KR100346087B1 - Hepa filter using multi-layered microscopic fabric by controlling the fiber orientation for allergin protection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다층 구조 극세사를 이용한 HEPA 필터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 폴리에스터와 나이론 복합사로 구성된 극세사의 배열과 공극 크기를 조절하여 0.3 마이크론 이하의 미세 알레르겐 물질을 포집 및 제거할 수 있는 HEPA 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a HEPA filter using a multilayer microfiber, and more particularly, to a HEPA filter capable of capturing and removing fine allergen material of 0.3 micron or less by controlling the arrangement and pore size of microfibers composed of polyester and nylon composite yarns. It is about.
일반적으로 알레르기를 일으키는 물질을 알레르겐이라고 하며 질환을 일으키는 원인 물질로는 집먼지진드기, 꽃가루, 동물의 털, 색소나 방부제 매연이나 담배연기 등이 알려져있으며 우리나라에서는 호흡기 알레르기 질환의 가장 중요한 원인 항원은 집먼지 진드기로 알려져 있다. 주로 사람의 피부에서 떨어지는 비듬을 먹고사는 집먼지 진드기는 먼지 1gm당 100마리 이상이면 감작을 일으켜 알레르기 질환을 유발할 수 있는데 침대 매트리스, 양탄자, 천으로 된 소파, 옷, 이부자리 자동차 시트 등에 많이 존재하며 이런곳에서 체취된 먼지 1gm 속에는 보통 수백마리 정도의 집먼지 진드기가 발견되며 많게는 2만마리까지 보고된 경우도 있다.In general, allergens are called allergens, and dust mites, pollen, animal hair, pigments, preservatives, smoke and tobacco smoke are known as allergens. Known as House dust mites living on dandruff that fall from human skin are more than 100 per 1 gm of dust, which can cause sensitization and cause allergic diseases. Hundreds of house dust mites are usually found in 1 gm of dust collected from. Up to 20,000 have been reported.
필터(Filter)란 air, Gas, Oil 등을 일정한 용량을 일정한 시간내에 일정한 크기의 입자를 통과시키는 기기를 말하며 특히 대기중에 존재하는 분진이나 유해물질을 제거해 필요에 맞는 청청한 공기를 만들어 내는 것을 공기정화필터(Air Filter)라고 한다. 공기정화 필터의 종류로는 탈취필터, 정전필터, 오존필터, Cabin필터등이 있다.A filter is a device that allows air, gas, oil, etc. to pass particles of a certain size within a certain amount of time within a certain time. Especially, it creates clean air that meets the needs by removing dust or harmful substances in the air. It is called Air Filter. Types of air purification filters include deodorization filters, electrostatic filters, ozone filters, and cabin filters.
상기에 기술한 필터중 Cabin필터는 활성탄소섬유와 섬유를 대전시킨 것으로 영구적인 정전기전력을 갖게한 엘렉트렉터(Electret) 필터의 2층구조로 제작한 것으로 주로 차량용으로서 많이 사용되며 차실내에서 발생하는 담배연기나 먼지나 차외부에서 유입되는 유해성분인 배가가스(하이드론 카본, 디젤스모크)를 제거하기 위해 주로 사용되며 정전필터는 영구적으로 정전기력을 갖는 폴리프로필렌 초극세섬유층과 탈취 페이퍼층과의 2층구조로 된 채집과 탈취를 겸한 분리막(Seperator)이 없는 구조로 담배연기와 각종악취가스 제거에 우수한 성능을 나타내고 있다.Cabin filter among the filters described above is made of two-layer structure of electret filter which is charged with activated carbon fiber and fiber and has permanent electrostatic power. It is mainly used to remove toxic gases (hydrocarbon, diesel smoke), which are harmful substances from cigarette smoke, dust, or outside the car. The electrostatic filter is a two-layer layer of a polypropylene ultra-fine fiber layer and a deodorant paper layer which have permanent electrostatic force. It does not have a separator that combines the collection and deodorization of the structure, and shows excellent performance in removing tobacco smoke and various odorous gases.
오존필터는 공기중에서 방전이나 광에너지에 의해 간단히 발생하며 살균 및 탈취기능이 있으며 대기중에서 자연분해되어 산소로 분해되며 열, 빛, 금속, 금속산화물이나 알카리용액 등에 접촉시 분해가 촉진된다. 그러나 고농도의 오존발생은 인체에 매우 유해한 단점을 가지고 있다The ozone filter is simply generated by discharge or light energy in the air, has sterilization and deodorization function, decomposes into oxygen by being decomposed naturally in the air and promotes decomposition when contacted with heat, light, metal, metal oxide or alkaline solution. However, high concentrations of ozone are very harmful to humans.
그런데 상기에서 기술한 필터들은 1마이크론 이하의 미세먼지나 알레르겐 물질들을 제거하기에는 힘든 단점을 가지고 있어 이를 제거하기위하여 최근에는 HEPA 필터가 개발되어 널리 사용되고 있다. HEPA 필터는 0.3 마이크론이하의 미립자를 미립자 수로서 99.97% 이상 제거할 수 있는 필터로 반도체 생산을 위한 공업용 크린룸이나 생물학적 크린룸등에서 널리 사용되고 있다.However, the above-described filters have a disadvantage in that it is difficult to remove fine dust or allergen materials of less than 1 micron, and recently, a HEPA filter has been developed and widely used. HEPA filter is a filter that can remove more than 99.97% of fine particles less than 0.3 micron as fine particle number, and is widely used in industrial clean room or biological clean room for semiconductor production.
HEPA 필터는 굵기 0.3 내지 0.5 마이크론, 길이 2 내지 3mm의 아주 가는 유리 방적섬유를 수중에 분산시킨후 고운 망위에서 탈수하고 건조하여 종이형태로 만든후 사용한다. 그러나 위와같은 HEPA 필터를 제조하기 위하여는 극세유리섬유의 배합과 일정한 공극을 유지하기위한 분산이 중요하며 이의 제작에는 많은 기술적 어려움과 높은 비용이 들어 HEPA 필터 가격은 현재 매우 비싼 단점을 가지고 있다.HEPA filters are used after dispersing very thin glass spun fibers of 0.3 to 0.5 microns in thickness and 2 to 3 mm in water, dehydrating them in fine mesh and drying them to form paper. However, in order to manufacture the HEPA filter as described above, it is important to blend the ultrafine glass fibers and disperse to maintain a constant void, and the production of the HEPA filter has a very expensive disadvantage because of many technical difficulties and high cost.
또한 시간의 경과에 따라 포집량이 증가되면 풍량의 압력 강하가 매우 심하게 되어 필터의 기능에 막대한 장애를 가져오게 되어 압력 강하에 따라서 일정기간이 지나면 새것으로 교환하여 주어야 하는등 보수 유지비용이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.In addition, if the collection amount increases over time, the pressure drop of the air flow becomes very severe, which leads to enormous obstacles to the function of the filter. It has a disadvantage.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 폴리에스터와 나이론의 복합사로 이루어진 극세사를 이용하여 섬유의 배열 방법과 크기 및 그 간격을 달리하여 다층으로 적층함으로써 미세한 공극 부분을 형성하여 0.3 마이크론 이하의 알레르겐 물질을 제거함에 있어서 제조 및 유지 비용을 최소화하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve such a conventional problem by using a microfiber consisting of a composite yarn of polyester and nylon to form a fine void portion by stacking in a multi-layer by varying the arrangement method and size and spacing of 0.3 micron The purpose is to minimize the manufacturing and maintenance costs in removing the following allergen material.
이와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 HEPA 필터는 기계적 강도를 주기 위하여 지지부로 사용될 커버부와 섬유의 방향을 달리하여 직조한 폴리에스터와 나일론을 포함하는 복합 극세사층(Layer)과 상기 극세사부에서 걸려진 물질들을 포집하여 저장할 수 있는 기능을 가지며 폴리우레탄 포움 또는 부직포로 만든 포집층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.이러한 본 발명에 따른 HEPA 필터는 극세사로 이루어져 세탁이 가능하여 유지 비용과 제조 비용을 줄일 수 있다.HEPA filter according to the present invention is a composite microfiber layer (Layer) and the microfiber layer comprising a polyester and nylon woven by varying the direction of the cover and the fiber to be used as a support to give the mechanical strength to achieve this object It has a function to collect and store the materials hung in the and characterized in that it consists of a trapping layer made of polyurethane foam or non-woven fabric. The HEPA filter according to the present invention is made of microfiber can be washed, the maintenance cost and manufacturing Reduce costs
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람이나 당업자들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above object and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art or those skilled in the art.
도 1은 다층 구조 극세사의 기본 구조를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a multi-layer microfiber,
도 2a와 도 2b는 포집부를 이용하지 않고 극세사 자체를 각각의 섬유방향을 달리하여 3중직으로 제조하여 공극을 형성, 미세먼지나 알레르겐 등을 제거하는 방법을 도시한 단면도 및 정면도이다.2a and 2b is a cross-sectional view and a front view showing a method of forming the microfibers themselves in a three-layered fabric with different fiber directions without using a collecting part to form voids, to remove fine dust or allergens.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1; 커버부 2; 미세 복합사 3; 포집층One; Cover part 2; Fine composite yarn 3; Collection layer
4; 조밀극세사 5; 제1층 6; 제2층4; Dense microfiber 5; First layer 6; 2nd layer
7; 0도 8; 제3층 9; 30도7; 0 degrees 8; Third layer 9; 30 degrees
10; 제4층 11; 60도10; Fourth layer 11; 60 degrees
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 알레르겐 방지용 섬유 배열 방향을 조절한 다층 구조 극세사로 이루어진 HEPA 필터의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method for producing a HEPA filter made of a multi-layered microfiber with an allergen preventing fiber arrangement direction according to the invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 구조의 극세사를 포함하는 HEFA 필터의 기본 구조를 도시한 분해도이다.1 is an exploded view showing the basic structure of a HEFA filter including a microfiber of a multilayer structure according to an embodiment of the present invention.
제1층은 기계적인 강도를 지지해 주기 위해 사용되는 커버부(1)로서 전체적으로 필터의 형태를 유지시켜 주는 기능과 프리 필터(pre filter)의 기능을 하고 있다.The first layer is a cover part 1 used to support mechanical strength, and serves as a pre-filter and a function of maintaining the shape of the filter as a whole.
제2층은 커버부(1)의 제1 면에 위치하며 폴리에스터와 나일론으로 이루어진 미세 복합사(2)로서 10 마이크론 내외의 공극을 가진 극세사로서 제조시 높은 전압을 걸어 짜 각 섬유가 전하를 뛰움으로서 각 섬유가 높은 전하 밀도를 갖게 해 일반 먼지의 포집 및 제거를 용이하게 한다.The second layer is located on the first side of the cover part 1, and is a fine composite yarn composed of polyester and nylon (2), which is a microfiber having voids of about 10 microns. By running, each fiber has a high charge density, which facilitates the collection and removal of common dust.
제3층은 미세 복합사(2)를 중심으로 커버부(1)의 반대편에 위치하며 부직포나 다공성의 폴리우레탄(Polyurethane Foam) 재질로 이루어진 포집층(3)으로서 미세 먼지나 알레르겐 물질을 최대한으로 포집(Seizing, capturing)하기 위하여 극세사 층 사이 사이에 위치시켜 놓는다. 제4층은 포집층(3)을 중심으로 미세 복합사(2)의 반대편에 위치하며 1 마이크론 내외의 매우 조밀한 공극을 가지는 극세사층(4)으로 상기에서 기술한 바와 같이 높은 전압을 걸어서 제조하여 각 섬유가 높은 전하 밀도를 갖게 해 0.3 마이크론 이하의 미세 먼지 및 알레르겐 물질의 포집 및 제거를 용이하게 한다.The third layer is located on the opposite side of the cover part 1 around the fine composite yarn 2 and is a collecting layer 3 made of a nonwoven fabric or a porous polyurethane foam material. It is placed between the microfiber layers for seizing and capturing. The fourth layer is located on the opposite side of the fine composite yarn 2 around the collecting layer 3 and is manufactured by applying a high voltage as described above to the microfiber layer 4 having a very dense void of about 1 micron. Each fiber has a high charge density, facilitating the capture and removal of fine dust and allergen materials of 0.3 microns or less.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 또다른 실시예로서 포집부를 이용하지 않고 극세사 자체를 각각의 섬유 방향을 달리하여 3중직으로 제조하여 공극을 형성, 미세먼지나 알레르겐 등을 제거하는 방법을 도시한 단면도이다.Figure 2a and 2b is another embodiment of the present invention is a microfiber itself without the use of a collecting part triangular weave by different fiber directions to form a void, showing a method for removing fine dust and allergens, etc. It is a cross section.
이하 각각의 기능을 상세하게 설명하면 도 2a에서 제1층(5)은 기계적인 강도를 지지해 주기 위해 사용되는 커버부로서 전체적으로 필터의 형태를 유지시켜 주는 기능과 프리 필터(pre filter)의 기능을 하고 있다.Hereinafter, each function will be described in detail. In FIG. 2A, the first layer 5 is a cover part used to support mechanical strength, and maintains the shape of the filter as a whole. Doing
제2층(6)은 100 마이크론 내외의 공극을 가지는 극세사 다발을 도 2b처럼 0도(7) 방향으로 배열을 하여 구성한 것으로 일반 먼지를 걸러주는 기능을 한다.The second layer 6 is configured by arranging microfiber bundles having voids of about 100 microns in the direction of 0 degrees (7) as shown in FIG. 2b to filter general dust.
제3층(8)은 10 마이크론 내외의 공극을 가지는 극세사 다발을 도 2b처럼 30도(9) 방향으로 배열을 하여 구성한 것으로 제2층과의 사이 공극에 미세 먼지를 제거 및 포집한다.The third layer 8 is formed by arranging microfiber bundles having pores of about 10 microns in the direction of 30 degrees (9) as shown in FIG. 2B to remove and collect fine dust in the voids between the second layer.
제4층(10)은 1 마이크론 내외의 공극을 가지느 극세사 다발을 도 2b처럼 60도(11) 방향으로 배열을 하여 구성한 것으로 제3층(8)과의 사이 공극에서 0.3 마이크론 이하의 미세 먼지나 알레르겐 물질들을 제거 및 포집한다.The fourth layer 10 is formed by arranging microfiber bundles having voids of about 1 micron in the direction of 60 degrees (11) as shown in FIG. 2B, and fine dust of 0.3 microns or less in the gap between the third layer 8 I remove and collect allergens.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 극세사 다발의 방향 배열과 공극의 크기를 조절한 HEPA 필터는 0.3 마이크론 이하의 미세 먼지나 알레르겐 물질들을 제거 및 포집하는 동시에 제조하기가 간편하며 또 일정 기간후는 물로 세탁이 가능하여 재 사용할 수 있어 반영구적으로 사용할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.As described above, according to the present invention, the HEPA filter, in which the direction of the microfiber bundle and the size of the pores are adjusted, is easy to manufacture while simultaneously removing and collecting fine dust and allergen substances of 0.3 microns or less, and washing with water after a certain period of time. This can be reusable and can be used semi-permanently.
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