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece characterised by the shape of the fibres
    • D04H1/43912—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece characterised by the shape of the fibres fibres with noncircular cross-sections
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4391—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece characterised by the shape of the fibres
    • D04H1/43914—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece characterised by the shape of the fibres hollow fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C15/00—Calendering, pressing, ironing, glossing or glazing textile fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C23/00—Making patterns or designs on fabrics
    • D06C23/04—Making patterns or designs on fabrics by shrinking, embossing, moiréing, or crêping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 부직포의 기계적 물성을 담보할 수 있는 여과성능이 향상된 에어필터용 부직포 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법{Non-woven with improved filtration performance and manufacturing method of thereof}
본 발명은 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 동시에 부직포의 기계적 물성을 담보할 수 있는 여과성능이 향상된 에어필터용 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
필터(Filter)란 다른 상을 포함한 기체, 액체가 통과하는 격벽의 양측에 압력차를 만들어 기체, 액체로부터 그 안에 현탁되어 있는 다른 상의 입자를 효과적으로 분리하는 소재 또는 장치로 정의된다. 이와 같은 필터는 그 용도에 따라 에어 필터, 수처리 필터 및 가스 필터 등으로 구별되며, 필터에 들어가는 여과소재로서 폴리에스테르 스펀본드 부직포는 우수한 기계적 물성, 절곡성, 형태안정성 및 용이한 작업성으로 인하여 각광을 받고 있다.
그러나 상기 폴리에스테르 스펀본드 부직포는 아래와 같은 문제가 있어 실제 에어 필터로서 활용에 어려움이 있다.
첫번째, 종래 폴리에스테르 스펀본드 부직포는 비중공형의 원형 또는 타원형 단면을 가지고 있어 부피당 표면적 비율이 낮아서 미세 먼지 등 에어 필터로서의 효율이 높지 않은 문제가 있다. 즉 에어 필터는 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질을 차단하는 역할을 하는데, 이와 같은 이물질과 맞닿는 표면적에 따라 여과효율 또는 이물질의 포집량이 크게 좌우될 수 있다. 그러나 종래 폴리에스테르 스펀본드 부직포는 비중공형의 원형 또는 타원형 단면을 가지고 있어서 중공형 대비 상대적으로 표면적이 작아 이물질을 차단하거나 포집하는 에어 필터로서의 효용이 높지 않은 문제가 있다.
두번째, 상기 종래 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 문제점을 보완하기 위하여 부직포가 이물질과 닿는 표면적을 향상시킬 수 있는 중공형 부직포가 소개되었으나, 부직포 제조공정에서 압착에 따른 중공형 부직포의 형태가 변형되어 통기성 및 수명이 크게 저하되는 문제가 있다. 즉 상기 중공형 부직포는 중공 형태에 따른 부직포 표면적이 증가하여 여과효율 또는 이물질의 포집량을 크게 증가시킬 수 있으나, 중공형 필라멘트로만 구성된 모노 필라멘트 부직포는 부직포 제조공정에서 압착에 따른 중공형 부직포의 형태가 변형되어 통기성 및 수명이 크게 저하되는 문제가 발생할 수 있고 나아가, 부직포 자체의 기계적 물성이 저하되어 에어 필터의 수명이 감소되는 원인이 되어 실제 다양한 산업군에서 에어 필터로의 활용을 저해하는 문제가 있다.
이에 따라, 이물질과 닿는 표면적(여과면적)을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 제고시킬 수 있음과 동시에, 중공부 두께의 증가로 인하여 통기성이 향상되며 쉽게 변형되지 않아서 부직포의 기계적 물성을 담보하고 수명을 향상시킬 수 있는 에어 필터용 부직포에 대한 연구가 시급한 실정이다.
대한민국 공개번호 2011-0131665(2011.12.07)
본 발명은 상술한 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 동시에 표면적 증가에도 불구하고 제조 공정 중 발생하는 차압을 줄일 수 있어서 부직포의 두께를 증가시킬 수 있고 나아가, 부직포의 기계적 물성을 담보하여 수명을 크게 제고시킬 수 있는 에어필터용 부직포 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 중공률이 10 내지 25%인 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사를 포함하며, 두께가 0.5 내지 1.0 mm 인 여과성능이 향상된 부직포를 제공한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1필라멘트는 융점이 250 ℃ 이상이고, 상기 제2필라멘트는 융점이 150 내지 220 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 제1필라멘트는 단면적이 0.09 mm2 내지 0.3 mm2 일 수 있다.
또한, 상기 제1필라멘트는 섬도가 1 내지 8 데니어이고, 상기 제2필라멘트는 섬도가 1 내지 6 데니어일 수 있다.
또한, 상기 부직포의 두께는 0.6 내지 0.8 mm 일 수 있다.
또한 상기 제1필라멘트 및 제2필라멘트는 70 ~ 98 : 2 ~ 30 의 중량비로 포함될 수 있다.
또한, 제 1필라멘트 및 제 2필라멘트는 20: 1 ~ 5의 개수비로 포함될 수 있다.
또한 본 발명은 상술한 어느 하나의 여과성능이 향상된 부직포를 포함하는 에어필터를 제공한다.
또한 본 발명은 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 혼섬방사하여 혼섬사를 제조하는 단계 상기 혼섬사를 적층하여 필라멘트 웹을 형성하는 단계 및 상기 필라멘트 웹을 엠보스롤 공정 및 캘린더링 공정을 수행하여 부직포로 제조하는 단계를 포함하는 여과성능이 향상된 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중공형 제1필라멘트는 외경(D)과 폭(a)의 비율(D/a)가 7 내지 19인 중공구금에서 방사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 동시에 부직포의 두께를 증가시킬 수 있어서 에어 필터에 사용되는 부직포의 기계적 물성을 담보하고 수명을 크게 제고시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 여과성능이 향상된 부직포의 단면을 설명하기 위한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1필라멘트의 중공구금을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
종래 에어 필터로 사용되는 부직포는 여과효율이 상대적으로 높지 않고 기계적 강도 및 수명 저하 문제 등으로 인해 에어 필터용 부직포를 다양한 용도로 사용하는데 제한이 있다.
이에 본 발명은 중공률이 10 내지 25%인 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사를 포함하며, 두께가 0.5 내지 1.0 mm 인 여과성능이 향상된 부직포를 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
이를 통해, 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 동시에 부직포의 두께를 증가시킬 수 있어서 에어 필터에 사용되는 부직포의 기계적 물성을 담보하고 수명을 크게 제고시킬 수 있다
이하 도 1 및 2를 참조하면 본 발명에 따른 여과성능이 향상된 부직포에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 여과성능이 향상된 부직포는 중공률이 10 내지 25%인 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사를 포함한다.
일반적으로 에어 필터에 사용되는 부직포를 구성하는 필라멘트는 원형 또는 타원형 단면을 가지고 있어서 여과면적이 상대적 작기 때문에 여과효율을 향상시키는데 한계가 있다. 이에 본 발명은 중공형인 제1필라멘트를 포함하는 혼섬사로 부직포를 구현하여 에어 필터로서의 여과성능을 현격히 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 상기 제1필라멘트는 단면적의 10 내지 25%의 중공률(외접원의 넓이/내접원의 넓이)을 가지는 중공형태로 구현된다. 즉 부직포의 여과 표면적은 부직포를 구성하는 필라멘트의 형태에 따라 결정되는데, 본 발명에 따른 여과성능이 향상된 부직포는 10 내지 25%의 중공률을 가지는 제1필라멘트를 포함하는 혼섬사로 구현됨에 따라, 일반 모노 필라멘트로 구현된 부직포 대비 필라멘트에 형성된 중공에서 추가적인 표면적을 확보할 수 있어서 현격히 향상된 여과성능을 나타낼 수 있고, 이에 따라 에어 필터로서의 여과 효율과 통기성을 크게 향상시킬 수 있다.
이때 만일 상기 제1필라멘트의 중공률이 10 % 미만일 경우 중공의 크기가 너무 작아서 방사성이 저하됨과 동시에 통기성 향상 정도가 미미할 수 있고 목적하는 만큼의 여과효율 향상을 나타낼 수 없는 문제가 있을 수 있다. 또한, 만일 상기 제1필라멘트의 중공률이 25 %를 초과하는 경우는 구금의 압력이 과도하게 증가하여 구금 변형일 발생할 수 있고, 필라멘트 손상 등의 기계적 물성의 문제가 야기되어 에어 필터의 안정성이 크게 저하되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제1필라멘트는 중공형태를 가짐에 따라 부직포의 여과 표면적을 증가시킬 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 제1필라멘트의 중공을 통해 증가된 부직포의 표면적, 즉 내부 Hole 면적(단면적)은 0.09 mm2 내지 0.3 mm2 일 수 있으며 보다 바람직하게는 0.11 mm2 내지 0.25 mm2 일 수 있다. 이때 만일 상기 제1필라멘트의 중공을 통해 증가된 내부 Hole 면적이 0.09 mm2 미만일 경우 방사성이 저하됨과 동시에 여과 효율 향상 정도가 미미할 수 있어서 목적하는 에어 필터로서의 효율을 얻을 수 없는 문제가 있을 수 있고, 또한 만일 상기 제1필라멘트의 내부 Hole 면적은 0.3 mm2를 초과하는 경우 구금의 압력이 과도하게 증가하여 구금 변형이 발생할 수 있고, 제조공정 또는 사용과정에서 중공이 변형되어 기계적 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 제1필라멘트는 본 발명의 목적에 부합하는 한 통상적인 에어 필터용 부직포를 구성하는 섬유가 사용될 수 있어서 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 융점이 250 ℃ 이상이고 섬도가 1 내지 8 데니어인 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것이 방사 작업 성 및 부직포 웹 형성면에서 보다 유리할 수 있다. 즉, 만일 제1필라멘트의 섬도가 1 데니어 미만이면 절사가 다수 발생하여 방사 작업성이 저하될 수 있고 또한 만일 상기 제1필라멘트의 섬도가 8 데니어를 초과하면 냉각부족으로 필라멘트의 뭉침 현상이 발생하여 방사 작업성이 저하하고 연속적으로 이어지는 부직포 웹의 형성에 불리할 수 있다.
다음 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포는 비중공형의 제2필라멘트를 포함한다.
일반적으로, 중공형 필라멘트로만 구성된 필라멘트 부직포는 부직포 제조공정에서 압착에 따른 형태 변형이 발생할 수 있어서, 통기성 및 수명이 크게 저하되는 문제가 있다. 즉 상기 중공형 부직포는 표면적 증가로 인한 여과효율 또는 이물질의 포집량을 크게 증가시킬 수 있으나, 부직포 제조공정에서 필수적으로 수행되는 필라멘트 접착을 위한 고온/고압의 엠보스 공정에서 차압으로 인해 부직포의 두께가 얇아지는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 부직포의 여과 효율이 저하됨을 물론 부직포 자체의 기계적 물성이 저하되어 필터의 수명이 감소되는 원인이 될 수 있다.
이에 본 발명은 상술한 중공형 제1필라멘트와 더불어 상기 비중공형 제2필라멘트 혼섬사를 포함하는 부직포를 구현하여 상술한 문제를 해결하였다. 보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 중공을 가지는 제1필라멘트들이 서로 접착되어 있는 것을 알 수 있는데, 본 발명에 따른 제2필라멘트는 후술할 필라멘트 웹으로 적층된 후, 스무스 롤러 또는 엠보스 롤러를 통해 용융되어 접착기능을 가지게 됨으로써 필라멘트들을 접착시켜 부직포의 일정한 강도를 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
즉 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포는 상술한 것과 같이 중공형 제1필라멘트와 접착기능을 가지는 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사로 구성되어 에어 필터로서의 여과 효율을 현격히 향상시키고 이와 동시에, 제2필라멘트를 통해 제1필라멘트들이 열접착됨으로써 부직포의 기계적 안정성을 담보할 수 있다.
이를 위해 상기 제1필라멘트 및 제2필라멘트는 70 ~ 98: 2 ~ 30 의 중량비로 혼섬될 수 있으며 보다 바람직하게는, 70 ~ 95 : 5 ~ 30 의 중량비로 혼합될 수 있고, 가장 바람직하게는 75 ~ 85 : 15 ~ 25의 중량비로 혼합될 수 있다. 이때 만일 상기 제2필라멘트의 중량비가 2 미만일 경우 필라멘트간 결합력 또는 접착력의 부족으로 인한 부직포 전체의 기계적 물성 저하 문제가 발생할 수 있고, 또한 만일 상기 제2필라멘트의 중량비가 30을 초과하는 경우 필라멘트의 냉각 부족으로 필라멘트 뭉침이 발생하여 방사 작업성이 저하되거나 엠보스롤의 스티키 증대 및 부직포의 비표면적 증대면에서 불리할 수 있다.
제 1필라멘트 및 제 2필라멘트는 20 : 1 ~ 5의 개수비로 혼합될 수 있으며 보다 바람직하게는 20 : 2 ~ 4 로 혼합될 수 있다. 이때 만일 개수비가 20 : 1미만일 경우, 결합력 및 접착력 부족으로 부직포의 기계적 물성 저하 및 제품의 박리 문제가 발생할 수 있으며, 개수비가 20 : 5를 초과하는 경우 토출량 증대에 따른 필라멘트의 섬도 증가로 방사구금의 압력 증가에 따른 방사성 불량, 냉각 부족에 따른 필라멘트 뭉침 현상 등이 발생할 수 있다.
한편, 상기 제2필라멘트는 본 발명의 목적에 부합하는 한 필라멘트들을 접착시킬 수 있는 통상적인 섬유가 사용될 수 있어서 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 융점이 150 내지 220 ℃ 이고, 섬도가 1 내지 6 데니어인 비중공형의 원형 또는 타원형 단면을 가지는 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것이 필라멘트간 접착 측면에서 보다 유리할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포는 제1필라멘트 및 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사로 구현되어 0.5 내지 1.0 mm의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 0.6 내지 0.8 mm의 두께를 가질 수 있다.
보다 구체적으로 하기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포는 0.5 내지 1.0 mm의 두께를 가지면서 낮은 압력 손실과 우수한 포집율을 나타냄을 알 수 있다. 이에 반하여, 모노 필라멘트로만 부직포를 구성하거나 중공률 및 내부 홀면적이 본 발명의 수치범위에 벗어나는 비교예들의 경우 방사성과 포집율이 현저히 저하되거나 압력 손실이 높은 문제 등이 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포는 에어 필터로서의 우수한 여과 성능을 보유하면서 일정 수준 이상의 두께를 가짐에 따라 기계적 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.
이에 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 여과성능이 향상된 부직포를 포함하는 에어 필터를 제공한다. 에어 필터의 종류는 특별히 한정하지 않으며 본 발명의 목적에 부합하는 한 공지의 통상적인 에어 필터가 사용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따라 제조된 부직포를 미세먼지 필터로 사용하는 경우, 부직포의 비표면적의 향상에 의해 미세먼지 포집량이 증가되고, 차압을 감소시켜 필터의 수명이 향상될 수 있다
다음, 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포의 제조방법에 대하여 설명한다. 다만 중복을 피하기 위하여 상술한 여과 성능이 향상된 부직포와 기술적 사상이 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포의 제조방법은 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 혼섬방사하여 혼섬사를 제조하는 (1) 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 (1) 단계는 폴리에스테르 섬유재를 용융하여 제1 필라멘트 용융물 및 폴리에스테르 섬유재를 용융하여 제2필라멘트 용율물을 연속 압출기를 이용하여 형성하고 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트 혼섬방사하고 방사된 필라멘트를 냉각풍으로 고화시키고, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 연신속도 4,000 ~ 6,000 m/분으로 연신하는 단계일 수 있다. 이때 만일 연신속도가 4,000 m/분 미만이면 필라멘트의 결정화도가 낮아 부직포의 강도와 강력이 저하될 수 있으며, 또한 만일 연신속도가 6,000 m/분을 초과하면 필라멘트가 미끄러져 근접한 필라멘트와 엉킴이 발생하여 부직포의 균제도가 저하될 수 있다.
한편, 상기 중공형 제1필라멘트는 도 2에 도시된 것과 같이 외경(D)과 폭(a)의 비율(D/a)가 7 내지 19인 중공구금에서 방사될 수 있다. 즉 상기 제1필라멘트는 폴리에스테르 고분자가 토출되는 구금의 노즐에서 외경(D)과 폭(a)의 비율(D/a)을 조절하여 중공률 (외접원의 반지름(B)/내접원의 반지름(A))를 제어하고, 노즐 홀 (hole)의 단면적의 조절을 통해 방사 안정성을 제어하여 제조될 수 있다
다음, 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포의 제조방법은 상기 혼섬사를 적층하여 필라멘트 웹을 형성하는 (2) 단계를 포함한다.
상기 (2) 단계는 이때 연속 이동하는 컨베이어 네트 위에 상기 혼섬사를 통상의 방법으로 적층하여 필라멘트 웹을 형성할 수 있다. 즉 일정한 속도로 이동하는 컨베이어 벨트 상에 상기 혼섬사를 적층하되, 컨베이어 벨트 하부의 흡입장치에 의해 컨베이어 벨트 상에 균일하게 적층하여 필라멘트 웹을 형성할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 여과 성능이 향상된 부직포의 제조방법은 상기 필라멘트 웹을 엠보스롤 공정 및 캘린더링 공정을 수행하여 부직포로 제조하는 (3) 단계를 포함한다.
상기 (3) 단계는 상기 (2) 단계에서 제조한 필라멘트 웹을 스무스 롤러에 통과시키고 엠보스롤 공정을 통해 제1 및 제2필라멘트를 열접착시킬 수 있다. 이때 상기 스무스 롤러와 엠보스 롤러는 상기 제2필라멘트를 용융시켜 접착 기능을 나타낼수 있도록 하는 온도로 가열되어 사용될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 - 여과성능이 향상된 부직포 제조
제1필라멘트로 255 ℃의 융점을 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 제2필라멘트로 210 ℃의 융점을 가지는 공중합 폴리에스테르를 각각 방사온도 285 ℃에서 연속 압출기를 이용하여 용융시켰다.
제1필라멘트 용융물은 도 2에 도시된 중공구금을 통해 3 데니어의 섬도를 가지는 중공형 단면으로 토출하고, 제2필라멘트 용융물은 3 데니어의 섬도를 가지는 비중공형 원형 단면 토출하여 방출된 연속 필라멘트를 냉각풍으로 고화시킨 후 80 :20의 중량비 및 20:3의 개수비로 고압의 공기 연신 잔치에 투입하여 5,000 m/분의 방사속도로 연신시켜 혼섬사를 제조하였다.
다음 상기 혼섬사를 연속으로 컨베이어 네트 상에 웹의 형태로 적층시킨 후 190 ℃의 스무스 롤러를 통과시키고 엠보스롤 공정을 수행하여 단위면적당 중량이 270 g/m2이고 두께가 0.57mm인 부직포를 제조하였다.
실시예 2 내지 6
하기 표 1과 같이 제1필라멘트의 물성을 달리한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 부직포를 제조하였다.
비교예 1 내지 5
하기 표 1과 같이 제1필라멘트의 물성을 달리한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 부직포를 제조하였다.
구분 제1필라멘트
외경(D) 폭(a) Hole 면적 (mm2) 중공률(%)
실시예 1 0.64 0.08 0.125 15.3
실시예 2 0.75 0.06 0.118 17.1
실시예 3 0.82 0.07 0.151 16.8
실시예 4 0.9 0.06 0.146 20
실시예 5 1.5 0.08 0.218 24.4
실시예 6 0.66 0.1 0.156 12.7
비교예 1 원형단면 0.189 0
비교예 2 0.77 0.04 0.084 16.1
비교예 3 0.8 0.15 0.277 7.8
비교예 4 3 0.01 0.092 26.7
비교예 5 0.92 0.335 0.125 16.5
실험예 1 - 부직포의 두께 측정
KS K ISO 9073-2법을 이용하여 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 부직포의 두께를 측정하였다.
면적이 20 cm * 20 cm인 실시예 및 비교예 시료편 10개를 준비한 후 Thwing-Albert Instru,emt사의 Progage Thickness Gage 장비를 이용하여 측정판 위에 시료를 고정시킨 후 가압침을 통해 시험편에 압력을 균일하게 가하고 측정판의 표면에 닿을 ‹š까지 수평 막대를 아래 방향으로 이동시켜 두께를 측정하였다.
실험예 2 - 부직포의 여과 성능
TOPAS AFC-131(에어 필터(Air Filter) 여과 성능 장치)를 이용하여 실시예 및비교예에서 제조한 부직포의 여과 성능을 평가한다. 필터 여재로 가로 x 세로 = 0.525 x 0.225 ㎝ 크기의 시편을 이용하여 75.6 ㎥/h의 풍속에서 측정한다. 이때 사용되는 먼지 입자는 ISO-12103-1 A2 Fine TEST Dust를 사용하고, 농도는 20 mg/㎥으로 실시한다
실험예 2-1 부직포의 포집율 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 부직포에 3.0 내지 5.0 ㎛의 먼지 입자를 통과시켰을 ‹š의 포집되는 비율을 측정한다.
실험예 2-2 - 부직포의 압력손실 측정
75.6 ㎥/h의 풍속에서 실시예 및 비교예에서 제조한 부직포의 통과 전ㆍ후의 초기 압력손실을 측정한다(RS K 0011)
실험예 2-3 - D.H.C(Dust Holding Capacity) 측정
동일한샘플 규격과 풍속에서 먼지 입자의 농도를 70 mg/㎥으로 하고, 최종 압력이 100Pa이 되었을 때, 필터에 포집된 먼지 입자의 무게를 측정한다(RSK K 0011).
실험예 2-4 - 방사성 평가
하기 기준에 따라 방사성를 평가하고 이를 표 2에 나타내었다.
(◎: 절사의 발생이 매우 적고 정상적인 필라멘트가 연속으로 네트에 적층되어 매우 균일한 부직포가 형성됨. ○: 절사의 발생이 적고 정상적인 필라멘트가 연속으로 네트에 적층되어 비교적 균일한 부직포가 형성됨. △: 절사가 다수 발생하고 필라멘트가 정상적이지 않으나 부직포는 형성 가능함. X: 절사가 매우 많이 발생하고 필라멘트가 정상적이지 않아 부직포의 형성이 어려움.)
구분 부직포의 두께(mm) 부직포의 여과 성능 방사성
압력 손실(△P) 포집율(%) D.H.C(g/m2)
실시예 1 0.64 45 81.1 6.1 ◎
실시예 2 0.67 39 86.4 8.3 ○　
실시예 3 0.62 42 83.2 7.4 ○
실시예 4 0.7 36 90.6 11 ○
실시예 5 0.72 31 93.7 13.4 ○
실시예 6 0.57 54 77.5 4.9 ○
비교예 1 0.35 95 96.3 0.4 ○
비교예 2 0.57 53 71.5 4.6 X　
비교예 3 0.69 36 89.9 10.7 X　
비교예 4 0.78 28 95.3 14.2 X
비교예 5 0.43 81 97.1 2.6 ○
상기 표 1 및 2를 참조하면,
본 발명에 따른 외경, 폭, 단면적의 수치범위를 만족하는 실시예 1 내지 6의 상기 수치범위 중 어느 하나 이상을 만족하지 못하는 비교예 1 내지 5 대비 경우 부직포의 두께뿐만 아니라, 낮은 압력 손실 및 높은 포집율을 나타냄을 알 수 있다.
특히 비교예 4의 경우 실시예들보다 동등 또는 이상의 두께를 나타낼 수 있으나, 방사성이 낮고 기계적 물성이 좋지 않아서 실제 제품으로 구현하기 어려운 문제가 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 수치범위를 모두 만족하는 경우에만 미세먼지를 비롯한 각종 오염원 등의 이물질과 맞닿는 표면적을 증가시켜 에어 필터로서의 여과성능을 현저히 향상시킴과 동시에 표면적 증가에도 불구하고 제조 공정 중 발생하는 차압을 줄일 수 있어서 부직포의 두께를 증가시킬 수 있고 나아가, 부직포의 기계적 물성을 담보할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 중공률이 10 내지 25%인 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 포함하는 혼섬사를 포함하며, 두께가 0.5 내지 1.0 mm 인 여과성능이 향상된 부직포.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1필라멘트는 융점이 250 ℃ 이상이고, 상기 제2필라멘트는 융점이 150 내지 220 ℃ 인 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1필라멘트는 단면적이 0.09 mm2 내지 0.3 mm2 인 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1필라멘트는 섬도가 1 내지 8 데니어이고
    상기 제2필라멘트는 섬도가 1 내지 6 데니어인 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부직포의 두께는 0.6 내지 0.8 mm 인 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1필라멘트 및 제2필라멘트는 70 ~ 98: 2 ~ 30의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1필라멘트 및 제 2필라멘트는 20: 1 ~ 5 개수비로 포함하는 여과성능이 향상된 부직포.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 여과성능이 향상된 부직포를 포함하는 에어필터.
  9. 중공형 제1필라멘트 및 비중공형 제2필라멘트를 혼섬방사하여 혼섬사를 제조하는 단계;
    상기 혼섬사를 적층하여 필라멘트 웹을 형성하는 단계; 및
    상기 필라멘트 웹을 엠보스롤 공정 및 캘린더링 공정을 수행하여 부직포로 제조하는 단계; 를 포함하는 여과성능이 향상된 부직포의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중공형 제1필라멘트는 외경(D)과 폭(a)의 비율(D/a)가 7 내지 19인 중공구금에서 방사되는 것을 특징으로 하는 여과성능이 향상된 부직포의 제조방법.
KR1020210190970A 2021-12-29 2021-12-29 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법 KR20230101133A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210190970A KR20230101133A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210190970A KR20230101133A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230101133A true KR20230101133A (ko) 2023-07-06

Family

ID=87185599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210190970A KR20230101133A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230101133A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110131665A (ko) 2010-05-31 2011-12-07 숭실대학교산학협력단 셀룰로오스 나노섬유를 이용한 에어 필터여재 및 그 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110131665A (ko) 2010-05-31 2011-12-07 숭실대학교산학협력단 셀룰로오스 나노섬유를 이용한 에어 필터여재 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6638722B2 (ja) フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法
KR940004708B1 (ko) 깊이 섬유 크기 구배를 갖는 융해 취입 재료
KR101441593B1 (ko) 필터용 부직포 및 그 제조 방법
EP1932575B1 (en) Nonwoven fabric for filters
KR102362232B1 (ko) 여과 성능이 향상된 부직포의 제조방법
WO2018221122A1 (ja) フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法
JP2007125546A (ja) フィルター用不織布
KR101187382B1 (ko) 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법
KR102036663B1 (ko) 우수한 공기 투과도와 개선된 보풀 및 박리강도를 갖는 에어 필터 지지체용 부직포의 제조방법
JP6669315B1 (ja) フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法
JP2007152216A (ja) フィルター用不織布
JPH10174822A (ja) 耐熱性フィルター
JP3326808B2 (ja) フィルター
KR20230101133A (ko) 여과성능이 향상된 부직포 및 이의 제조방법
KR101242687B1 (ko) 폴리에스테르계 부직포 및 이의 제조 방법
WO2020202899A1 (ja) 液体フィルター用のメルトブロー不織布、当該メルトブロー不織布の積層体及び積層体を備える液体用フィルター
JP2020196963A (ja) メルトブロー不織布および耐熱フィルター積層体ならびにそれらの製造方法
JP2013544975A (ja) 高均一性スパンボンド不織布
KR20240102540A (ko) 필터용 스펀본드 부직포 및 이의 제조 방법
KR102617463B1 (ko) 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법
JP2021098930A (ja) スパンボンド不織布、集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機
US20230046361A1 (en) Spunbond non-woven fabric, filter material for pleated filter for dust collector, pleated filter for dust collector, and large air volume pulse-jet type dust collector
KR20220110210A (ko) 스펀본드 부직포, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 대풍량 펄스제트 타입 집진기
JP2010106388A (ja) 耐熱性不織布
JP2021098927A (ja) スパンボンド不織布、集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機