KR100841583B1 - 필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터 - Google Patents

필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0≤A≤1.1mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 단, 0〈C≤15 (D50 = 흡착제 분말의 50% 입자경, B=부착량, A=실온하 1m/초의 공기유속에 의해 측정했을 때의 필터의 압손, C=접착제를 도포하여 건조시킨 기본 포의 압손) 를 만족하는 필터용 소자, 그 제조방법 및 이를 사용한 필터를 제공함으로써, 탈취기능이나 흡착성능을 우수한 것으로 하고, 압손을 작게 하는 것이다. 바람직한 제조방법은, 접착제 도포후의 기본 포를 고전압 발생장치에 의한 전기장내에서 이동시켜 그 표면에 흡착제 분말을 전기적으로 부착시키는 방법, 열융착섬유로 이루어지는 기본 포 표면에 흡착제 분말을 분산시킨 후, 이 섬유의 부분 열융해에 의해 흡착제 분말을 부착시키는 방법이다.
필터용 소자, 흡착제,

Description

필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터{FILTER ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF, AND FILTER USING SAID ELEMENT}
본 발명은 필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 접착제를 도포한 기본 포 (基布) 표면에 파쇄상의 흡착제 분말을 부착시킨 필터용 소자로, 탈취, 흡착기능이 우수함과 동시에, 압력손실 (이하 간단히 압손 (壓損) 이라고 함) 이 작은 필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터에 관한 것이다. 본 발명의 필터용 소자는, 활성탄의 부착량에 대해 상대적으로 압손이 매우 작으므로, 이 소자를 사용한 필터는, 자동차용 캐빈 필터, 실내의 공기 정화용 필터, 에어콘용 필터 등 각종 필터로 바람직하게 사용할 수 있다.
종래부터 활성탄은 유해가스의 흡착제거, 가스의 정제나 분리회수, 가스의 흡장, 분자체 (分子篩), 식품이나 화학공업분야에서의 탈색정제, 수처리, 전기이중층 콘덴서 등 각종 분야에서 넓게 사용되고 있으나, 활성탄은 상당히 광범위에 걸쳐 각종 악취물질을 흡착제거하는 능력이 우수한 점에서, 각종 필터에 많이 사용되고 있다. 필터용 활성탄으로는 분말상 또는 파쇄상으로 하여 용기에 충전되어 사용되는 경우도 많지만, 활성탄을 통형상, 시트형상 등으로 성형가공한 것이 취급 하기 쉬워, 이와 같은 형태의 것이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 최근 활성탄의 필터로서의 필요성이 크지만, 압손이 크기 때문에 용도가 제한되어 있는 것도 사실이다.
지금까지 압손이 작아지도록 연구된 필터는 여러가지 제안되어 있고, 예를 들면 일본 공개특허공보 평3-151012 호에는, 흡착제, 미분상 바인더 및 보강용 섬유로 이루어지는 흡착성 필터가 개시되어 있다. 이 필터에 있어서, 평판형상 필터로는, 입상 활성탄에 폴리에틸렌 등의 열가소성 플라스틱을 코팅하고, 폴리프로필렌제 네트 상에 탑재한 형틀내에 충전하여, 다시 폴리에틸렌제 네트를 겹쳐 성형하여, 공기 정화용으로 한 것이 예시되어 있다.
또한, 일본 공개특허공보 평3-238011호에는, 일렉트렛 필터 (electret filter) 및 평면형상 시트를 적층하여 조합한 공기 정화 필터가 개시되어 있다. 이 필터는 파형 시트를 채택함으로써 압손을 작게 한 것이다. 또한, 일본 공개특허공보 평4-74505호에는, 일렉트렛 필터와 흡착제 함유 필터를 적층하여 플리트 (pleat) 형상으로 일체 성형한 것으로, 압손이 작은 공기 정화 필터 엘리먼트가 개시되어 있다. 그러나 상술한 바와 같은 필터는, 활성탄을 부착한 상태에서의 평면형상 시트의 압손이 여전히 커 사용이 제한되는 경우가 많다.
한편 일본 공개특허공보 평5-177133호에, 섬유 위에 접착제를 통하지 않고 분말상 활성탄이 부착된 활성탄 부착 섬유 시트가 개시되어 있다. 이 시트는, 유리섬유 등의 섬유와 수지분말을 개섬 (開纖) 실린더로 분산, 개섬 등을 실시하여, 부활처리하여 얻어지는 것이다. 또한, 일본 공개특허공보 평6-219720호에 는, 활성탄의 표면 산성도를 규정한 것이 개시되어 있고, 일본 공개특허공보 평9-271616호에는, 섬유질 시트의 한쪽 표면에 활성탄층을, 다른 쪽 표면에는 활성 무기 흡착제층을 형성한 탈취 필터 소재가 개시되어 있다. 그리고 미국특허 제 5124177호 및 미국특허 제 5338340호에는, 접착제를 도포한 시트에 활성탄을 분산시켜, 공기 제트를 분사하여 활성탄을 시트에 고착시킨 필터가 개시되어 있다.
그러나 이들에 개시된 기술은, 모두 활성탄을 시트에 고착시키기 위해 롤에 의한 압접이나 고압공기의 분사를 채택하고 있으므로, 활성탄이 시트에 강고하게 고착되는 것을 기대할 수 있지만, 활성탄이 외력에 의해 눌려 부착되는 것에 의한 압손의 증대는 피하기 어렵다.
본 출원인은, 제작이 용이하고, 흡착성능도 우수한 평판형상 필터를 유동접착법에 의해 제조할 수 있는 것을 발견하고, 먼저 일본 특허출원 평9-19920호 (일본 공개특허공보 평10-204384호) 로 특허출원하였다. 이 방법은, 시트에 접착제를 부착시켜, 흡착제 입자 유동층의 내부를 통과시키고, 압착롤로 프레스하여, 접착이 불충분한 입자를 탈락시켜 건조시킴으로써 필터를 제조하는 방법으로, 제조면에서는 매우 효율적인 평판형 필터의 제조방법이라고 할 수 있다.
그러나 이 방법에 의하면, 활성탄 등의 흡착제는 접착제가 도포된 시트에 램덤한 적층상태로 부착되기 때문에, 얻어지는 필터의 압손은 반드시 작아지는 것은 아니다. 또한, 접착이 불충분한 입자는 바이블레이터를 진동시켜 탈락시키지만, 탈락시킨 후이더라도, 사용중에 활성탄이 다시 탈락되는 경우도 있었다.
상술한 바와 같은 제조방법과는 완전히 다른 정전식모 기술을 이용하면, 압 손이 작고, 활성탄이 시트에 강고하게 고착된 활성탄 시트를 얻을 수 있는 것으로 기대된다. 종래, 정전식모 기술을 응용하여 활성탄 섬유를 시트에 식모한 흡착제나 탈취재로서, 예를 들면 일본 특허공보 소57-31453호에, 기재상에 활성화 탄소섬유를 식모한 흡착제가 개시되어 있고, 일본 공개실용신안공보 평6-85034호에, 미리 이면에 접착제를 도포한 시트상 기재의 표면에 활성탄 섬유를 정전식모한 탈취재가 개시되어 있다. 이들은 모두 활성탄소섬유를 소재로 하는 것이지만, 필터로서의 용도를 고려하면, 활성탄 섬유를 사용하는 경우, 입상 또는 파쇄상의 활성탄을 사용하는 경우에 비하여 그 사용량은 적고, 입상 또는 파쇄상의 활성탄을 사용하는 것이 수명면에서 바람직하다.
활성탄을 소재로 하여 정전식모 기술을 응용해 흡착층으로 한 예로서, 일본 공개특허공보 소50-144680호에, 활성탄 등의 흡착성 소자를 정전접착법으로 균일하게 접착, 고정시켜 흡착층으로 한 흡착층의 형성방법이 개시되어 있다. 그리고 일본 공개특허공보 소63-274429호에, 다공질 시트재에 고착제층을 형성하고, 이 고착제층 상에 정전식모에 의해 활성탄 분말의 흡착제층을 형성한 복합 흡착성 시트가 알려져 있다.
그러나 일본 공개특허공보 소50-144680호에 개시된 흡착층은 비즈형상 활성탄을 사용하는 것으로, 비즈형상이기 때문에 시트에 대한 부착성이 반드시 양호한 것은 아니고, 비용면에서도 저렴하다고는 할 수 없다. 또한, 일본 공개특허공보 소63-274429호에 개시된 흡착성 시트는, 담배용 필터에 사용하는 것으로, 미분상 활성탄이 사용되고 있고, 고착제는 소정 간격을 두고 다공질 시트재에 프린트되어, 이 고착제상에 활성탄 분말이 접착되지만, 실시예에서 나타나는 바와 같이 통기저항은 상당히 크다.
또한, 일본 공개특허공보 평10-102366호, 일본특허공고 제2818693호 및 미국특허 제5486410호에, 고성능 투과성을 나타내는 섬유구조체가 개시되어 있다. 이들은 활성탄 등의 흡착성 입자와 열융착섬유로 이루어지고, 큰 공기투과성을 갖는 것이 기재되어 있다. 그러나 이들에 개시된 섬유상 구조물은, 흡착성 입자가 열융착섬유에 끼워진 구조로, 큰 공기투과성을 갖는 것으로 서술되어 있지만, 구조적으로 생각해도 압손은 필연적으로 커질 수밖에 없다.
낮은 압손은 필터가 가져야 하는 중요한 기능으로, 지금까지 다수 제안되고 있음에도 불구하고, 그렇게 만족할만 것은 발견되지 않은 것이 현실정이다. 따라서 본 발명의 목적은, 흡착제의 접착이 강고하고, 탈취기능이나 흡착성능을 손상시키지 않고, 또한 압손이 작은 참신한 필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의검토를 거듭한 결과, 하나의 방법으로서, 정전기를 이용하여, 특정 평균입경을 갖고, 또한 입경분포에 있어서 특정 표준편차를 갖는 파쇄상의 흡착제를 부착시킴으로써, 또 다른 방법으로서, 열융착성 섬유로 이루어지는 기본 포 표면에 파쇄상의 흡착제 분말을 분산시키고, 가열하여 열융착성 섬유를 부분적으로 용융시켜 흡착제 분말을 기본 포 표면에 부착시킴으로써, 탈취기능이나 흡착성능을 저하시키지 않고, 또한 압손이 작은 필터용 소자를 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다. 즉 본 발명은 접착제를 도포한 기본 포에 파쇄상의 흡착제 분말을 부착시킨 필터용 소자로, 이 흡착제 분말의 50% 입자경을 D50 (㎛), 부착량을 B (g/㎡), 실온하 1m/초의 공기유속에 의해 측정했을 때의 필터의 압손을 A (㎩), 접착제를 도포하여 건조시킨 기본 포의 압손을 C (㎩) 로 할 때, 0≤A≤1.1mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 단, 0〈C≤15 를 만족하는 것을 특징으로 하는 필터용 소자이다.
본 발명의 다른 태양은, 고전압 발생장치에 의해 형성된 정전기장내에서, 접착제를 도포한 기본 포를 이동시켜, 기본 포에 파쇄상의 흡착제 분말을 정전기적으로 부착시키는 필터용 소자의 제조방법이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 열융착성 섬유로 이루어지는 기본 포 표면에 파쇄상의 흡착제 분말을 분산시켜, 가열하여 열융착성 섬유를 부분적으로 용융시켜 흡착제 분말을 기본 포 표면에 부착시킴으로써, 흡착제 분말을 기본 포 표면에 부착시키는 필터용 소자의 제조방법이다.
본 발명의 다른 하나의 태양은 이들 필터용 소자를 사용한 필터이다.
본 발명에서 사용하는 파쇄상의 흡착제 분말로는, 활성탄, 활성 알루미나, 활성백토, 실리카겔, 제올라이트 등을 들 수 있다. 활성탄으로는, 야자 껍질, 팜 야자, 과실 씨, 톱밥, 유칼리, 소나무 등의 식물계, 석탄계, 석유계의 코크스 및 이들을 원료로 한 피치의 탄화물, 페놀계 수지, 염화비닐계 수지, 염화비닐리덴 계 수지, 비닐알코올계 수지 등을 들 수 있다. 흡착제의 형상, 크기는 특별히 한정되지 않지만, 10㎛∼1000㎛ 정도의 파쇄상, 과립상, 섬유상 또는 원주상인 것이 일반적으로 사용된다.
흡착제를 부착시키는 기본 포로는, 공기유통성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면 우레탄폼, 스판본드, 멜트브론 부직포, 건식 부직포, 습식 부직포 (종이) 등의 부직포, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리프로필렌 등의 폴리머를 소재로 하는 부직포 등의 각종 부직포, 직물, 셀룰로오스를 예시할 수 있다. 이들은 필요에 따라 일렉트렛 가공 등의 각종 가공을 실시해도 된다. 또한, 기본 포에 도포하는 접착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 라텍스, 아크릴계 등의 각종 에멀젼 등의 분산액형 또는 용액형의 접착제, 염화비닐계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 아세트산에스테르계 수지 등의 합성수지로 이루어지는 접착제나 점착제가 사용된다. 그 중에서도 아크릴계 에멀젼이 바람직하다.
본 발명의 필터용 소자는, 종래의 필터에 비하여, 부착량에 비해 압손이 매우 작은 것에 최대의 특징을 갖는다. 본 발명에서, 필터용 소자 및 접착제를 도포한 후 건조시킨 기본 포의 압손은, JISB 9901-1997 에 규정된 장치를 사용하여, 실온 (통상은 25℃) 의 공기를 1m/초로 방출함으로써 측정된다. 본 발명에서, 흡착제 분말의 50% 입자경을 D50 (㎛), 흡착제 분말의 부착량을 B (g/㎡), 필터용 소자의 압손을 A (㎩), 접착제를 도포하여 건조시킨 후의 기본 포의 압손을 C (㎩) 로 할 때, 0≤A≤1.1mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 단, 0〈C≤15, 바람직하게는 0≤A≤1.05mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 단, 0〈C≤8 을 만족할 필요가 있다. 또한, 본 발명에서 흡착제 분말의 부착량은, 기본 포 단위면적당 부착된 흡착제의 중량으로 나타낸다.
본 발명의 필터용 소자에 있어서, 흡착제 분말의 50% 입자경 D50 은 10㎛∼1000㎛ 이고, 또한 흡착제 분말의 입경분포에 있어서의 표준편차 σg 가 1.1∼2.0 인 것이 바람직하며, 50% 입자경 D50 은 200㎛∼600㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 필터용 소자에 있어서, 흡착제 분말은 기본 포 표면의 편면 (片面) 또는 양면에 부착되지만, 양면에 부착된 것이 흡착성능이 우수한 점에서 바람직하다. 본 발명의 필터용 소자는, 커버 시트 등과 조합되어 필터로서 사용되므로, 플리트 형상으로 형성하는 것이 실용적으로 바람직하다. 탈취기능이나 흡착성능이 우수하고, 기본 포에 대한 부착성도 우수한 점에서, 흡착제로서는 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다.
기본 포로는, 각종 나일론 등의 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등의 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀을 소재로 하는 열융착성 섬유를 사용할 수도 있다. 기본 포 형태로는 부직포가 바람직하고, 부직포로는 열융착성 섬유로 구성된 심초형 (
Figure 112002039681430-pct00001
) 섬유가 바람직하다. 또한, 심초형 섬유의 심부 (芯部) 가 PET, 초부 (
Figure 112002039681430-pct00002
) 가 변성 PET 로 구성된 심초형 섬유를 사용하는 것이 바 람직하다. 열융착성 섬유를 사용한 부직포는, 단위면적당중량이 40∼70g/㎡ 이고, 두께가 0.5∼3㎜ 이며, 또한 단섬유 섬도가 10∼20dtex의 섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 섬유로는, 단섬유 섬도가 10∼20dtex 의 크기이면 혼합한 섬유이어도 된다. 이들 열융착성 섬유는, 정전식모의 원리를 이용하여 제조하는 경우의 기본 포로서도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 필터용 소자는, 정전식모의 원리를 이용하여 제조하거나 또는 가열하여 열융착성 섬유를 부분적으로 융해시켜 흡착제 분말을 기본 포 표면에 부착시킴으로써 제조하는 것이 바람직하지만, 이와 같은 방법을 채택하는 경우, 상술한 바와 같이, 흡착제는 특정 평균입경을 갖고, 또한 특정 표준편차를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 본 발명에서, 흡착제 분말의 평균입경은 10㎛∼1000㎛, 더욱 바람직하게는 200㎛∼600㎛, 흡착제 분말의 입경분포에 있어서, 50% 입자경을 D50 (㎛) 으로 했을 때, (적산 체 상부 15.87% 입자경)/(50% 입자경 D50) 으로 정의되는 표준편차 σg 가 1.1∼2.0 인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 이와 같은 입경분포를 갖는 흡착제를 사용함으로써, 흡착제의 부착량당 필터용 소자의 압손을 작게 할 수 있고 또한 흡착성능도 우수하다.
본 발명의 필터용 소자를 정전식모의 원리를 이용하여 제조하기 위해서는, 먼저 고전압 발생장치에 의해 정전기장을 형성한다. 예를 들면 고전압 발생장치로 전극에 고전압을 인가하여 정전기를 발생시키고, 전극을 따라 특정 거리를 유지하여, 정전기장내에서 기본 포를 통과시키면 된다. 기본 포의 이동속도, 기본 포와 전극의 거리는, 발생시키는 정전기의 크기, 사용하는 흡착제의 종류, 접착제의 성상 (性狀) 등에 따라 적절히 결정되지만, 통상, 전극과의 거리는 5∼20㎝, 이동속도는 1∼10m/분 정도로 실시된다.
전극을 기본 포의 편면측에 설치하고, 접착제를 도포한 기본 포를 주행시킴으로써, 흡착제를 기본 포에 부착시킬 수 있다. 기본 포의 양면에 흡착제를 부착시키기 위해서는, 기본 포의 양면에 접착제를 도포하고, 상기와 동일한 조작을 반복하거나, 전극을 기본 포의 양측에 설치하여 기본 포를 주행시키고, 양면에 흡착제를 동시에 부착시키면 된다. 기본 포를 정전기장내에서 이동시키는 방식으로는, 기본 포를 수평으로 이동시키면 되지만, 기본 포를 하방향으로부터 상방향으로 수직으로 이동시키면 부착이 치밀해지기 쉽다. 그 결과, 필터용 소자의 흡착효과가 크고, 또한 압손이 작아져 바람직하다. 또한, 여기에서 말하는 수평 또는 수직이란 엄밀한 의미에서의 수평 또는 수직이 아니라, 경사진 상태도 포함한다.
본 발명의 필터용 소자가 이와 같은 우수한 효과를 발현하는 이유를 반드시 명확하게 설명할 수는 없지만, 예를 들면 필터용 소자를 정전식모의 원리를 이용하여 제조하는 경우, 정전기장에서 파쇄상의 흡착제 입자를 기본 포에 부착시킬 때, 랜덤형상의 입자가 1층 상태로 치밀하게 접착되고, 또한 비교적 기본 포에 수직방향으로 배향되는 것을 생각할 수 있다. 또한, 기본 포를 하방향으로부터 상방향으로 이동시키면, 공급되는 흡착제 중, 큰 입자가 더욱 아래로 낙하되어 먼저 부착되고, 작은 입자가 나중에 부착됨으로써, 큰 입자 사이에 작은 입자가 들어갈 수 있고, 그 결과, 더욱 부착이 치밀해져 흡착성능이 우수한 것으로 추정된다.
또한, 열융착성 섬유를 기본 포로 하여 본 발명의 필터용 소자를 제조하기 위해서는, 열융착성 섬유로 이루어지는 기본 포 상에 흡착제 분말을 균일하게 분산시키고, 가열하여 열융착성 섬유를 부분적으로 융해시켜 흡착제 분말을 기본 포 표면에 부착시키면 된다. 이 경우, 상술한 바와 같은 접착제나 폴리에틸렌 분말 등의 열융착성 접착제를 적절히 병용하는 것도 가능하다. 가열하는 수단은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 가온된 공기에 의한 제트 가열, 적외선 조사 등으로 할 수 있다. 본 발명에 의한 열융착성 섬유를 사용한 필터용 소자가, 탈취기능이나 흡착기능을 손상시키지 않고, 압손이 작아지는 이유를 반드시 명확하게 설명할 수는 없지만, 열융착성 섬유와 흡착제 분말과의 접촉면이 적은 점, 또한 부피가 큰 부직포로 구성함으로써 탈취기능이나 흡착기능을 손상시키지 않고, 낮은 압손을 나타내는 것으로 추정된다.
또, 열융착성 섬유에 엠보스 가공을 실시하여, 편면 또는 양면에 돌기를 형성한 것을 기본 포로 하여 필터 소자를 제작할 수도 있다. 이와 같은 필터 소자의 전방부 또는 후방부에 후술하는 커버 시트를 조합하여 사용하는 경우, 커버 시트는, 기본 포의 돌기부를 통해 확실하게 융착되고, 또한 융착면이 적어지므로, 압손이 작아져 바람직하다. 돌기의 형상, 크기, 개수는 한정되지 않고, 적절히 필요에 따라 채택할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻어진 필터용 소자는, 커버 시트와 조합되어 필터로서 사용되지만, 필터로 사용한 경우에도 압손은 작다. 커버 시트는 필터 소자의 양 면에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 필터용 소자는, 공기여과용 필터와 커버 시트를 조합하여 바람직하게 실시된다. 공기여과용 필터 및/또는 커버 시트로서는 부직포를 사용하는 것이 바람직하고, 부직포로는 상술한 심초형 섬유로 이루어지는 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 심초형 섬유의 심부 및 초부가 PET 인 부직포가 바람직하다. 공기여과용 필터로 일렉트렛 가공한 부직포를 사용해도 된다.
필터용 소자는, 플리트 형상으로 구성하는 것이 바람직하지만, 필터의 강도를 높이기 위해, 알루미늄, 철, 구리, 티탄, 스테인리스 등의 금속제의 보강재, 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 등의 플라스틱제의 보강재를 적절히 삽입, 설치해도 된다. 이들 보강재로는, 빗살형상 (櫛狀), 판형상 또는 메시형상의 것이 바람직하다.
본 발명의 필터용 소자는, 필터에 구성되어 사용되지만, 또한 촉매기능을 갖는 소재와 조합하면 유용성이 넓어져 바람직하다. 일본 공개특허공보 평9-271616호의 예와 같이, 복합기능을 갖는 필터는 알려져 있지만, 촉매기능을 갖는 소재와 복합시키는 것은 지금까지 알려져 있지 않다. 촉매기능을 갖는 소재란, 예를 들면 구리, 은, 금, 철, 망간, 백금, 염화팔라듐 등의 각종 금속을 첨착한 활성탄 등으로, 필요에 따라 이들 성형체가 사용된다. 특히 염화팔라듐을 첨착한 활성탄 또는 그 성형체를 사용하면, 에틸렌, 일산화탄소 등의 가스를 제거할 수 있고, 필터의 효과를 배로 증가시킬 수 있다. 촉매기능을 갖는 소재는, 필터용 소자의 전방부에 설치하여도, 후방부에 설치하여도 되지만, 전방부에 예를 들면 탈 황효과가 있는 활성탄으로 이루어지는 흡착 필터를 설치하고, 후방부에 염화팔라듐과 같은 일산화탄소를 분해하는 기능을 갖는 필터를 설치하여 유해 가스를 처리하면, 후방부의 촉매기능을 갖는 필터의 수명을 길게 할 수 있어 바람직하다. 본 발명의 필터용 소자 및 촉매기능을 갖는 소재는 복수 조합하여 사용해도 되는 것은 물론이다. 이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
실시예 1
기본 포로서 PET 부직포 (히꼬토미주식회사제 SKC50, 단위면적당중량 50g/㎡, 부직포 자체의 압손 6㎩) 를 사용하여, 이것에 아크릴계 에멀젼 (닛뽕제온주식회사제 아크릴에멀젼 Nipol LX820A, 고형분 22g/㎡) 을 그라비아코터 (아사히프레시젼롤 격자형 35) 로 기본 포의 양면에 균일해지도록 도포하였다.
카스가 전기주식회사제조의 정전인가시험기를 사용하여 전압 23㎸ 를 작용시켜 정전기장을 형성하였다. 전극간거리를 10㎝로 하고, 접착제를 도포한 기본 포 (30㎝×1m) 를 1m/분의 속도로 수평하게 통과시켰다. 동시에 쿠라레케미컬주식회사제조의 활성탄 GG26/60 35N(D50 :430㎛, σg:1.2) 을 공급하여 활성탄을 부착시켰다. 롤러 건조기에 의해 접착제의 수분을 제거한 후의 활성탄의 기본 포에 대한 부착량은 기본 포의 양면에서 250g/㎡ 이었다.
이 기본 포에 대해 25℃ 의 공기를 1m/초로 방출함으로써 압손을 측정한 결과, 21㎩ 이었다. 또한, 접착제를 도포한 후 건조시킨 기본 포의 압손은 7.5㎩ 이었다. 압손과 활성탄의 부착량과의 관계는 0≤A≤1.05mB+C, 또한 m=0.28- 0.0005D50, 0〈C≤8을 만족하는 것이었다. 흡착성능의 지표로서 JIS B 9901-1997 에 준거하여, 가스를 통류시켜 1분후의 톨루엔, 이산화황 및 n-부탄의 흡착량 (%) 을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예 2
기본 포의 편면에 활성탄을 부착시키는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 소자를 제작하였다. 활성탄의 부착량은 130g/㎡, 압손은 12㎩, 접착제를 도포하여 건조시킨 기본 포의 압손은 7㎩ 이고, 0≤A≤1.05mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 0〈C≤8을 만족하는 것이었다. 동일하게 흡착성능을 측정한 결과를 함께 표 1 에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1 에서 사용한 기본 포, 접착제 및 활성탄을 사용하여, 일본 공개특허공보 평10-204384호의 실시예 1 에 개시된 조건에서 유동접착에 의해 필터용 소자를 제작하였다. 흡착성능과 함께, 결과를 표 1 에 나타내는데, 압손은 40㎩로 큰 것이었다.
Figure 112002039681430-pct00003
실시예 3
기본 포로서 열융착섬유 부직포 (쿠라시끼섬유가공(주) 제조, 상품 OEX, 섬유직경 17dtex, 단위면적당중량 64g/㎡, 두께 1.6㎜, 부직포 자체의 압손 3㎩) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 필터용 소자를 제작하였다. 활성탄의 부착량은 330g/㎡ 이었다.
이 기본 포에 대하여, 25℃ 의 공기를 1m/초로 방출함으로써 압손을 측정한 결과, 17.5㎩ 이었다. 또한, 접착제를 도포한 후 건조시킨 기본 포의 압손은 4.5㎩ 이었다. 압손과 홀성탄의 부착량과의 관계는 0≤A≤1.05mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 0〈C≤8을 만족하는 것이었다.
실시예 4 및 비교예 2∼3
실시예 1 에서 제작한 필터용 소자의 양면에 부직포 (미쓰이화학제조의 스판본드PK102, 단위면적당중량 13g/㎡) 을 설치하여 압손 및 흡착량을 측정하였다. 닛봉바이린 주식회사에서 제조하여 시판되는 자동차에 탑재된 동일 타입의 자동차용 필터 2종에 대해 동일하게 압손 및 흡착량을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 실시예 4 의 필터는 압손 및 흡착성능면에서 우수한 것이 명확하다. 또한, 필터용 소자를 플리트형상으로 가공하여 재단하고, 다시 필터 소자의 후방부에 빗살형상의 폴리프로필렌제의 보강재를 여러 군데에 설치하고, 전방부에 부직포를 설치하여 에어콘용 필터로 사용한 결과, 장시간 안정되게 운전가능하고, 필터로서의 성능은 충분히 양호하였다.
실시예 5 및 비교예 4
실시예 1 에서 제작한 필터용 소자의 양면에 부직포 (미쓰이화학제조의 스판본드PK102, 단위면적당중량 13g/㎡) 을 설치하고, 추가로 공기여과용 일렉트렛 부직포를 설치하여 압손 및 흡착량을 측정하였다. 닛봉바이린 주식회사에서 제조하여 시판되는 자동차에 탑재된 동일 타입의 자동차용 필터에 대해 동일하게 압손 및 흡착량을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 실시예 5 의 필터는 압손 및 흡착성능면에서 우수한 것이 명확하다.
실시예 6 및 비교예 5
실시예 1 과 동일한 제조방법으로, 기본 포의 편면에만 활성탄을 부착시켜, 필터용 소자로 하였다. 실시예 4 와 동일하게, 양면에 부직포를 설치하여 압손 및 흡착량을 측정하였다. 비교를 위해, 프로이덴베르크사 (Freudenberg) 제의 비교적 저부착량의 활성탄으로 구성된, 시판되는 자동차에 탑재된 자동차용 필터에 대해 동일하게 압손 및 흡착량을 측정하였다 (비교예 5). 결과를 표 2 에 나타낸다. 실시예 6 의 필터는 압손 및 흡착성능면에서 우수한 것이 명확하다.
Figure 112002039681430-pct00004
비교예 6
기본 포로서 열융착성 섬유로 이루어지는 부직포 (아코디스 (ACORDIS) 사제의 COLBACK50 상품 CD50, 단섬유 섬도 10∼15dtex, 단위면적당중량 50g/㎡, 두께 0.34㎜, 부직포 자체의 압손 6.3㎩) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 소자를 제작하였다. 활성탄의 부착량은 210g/㎡, 압손은 40㎩, 접착제를 도포하여 건조시킨 기본 포의 압손은 8㎩ 이고, 부직포의 두께를 너무 얇게 하면 0≤A≤1.1mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50, 0〈C≤15을 만족하지 않고, 높은 압손을 나타냈다.
실시예 7
실시예 3 에서 사용한 열융착성 섬유 부직포에 120℃로 설정한 엠보스롤로, 제방폭 0.2㎜, 제방높이 0.7㎜, 1변의 제방길이 2.00㎜, 제방각도 (사다리꼴형상 단면의 밑바닥이 나타내는 각도) 60도로 둘러싸인 정육각형 형상의 오목부를 거북 이등 형상으로 기본 포의 양면에 형성하고, 이 부직포를 기본 포로 사용하는 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 필터 소자를 제작하였다. 동일하게 하여 압손을 측정한 결과, 25㎩ 이고, 실시예 4 와 동일하게 하여 필터를 제작하여, 압손을 측정한 결과, 45㎩ 이었다.
실시예 8
실시예 3 과 동일한 부직포를 사용하여, 상면에 쿠라레 케미컬 주식회사제의 활성탄 (GG26/60 35N) 390g/㎡ 을 부착시키고, 또한 하면에 쿠라레케미컬 주식회사제의 염화팔라듐 첨착탄 (T-E32/60) 345g/㎡ 을 부착시켜, 동일한 방법으로 필터용 소자를 제작하였다. 이 필터용 소자를 400㎜×500㎜ 로 절단하고, 1㎥ 의 테스트박스에 수납하였다. 이 필터 소자에 SO2 50ppm 및 CO 200ppm 을 함유하는 공기를 선속도 1m/초로 5시간 순환통류시켰다. 이것을 5 사이클 실시하여, 출구 가스를 분석하였다.
비교를 위해, 필터 소자의 상면에만 쿠라레 케미컬 주식회사제의 활성탄 (GG26/60 35N) 390g/㎡ 을 부착시킨 것 (참고예 1), 및 필터소자의 하면에만 쿠라레 케미컬 주식회사제의 염화팔라듐 첨착탄 (T-E32/60) 345g/㎡ 을 부착시킨 것 (참고예 2) 을 준비하여, 동일하게 SO2 50ppm 및 CO 200ppm 을 함유하는 공기를 선속도 1m/초로 5시간 순환통류시키고, 이것을 5 사이클 실시하여, 출구 가스를 분석하였다.
어느 필터 소자에서도 출구가스에는 SO2 는 전혀 검출되지 않았다. 또 한, 참고예 1 에서의 CO 의 잔존율을 100으로 한 경우, 참고예 2 에서의 CO 의 잔존율은 80 이고, 활성탄 및 염화팔라듐 첨착탄을 부착시킨 경우는 50 이고, 활성탄 및 염화팔라듐 첨착탄을 부착시킨 필터용 소자의 효과는 명확하다.
본 발명에 의해, 탈취기능이나 흡착성능이 우수하고, 압손이 작은 필터용 소자, 그 제조방법 및 이 소자를 사용한 필터를 제공할 수 있다. 본 발명의 필터는, 상술한 바와 같이, 탈취기능이나 흡착성능이 우수함과 동시에 압손이 작으므로, 높은 탈취나 흡착효과 및 저압손이 요구되는 자동차용 캐빈 필터, 실내의 공기 정화용 필터, 에어콘용 등 각종 필터로서 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 접착제를 도포한 기본 포 (基布) 표면에 파쇄상의 흡착제 분말을 부착시킨 필터용 소자로서,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말의 50% 입자경을 D50 (㎛), 상기 기본 포에 부착된 상기 파쇄상의 흡착제 분말의 양을 B (g/㎡), 실온하 1m/초의 공기유속에 의해 측정했을 때의 필터용 소자의 압손 (壓損) 을 A (㎩), 및 접착제를 도포하여 건조시킨 기본 포의 압손을 C (㎩) 로 할 때, 0〈C≤15 을 조건으로 하여, 0≤A≤1.1mB+C, 또한 m=0.28-0.0005D50 의 관계식을 만족하고,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말의 50% 입자경 D50 은 10㎛∼1000㎛ 인 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말의 입경분포에서의 표준편차 σg 가 1.1∼2.0 인 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말은 상기 기본 포의 양면에 부착되는 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터용 소자는 플리트 형상 (pleat form) 으로 형성되는 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 포는 열융착성 섬유를 사용한 부직포인 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부직포는 심초형 섬유 (core-sheath fibers) 로 구성된 부직포인 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 심초형 섬유의 심부 및 초부가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 포는 단위면적당 중량이 40∼70g/㎡ 이고, 두께가 0.5∼3㎜ 이며, 또한 단섬유 섬도가 10∼20 dtex 인 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    돌기가 또한 상기 기본 포에 형성되는 것을 특징으로 하는 필터용 소자.
  11. 제 1 항에 기재된 필터용 소자와 상기 필터용 소자에 설치되는 커버 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터용 소자에 보강재를 삽입하는 것을 특징으로 하는 필터.
  13. 제 11 항에 있어서,
    촉매기능을 갖는 소재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 촉매기능을 갖는 소재는 염화팔라듐을 첨착한 활성탄 또는 그 성형체로 이루어진 소재인 것을 특징으로 하는 필터.
  15. 제 11 항에 있어서,
    공기여과용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공기여과용 필터 및/또는 상기 커버 시트는 부직포인 것을 특징으로 하는 필터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 부직포는 심초형 섬유로 구성되는 부직포인 것을 특징으로 하는 필터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 심초형 섬유의 심부 및 초부가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  19. 접착제로 기본 포를 도포하고, 상기 기본 포를 고전압 발생 장치에 의해 형성된 정전기장 내에서 이동시켜 파쇄형 흡착제 분말을 상기 기본 포 표면에 정전기적으로 부착시키며,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말의 50% 입자경 (D50) 은 10 ~ 1000㎛ 이고, 또한, 상기 파쇄상의 흡착제 분말의 입경분포에서의 표준 편차 σg 가 1.1~2.0 인 것을 특징으로 하는 필터용 소자의 제조 방법.
  20. 열융착성 섬유의 부직포로 구성된 기본 포의 표면에 파쇄상의 흡착제 분말을 분산킨 후, 가열하여 상기 열융착성 섬유를 부분적으로 용해하여 상기 파쇄상의 흡착제 분말을 상기 기본 포 표면에 부착시키며,
    상기 파쇄상의 흡착제 분말의 50% 입자경 (D50) 은 10 ~ 1000㎛ 이고, 또한, 상기 파쇄상의 흡착제 분말의 입경분포에서의 표준 편차 σg 가 1.1~2.0 인 것을 특징으로 하는 필터용 소자의 제조 방법.
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