KR100246938B1 - 자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법에 관한 것이다. 활성탄 입자를 발포성 우레탄 용액과 섞어서 발포시킨 필터의 경우, 우레탄 용액이 활성탄입자를 싸고 있고 흡착력이 충분히 발휘되지 못한다. 본 발명은 시트상의 폴리우레탄 포옴(1)의 외면에 접착제(2)를 스프레이하고, 이 접착제(2)위에 단섬유를 이루는 활성탄소섬유(3)를 스캐터링하여 접착시키는 방법이다. 이에 따라 활성탄소섬유의 세공분포를 폴리우레탄 포움의 기공 내외에서 안정적으로 유지하고 있어서 공기정화시 활성탄소의 흡착성능에 따라 효과적인 탈취성능을 발휘한다. 주로 자동차실내의 공조장치 내에 설치되는 엘리먼트에 사용된다.

[색인어]

필터

Description

자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법

본 발명은 자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법(Method of Manufacturing Deodorant Air Filter Media for Automotive Cabin)에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 실내의 공기를 정화시키는 필터로서 수지체 또는 합성섬유로 이루어진 필터는 대별하여 먼지 등의 입자를 여과시키는 것과, 악취 등의 냄새를 흡착시키는 2종이 있다. 전자의 경우는 대기중에 포함되어 있으면서 인체에 질병을 유발하는 미세입자 중에서 3㎛이상의 입자들을 자동차의 공조장치 내에서 자동차의 외기 유입모드 또는 내부순환모드 작동시에 여과시키는 기능을 한다. 후자의 경우에는 주로 활성탄소가 가지는 흡착력을 이용하여 냄새를 제거하도록 한 것이다.

종래에 주로 자동차의 실내에서 공조장치를 통하여 외기의 유입모드 또는 내기의 순환모드 시에 탈취를 행하는 탈취 필터는 2종이 있다. 그 하나는 활성탄 입자 또는 활성탄소섬유와 열가소성 또는 열경화성 섬유를 페이스트상의 바인더에 함침시킨 후 건조시켜 서로 접합되도록 한 것이다. 이 탈취 필터는 요사이 가장 널리사용되고 있다. 다른 하나는 활성탄 입자를 발포성 우레탄 용액과 섞어서 발포시킨 일종의 탈취기능을 갖는 우레판 스폰지이다.

그러나, 상기한 탈취 필터중에서 활성탄 입자 또는 활성탄소섬유와 열가소성 또는 열경화성섬유를 바인더에 함침하여 접합시키는 탈취 필터는 바인더에 의하여 섬유간에 형성되는 세공(투과소공)이 막혀 냄새제거기능이 떨어지는 단점이 있다.

또, 상기한 탈취 필터 중에서 활성탄 입자를 발포성 우레탄 용액과 섞어서 발포시킨 필터의 경우에도 상기한 전자의 경우와 마찬가지로 발포되는 우레탄 용액지 못하는 문제점이 있다. 본 발명은 후자와 관련한 것이다.

한편, 공기와 악취를 탈취하기 위한 에어 엘리먼트에 관한 기술이 일본국 공개실용신안 공보 실개소 55-6024호(공개일자;1980년 01월 16일)의 “자동차용 에어 엘리먼트”에서 개시된 바 있다. 그러나 상기한 종래의 자동차용 에어 엘리먼트는 유기섬유 웹과, 편면으로 수지가 부착하는 활성탄소섬유를 포함하는 씨이드와의 활성탄소섬유층을 해당 시트의 수지면을 외측에 향하도록 함과 동시에 일체화한 적층체를 유기섬유웹면이 공기 흡입하는 측으로 향하게 배치하여 차량의 실내에서 공기를 여과 하면서 악취등을 제거하도록 하고 있으나, 활성탄 입자를 발포성 우레탄용액과 섞어서 함께 발포하는데, 이 활성탄 입자는 미세기공에 의해 탈취성능을 나타낸다. 그러나 이와 같은 방법에 의해 탈취 필터를 제조하게 되면 우레탄 폼속에 활성탄이 묻히게 되고 활성탄이 폼 속에 묻히지 않게 되고, 또한 우레탄 용액이 미세 기공을 막아 탈취성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 실내공기중의 미립자를 여과하면서 실내공기중의 더러운 공기를 탈분하여 실내공기의 청정을 이루게 하는 전자파 차단용 실드테이프에 관한 기술이 일본국 공개실용신안공보 실개소 55-16880호(공개일자; 1980년 02월 02일)의 “실내공기청정기용 여과체”에서 개시된 바 있다. 그러나 상기한 종래의 실내공기청정기용 여과체는 미립자를 여과하는 여재와, 더러운 공기를 청정하는 활성탄소섬유를 포함하는 여재를 부분적으로 접착하여 일체화하므로 공기중의 미립자를 여과함과 동시에 더러운 공기를 청정하도록 하고 있으나, 상기 일체화된 여재는 정전기력영역이 마련되고 있지 않아서 상기 활성탄소섬유가 먼지 부하를 받게 되면 부하의 경과에 따라 여과의 둔화는 물론 기계적이 포집원리에 의한 여과도 경미하여 자동차 실내정화용의 에어 필터로는 부적합하고, 또한 상기한 여과체는 공히 냄새를 제거하는 탈취기능이 없었기 때문에 자동차 실내로 유입되거나 실내에서 발생하는 악취를 실질적으로 정화시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 탈취작용을 행하는 활성탄소섬유를 폴리우레탄 포움의 기공사이에 접착하는 방법으로 제조하여 활성탄소의 세공이 막히거나 손상되지 않도록 하는 자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법을 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 탈취 필터 메디아 제조공정도이고,

제2도는 본 발명의 탈취 필터 메디아 단면예시도이고,

제3도는 본 발명의 탈취 필터 메디아를 적용한 자동차 공기정화용 엘리먼트의 제조공정도이고,

제4도는 본 발명의 암모니아 제거효율선도이고,

제5도는 본 발명의 아세트알데히드 제거 효율선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 폴리우레탄 포움 2 : 접착제

3 : 활성탄소섬유 21 : 겉층

22 : 초극세 섬유층 23 : 지지층

31 : 프레임 32 : 외부프레임

E : 엘리먼트 FA : 탈취필터 메디아

FB : 에어 필터 메디아

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 시트상의 폴리우레탄 포움의 외면에 접착제를 스프레이하고, 이 접착제 위에 단섬유를 이루는 활성탄소섬유를 스캐터링하여 접착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 따라, 섬유 세공이 10~20Å의 날카로운 피크(Peak)을 갖는 활성탄소섬유의 세공분포를 폴리우레탄 포움의 기공 내외에서 안정적으로 유지하고 있어서 활성탄소의 흡착성능에 따라 효과적인 탈취성능을 발휘한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 탈취 필터 메디아 제조공정을 예시한 것이다. 먼저, 폴리우레탄 포움(1)이 일정 두께로 만들어진다. 상기 폴리우레탄 포움(1)은 아래와 같은 범위내에 있는 것이 바람직하다.

이 폴리우레탄 포움(1)은 약 2mm두께의 시트로 하는 것이 바람직하고, 최대직경 약 2mm이내의 기공을 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 만들어진 폴리우레탄 포움(1)의 상면쪽에서 액상의 접착제(2)를 얇게 스프레이한다. 상기 접착제(2)는 포움(1)의 비정형으로 이루어진 기공 내외면에 모두 도포된다.

상기 접착제(2)로는 비닐계, 에폭시계와 같은 합성고분자 접착제, 그리고 아교와 같은 천연접착제 등을 사용하면 된다.

그리고 접착제(2)가 도포된 폴리우레탄 포움(1)에는 단섬유로 된 활성탄소섬유(3)가 스캐터링(Scattering)된다. 상기 활성탄소섬유(3)는 2~3mm의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 또, 이 활성탄소섬유(3)는 직경 10~30㎛이고, 비표면적이 1450~1550㎡/g, 세공용적이 0.3~0.7㎥/g, 세공직경이~14Å, 흡착속도는 입상 활성탄에 비해 100배, 흡착량은 입상 활성탄에 비해 10배인 섬유이다. 그래서, 활성탄소섬유(3)는 기공 주위에 접착된다. 최종적으로, 접착제(2)를 상온에서 건조시키면 활성탄소섬유(3)가 폴리우레탄 포움(1)에 완전히 접착된다.

제2도는 상기와 같은 공정에 의하여 얻어진 탈취 필터 메디아(FA)의 단면을 예시한 것이다. 여기에서 활성탄소섬유(3)는 폴리우레탄 포움(1)의 기공주의에 눈꽃(雪花)모양으로 붙어서 기공의 중앙 쪽을 향하거나 바깥 쪽을 향하여 솜털처럼 고르고 조밀하게 뻗쳐 있다. 물론, 폴리우레탄 포움(1)의 기공 자체가 비정형으로 이루어져 있기 때문에 그 분포는 불규칙하다. 하지만, 완성된 탈취 필터 메디아(FA)의 전체 중량을 200~500g/㎡으로 하였을 때 활성탄소섬유(3)가 차지하는 중량은 80~200g/㎡으로 하면 바람직한 탈취효과를 얻을 수 있다.

제3도는 본 발명의 탈취 필터 메디아(FA)를 적용한 자동차 공기정화용 엘리먼트의 제조공정도를 나타낸 것이다.

제3도에서 앞의 그림은 에어 필터 메디아(FB)를 삼각파형 단면으로 절곡시킨 것이다. 절곡높이 및 산간격은 자동차 공조장치용 에어 필터가 갖추어야할 요구조건인 엘리먼트의 형상, 여과면적, 통기저항에 따라 특정지어야 하는데, 통상 절곡 높이는 10~30mm이고, 산간격은 4~10mm까지 다양하다.

상기의 에어 필터 메디아(FB)는 먼지의 여과를 실행하는 것으로 3개의 층으로 이루어져 있다. 겉층(21)은 1㎛이상의 먼지를 포집하는 부직포로 이루어져 있고, 중간에는 0.1~0.5㎛의 먼지를 포집하는 정전기력이 부여된 부직포로 이루어진 초극세 섬유층(22)으로 이루어져 있으며, 상기 초극세 섬유층(22)의 반대면에는 지지층(23)이 접합되어 있다. 이들의 접합은 열을 가하거나 초음파를 이용해 융착시킨 것이다. 통상, 상기 겉층(21)은 스펀접착한 PET 부직포 30g/㎡이고, 상기 초극세 섬유층(22)은 폴리프로필렌 부직포 20g/㎡이며, 상기 지지층(23)은 단섬유로 된 PET 부직포 75g/㎡이다.

제3도에서 중간의 그림은 상기와 같이 절곡된 에어 필터 메디아(FB)의 가장자리에 프레임(31)이 형성되도록 하여 중간 엘리먼트를 얻는다. 이것은 고밀도수지를 이용한 사출성형 또는 폴리우레탄 포움 형태로 발포가공할 수도 있고, 절곡된 에어 필터 메디아(FB)의 가장자리에 폴리우레탄 스폰지 테이프를 초음파, 고주파, 열 등을 이용하여 접착시킬 수도 있다.

제3도에서 뒤의 그림은 외부프레임(32)에 상기 중간 엘리먼트가 설치된 최종의 엘리먼트(E)를 나타내고 있다. 이 엘리먼트(E)에는 화살표방향으로 공기흐름방향을 가지므로 절곡된 에어 필터 메디아(FB)의 후방에 본 발명의 탈취 필터 메디아(FA)를 붙이면 되는 것이다.

이렇게 하였을 경우, 공기 중의 큰 입자들은 겉층(21)에서 여과되고, 인체에 유해한 미세먼지입자들은 초극세 섬유층(22)에서 여과된다. 그리고, 미세먼지입자까지 여과된 공기중의 냄새성분은 에어 필터 메디아(FB)의 후방에 설치된 탈취 필터 메디아(FA)의 폴리우레탄 포움(1)의 가공을 통과하면서 활성탄소섬유(3)의 각 섬유에 형성되는 세공 중으로 흡착된다.

제4도는 본 발명의 암모니아 제거효율선도를 나타낸 것으로, 암모니아 초기 농도 100ppm, 습도 65%고, 온도 21℃의 조건에서 본 발명의 탈취 필터 메디아 0.5g을 샘플로 채택하여 30분 동안 제거효율을 시험하였다. 그 결과, 5분 동안은 제거효율이 급격히 상승하다가 그 이후부터 완만해져 약 88%의 제거효율을 갖는 것으로 나타났다.

제5도는 본 발명의 아세트알데히드 제거효율선도를 나타낸 것으로, 아세트알데히드(CH₃CHO)의 초기 농도 100ppm, 습도 65%RH, 온도 21℃의 조건에서 본 발명의 탈취 필터 메디아 0.5g을 샘플로 채택하여 30분 동안 제거효율을 시험하였다. 그 결과, 5분 동안은 제거효율이 급격히 상승하다가 그 이후부터 완만해져 약 95%의 제거효율을 갖는 것으로 나타났다.

이와 같은 본 발명은 종래보다 성형성이 향상되고, 활성탄소섬유의 세공이 막히지 않아 겉층과 초극세 섬유층을 통과하는 공기중의 냄새를 효과적으로 흡착시킬 수 있다. 다른 에어 필터 메디아와 함께 또는 단독으로 필터 메디아를 이루면서 자동차 실내 등 주어진 공간 내에서 탈취효과를 극대화할 수 있는데, 다른 에어필터 메디아와 접합하였을 경우, 인체에 유해한 미세먼지와 악취성분까지 안정적으로 여과시켜 준다.

Claims (1)

1. 활성탄소섬유와 유기섬유웹 또는 미립자 여과재 사이에 접착제를 충진하여 일체적으로 접착된 필터에 있어서, 시트상의 폴리우레탄 포움의 외면에 접착제를 스프레이하고, 이 접착제 위에 단섬유를 이루는 활성탄소섬유를 스캐터링하여 접착시키는 방법으로 이루어진 자동차 실내용 탈취 필터 메디아 제조방법.

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