KR100898277B1 - 복합형 탈취필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

복합형 탈취필터 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합형 탈취필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 복합형 탈취필터는 활성탄소섬유(1a), 입자상 활성탄(1b) 및 이들을 부분적으로 서로 열융착 시켜 주는 열융착 섬유(1c)를 포함하는 탈취용 부직포(1)와 상기 탈취용 부직포 양면 각각에 접착되어 있는 커버용 부직포(2,3)들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법은 활성탄소섬유(1a) 및 입자상 활성탄(1b)으로 이루어진 탈취제와 열융착 섬유(1c)를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 후 스크린을 사용하여 이들을 시트상 형태로 건져올려 탈취용 부직포(1)를 제조한 다음, 상기 탈취용 부직포의 양면 각각에 커버용 부직포(2,3)들을 적층한 후 이들을 시트상으로 열처리하여 일체로 열접합 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합형 탈취필터는 탈취용 부직포 내에 활성탄소섬유와 입자상 활성탄이 모두 함유되어 활성탄소섬유(ACF)의 장점인 빠른 탈취속도와 탈취용량이 큰 입자상 활성탄(AC)의 장점을 복합화하여 재생효율이 높고, 경제적인 장점이 있다.
필터, 복합형, 탈취, 활성탄소섬유, 활성탄, 부직포.

Description

복합형 탈취필터 및 그의 제조방법{Combination type filter for deodorization and method of manufacturing the same}
도 1은 본 발명에 따른 복합형 탈취필터의 단면 개략도이다.
도 2는 도 1중 탈취용 부직포(1)의 단면 모식도이다.
도 3은 종래 복합형 탈취필터의 단면 모식도이다.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명
1 : 입자상 활성탄과 활성탄소 섬유를 동시에 포함하는 탈취형 부직포
2, 3 : 커버용 부직포 4 : 활성탄소섬유 함유 부직포
5 : 입자상 활성탄 함유 부직포
1a, 4a : 활성탄소섬유 1b, 5b : 입자상 활성탄
1c, 4c : 열융착 섬유 1d, 4d : 일반 단섬유
5a : 입자상 활성탄 함유 부직포를 구성하는 부직포 기재
본 발명은 복합형 탈취필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 필터내에 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber : 이하"ACF"라고 한다)와 입자상 활성탄(Activated Carbon : 이하"AC"라고 한다)을 동시에 함유하는 탈취용 부직포(1)를 구비하여 활성탄소섬유(ACF)의 장점인 빠른 탈취속도와 탈취용량이 큰 활성탄(AC)을 복합화시킨 복합형 탈취필터 및 이를 간단한 공정으로 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
종래 탈취필터로는 분말상의 활성탄(AC)을 이를 고정 줄 수 있는 액상의 바인더에 분산시킨 후에 이를 망상의 스폰지나 부직포에 함침을 시켜 제조한 탈취용 필터가 있으며, 이는 액상의 바인더로 인해 기공의 일부를 막을 수 있기 때문에 분말상의 활성탄(AC) 자체의 단점이외에 탈취성능이 감소하는 문제를 안고 있다. 이와같은 단점을 보완하기 위해서 분말상의 활성탄(AC)을 입자상으로 형태를 바꿔 가공상의 최대 단점중의 하나인 비산을 줄인 구조로 하고, 이를 바인더로는 망상구조에 고정시킬 수 없기 때문에 입자상의 열융착 파우더와 혼합하여 시트(Sheet)상으로 성형하고 시트(Sheet) 양면에 얇은 커버용 부직포를 부착시킨 탈취필터도 개발되었지만, 이는 커버용 부직포 사이에 열융착 파우더에 의한 바인딩 효과밖에 없기 때문에 가공중에 입자상의 활성탄(AC)이 탈락하는 문제를 여전히 안고 있다. 또 다른 입자상 활성탄(AC)의 적용방법으로 벌집(Honeycomb)모양의 격자사이에 입자상의 활성탄(AC)를 충진시키고 벌집의 양옆을 메쉬로 커버(Cover)하여 입자상 활성탄(AC)의 이탈을 방지한 탈취필터가 개발된 상태이다. 하지만 분말상이든 입자상이든 활성탄(AC)을 적용한 경우 기본적인 활성탄(AC)의 단점인 느린 탈취속도에 대해서는 기본적으로 개선이 불가능한 것으로 나름대로 활성탄(AC)의 가공단점을 개선한 소재로 제조된 입자상 활성탄 함유 필터가 주로 사용되어 왔다.
종래의 상기 활성탄소섬유 함유 필터는 합성섬유와 활성탄소섬유(ACF)를 함께 카딩(Carding) 공정을 거치는 건식공법에 의해 제조하였다.
그러나, 상기 경우에는 활성탄소섬유(ACF)는 섬유형태를 갖고 있지만 가공성이 합성섬유와 상이하기 때문에 카딩공정 등에서 쉽게 파쇄되어 최종필터의 탈취성능을 좌우하는 활성탄소섬유(ACF)의 함량이 불균일하게 되고, 파쇄된 활성탄소섬유(ACF)들이 비산하여 전기 시스템 및 구동 모터 등에 전기적으로 손상을 주는 문제까지 빈번하게 발생되는 문제가 있었다.
활성탄소섬유(ACF)의 가장 큰 특성은 탈취속도가 아주 빠르다는 것이다. 물리적 흡착으로 탈취에 기여하는 50Å이하의 미세기공(Micro pore)들이 활성탄소섬유(ACF)의 섬유 표면에 존재하기 때문에, 활성탄소섬유(ACF)는 탈취속도가 빠르며, 재생시킬 경우에도 섬유표면에서 흡착물질이 탈착조건에서 경로상 장애없이 쉽게 탈착되어 재생효율이 거의 100%에 가깝게 된다.
활성탄소섬유(ACF)의 상기와 같은 장점에도 불구하고 종래 활성탄소섬유(ACF) 함유 필터는 활성탄소섬유(ACF)가 가격이 비싸고, 상기 건식공법으로 제조시 발생되는 활성탄소섬유의 파쇄 및 비산 문제 등으로 사용에 많은 제약이 있었 다.
한편, 종래의 입자상 활성탄(AC) 함유 필터는 입자상 활성탄(AC)를 핫-멜트 파우더 또는 바인더와 함께 혼합한 후, 이를 부직포에 처리하는 방법으로 제조되어 왔다.
입자상 활성탄(AC)의 경우 가장 큰 장점은 가격이 저렴한 것이며, 탈취속도적 으로는 활성탄소섬유(ACF)에 비교할 수 없을 정도로 낮다.
입자상 활성탄(AC)의 기공은 큰 나무의 뿌리와 유사한 형태로 기공의 크기가 500Å 이상인 거대기공(Macro pore)과 기공의 크기가 50~500Å인 중간기공(Meso pore)를 거쳐 맨 안쪽에 나무뿌리의 잔뿌리 같이 미세기공이 있기 때문에 흡착물질이 미세기공까지 확산되어 흡착되는 시간이 길어져 탈취속도가 느릴 수 밖에 없다. 또한 재생과정에서도 탈착조건에서 흡착물질이 중간기공을 통과해 거대기공을 통해 밖으로 나오는 과정에서 흡착물질이 갇히기 때문에 재생효율이 떨어지게 된다.
이와 같은 단점들에도 불구하고 입자상 활성탄(AC)의 가격이 저렴하기 때문에 입자상 활성탄(AC) 함유필터는 많이 사용된다.
입자상 활성탄(AC)를 다량 함유하는 필터는 가격이 저렴하고, 유체의 경로를 길게 형성하는 방법으로 탈취속도가 느린 문제를 해결할 수 있다. 그러나 오염 유체의 경로를 길게 하면 필터시스템을 소형화하기는 어려운 문제가 발생된다.
본 발명은 활성탄소섬유(ACF)와 입자상 활성탄(AC)를 동일한 하나의 부직포 내에 동시에 포함 시킴으로써 활성탄소섬유(ACF)의 장점인 빠른 탈취속도와 입자상 활성탄(AC)의 장점인 큰 탈취용량을 복합화하여 이들 각각의 장점은 그대로 유지하면서도 이들 각각의 단점들을 효과적으로 방지할 수 있어서 탈취속도가 빠르고, 탈취용량이 증가하고, 재생효율이 높고 제조원가가 저렴한 복합형 탈취필터를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 활성탄소섬유(ACF) 함유 필터를 건식공법으로 제조시 발생되는 활성탄소섬유(ACF)의 파쇄 및 비산 문제를 해결할 수 있고, 제조공정이 간소화된 복합형 탈취필터의 제조방법을 제공하고자 한다.
이하 본 발명을 첨부한 도면 등을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 탈취필터의 단면개략도 이고, 도 2는 도 1중 탈취용 부직포(1)의 단면 모식도이다.
본 발명의 복합형 탈취필터는 활성탄소섬유(1a), 입자상 활성탄(1b) 및 이들을 부분적으로 서로 열융착 시켜 주는 열융착 섬유(1c)를 포함하는 탈취용 부직포(1)와 상기 탈취용 부직포 양면 각각에 접착되어 있는 커버용 부직포(2,3)들로 구성 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 복합형 탈취필터의 제조방법은 활성탄소섬유(1a) 및 입자상 활성탄(1b)으로 이루어진 탈취제와 열융착 섬유(1c)를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 후 스크린을 사용하여 이들을 시트상 형태로 건져올려 탈취용 부직포(1) 를 제조한 다음, 상기 탈취용 부직포의 양면 각각에 커버용 부직포(2,3)들을 적층한 후 이들을 열처리하여 일체로 열접합 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 복합형 탈취필터에는 상기 탈취용 부직포(1) 내에 합성섬유, 재생섬유 및 천연섬유들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단섬유(1d)가 추가로 더 포함될 수 있다.
상기 커버링 부직포(2,3)들은 통상의 부직포들이다.
상기 탈취용 부직포(1)의 양면 중 공기가 흡입되는 일면에 접착되어 있는 커버용 부직포(2)는 단사섬도가 0.001~0.5데니어인 극세섬유를 포함하는 것이 흡입되는 공기로부터 입자상 물질을 필터링 하는데 바람직하다.
상기 탈취용 부직포(1)내 탈취제인 상기 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)의 총함량은 탈취용 부직포(1)의 전체 중량대비 30~70중량%이고, 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)의 중량비율은 0.1~50:99.1~50인 것이 바람직하다.
활성탄소섬유(ACF)의 함량이 상기범위 미만이면 탈취속도 및 재생효율이 저하되고, 상기 범위를 초과하면 제조원가가 크게 상승하게 된다.
한편, 입자상 활성탄(AC)의 함량이 상기 범위 미만이면 탈취용량이 저하되고, 상기 범위를 초과하면 탈취속도가 저하된다.
한편, 탈취용 부직포(1)내 상기 열융착 섬유(1c)의 함량은 탈취용 부직포(1)의 전체중량 대비 30~70중량%인 것이 바람직하다. 탈취용 부직포(1)내 상기 단섬유(1d)의 함량은 탈취용 부직포(1)의 전체중량대비 0~15중량%인 것이 바람직하다. 상기 단섬유의 함량이 15중량%를 초과하는 경우에는 탈취효과가 저하되는 문제가 발생 될 수 있다.
상기 탈취용 부직포(1)의 중량은 120~450g/㎡인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 활성탄소섬유(1a) 및 입자상 활성탄(1b)으로 이루어진 탈취제와 열융착 섬유(1c)를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 후 스크린을 사용하여 이들을 시트상 형태로 건져올려 탈취용 부직포(1)를 제조한 다음, 상기 탈취용 부직포의 양면 각각에 커버용 부직포(2,3)들을 적층한 후 이들을 열처리하여 일체로 열접합하여 상기 복합형 탈취필터를 제조한다.
상기 탈취제 및 열융착 섬유와 함께 앞에서 설명한 단섬유(1d), 즉 합성섬유, 재생섬유 및 천연섬유들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단섬유(1d)를 동시에 물에 고르게 개섬 및 분산할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 복합형 탈취필터를 습식공법으로 제조하기 때문에 활성탄소섬유(ACF)가 파쇄되거나 비산되는 문제를 방지할 수 있고, 연속된 일공정으로 복합형 탈취필터를 제조할 수 있어서 공정이 간소화되는 장점이 있다.
상기 단섬유(1d)를 물에 개섬 및 분산시키지 않는 경우에는 상기 탈취제(1a,1b)와 열융착 섬유(1c)는 30~70:70~30의 중량비율로 물에 개섬 및 분산시키는 것이 바람직하고, 상기 단섬유(1d)를 탈취제(1a,1b) 및 열융착 섬유(1c)들과 함께 개섬 및 분산시키는 경우에는 탈취제(1a, 1b) : 열융착 섬유(1c) : 단섬유(1d)의 중량비율이 45~69:30~40:1~15가 되도록 이들을 물에 개섬 및 분산시키는 것이 바람직하다.
한편, 물에 개섬 및 분산되는 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)의 중량비율은 0.1~50:99.1~50으로 조절하는 것이 탈취속도와 탈취용량을 동시에 향상시키 는데 바람직하다.
본 발명에 따른 복합형 탈취필터는 이를 구성하는 탈취용 부직포(1) 내에 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)이 동시에 함유되어 탈취속도가 빠르고, 탈취용량이 증가되어 사용 수명이 길어진다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 그 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리에스테르 단섬유 10중량%, 열융착 단섬유 40중량%, 활성탄소섬유(ACF) 20중량% 및 입자상 활성탄(AC) 30중량%를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 다음 이들을 스크린으로 시트상 형태로 물에서 건져올리는 습식공정으로 중량이 150g/㎡인 탈취용 부직포(1)를 제조하였다.
다음으로, 제조된 탈취용 부직포(1)의 양면에 스펀본드로 구성된 커버용 부직포(2,3)를 적층한 후 이들을 열처리하여 일체로 열접합시켜 복합형 탈취 필터를 제조하였다.
제조한 탈취필터의 탈취(흡착) 효율을 측정한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
열융착 단섬유 50중량%, 활성탄소섬유(ACF) 20중량% 및 입자상 활성탄(AC) 30중량%를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 다음 이들을 스크린으로 시트상 형태로 물에서 건져올리는 습식공정으로 중량이 170g/㎡인 탈취용 부직포(1)를 제조하였다.
다음으로, 제조된 탈취용 부직포(1)의 양면에 스펀본드로 구성된 커버용 부직포(2,3)를 적층한 후 이들을 열처리하여 일체로 열접합시켜 복합형 탈취 필터를 제조하였다.
제조한 탈취필터의 탈취(흡착) 효율을 측정한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
폴리에스테르 단섬유, 열융착 단섬유 및 활성탄소섬유(ACF)를 5:3:2의 중량비로 개섬 및 카딩하여 시트상 형태로 제조하는 통상의 건식공정으로 중량이 90g/㎡인 활성탄소섬유(ACF)함유 부직포를 제조한 후 이를 단독으로 사용하여 탈취필터를 제조하였다.
제조한 탈취필터의 탈취(흡착) 효율을 측정한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
폴리에스테르 단섬유로 이루어진 부직포상에 입자상 활성탄(AC)과 열접착성 파우더의 혼합물을 균일하게 뿌려준 다음, 그 위에 다시 폴리에스테르 단섬유로 이루어진 부직포를 적층한 후 니들펀칭하여 제조된 입자상 활성탄 함유 부직포(중량 : 450g/㎡)를 단독으로 사용하여 탈취필터를 제조하였다.
제조한 탈취필터의 탈취(흡착) 효율을 측정한 결과는 표 1과 같다.
탈취(흡착)효율평가 결과
구분 실시예 1 실시예 2 비교실시예 1 비교실시예 2
15분 경과 30분 경과 15분 경과 30분 경과 15분 경과 30분 경과 15분 경과 30분 경과
암모니아 42.0% 55.8% 42.2% 55.2% 26.9% 37.3% 25.7% 35.2%
아세트알데히드 (Acetaldehyde) 11.0% 16.5% 10.9% 17.3% 2.3% 9.3% 1.5% 8.3%
아세틱 산 (Acetic Acid) 75.5% 78.9% 75.2% 78.0% 60.0% 64.4% 40.0% 42.6%
*탈취(흡착)효율 평가는 상온이며 20ppm의 시료농도를 갖는 비이커 내에 평가대상인 탈취필터를 설치하여 측정하였다.
본 발명은 제조공정 중 활성탄소섬유(ACF)가 파쇄되거나 비산되는 문제를 방지할 수 고, 복합형 탈취필터를 보다 간소화된 제조공정으로 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 복합형 탈취필터는 동일한 탈취용 부직포(1) 내에 활성탄소섬유(ACF)와 입자상 활성탄(1b)이 혼재하고 있어서 도 3과 같이 활성탄소섬유 함유 부직포(4)와 입자상 활성탄 부직포(5)들이 적층된 종래의 복합형 탈취필터 보다도 탈취속도가 빠르고, 탈취용량이 증가하고, 재생효율이 높고, 제조가격이 저렴하고, 사용 수명이 연장되는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 활성탄소섬유(1a), 입자상 활성탄(1b), 이들을 부분적으로 서로 열융착 시켜 주는 열융착 섬유(1c) 및 합성섬유, 재생섬유 및 천연섬유들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단섬유(1d)를 포함하는 탈취용 부직포(1)와 상기 탈취용 부직포 양면 각각에 접착되어 있는 커버용 부직포(2,3)들로 구성되고, 상기 탈취용 부직포(1)의 전체 중량 대비 상기 활성탄소섬유(1a)와 상기 입자상 활성탄(1b)의 총 함량이 30~70중량%이고, 탈취용 부직포(1)의 양면 중 공기가 흡입되는 일면에 접착되어 있는 커버용 부직포(2)는 단사섬도가 0.001~0.5데니어인 극세섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 탈취용 부직포(1)의 전체중량대비 열융착 섬유(1c)의 함량이 30~70중량%인 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터.
  6. 제1항에 있어서, 탈취용 부직포(1) 전체중량대비 단섬유(1d)의 함량이 15중량% 이하인 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터.
  7. 제1항에 있어서, 탈취용 부직포(1)내 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)의 중량비율이 0.1~50:99.1~50인 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터.
  8. 제1항에 있어서, 탈취용 부직포(1)의 중량이 120~450g/㎡인 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터.
  9. 활성탄소섬유(1a) 및 입자상 활성탄(1b)으로 이루어진 탈취제, 열융착 섬유(1c) 및 합성섬유, 재생섬유 및 천연섬유들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단섬유(1d)를 물에 고르게 개섬 및 분산시킨 후 스크린을 사용하여 이들을 시트상 형태로 건져올려 탈취용 부직포(1)를 제조한 다음, 상기 탈취용 부직포의 양면 각각에 커버용 부직포(2,3)들을 적층한 후 이들을 열처리하여 일체로 열접합 하는 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 탈취제와 열융착 섬유(1c)를 30~70:70~30의 중량비율로 물에 개섬 및 분산시키는 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 탈취제, 열융착 섬유(1c) 및 단섬유(1d)를 각각 45~69:30~40:1~15의 중량비율로 물에 개섬 및 분산시키는 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 물에 개섬 및 분산되는 활성탄소섬유(1a)와 입자상 활성탄(1b)의 중량비율을 0.1~50:99.1~50으로 조절하는 것을 특징으로 하는 복합형 탈취필터의 제조방법.
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