KR100946981B1 - 공기정화용 필터 여재 - Google Patents

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KR100946981B1
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곽규범
이재민
문재정
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(주)크린앤사이언스
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Abstract

본 발명은 내부에 단섬유가 분산된 극세 멜트블로운 부직포가 사용되어 여과효율 및 여과수명을 동시에 지닌 필터 여재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극세사로 이루어지고 내부에 단섬유가 분산된 멜트블로운 부직포 여재층, 및 상기 멜트블로운 부직포 여재층의 일 표면에 접합 형성되는 여과지 재질 또는 부직포 재질의 필터 여재층으로 구성되며, 내부에 단섬유가 분산되어 기체 압력손실이 최소화된 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 이물질을 2차 여과하는 필터 여재층의 여과수명이 대폭 연장되어 내연기관, 가스터빈, 공기청정기, 에어컨 등의 다양한 기기에서 공기정화에 효과적으로 사용될 수 있는 공기정화용 필터 여재를 제공한다.

Description

공기정화용 필터 여재{FILTER MATERIAL FOR AIR CLEANING}
본 발명은 내부에 단섬유가 분산된 극세 멜트블로운 부직포가 사용되어 여과효율 및 여과수명을 동시에 지닌 필터 여재에 관한 것으로, 상세하게는 내부에 단섬유가 분산되어 기체 압력손실이 최소화된 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 필터 여재층의 여과수명이 연장되는 공기정화용 필터 여재에 관한 것이다.
내연기관, 가스터빈, 공기청정기, 에어컨 등의 다양한 기기에서 공기 중에 함유된 각종 이물질을 여과하여 제거할 목적으로 공기정화기가 설치되어 있으며, 이러한 공기정화기에는 여과매체로서 다양한 종류의 필터 여재가 장착된다. 상기와 같이 공기정화기에 장차되는 필터 여재는, 기기 작동을 위하여 공급되는 공기 중에 함유된 각종 이물질을 여과하므로써, 상기 기기의 정상적인 작동을 보장하고 기기 수명을 연장시키는 역할을 수행한다. 따라서, 이러한 필터 여재는 이물질을 효과적으로 포집하는 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지녀야 하는 것이 필수적이다.
그런데, 실제로 공기 중의 각종 이물질을 효율적으로 포집하기 위해서는 필 터 여재의 통기공을 미세하게 형성해야 하는데, 그렇게 되면 통기공이 조기에 폐쇄되어 필터 여재의 여과수명이 단축된다. 이와 반대로, 필터 여재의 통기공을 크게 형성하게 되면 여과수명이 연장되는 대신, 상기 통기공을 통하여 미세한 이물질이 빠져나가게 되므로 필터 여재의 여과효율이 대폭 저하된다. 그러므로, 이물질을 효과적으로 포집하는 여과효율과 장기간의 여과수명을 동시에 지닌 공기정화용 필터 여재의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
현재, 내연기관은 휘발유, 경유 등의 액체연료, 또는 LPG 등의 기체연료를 사용하여 구동되며, 연료는 공기와 혼합된 혼합가스 형태로 연소실 내로 공급되어 연소폭발을 발생하게 된다. 혼합가스를 형성하기 위하여 내연기관에 유입되는 공기에는 먼지 등의 이물질이 혼합되어 있으며, 이러한 이물질이 혼합가스의 불완전연소를 유발하여 내연기관의 작동을 곤란하게 하는 것과 동시에, 실린더의 내벽 등에 축적되어 상기 내연기관의 내구성 저하를 유발하게 된다.
따라서, 내연기관은 공기 중의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 공기정화기가 형성되며, 상기 공기정화기의 필터 여재로서 여과지 또는 부직포가 주로 사용되고 있다.
내연기관의 공기정화기의 필터 여재로 사용되는 여과지는 천연펄프 또는 합성섬유를 일정한 비율로 혼합한 후에 해리, 고해, 초지, 합침, 건조 및 와인딩의 과정을 거쳐서 제조된다. 또한, 벌키성 부직포는 그 제조 방법에 따라 스펀본드형 부직포, 스펀레이스형 부직포, 케미컬본드형 부직포, 써멀본드형 부직포, 및 니들펀칭형 부직포로 구분된다. 내연기관의 공기정화기의 필터 여재로 사용되는 벌키성 부직포는 일반적으로 적절한 조성의 섬유사를 카딩하여 다층구조 섬유를 형성한 후에, 상기 다층구조 섬유를 니들펀칭, 열프레스, 케미컬 처리 및 건조의 과정에 의해 제조된다.
상기와 같이 제조되는 여과지는 이물질 입자를 포집하는 여과효율과 가공성이 우수하다는 특성을 지니고 있는 반면, 통기성이 매우 부족하고 이에 따라 통기공이 조기에 폐쇄되어 여과수명이 단축되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 필터 여재로서 여과지를 사용하는 공기정화기의 사이즈가 필연적으로 대형화되어야 할 뿐만 아니라, 상기 공기정화기에서 여과지를 수시로 교체해야 한다.
또한, 공기정화기의 필터 여재로 사용되는 부직포는 그 제조 방법에 따라 스펀본드형 부직포, 스펀레이스형 부직포, 케미컬본드형 부직포, 써멀본드형 부직포, 및 니들펀칭형 부직포로 구분된다. 내연기관의 공기정화기의 필터 여재로 사용되는 부직포는 일반적으로 적절한 조성의 섬유사를 카딩하여 다층구조 섬유를 형성한 후에, 상기 다층구조 섬유를 니들펀칭, 열프레스, 케미컬 처리 및 건조의 과정에 의해 제조된다. 상기와 같이 제조되는 부직포는 정상적인 상태에서는 통기성이 우수하기는 하지만, 공기압에 의하여 압축되면 통기성이 심각하게 저하될 뿐만 아니라 이물질 입자를 포집하는 여과효율과 가공성이 매우 부족하다는 문제점이 있다.
이와 별도로, 일반적으로 가스터빈, 공기청정기 및 에어컨에서도 이물질이 유입되는 것을 방지하는 공기정화기가 형성되며, 상기 공기정화기의 필터 여재로서 멜트블로운 부직포가 주로 사용되고 있다.
가스터빈, 공기청정기 및 에어컨의 필터 여재로 사용되는 멜트블로운 부직포는 극세사섬유 재질로 제조되어 이론상으로는 통기성 및 미세 이물질에 대한 포집효율이 우수하다는 특성을 지니고 있다. 그러나, 실제로 멜트블로운 부직포는 탄성력이 부족하기 때문에 여과대상인 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 나타나서 기체 압력손실이 크게 발생하게 되며, 이것은 결국 멜트블로운 부직포 재질의 필터 여재의 통기성 및 여과효율의 저하로 연결되는 문제점이 있다. 게다가, 멜트블로운 부직포는 원사 이탈 현상 및 절곡시 섬유 파단 등의 문제로 인하여 가공성이 매우 부족하므로, 멜트블로운 부직포 단독으로는 필터 여재를 구성하는 것이 곤란하다는 문제점도 있다.
상기에서 기술된 여과지 재질의 필터 여재 또는 멜트블로운 부직포 재질의 필터 여재에 대한 고유의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구개발이 진행된 바, 예를 들면 미국특허 제6.310.805호에서는 직경 10 ㎛ 이상의 원사가 멜트블로운된 멜트블로운 부직포가 여과지에 라미네이트되어 구성되는 필터 여재가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 필터 여재 역시 여과지에 라미네이트된 멜트블로운 부직포가 여과대상인 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 나타나서 기체 압력손실이 크게 발생하게 되며, 이것은 결국 멜트블로운 부직포의 통기성 및 여과효율 저하로 연결되는 문제점을 지니고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 내부에 단섬유가 분산되어 기체 압력손실이 최소화된 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 필터 여재층의 여과수명이 연장되어 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지닌 공기정화용 필터 여재를 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 직경 0.5∼20 ㎛의 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포의 내부에 직경 3∼40 ㎛, 길이 10∼80 ㎜의 단섬유가 분산되어 형성되는 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포 여재층; 및 상기 멜트블로운 부직포 여재층의 일 표면에 접합 형성되는 여과지 재질 또는 부직포 재질의 필터 여재층을 포함하며, 상기 필터 여재층보다 멜트블로운 부직포 여재층이 밀도가 낮아지도록 구성되는 공기정화용 필터 여재가 제공된다.
본 발명에 의한 공기정화용 필터 여재는 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 필터 여재층의 여과수명이 대폭 연장되어 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지니고 있으므로 내연기관, 가스터빈, 공기청정기, 에어컨 등의 다양한 기기에서 공기정화에 효과적으로 사용될 수 있는 효과를 지니고 있다.
본 발명에서는 내부에 분산된 단섬유에 의해 기체 압력손실이 최소화된 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 여과지 재질 또는 부직포 재질의 필터 여재층의 여과수명이 연장됨으로서 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지니도록, 내부에 단섬유가 분산된 저밀도의 멜트블로운 부직포가 고밀도의 여과지 또는 부직포에 접합되어 구성되는 공기정화용 필터 여재를 제공하는 것을 기술사상으로 하고 있다.
본 발명에 의한 공기정화용 필터 여재에 대하여 도면과 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 필터 여재의 단면을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 필터 여재의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 공기정화용 필터 여재는 직경 0.5∼20 ㎛의 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포의 내부에 직경 3∼40 ㎛, 길이 10∼80 ㎜의 단섬유가 분산되어 형성되는 멜트블로운 부직포 여재층이 적어도 하나 이상 포함된다.
본 발명의 공기정화용 필터 여재의 필터 여재층의 여과수명을 연장하도록 공기 중의 이물질을 1차 여과하는 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 형성된다. 그리고, 멜트블로운 부직포 여재층(10)에서 공기 중의 이물질을 1차 여과하므로써 필터 여재층(20)의 통기공이 조기에 폐쇄되는 것을 방지할 수 있는 공기정화용 필터 여재를 작성하기 위해서는, 공기 중의 이물질을 최종 여과하는 필터 여재층(20)보다 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 밀도가 낮아지도록 상기 공기 정화용 필터 여재의 밀도구배가 구성되는 것이 바람직하다.
공기정화용 필터 여재에 적어도 하나 이상 포함되는 멜트블로운 부직포 여재층(10)의 기재인 멜트블로운 부직포(11)는 적어도 1종 이상의 섬유용 중합체가 멜트블로운되어 형성된다.
부직포 용도로 사용할 수 있는 섬유용 중합체인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리부텐, 폴리락트산, 폴리비닐알콜, 폴리페닐렌 설파이드, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군으로부터 선택되는 섬유용 중합체가 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상 혼합 사용되어 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포(11)가 형성되는데, 이러한 섬유용 중합체 이외에 선택적으로 난연제, 항균제 등과 같이 섬유의 물성 향상에 사용되는 공지된 첨가제가 일정한 함량으로 혼합되어 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포(11)가 형성될 수 있다.
상기와 같은 섬유용 중합체가 방사 장치에 충진되고 용융되어 섬유용 중합체 용융물이 형성되고, 상기 섬유용 중합체 용융물이 방사되고 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형되어 직경 0.5∼20 ㎛의 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포(11)가 형성되는 것이다. 멜트블로운 부직포 여재층(10)의 기재인 멜트블로운 부직포(11)를 형성하는 극세사의 직경이 0.5 ㎛ 미만이면 미세한 직경의 극세사를 형성하는데 따라서 멜트블로운 부직포(11)의 제조원가가 크게 증가되고, 멜트블로운 부직포(11)를 형성하는 극세사의 직경이 20 ㎛를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포(11)의 조직구조가 치밀하게 형성되지 않으며 이는 결국 멜트블로운 부직포 여재층(10)의 여과효율 저하로 연결된다.
상기와 같이 섬유용 중합체가 멜트블로운 성형되어 이루어지는 극세사 재질의 멜트블로운 부직포(11)는 조직구조가 치밀하여 공기 중의 이물질을 여과하는 기능이 탁월하지만, 실제로는 멜트블로운 부직포(11)의 탄성력이 부족하기 때문에 여과대상인 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 나타나서 기체 압력손실이 크게 발생하게 되며, 이것은 결국 멜트블로운 부직포의 통기성 및 여과효율의 저하로 연결된다. 따라서, 본 발명에서는 멜트블로운 부직포(11)의 치밀한 조직구조에 의해 단섬유(12)를 견고하게 지지하여 탈리되는 것을 방지하므로써, 상기 멜트블로운 부직포(11)가 여과 중인 공기의 압력에 의해 압축되는 현상을 방지해야 한다.
이를 위하여, 멜트블로운 성형이 진행 중인 부직포의 내부로 일정한 직경과 길이의 단섬유(12)가 고압기류에 의해 침투하여, 상기 멜트블로운 부직포(11)에 균일하게 분산되므로써 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 구성된다.
멜트블로운 성형이 진행 중인 부직포의 내부로 침투하는 단섬유 역시, 상기 부직포와 마찬가지로 섬유용 중합체인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리부텐, 폴리락트산, 폴리비닐알콜, 폴리페닐렌 설파이드, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군으로부터 선택되는 섬유용 중합체가 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상 혼합되어 구성된다.
상기와 같이 멜트블로운 성형 도중인 멜트블로운 부직포의 내부로 고압기류에 의해 침투하여 균일하게 분산되는 단섬유(12)는 벌키성과 탄성이 매우 우수하여 멜트블로운 부직포가 공기 압력에 의해 압축되는 것을 방지하며, 아울러 상기 단섬유(12) 자체가 어느 정도의 이물질 포집 기능을 지니고 있다. 따라서, 이러한 특성을 지닌 단섬유(12)가 멜트블로운 부직포(11)의 내부에 균일하게 분산되어 구성되는 멜트블로운 부직포 여재층(10)은 여과대상인 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 발생하지 않으며, 이에 따라 상기 멜트블로운 부직포 여재층으로 여과되는 기체의 압력손실이 대폭 저하된다.
또한, 지지력이 향상되도록 크림프(Crimp) 가공된 단섬유를 사용하여 멜트블로운 부직포 여재층(10)을 구성하는 것이, 상기 크림프 가공된 단섬유가 멜트블로운 부직포를 강력하게 지지하므로써 멜트블로운 부직포 여재층(10)가 공기 압력에 의해 압축되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 아울러 이물질 포집 기능을 추가적으로 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.
구체적으로, 멜트블로운 성형 중인 부직포의 내부로 직경 3∼40 ㎛, 길이 10∼80 ㎜의 단섬유(12)가 고압기류에 의해 침투하여, 상기 부직포의 내부에 균일하게 분산되므로써 멜트블로운 부직포 100 중량부. 단섬유 3∼50 중량부로 이루어지는 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 구성된다. 이러한 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 하나 사용되어 공기정화용 필터 여재가 구성되거나, 또는 조성 또는 물성이 서로 다른 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 두개 이상 사용되어 공기정화용 필터 여재가 구성될 수 있다.
멜트블로운 부직포 여재층에서 멜트블로운 부직포 100 중량부에 대한 단섬유의 함량이 3 중량부 미만이면 상기 단섬유의 함량의 함량 부족으로 인하여 상기 멜 트블로운 부직포 여재층이 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 발생하게 되며, 멜트블로운 부직포 100 중량부에 대한 단섬유의 함량이 50 중량부를 초과하면 상기 멜트블로운 부직포로부터 단섬유가 용이하게 탈리되고 멜트블로운 부직포 여재층의 내구성이 저하된다.
그리고, 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 공기의 압력에 의해 압축되는 현상을 방지하기 위하여 기재인 멜트블로운 부직포(11)의 내부에 분산되는 단섬유(12)의 직경이 3 ㎛ 미만이면 상기 단섬유(12)의 제조원가가 증가되고 이는 결국 공기정화용 필터 여재의 가격상승으로 연결되며, 기재인 멜트블로운 부직포(11)의 내부에 분산되는 단섬유(12)의 직경이 40 ㎛을 초과하면 상기 단섬유(12)의 두께가 과다하여 멜트블로운 성형 중인 부직포의 내부로 침투 및 분산하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 공기의 압력에 의해 압축되는 현상을 방지하기 위하여 기재인 멜트블로운 부직포(11)의 내부에 분산되는 단섬유(12)의 길이가 10 ㎜ 미만이면 상기 멜트블로운 부직포(11)에 대한 단섬유(12)의 지지력이 부족하여 상기 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 공기의 압력에 의해 압축되는 현상이 발생하게 되며, 멜트블로운 부직포(11)의 내부에 분산되는 단섬유(12)의 길이가 80 ㎜를 초과하면 상기 단섬유(12)의 길이가 과다하여 멜트블로운 성형 중인 부직포의 내부로 침투 및 분산하는 것이 곤란하게 된다.
상기에서 기술된 바와 같이, 섬유용 중합체가 멜트블로운 성형되어 멜트블로운 부직포(11)가 성형되는 것과, 상기 멜트블로운 부직포(11)에 단섬유(12)가 분산되는 것이 동시에 진행되어 멜트블로운 부직포 여재층(10)이 구성되므로, 상기 구 성된 멜트블로운 부직포 여재층의 내부에서 단섬유(12)가 균일하게 분산될 뿐만 아니라, 멜트블로운 부직포 여재층의 제조가 용이하고 제조공정이 간단하다는 특성을 지니게 된다.
또한, 본 발명의 공기정화용 필터 여재는 상기 멜트블로운 부직포 여재층의 일 표면에 접합 형성되는 여과지 재질 또는 부직포 재질의 필터 여재층이 포함된다.
내부에서 단섬유가 균일하게 분산된 멜트블로운 부직포는 원사 이탈 현상 및 절곡시 섬유 파단 등의 문제로 인하여 가공성이 매우 부족하므로, 상기 멜트블로운 부직포 단독으로는 필터 여재를 구성하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
이와 대조적으로, 천연펄프 또는 합성섬유를 일정한 비율로 혼합한 후에 해리, 고해, 초지, 합침, 건조 및 와인딩의 과정을 거쳐서 제조되는 여과지는 이물질 입자를 포집하는 여과효율과 가공성이 우수하다는 특성을 지니고 있는 반면, 통기성이 매우 부족하고 이에 따라 통기공이 조기에 폐쇄되어 여과수명이 단축되는 문제점이 있다. 또한, 적절한 조성의 섬유사를 카딩하여 다층구조 섬유를 형성한 후에, 상기 다층구조 섬유를 니들펀칭, 열프레스, 케미컬 처리 및 건조의 과정에 의해 제조되는 부직포는 정상적인 상태에서는 통기성이 우수하기는 하지만, 공기압에 의하여 압축되면 통기성이 심각하게 저하될 뿐만 아니라 이물질 입자를 포집하는 여과효율과 가공성이 매우 부족하다는 문제점이 있다.
상기에서 기술된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 멜트블로운 부직포 여재층(10)의 일 표면에 여과지 또는 부직포가 접합 형성되어, 공기 중의 이물 질을 1차 여과하는 멜트블로운 부직포 여재층(10) 및 이물질을 2차 여과하는 필터 여재층(20)으로 이루어지는 공기정화용 필터 여재가 구성된다.
상기와 같은 멜트블로운 부직포 여재층(10)과 여과지 또는 부직포의 접합은 핫멜트 접착, 초음파 접착, 케미컬 접착, 니들펀칭 후 열처리 공정 등과 같은 기 공지된 접합 방법에 의하여 실시하며, 필요시에는 상기 접합 방법을 혼용하여 멜트블로운 부직포 여재층(10)과 여과지 또는 부직포를 접합하여 필터 여재층(20)을 구성할 수 있다.
예를 들어 도 2를 참조하면, a) 내부에서 단섬유가 균일하게 분산된 멜트블로운 부직포와 여과지 또는 부직포를 각각 권취롤로부터 이송하고, b) 상기 여과지 또는 부직포에 접착제를 도포하고, c) 상기 접착제가 도포된 여과지 또는 부직포에 멜트블로운 부직포를 적층하여 적층체를 형성하고, d) 상기 적층체에 초음파를 인가하여 융착하고, e) 상기 융착된 적층체를 권취하여 공기정화용 필터 여재를 제조할 수 있으며, 필요시에는 b) 상기 여과지에 접착제를 도포하는 공정을 생략할 수 있다.
상기와 같이 제조된 공기정화용 필터 여재는 절곡이 매우 용이하여, 사용하고자 하는 형상에 맞게 절곡하여 성형 가공할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 공기정화용 필터 여재는 내부에 단섬유가 분산되어 기체 압력손실이 최소화된 멜트블로운 부직포 여재층에서 공기 중의 이물질이 1차 여과되고, 이에 따라 이물질을 2차 여과하는 필터 여재층의 여과수명이 대폭 연장되어 내연기관, 가스터빈, 공기청정기, 에어컨 등의 다양한 기기에서 공기정화에 효 과적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 공기정화용 필터 여재에 대하여 구체적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 상세하게 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
< 실시예 1 >
1. 섬유용 폴리에스터수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 중합체 용융물을 형성하였다.
2. 상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하였다.
3. 상기 멜트블로운 부직포를, 직경 10 ㎛ 이상의 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 밀도 125 g/㎡, 두께 0.59 ㎜, 통기도 50 cfm인 여과지에 적층하여 적층체를 형성하였다.
4. 상기 적층체에 초음파를 인가하여 융착하고, 권취하여 멜트블로운 부직포 여재층과 필터 여재층으로 이루어지는 공기정화용 필터 여재를 제조하였다.
< 실시예 2 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하 여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 40 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.39 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 3 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 50 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.41 ㎜, 통기도 690 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 4 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 60 g/㎡, 두께 0.51 ㎜, 통기도 430 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 5 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜의 크림프 가공되지 않는 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.23 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 6 >
상기 실시예 5의 멜트블로운 부직포, 실시예 3의 멜트블로운 부직포, 실시예 1의 여과지를 차례로 적층하여 적층체를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 7 >
상기 실시예 5의 멜트블로운 부직포, 실시예 1의 멜트블로운 부직포, 실시예 1의 여과지를 차례로 적층하여 적층체를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 8 >
상기 실시예 1의 멜트블로운 부직포, 직경 30 ㎛ 이상의 폴리에스터 장섬유를 주성분으로 하는 밀도 65 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 써멀본드 부직포, 실시예 1의 여과지를 차례로 적층하여 적층체를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 9 >
상기 실시예 3의 멜트블로운 부직포, 직경 30 ㎛ 이상의 폴리에스터 장섬유를 주성분으로 하는 밀도 65 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 써멀본드 부직포, 실시예 1의 여과지를 차례로 적층하여 적층체를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 실시예 10 >
1. 섬유용 폴리에스터수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 중합체 용융물을 형성하였다.
2. 상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하였다.
3. 상기 멜트블로운 부직포를, 직경 30 ㎛ 이상의 폴리에스터 장섬유로 이루어지는 밀도 65 g/㎡, 두께 0.24 ㎜, 통기도 650 cfm인 벌키성 스펀본드 부직포에 적층하여 적층체를 형성하였다.
4. 상기 적층체에 초음파를 인가하여 융착하고, 권취하여 멜트블로운 부직포 여재층과 필터 여재층으로 이루어지는 공기정화용 필터 여재를 제조하였다.
< 실시예 11 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하 여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 40 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.39 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 실시예 12 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 50 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.41 ㎜, 통기도 690 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 실시예 13 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 60 g/㎡, 두께 0.51 ㎜, 통기도 430 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 실시예 14 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜이고 6/㎝로 크림프 가공된 폴리에스터 단섬유 50 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 100 g/㎡, 두께 1.02 ㎜, 통기도 170 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 실시예 15 >
상기 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사를 50 중량% 이상 포함하는 멜트블로운 부직포를 형성하되, 상기 멜트블로운 성형 중인 부직포 100 중량부에 대하여 평균직경 20 ㎛, 평균길이 40 ㎜의 크림프 가공되지 않는 폴리에스터 단섬유 30 중량부를 고압기류로 분사하여, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.23 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 비교예 1 >
상기 실시예 1의 여과지를 그대로 공기정화용 필터 여재로 사용하였다.
< 비교예 2 >
상기 섬유용 폴리에스터/폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 공중합체 용융물을 형성하는 것과, 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사가 50 중량% 이상, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.21 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트 블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 비교예 3 >
상기 섬유용 폴리에스터/폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 공중합체 용융물을 형성하는 것과, 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 10 ㎛ 이상의 폴리에스터 극세사가 50 중량% 이상, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.
< 비교예 4 >
상기 섬유용 폴리에스터/폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 공중합체 용융물을 형성하는 것과, 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 6 ㎛ 이하의 폴리에스터 극세사가 50 중량% 이상, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.21 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
< 비교예 5 >
상기 섬유용 폴리에스터/폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합수지를 방사 장치에 충진 및 용융하여 섬유용 공중합체 용융물을 형성하는 것과, 섬유용 중합체 용융물을 방사하여 고압열풍에 의해 멜트블로운 성형하여 직경 10 ㎛ 이상의 폴리에스터 극세사가 50 중량% 이상, 밀도 30 g/㎡, 두께 0.32 ㎜, 통기도 650 cfm인 멜트블로운 부직포를 형성하는 것 이외에는 상기 실시예 10과 동일하다.
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 공기정화용 필터 여재에 대하여 이 물질 여과효율 및 여과수명 측정 실험을 실시하였다.
< 실험예 >
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 공기정화용 필터 여재의 이물질 여과효율 및 여과수명을 측정하기 위해 176.6 ㎠의 시료로 절단하여 세트하고, 이물질인 AC fine을 0.25 g/min, 공기를 20 ㎥/min으로 분사하여 초기압력으로부터 200 mmAq의 최종압력손실까지 여과효율 및 여과수명을 측정하고, 그 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
< 표 1 > 공기정화용 필터 여재의 이물질 여과효율 및 여과수명 측정 결과
구 분 초기 여과효율(%) 최종 여과효율(%) 여과수명(분)
실시예 1 99.87 99.96 18
실시예 2 99.85 99.95 16
실시예 3 99.58 99.93 14
실시예 4 99.92 99.98 22
실시예 5 99.89 99.98 10
실시예 6 99.92 99.98 26
실시예 7 99.93 99.98 20
실시예 8 99.93 99.98 20
실시예 9 99.90 99.98 28
실시예 10 62.43 84.95 24
실시예 11 58.66 81.44 26
실시예 12 45.45 59.89 32
실시예 13 89.85 96.94 32
실시예 14 96.95 99.65 22
실시예 15 61.95 85.66 20
비교예 1 99.25 99.86 6
비교예 2 99.92 99.98 8
비교예 3 99.55 99.92 12
비교예 4 65.45 86.75 18
비교예 5 32.23 54.36 26
상기 표 1에서 본 발명에 의한 공기정화용 필터 여재는, 종래의 공기정화용 필터 여재인 비교예에 비하여 여과수명이 대폭 연장되어 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지니고 있는 것으로 나타났다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범 위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 필터 여재의 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 필터 여재의 개략적인 제조공정도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 멜트블로운 부직포 여재층
11 : 멜트블로운 부직포
12 : 단섬유
20 : 필터 여재층

Claims (6)

  1. 직경 0.5∼20 ㎛의 극세사가 멜트블로운 성형되는 멜트블로운 부직포 100 중량부의 내부에 직경 3∼40 ㎛, 길이 10∼80 ㎜의 단섬유 3∼50 중량부가 분산되어 형성되는 적어도 하나 이상의 멜트블로운 부직포 여재층; 및
    상기 멜트블로운 부직포 여재층의 일 표면에 접합 형성되는 여과지 재질 또는 부직포 재질의 필터 여재층을 포함하며,
    상기 필터 여재층보다 멜트블로운 부직포 여재층이 밀도가 낮아지도록 구성되는 공기정화용 필터 여재.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포 여재층의 멜트블로운 부직포는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리부텐, 폴리락트산, 폴리비닐알콜, 폴리페닐렌 설파이드, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군으로부터 선택되는 섬유용 중합체가 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상 혼합 사용되고 멜트블로운되어 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터 여재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포 여재층에 내재되는 단섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리부텐, 폴리락트산, 폴리비닐알콜, 폴리페닐렌 설파이드, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군으로부터 선택되는 섬유용 중합체가 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터 여재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 멜트블로운 부직포 여재층에 내재되는 단섬유는 크림프 가공되어 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터 여재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단섬유가 고압기류에 의해 멜트블로운 성형이 진행 중인 부직포의 내부로 침투 분산되어 멜트블로운 부직포 여재층이 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터 여재.
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