KR100585614B1 - 부직포 필터여재를 이용한 폴리우레탄 프레임 공기정화필터의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 공기정화필터 - Google Patents

부직포 필터여재를 이용한 폴리우레탄 프레임 공기정화필터의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 공기정화필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 먼지를 포집하는 능력(DHC, Dust Holding Capacity)이 우수한 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하면서 공기정화필터의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 우레탄 프레임으로 자동차용 공기정화필터를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 우레탄 프레임을 구비한 자동차용 공기정화필터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 필터여재로는 부직포를 사용하며 롤에 감겨 있는 필터여재를 서서히 풀리게 하면서 필터여재를 원하는 폭으로 일정하게 커팅하여 나이프 절곡 방법이나 로터리 절곡 방법에 의하여 필터여재를 일정한 간격으로 절곡을 하고, 부직포 또는 직물에 핫멜트 레진을 도포하여 상기 절곡한 필터여재의 양측 가장자리를 접착 경화하여 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격을 보다 안정되게 유지시킴과 동시에 필터여재의 가장자리로 여과되지 않은 공기의 유출을 막아주는 역할을 하도록 하며, 그 다음 단계에서 금형 틀을 이용하여 폴레우레탄을 발포시켜 자동차용 공기정화필터 제조방법을 개발함으로써 저렴한 가격으로 생산성을 크게 향상시킨 것에 그 특징이 있다. 본 발명에 따른 또 다른 공기청정기의 제조 방법은 상기 부직포로 만들어진 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 핫멜트 레진이 도포하여 접착 경화하여 안정화한 후에 금형 틀을 이용하여 폴레우레탄을 발포시켜 프레임을 성형하여 자동차용 공기정화필터를 제조하는 방법을 개발함으로써 저렴하면서 생산성을 크게 향상시킨 것에 그 특징이 있다.
공기정화필터, 엣지 밴딩, 폴리우레탄, 프레임

Description

부직포 필터여재를 이용한 폴리우레탄 프레임 공기정화필터의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 공기정화필터{The manufacturing method of polyurethane frame air cleaning filter using non-fabric filter material and air cleaning filter manufactured}
도1 : 라이프 절곡 공정
도2 : 엣지 밴딩 공정
도3 : 로터리 절곡 공정
도4 : 엠보처리공정(로터리 절곡 롤)
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11; 부직포 필터여재 12; 폭절단 나이프
13; 프리히터 14; 절곡 나이프
15; 전기히터(메인히터) 16; 절곡된 부직포 필터여재
21; 핫멜트 어플리케이트 22; 엣지
23; 핫멜트 노즐 24; 절곡된 필터여재
25; 핫멜트 레진에 의하여 접착된 엣지
31; 필터여재 32; 프리히터
33; 절곡 나이프 34; 로터리 절곡 롤
35; 공기누출을 방지하기 위한 접착제
36; 절곡이 완료된 부직포 필터여재
37; 리브 역할을 하는 핫멜트 접착제
41; 필터여재 42; 로터리 절곡 롤
43; 조작된 절곡선 44; 엠보처리를 위하여 롤에 형성된 조각
45; 엠보처리가 된 필터여재 46; 절곡 산에 의해 처리된 절곡 엠보
본 발명은 먼지를 포집하는 성능(DHC, Dust Holding Capacity)이 우수한 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 원하는 폭으로 일정한 간격으로 절곡하고 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지 밴딩 및 레진을 이용하여 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격을 일정하게 고정하여 안정화한 후에 공기정화필터의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄을 발포시켜 프레임을 형성시킨 자동차용 공기정화필터의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 자동차용 공기정화필터에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 종래기술을 살펴보면, 자동차용 공기청정용 필터 엘리먼트에는 주로 부직포 필터여재와 종이 필터여재로 제조된 엘리먼트를 사용 하였으며, 부직포 필터여재의 경우에는 0.38㎡, 종이 필터여재의 경우에는 0.70㎡로 종이 필 터여재가 1.8배가 더 많이 소요되나, 먼지를 포집하는 능력을 대비해 보면 부직포 필터여재가 250 g/엘리멘트이고 종이 필터여재는 70g/엘리멘트로 부직포 필터여재가 먼지를 포집하는 능력이 3.6배 정도 크다. 즉, 부직포로 만들어진 필터여재의 수명이 종이로 만들어진 필터여재보다 3.6배 길다는 것을 의미한다. 먼지 포집량은 필터여재의 구조적인 차이에 의하여 발생하며 종이 필터여재보다는 부직포 필터여재가 훨씬 더 유리하다.
상기 두 종류의 재질을 이용하여 생산되는 자동차용 공기정화필터의 종래의 생산성은 종이로 만들어진 필터여재를 절곡하고 이를 우레탄 프레임으로 성형한 공기정화필터의 경우에 대략 시간당 700개에서 800개의 생산이 가능하고, 부직포로 만들어진 필터여재를 사용하여 인서트 사출 프레임(열가소성 플라스틱소재를 사용함)으로 성형한 공기청정용 필터의 경우에는 대략 시간당 100내지 110개 정도로 종이로 만들어진 필터여재가 부직포로 만들어진 필터여재보다 생산성이 훨씬 높다.
즉, 종래기술은 먼지 포집 능력이 높은 부직포 필터여재를 이용할 경우에는 인서트 사출 프레임을 성형하는데 걸리는 시간과 경비가 많이 소요되기 때문에 생산성이 아주 낮으면서 생산비가 높아지는 문제점이 있고, 종이 필터여재를 사용하는 경우에는 우레탄으로 프레임을 성형함으로써 생산성은 높으나, 종이필터의 특성 때문에 먼지포집 능력이 아주 낮다는 문제점이 있다. 상기와 같은 문제점들은 합성섬유(VR, PE, PP) 계열의 재질로 이루어진 부직포 필터여재가 펄프 재질로 이루어진 종이 필터여재보다 두껍고 큰 탄성을 가지기 때문에 부직포로 이루어진 필터여재를 일정 간격으로 절곡하고 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있게 하기 위하여서는 비교적 많은 비용이 소요되는 인서트 사출 프레임을 도입함에 의하여 이를 달성할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 안출된 것으로 먼지의 포집 능력이 큰 부직포 필터여재를 이용하고 생산 비용이 저렴하면서 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형할 수 있게 부직포로 구성된 필터여재를 원하는 간격으로 일정하게 절곡하고 절곡된 필터여재의 양측 가장자리(끝 부분)를 부직포 또는 직물에 핫멜트 레진을 도포하여 접착 경화하는 공정을 도입하거나 양측 가장자리에 핫멜트 레진을 도포하여 경화하는 공정을 도입하여 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지시켜 절곡된 필터여재를 안정화시킨 다음에 비교적 경비가 저렴하고 공정이 간단한 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형함으로써 먼지의 포집 능력이 우수하고 생산성이 크게 향상된 자동차용 공기정화필터를 제조하는 방법을 이루고 그 방법에 의하여 제조된 필터를 제조하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 이루기 위하여 먼지를 포집하는 성능이 우수한 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 원하는 폭으로 일정한 간격으로 절곡하고 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지 밴딩 및 레진을 이용하여 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격을 일정하게 고정하여 안정화한 후에 공기정화필터의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄을 발포시켜 프레임을 형성시킨 자동차용 공기정화필터의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 자동차용 공기정화필터에 관한 것이다.
본 발명에 의하여 제조된 공기청정용 필터의 용도와 역할을 살펴보면, 본 발명에 따라 제조된 자동차용 공기정화필터는 자동차 및 내연 기관을 사용하는 엔진들의 경우 외부공기와 연료를 적절히 혼합하여 실린더 내부로 주입되고 주입된 공기는 연료와 혼합되며 공기와 연료의 혼합은 엔진의 성능에 많은 영향을 미치게 되며 특히 외부로부터 유입되는 공기에 불순물 혹은 이물질들이 여과 없이 엔진내부로 유입되게 되면 엔진에 치명적인 결함을 발생시키는 원인이 될 수 있으므로 외부 공기가 유입되는 부분에 설치되어 엔진으로 유입되는 공기를 깨끗하게 여과하는데 사용된다. 이러한 자동차용 공기정화필터의 구조는 실제 먼지 포집이 일어나는 여재(Filter media) 부분과 이러한 필터여재를 일정한 간격으로 절곡하고 우수한 필터의 성능이 오래 동안 유지되게 절곡된 필터여재의 형태를 유지시켜 외부로부터의 공기 흐름이 새는 것을 방지하여 주는 프레임(Frame) 부분으로 구성되어 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 방법으로 먼지를 포집하는 능력이 우수한 합성섬유(VR, PE, PP) 계열의 부직포로 비교적 간단하면서 저렴하고, 제조에 소요되는 시간이 짧은 폴리우레탄 계열의 재료로 프레임을 성형하는 공정을 도입함으로써 먼지를 포집하는 성능이 탁월하면서 생산 비용을 줄이고 생산성은 크게 향상된 부직포를 이용한 폴레우레탄 프레임으로 성형된 자동차용 공기정화필터를 제조하는 방법을 달성하고 그 방법에 의하여 제조된 자동차용 공기정화필터를 제공하는데 있다. 본 발명에 따른 구성수단들을 구체적으로 살펴보면, 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 자동차용 공기정화필터를 제조하는 공정은 크게 두 가지로 절곡 공정과 프레임 제조공정으로 구성된다. 상기 절곡 공정에 사용되는 절곡기는 나이프 절곡기(Knife pleating machine)와 로터리 절곡기(Rotary pleating machine)를 사용하여 부직포 또는 종이를 절곡한다. 상기 나이프 절곡기는 언와인더(Unwinder), 폭 커터(Cutter), 프리 히터, 절곡 나이프(Knife) 및 메인 히터 또는 오븐으로 구성되어 있다. 나이프 절곡기를 사용한 절곡 공정은 부직포로 만들어진 필터여재를 원하는 폭으로 일정하게 커터로 자른 후 프리 히터를 통과시켜 필터여재를 부드럽게 한 후 나이프로 절곡을 하여 메인 히터 또는 오븐에서 절곡한 필터여재를 안정화시키는 과정으로 구성되어 있다.
상기 절곡이 완료된 필터여재는 자동차용 공기정화필터로 채용할 수 있게 하기 위하여 폴리우레탄 프레임의 제조를 실시한다. 폴리우레탄을 이용한 프레임작업은 상기 나이프 절곡기에 의하여 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지(Edge)를 밴딩하여 프레임을 제조하는 방법이다. 필터여재의 양측 가장자리에 부치는 엣지는 부직포, 직물, 종이 또는 기타 평판 형태의 것을 사용한다. 상기 엣지의 폭은 절곡된 필터여재의 산 높이 보다 1㎜∼3㎜ 정도 크게 절단을 하여 롤에 감아서 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 용이하게 접근할 수 있는 위치에 고정한다. 상기 엣지에 레진을 도포하여 절곡된 필터여재의 가장자리에 접착하여 밴딩하기 전에 상기 절곡된 필터여재를 산 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 지그(Jig)에 끼여 놓는다. 그 다음에 도2에서와 같이 핫멜트 어플리게이터 (Hot melt applicator)에서 융용시킨 핫멜트 레진은 핫멜트 노즐을 통해서 분사되어 엣지에 골고루 도포되며, 상기 핫멜트 레진이 도포된 엣지는 레진이 경화하기 전에 지그에 끼어 놓은 필터여재의 양측 끝에 접착시킨다. 상기 필터여재의 양측 끝에 접착된 엣지는 작은 롤이나 기타 압력을 줄 수 있는 장치를 이용하여 눌러 줌으로써 접착이 균일하게 이루어지게 한다. 엣지 접착이 완료된 필터는 일정 시간 공기 중에 냉각시키고 핫멜트 레진이 식으면서 경화되어 엣지에 의한 접착이 안정화되어 엣지 밴딩공정이 완료된다. 여기서, 필터여재의 폭이 50㎜ 이상이 되면, 필터여재가 공기의 힘에 의하여 눕지 않도록 리브(Rib)를 끼워주거나 핫멜트 레진을 노즐을 이용하여 필터여재의 중간에 도포하여 필터여재 상에 사용하지 못하는 공간(Dead space)이 발생하는 것을 방지한다. 리브를 끼워주는 방법은 플라스틱 재질, 딱딱한 종이, 알루미늄 또는 철(SUS) 등으로 산의 형태 (높이, 간격)에 따라 그 크기와 형태를 다르게 제조하여 절곡된 필터여재의 중간에 끼워서 폴리우레탄을 발포시켜 고정시킨다. 데드 스페이스는 필터의 사용 중에 공기가 통과할 때 공기의 힘에 밀려서 절늄된 필터여재가 옆으로 눕게 되고, 인접하여 연결되어 절곡된 필터여재에도 영향을 주어 도미노 현상에 의하여 눕게 되어 필터여재가 겹쳐진 부분에서 먼지를 포집하지 못하여 발생하는 공간을 의미한다. 이와 같이 데드 스페이스가 발생한 필터는 먼지의 포집 능력이 떨어지게 되고, 압력손실이 높아져 필터의 성능을 크게 떨어뜨린다. 상기 절곡된 필터여재의 엣지밴딩의 접착이 완료되면 공기정화필터 프레임 제조의 마지막 단계인 우레탄 발포 작업을 실시하게 된다. 엣지 밴딩작업이 완료되어 일정간격으로 절곡되어 고정된 필터여재는 절곡된 필터여재를 변형과 가장자리에 발생하는 공간으로 공기의 누출(Air leak)를 방지하는 역할을 하도록 금형 틀을 이용하여 폴리우레탄으로 프레임을 성형한다. 프레임 제조시에는 액체인 폴리우레탄을 발포시켜 몰딩(Molding)할 수 있는 틀(금형)이 필요하다. 상기 몰딩용 틀은 상 하 두개로 구성되어 몰딩과정에서 절곡된 필터여재의 변형을 최대한 방지하여 우수한 필터의 성능을 가지게 하는데 있다. 제조공정은 원하는 형태로 성형된 하측 틀에 우레탄 슈팅기를 이용하여 폴리우레탄을 금형 틀의 홈에 부어 넣은 후에 절곡이 완료된 필터여재를 핫멜트 레진으로 엣지를 밴딩한 부분이 아래로 향하게 하여 상기 폴리우레탄을 부은 틀에 넣고 발포과정에서 절곡된 필터여재의 변형을 최대한 방지하기 위하여 상측에 틀을 덮어준다. 폴리우레탄의 발포가 완전히 끝난 후에 상 하측 금형 틀을 제거하면 자동차용 공기 청정필터가 완성된다. 폴리우레탄의 발포는 상온에서 발포를 하여도 무방하나, 발포 속도를 높이기 위해서는 오븐을 이용하는 것이 유리하며, 오븐내부의 온도는 50°∼ 100° 사이에서 유지시켜 주는 것이 적당하다. 상기 프레임 제조에서 폴리우레탄이나 탄성이 있는 물질을 사용하는 이유는 이러한 물질을 사용할 경우에 공기의 누출을 방지하는 별도의 패킹재가 필요하지 않아서 제조 공정비의 절감할 수 있고 생산속도가 빠르다는 장점이 있다. 상기 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격은 2㎜∼5㎜ 이내로 구성된다.
다음은 로터리 절곡 방식으로, 로터리 절곡기는 프리 히터, 절곡 롤, 메인 히터로 구성되어 있으며, 공정은 필터여재를 프리 히터에서 제품을 부드럽게 하여 절곡 작업성을 높여 주며, 절곡 롤은 상하 두개로 구성되어 있다. 상하의 롤에는 절곡을 원하는 높이로 양각과 음각이 교차로 조각이 되어 있어 필터여재가 통과할 때 정해진 산 높이로 음각 또는 양각으로 자국이 생기고 메인 히터로 이동을 하게 되면서 속도가 늦어지고 속도 차이로 인하여 메인 히터에서 상기 형성시켜 놓은 양각과 음각에 의하여 절곡이 이루어지며, 히터의 열에 의해 절곡이 안정화된다. 로터리 절곡의 장점은 속도가 빠르다는 장점이 있는 반면에 넓은 폭은 절곡하기가 어렵다는 단점을 가지고 있다.
로터리 방식의 절곡기 구성은 도3에서 보는 바와 같이 언와인더(Unwinder), 예열기(Pre heater), 절곡 롤 및 핫멜트 용융기(Hot melt applicator)로 구성되어 있다. 로터리(Rotary) 절곡방식의 공정은 a) 필터여재를 예열기(Pre heater)를 통과시켜서 부드럽게 만드는 단계와, b) 상기 예열기를 통과한 필터여재를 절곡선과 다양한 패턴이 새겨진 절곡 롤을 통과시켜 압력에 의하여 엠보와 원하는 산 높이로 일정하게 필터여재에 패턴을 형성하는 단계와, c) 상기 절곡 롤을 통과하면서 눌린 자국에 따라 필터여재가 절곡이 되고 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리에스터, 폴리아마이드 등의 열가소성 수지를 용융시켜 만든 핫멜트 레진을 도포하여 도포된 핫멜트 레진에 의해서 필터여재의 양측 가장자리가 완전히 접착되도록 하여 양측 가장자리로 공기의 누출이 없는 필터여재의 절곡이 완성된다. 상기 절곡 롤은 상하 두개로 구성되어 있다. 상기 절곡된 필터여재의 가장자리에 도포된 레진은 절곡된 폭이 4㎜이내로 비교적 좁기 때문에 절곡된 필터여재의 가장자리에서 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지하면서 접착시킴과 동시에 필터여재의 양측 가장자리를 접착시켜 여과되지 않은 공기의 누출을 방지하는 역할을 한다.
상기 로터리 절곡기에 의하여 절곡이 완료된 필터여재는 폴리우레탄과 금형 틀을 이용하여 프레임을 제조한다. 프레임 제조 방법은 상기 나이프 절곡에 사용된 방법과 동일하며 동일한 방법으로 제작된 프레임의 작용효과도 동일하다.
[실시 예1]
필터여재의 종류는 부직포 필터여재를 사용하며, 부직포 필터여재는 중량이 50g/㎡∼500g/㎡, 두께는 0.5∼7.0㎜, 통기도는 20∼300cc/㎠/sec를 구비한 재질을 사용한다. 부직포 필터여재의 절곡은 로터리 절곡 방식이나 나이프 절곡 방식을 모두 사용할 수 있으나, 실시 예1에서는 나이프 절곡 방식을 선택하여 절곡을 실시한다. 절곡 공정은 언와인더에 선정한 부직포 필터여재를 걸어 준 상태에서 텐션을 작게 하여 필터여재를 서서히 부드럽게 풀리게 한 다음 필터여재를 원하는 폭으로 커터를 이용하여 일정하게 커팅을 실시한다. 원하는 필터여재의 폭은 커터가 위치한 장소에 기 설치된 자나 기타 치수를 잴 수 있는 도구를 사용하여 커터의 위치를 결정하여 고정한 후 필터여재를 통과시키면서 커팅을 수행한다. 커터의 형태는 도1에서와 같이 원형의 것을 사용하는 것이 좋고, 커팅은 완전 커팅이 아닌 부분적으로 점선 커팅을 하여 절곡 공정에서 각 폭이 흐트러지는 것을 방지한다. 상기 커팅이 완료된 필터여재는 프리히터를 통과하여 절곡을 하고자 하는 산 높이에 맞추어 기 설치된 나이프로 절곡을 실시한다. 절곡이 완료된 필터여재는 메인 히터를 통과시켜 절곡이 흐트러지지 않게 열처리를 하여 절곡을 완료한다. 다음은 상기 절곡이 완료된 필터여재를 자동차용 공기정화필터로 채용 가능하게 하기 위하여 프레임 제조를 실시한다. 폴리우레탄을 이용한 프레임작업은 상기 나이프 절곡기에 의하여 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지(Edge)를 밴딩한 후 프레임을 제조하는 방법이다. 필터여재의 양측 가장자리에 접착되는 엣지는 부직포, 직물, 종이 또는 기타 평판 형태의 것을 사용하여도 무방하다. 상기 엣지의 폭은 절곡된 필터여재의 산 높이 보다 1㎜∼3㎜ 정도 크게 절단을 하여 롤에 감아서 도2에서와 같이 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 용이하게 접근할 수 있는 위치에 고정한다. 상기 절곡된 필터여재는 엣지에 레진을 도포하여 필터여재의 가장자리에 밴딩하기 전에 절곡된 필터여재를 산 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 지그(Jig)에 끼여 고정한다. 도2에서와 같이 핫멜트 어플리게이터 (Hot melt applicator)에서 융용시킨 핫멜트 레진은 핫멜트 노즐을 통해서 분사되어 엣지에 골고루 도포되며, 상기 핫멜트 레진이 도포된 엣지는 레진이 경화되기 전에 지그에 끼어 놓은 필터여재의 양측 가장자리에 접착시킨다. 상기 필터여재의 양측 끝에 접착된 엣지는 작은 롤이나 기타 압력을 줄 수 있는 장치를 이용하여 눌러 줌으로써 접착이 균일하게 이루어지게 한다. 접착이 완료된 필터는 일정 시간 공기 중에서 냉각이 되어 핫멜트 레진이 식으면서 경화되어 엣지에 의한 접착이 안정화되어 엣지밴딩 공정이 완료된다. 여기서, 필터여재의 폭이 50㎜ 이상이 되면, 필터여재가 공기의 힘에 의하여 눕지 않도록 리브(Rib)를 끼워주거나 핫멜트 레진을 노즐을 이용하여 필터여재의 중간에 도포하여 필터여재에 사용을 하지 못하는 공간이 발생하는 것을 방지한다. 리브를 끼워주는 방법은 플라스틱 재질, 딱딱한 종이, 알루미늄 또는 철(SUS) 등으로 산의 형태 (높이, 간격)에 따라 그 크기와 형태를 다르게 제조하여 굴곡된 필터여재의 중간 중간에 끼워서 우레탄 발포에 의해 고정시킨다. 상기 절곡된 필터여재의 엣지밴딩 공정이 완료되면 공기정화필터의 프레임 작업의 마지막 단계인 폴리우레탄 발포작업을 실시하게 된다. 엣지밴딩 작업이 완료되어 일정간격으로 절곡되어 고정된 필터여재는 절곡된 필터여재의 변형과 가장자리에 발생하는 공간으로 공기의 누출을 방지하는 역할을 하는 폴리우레탄으로 프레임을 성형한다. 프레임 제조시에는 액체인 폴리우레탄을 발포시켜 몰딩(Molding)할 수 있는 금형 틀이 필요하다. 상기 몰딩용 틀은 상 하 두개로 구성되어 몰딩과정에서 절곡된 필터여재의 변형을 최대한 방지하여 우수한 필터의 성능을 가지게 하는데 있다. 제조공정은 원하는 형태로 금형된 하측 틀에 우레탄 슈팅기를 이용하여 폴리우레탄을 틀의 홈에 부어 넣은 후에 절곡이 완료된 필터여재를 핫멜트 레진으로 엣지를 밴딩한 부분이 아래로 향하게 하여 상기 폴리우레탄을 부은 틀에 넣고 절곡된 필터여재의 변형을 최대한 방지하기 위하여 상측 틀을 덮어준다. 폴리우레탄의 발포가 완전히 끝난 후 상 하측 틀을 제거하면 자동차용 공기정화필터가 완성된다. 폴리우레탄의 발포는 상온에서 발포를 하여도 무방하나 발포 속도를 높이기 위해서는 오븐을 이용하는 것이 유리하며, 오븐내부의 온도는 50°∼ 100° 사이에서 유지시켜 주는 것이 적당하다. 상기 프레임 제조에서 폴리우레탄이나 탄성이 있는 물질을 사용하는 이유는 공기의 누출을 방지하는 별도의 패킹재가 필요하지 않아서 제조 공정비의 절감할 수 있고 생산속도가 빠르다는 장점이 있다. 상기 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격은 2㎜∼5㎜ 이내로 구성된다.
[실시 예2]
실시예 2는 로터리 절곡기를 사용하여 먼지를 포집하는 성능이 우수한 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 공기정화필터의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 프레임으로 공기정화필터를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 우레탄 프레임 공기정화필터에 관한 것이다. 이 방법은 부직포로 만들어진 필터여재를 사용하고자 하는 폭으로 절단하여 제조하며, 상기 실시 예1의 나이프 절곡 공정과는 다르게 절곡공정에서 절단을 실시하지 않는다. 절곡을 하기위해서 가장 중요한 것은 절곡 롤이다. 절곡 롤은 상하 2개의 롤로 구성되어 있으며, 절곡 롤에는 양각과 음각으로 조각이 되어 있다. 이 조각은 두 가지 역할을 한다. 첫 번째 역할은 절곡할 산 높이로 절곡이 가능하도록 롤에 일정 간격으로 산을 조각하는데 조각은 롤 전체에 일자 형태로 한쪽 롤에 조각되어 있으며, 반대쪽 롤에는 음각으로 조각되어 있던지 아무런 조각이 없을 수도 있다. 조각의 한쪽 롤에는 음각으로 다른 쪽 롤에는 양각 형태로 형성할 수도 있다. 상기와 같은 방법으로 롤의 표면에는 돌아가면서 일정 간격으로 계속적으로 반복되어 조각이 되어 있다. 이렇게 조각된 롤의 산과 산 사이에 일정 폭을 가진 필터여재를 통과시키면 필터여재의 표면에 양각과 음각이 조각된 엠보가 형성된다. 보다 용이하게 주름 또는 굴곡을 형성하기 위하여 엠보 사이에 중앙 부분에는 한쪽 롤에 양각을 형성시키고, 반대쪽 롤에는 음각으로 형성시켜 절곡 롤에 의해 필터여재의 절곡이 완료된 후 산과 산 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 한다. 상기 필터여재는 실시예1에서와 동일하게 부직포로 만들어진 필터여재를 사용하며 언와인더(Unwinder)로부터 필터여재가 이송되어 프리히터를 거쳐서 필터여재를 부드럽게 한 후 절곡 롤을 통과시킨다. 이 때 필터여재는 절곡롤에 조각된 형태에 따라서 절곡 폭을 나타내는 패턴과 산 간격을 유지시키기 위한 엠보가 형성되며, 필터여재의 양측 가장자리에 핫멜트 레진이 도포된다. 상기 도포된 핫멜트 레진의 성분은 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아마이드 (Polyamide), 폴리에스터(Polyester) 등으로 이루어져 있다. 상기 핫멜트 레진이 도포된 필터여재의 진행 속도를 낮추어 절곡 패턴에 따라 필터여재가 일정한 간격으로 절곡되고, 절곡된 필터여재는 양측 가장자리에 도포된 핫멜트 레진이 접착 경화되어 절곡된 필터여재의 양측 가장자리로 공기가 누출되는 현상을 방지함과 동시에 일정한 간격으로 절곡 형태가 유지되게 한다. 상기 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 폭은 4㎜ 이내로 비교적 좁기 때문에 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 도포되는 레진의 접착에 의하여 절곡된 필터여재의 가장자리로 누출되는 공기를 방지할 수 있다. 상기 절곡된 필터여재의 폭이 50㎜ 이상을 경우에는 절곡된 필터여재의 중앙에 핫멜트 레진을 도포하여 절곡된 필터여재의 산 사이 간격을 일정하게 고정시켜 실제 공기정화필터의 사용 시에 발생할 수 있는 데드스페이스를 방지한다. 데드스페이스를 방지하는 또 하나의 방법은 실시예 1과 동일하게 리브를 끼워서 폴리우레탄 프레임으로 성형하여 고정하여 주는 방법이 있다. 폴리우레탄으로 프레임을 제조 공정은 실시예 1과 동일한 과정으로 이루어진다.
본 발명은 먼지의 포집 능력이 큰 부직포 필터여재를 이용하고 생산 비용이 저렴하면서 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형할 수 있게 부직포로 만들어진 필터여재를 원하는 간격으로 절곡하고 절곡된 필터여재의 양측 가장자리를 부직포 또는 직물에 핫멜트 레진을 도포하여 접착 후 경화하는 공정을 도입하거나 양측 가장자리에 핫멜트 레진을 도포하여 경화하는 공정을 도입하여 절곡된 필터여재의 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지시킨 다음에 비교적 경비가 저렴하고 공정이 간단한 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형하여 자동차용 공기정화필터를 제조함으로써 먼지의 포집 능력이 우수하고 생산성을 크게 향상시키는 작용효과와 생산경비가 크게 절감되는 작용효과가 있다.

Claims (14)

  1. 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 폴리우레탄으로 프레임을 성형하는 자동차용 공기정화필터의 제조 방법에 있어서,
    상기 중량이 50g/㎡내지 500g/㎡이고, 두께는 0.5㎜내지 7.0㎜이며, 통기도는 20㏄내지 300㏄/㎠/sec를 가진 부직포로 만들어진 필터여재를 커터로 일정한 폭으로 커팅한 후 나이프 절곡기 또는 엠보를 조각할 수 있는 로터리 절곡기를 사용하여 부직포 필터여재를 일정간격으로 절곡하거나 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 엠보를 조각하여 절곡하는 단계와,
    상기 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지를 이용하여 에틸렌초산비닐, 폴리아마이드 및 폴리에스터 중에서 하나를 선택하여 제조된 핫멜트 레진을 도포하여 부착 경화하여 절곡된 필터여재를 안정화하는 단계와,
    상기 엣지를 부착 경화하거나 핫멜트 레진으로 안정화시킨 필터여재를 원하는 금형 틀을 이용하여 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형하는 단계로 구성된 자동차용 공기정화필터의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항1에 있어서,
    상기 엣지의 재료는 부직포, 직물 및 종이 중에서 하나를 선택하여 구성하며, 절곡된 필터여재의 산 높이보다 1㎜내지 3㎜ 크게 절단한 형태로 구성된 자동차용 공기정화필터의 제조방법.
  6. 청구항1에 있어서,
    상기 핫멜트 레진을 부착 경화하는 단계가 완료되고 폴리우레탄으로 프레임을 성형하기 전단계에서 절곡된 필터여재가 공기의 힘에 의하여 휘어지거나 기울어지지 않도록 플라스틱 재질, 딱딱한 종이, 알루미늄 및 철(SUS) 중 어느 하나를 선택하여 산의 높이 및 간격에 따라 크기와 형태를 달리하여 절곡된 필터여재 중간 중간에 끼워 넣는 단계를 더 포함하는 자동차용 공기정화필터의 제조방법.
  7. 청구항6에 있어서,
    상기 핫멜트 레진을 부착 경화하는 단계가 완료되고 폴리우레탄으로 프레임을 성형하기 전에 절곡된 필터여재가 공기의 힘에 의하여 눕지 않도록 리브를 끼워주는 대신에 핫멜트 레진을 절곡된 필터여재의 중간 부분에 도포하여 경화하는 단계를 더 포함하는 자동차용 공기정화필터의 제조방법.
  8. 부직포로 만들어진 필터여재를 이용하여 폴리우레탄으로 프레임을 성형하여 제조되는 자동차용 공기정화필터에 있어서,
    상기 부직포의 중량이 50g/㎡내지 500g/㎡이고, 두께는 0.5㎜내지 7.0㎜이며, 통기도는 20㏄내지 300㏄/㎠/sec를 가진 필터여재를 커터로 일정한 폭으로 커팅한 후 나이프 절곡기 또는 엠보를 조각할 수 있는 로터리 절곡기를 사용하여 일정간격으로 절곡하거나 산과 산사이의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 엠보를 조각하여 절곡하는 수단과,
    상기 절곡된 필터여재의 양측 가장자리에 엣지를 이용하여 에틸렌초산비닐, 폴리아마이드 및 폴리에스터 중에서 하나를 선택하여 제조된 핫멜트 레진을 도포하여 부착 경화하여 절곡된 필터여재를 안정화하는 수단과,
    상기 엣지를 부착 경화하여 안정화시킨 필터여재를 원하는 금형 틀을 이용하여 폴리우레탄 계열의 재질로 프레임을 성형하는 수단에 의하여 제조된 자동차용 공기정화필터.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항8에 있어서,
    상기 엣지의 재료는 부직포, 직물 또는 종이 등을 사용할 수 있고 절곡된 필터여재의 산 높이보다 1㎜내지 3㎜ 크게 절단한 형태로 구성하여 제조한 자동차용 공기정화필터.
  13. 청구항8에 있어서,
    상기 핫멜트 레진을 부착하여 경화하는 수단이 완료된 후 절곡된 필터여재가 공기의 힘에 의하여 휘어지거나 기울러지지 않도록 플라스틱 재질, 딱딱한 종이, 알루미늄 및 철(SUS) 중 어느 하나를 선택하여 산의 높이 및 간격에 따라 크기와 형태를 달리하여 절곡된 필터여재 중간 중간에 끼워 넣는 수단을 더 포함하는 자동차용 공기정화필터.
  14. 청구항13에 있어서,
    상기 핫멜트 레진을 부착하여 경화하는 수단이 완료된 후 절곡된 필터여재가 공기의 힘에 의하여 눕지 않도록 리브를 끼워주는 대신에 핫멜트 레진을 절곡된 필터여재의 중간 부분에 도포하는 수단을 더 포함하는 자동차용 공기정화필터.
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