KR101177744B1 - 정전에어필터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전에어필터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항균기능이 부가된 고분자 필름의 한 면 또는 양쪽 면에 불규칙적이고 깊이가 1㎛ 이상(하)인 미세한 요철 및 미세섬유상의 표면층을 형성한 후에 정전기를 부가하고, 정전기가 부가된 한 장 또는 두 장 이상의 고분자 필름을 밀집된 관(tube) 형태로 제조함으로써, 종래의 에어필터에 비하여 높은 미세먼지 포집효율 및 낮은 압력손실특성을 보유하며, 세균의 번식 및 성장을 방지할 수 있고, 생산성을 극대화할 수 있는 정정에어필터에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 정전하가 부가된 고분자 필름이 밀집된 관형태로 제조되고, 이 고분자 필름의 내벽 또는 내벽 및 외벽에 미세한 요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 정전에어필터 및 그 제조방법을 제공한다.

정전하, 필터, 항균제, 요철, 고분자 필름, 관(tube)

Description

정전에어필터 및 그 제조방법{Electrostatic air filter and method for manufacturing of the same}

도 1 본 발명에 따른 정전에어필터의 구조를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 정전에어필터의 제조방법을 나타내는 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 정전에어필터의 절곡성형을 나타내는 장치구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 정전에어필터 11 : 고분자 필름

12 : 관(TUBE) 13 : 하부기어롤

14 : 압연롤 15 : 컷팅장치

본 발명은 정전에어필터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항균기능이 부가된 고분자 필름의 한 면 또는 양쪽 면에 불규칙적이고 깊이가 1㎛ 이상(하)인 미세한 요철 및 미세섬유상의 표면층을 형성한 후에 정전기를 부가하 고, 정전기가 부가된 한 장 또는 두 장 이상의 고분자 필름을 밀집된 관(tube) 형태로 제조함으로써, 종래의 에어필터에 비하여 높은 미세먼지 포집효율 및 낮은 압력손실특성을 보유하며, 세균의 번식 및 성장을 방지할 수 있고, 생산성을 극대화할 수 있는 정전에어필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업의 발달 및 도시화에 의한 대기오염의 증가는 실내 및 실외공기의 심각한 오염을 수반하였으며, 이렇게 오염된 공기를 정화하기 위하여 에어필터가 사용된다.

상기 에어필터는, 냉 난방기, 공기청정기 및 자동차 등에 사용되며, 주로 부직포로 이루어져 있으며, 이러한 부직포 필터는 시빙(sieving), 인터셉션(interception), 임팩션(impaction) 또는 디퓨전(diffusion) 등의 기구에 의하여 공기중의 먼지를 포집, 여과하게 된다.

단순 부직포로 이루어진 에어필터는 제조공정이 단순하고 원가가 저렴한 장점이 있어 여러 가지 응용분야에 널리 사용되고 있다.

그러나, 부직포형 에어필터는 먼지의 여과효율이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 인체에 유해한 크기 2.5㎛ 이하로 이루어진 미세먼지의 포집능력이 떨어진다.

이러한 미세먼지를 여과하기 위해서는 부직포 사이의 공간을 좁히기 위하여 부직포의 섬유밀도를 높여야 하나, 이 경우 지나치게 밀집된 섬유로 인하여 에어필터를 통한 공기의 순환이 자유롭지 못하게 되어 에어필터 통과 시에 지나치게 큰 압력손실이 유발된다.

따라서, 이러한 부직포형 에어필터의 경우, 공기정화를 위해 적절한 정도의 통풍량을 확보하기 위해서는 공기를 강제로 통과시키는 별도의 송풍기구가 사용되어야 할 뿐만 아니라, 상기 에어필터의 압력손실 정도에 따라 상기 송풍기구의 크기와 용량이 결정되는데 이로 인하여 에너지의 손실 및 공기정화장치의 비대화가 유발되는 단점이 있다.

상기 부직포형 에어필터의 단점 중 미세먼지 포집효율을 보완하기 위해 정전하가 부가된 부직포를 이용한 에어필터가 개발되었다.

이러한 정전부직포 에어필터는 멜트 블로잉(Melt blowing) 방식의 부직포 제작용 섬유 제조 시에 정전하를 부가하거나 또는 정전하가 부가된 고분자 필름을 섬유화한 후에 다시 부직포화 하여 제조하는데, 상기 부직포형 에어필터의 포집기구들 외에 정전기력에 의한 포집기구가 추가되어 여과효율이 크게 향상되는 장점이 있다.

그러나, 압력손실은 부직포 구조 자체의 특성으로 크게 개선되지 못하였으며, 특히 정전하가 부가된 부직포만으로는 제품의 형태를 유지하기 힘들어 그 자체로 사용되기보다는 일반 부직포와 접합된 복층형태로 사용되는데 이로 인하여 에어필터 통과시 더욱 큰 공기저항 또는 압력손실이 유발되는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 부직포를 사용한 에어필터는 강제 송풍기구를 이용하여 사용할 수 있는 경우에는 운용이 가능하나 압력손실에 따른 에너지 손실을 수반할 수 밖에 없으며, 별도의 자연 통풍기구 또는 적은 용량의 송풍기구만이 사용 가능한 경우에는 공기의 주입량이 떨어져 충분한 양의 공기를 정화하지 못하게 된다.

다른 형태의 공기정화기구로는 먼지 및 필터에 전하를 부가하여 먼지를 제거 하는 전기집진식 공기정화기가 있다.

코로나 방전을 통하여 먼지에 전하를 부가한 후 집진판에는 반대극성의 전압을 가하여 정전기력을 이용해 먼지를 포집하는 형태의 전기집진식 공기정화기는 주로 집진판이 판상구조로 이루어져 있고 집진판 사이의 간격이 넓다.

따라서, 공기정화기 내부로 공기의 유동이 자유로워 압력손실이 크게 개선되며 집진효율 또한 우수한 특성을 가지고 있다.

그러나, 먼지에 전하를 부가하기 위한 코로나 방전과, 집진판의 전압부가를 위하여 별도의 외부 전압이 필요하며, 적절한 전기회로를 구성해야 하므로 단순히 필터만을 이용하여 공기를 정화하는 방식보다는 장치가 비대해지고, 가격면에서도 불리한 문제점이 있다.

또한, 공기정화에 외부전력이 필요하므로 에너지 비용도 증가되는 단점이 있다.

장치가 단순한 필터식 공기정화기의 장점과, 통풍성이 뛰어난 전기집진식 공기정화기의 장점을 동시에 얻는 방법으로서, 부직포 대신 정전하가 부가된 고분자필름을 사용하는 에어필터가 제안되어 있다.

상기 고분자 필름형 에어필터는 먼지가 포함된 공기가 적절한 스페이서(spacer)로 분리된 고분자 필름 사이 또는 고분자 필름으로 만들어진 관 형태의 구조물을 통과하는 동안에 정전하가 부가된 고분자 필름에 먼지가 포집되도록 구성되었는 바, 부직포형의 에어필터에 비하여 압력손실이 크게 개선되어 별도의 송풍기구를 설치하지 않거나 매우 적은 용량의 송풍기만으로도 충분한 양의 공기를 정화 할 수 있는 장점이 있다.

상기 고분자 필름형 에어필터의 경우, 먼지가 필름의 표면에 부착되고, 일정한 두께의 먼지층이 형성될 경우, 포집능력이 저하되기 때문에 다량의 먼지를 포집하기 위해서는 필터의 표면적이 넓어야 한다.

따라서, 일반적으로 단순한 고분자 필름형 에어필터는 부직포형 에어필터에 비하여 표면적이 작으므로 필터의 포집용량이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 상기 시빙(sieving)에 의한 먼지의 제거를 기대하기 어려우므로 정전하가 균일하고 적절하게 부가되어야 한다.

또한, 필름 표면이 포집 능력을 보유하고 있으므로 압력손실을 줄이기 위하여 관 형태의 구조물의 직경이 지나치게 크거나 또는 필름 사이의 간격이 지나치게 넓을 경우에는 관의 중심부로 통과하는 먼지는 필터의 벽면에 접근할 기회를 잃게 되어 필터에 포집되지 않고 그냥 빠져나올 가능성이 있는 문제점이 있으며, 이를 방지하기 위하여 관의 크기를 줄일 경우에 고분자 필름형 에어필터 고유의 장점인 낮은 압력손실을 잃게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에 정전하가 부가된 고분자 필름의 표면에 균일한 형태의 미세한 요철을 형성하여 표면적을 늘림으로써, 먼지포집능력을 향상시킨 정전에어필터가 개발되었다.

이렇게 표면 가공을 거친 필름형 에어필터는 부직포형 에어필터에 비하여 우수한 통기성을 보유하고, 미세먼지의 여과능력도 우수하나, 상기 정전에어필터의 제조에 사용되는 표면요철의 성형방법은 가공속도가 느려 생산성을 저하시키는 단 점이 있다.

또한, 표면적을 늘리기 위해서는 표면 요철이 가로ㆍ세로비(aspect ratio)가 큰 구조를 가져야 하는데, 종래 기술의 방법으로는 미세먼지 포집 능력을 향상시키기 위한 표면적 증대가 이루어진 에어필터를 제조하기 어렵다.

관 내부에서 공기를 포함하는 유체의 와류 형성은 관 내벽의 형상과 밀접한 구조를 가지는데 표면에 요철이 형성되어 있을 경우 와류가 더욱 용이하게 발생하며, 특히 표면 요철이 불규칙적인 경우 및 요철의 표면에 미세한 파이버가 형성되어 있을 경우 더욱 큰 효과를 기대할 수 있다.

또한, 기존의 정전하가 부가된 에어필터의 경우, 고분자 필름의 한쪽 면에만 요철 및 정전하 기능이 부여되어 있어, 반대쪽의 요철 및 정전하 기능이 부여되지 않은 면으로 이루어진 공간에서는 공기중의 미세 먼지 포집 능력이 현격히 떨어지는 문제가 발생하게 된다.

한편, 다양한 형태의 에어필터가 상용화되어 사용 중에 있으나, 일정기간 사용 후에는 공기중의 세균이 에어필터에서 번식하므로 주변의 오염 및 악취의 원인이 되고 있으며, 인체에 해를 미칠 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 에어필터를 다층형태의 구조를 이루게 하여 세균의 번식을 억제하는 기술이 부여된 제품들이 출시되고 있으나, 이러한 형태의 에어필터는 여러 단계의 제조공정이 필수적이기 때문에 생산성이 떨어지고 세균의 번식을 방지하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 정전하가 부가된 고분자 필름이 밀집된 관 형태로 제조되고, 고분자 필름의 내벽 또는 내벽과 외벽에 미세한 요철구조를 형성하여 표면적을 증가시키고 관 내부를 통과하는 공기의 유동이 와류를 일으키도록 유도함으로써, 공기에 포함된 먼지와 정전기가 부가된 고분자 필름과의 접근 확률을 증대시켜 포집효율을 향상시킬 수 있고, 필터의 단면적에 비해 공기가 통과할 수 있는 공간의 크기를 극대화함으로써 공기저항 즉, 압력손실을 최소화하여 자연통풍 상태에서도 통기성을 확보할 수 있으며, 상기 고분자 필름에 항균제를 첨가하여 필터 표면에서 세균의 번식 및 성장을 근본적으로 억제하는 항균기능을 확보할 수 있도록 한 정전에어필터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 정전에어필터에 있어서,

정전하가 부가된 고분자 필름이 밀집된 관형태로 제조되고, 이 고분자 필름의 내벽 또는 내벽 및 외벽에 미세한 요철구조가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 요철구조는 직선형태의 표면구조로 불규칙하게 형성되고, 상기 관의 진행방향(필터를 통과하는 공기의 진행방향)에 대하여 직각 또는 일정한 각도를 이루는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 고분자필름에 형성된 요철의 표면은 미세한 파이버 층을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고분자 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테트라플루오르에틸렌 중 선택된 어느 하나의 비극성 고분자 또는 이들의 혼합물을 원료로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고분자필름에 항균제 0.05~ 1.0중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 항균제는 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 클로라이드, 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 포스페이트 및 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 유기산염 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 정전에어필터의 제조방법에 있어서,

두장의 편평한 고분자 필름에 항균제를 첨가하는 단계와; 상기 고분자 필름의 표면에 불규칙한 요철구조를 형성하도록 표면연마하는 단계와; 상기 고분자 필름에 정전하를 부가하는 단계; 상기 고분자 필름 중 하나를 물결모양 또는 톱니모양으로 절곡하는 단계와; 상기 고분자 필름이 밀집된 관형태가 성형되도록 상기 절곡된 고분자 필름과 편평한 고분자 필름을 접착수단에 의해 접착하는 단계와; 상기 밀집된 관형태의 고분자 필름을 열선에 의해 절단 및 적층하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고분자 필름은 두장 모두 절곡 후 접착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고분자 필름은 기어롤의 조합에 의해 절곡성형되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열선의 온도는 100~150℃인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착수단은 영융착, 핫멜트 접착제 사용 및 고주파 용접 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1 본 발명에 따른 정전에어필터의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 정전에어필터의 제조방법을 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 정전에어필터의 절곡성형을 나타내는 장치구성도이다.

본 발명은 공기 중에 포함된 먼지를 포집 및 제거하는 필터, 특히 소재에 정전기를 부가하여 먼지를 제거하는 정전에어필터에 관한 것이다.

본 발명은 정전하가 부가된 고분자 필름(11)이 밀집된 관형태로 제조되고, 관형태의 고분자 필름의 내벽 또는 내벽 및 외벽에 미세한 요철구조를 형성한 점에 주안점이 있다.

본 발명의 정전에어필터(10)는 정전하가 부가되고 표면에 불규칙적인 미세한 요철구조를 갖는 고분자 필름(11)이 밀집된 관 형태를 이루는 형태이며 표면의 미세한 요철구조는 관(12)의 진행방향, 즉 필터를 통과하는 공기의 진행방향에 대하여 직각 또는 30도 이상의 각도를 이루고 있다.

표면의 미세한 요철구조는 직선형태이고, 미세한 먼지를 흡착할 수 있는 표면적을 넓히는 효과를 제공함과 동시에 관을 통과하는 공기의 와류형성을 유도하여 미세먼지의 정화효율을 향상시켜 준다.

또한, 표면적을 넓히는 효과를 극대화하기 위해서는 상기 요철구조의 가로세 로비(aspect ratio)가 클수록 유리하며 바람직하게는 1 이상의 값을 갖는 것이 좋다.

필름에 형성된 불규칙한 요철의 표면은 미세한 파이버 층을 가지고 있어 관을 통과하는 공기에 존재하고 있는 미세 먼지에 대한 집진효율과 먼지포집량을 더욱 극대화시킬 수 있다.

고분자 필름(11)은 일반적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 비극성 고분자 또는 이들의 혼합물을 원료로 하여 제조되나 정전하의 부가 및 사용기간 중의 표면전하 유지를 위하여 소량의 극성 고분자 또는 소량의 지방산 또는 플루오르화 화합물을 필름제조 시 첨가할 수 있다.

고분자 필름(11)에 항균기능을 부가하기 위해 사용되는 고분자 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리테트라플르오르에틸렌 등에 항균제 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 클로라이드, 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 포스페이트, 폴리헥사메칠렌 모노 구아니딘 유기산염 등을 첨가하여 10% 마스터 칩(Master Chip)을 제조하여 고분자 필름(11)을 제조할 때 최종적으로 이들 항균제를 0.05~ 1.0중량%를 첨가하는 것이 좋다.

왜냐하면, 상기 항균제를 0.05 중량% 이하로 사용할 시에는 항균력이 떨어지고, 1.0 중량% 초과하여 사용하게 되면 항균력은 강화되나 필름의 변색이 일어날 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시에 효과적인 뷸규칙적인 모양의 미세한 요철구조와 요철표면에 형성된 미세한 파이버 층은 고분자 필름의 표면 연마와 니들(needle) 혹은 이와 유사한 형태로 가공된 표면을 가지고 있는 롤을 이용한 필름가공으로 얻을 수 있다.

연마재는 크게 부직포(non-woven)형 연마재와 지립형 연마재로 구분된다. 부직포형 연마재는 일반적으로 나일론계열의 부직포에 접착제를 이용하여 원하는 사이즈의 연마재를 불규칙하게 접착시켜서 나오는 제품으로 부직포의 쿠션작용에 의해 가공된 표면의 평활도를 올리는 데 주로 사용된다.

또한, 부직포 섬유에 의해 발생할 수 있는 미세한 버(burr)가 제거되므로 연마공정시 2차 버의 생성이 억제된다.

지립형 연마재는 페이퍼 혹은 이와 유사한 재질로 형성된 표면 위에 균일한 입자경의 연마재를 코팅 등의 방법으로 부착시켜 놓은 것으로 원하는 깊이와 형태의 표면 요철을 형성할 수 있는 장점이 있으나, 표면 요철을 형성하고자 하는 모재에 손상을 일으킬 수 있다.

또한, 지립형 연마재는 모재 표면에 미세한 2차 버를 만들 수 있으나, 지립형 연마재를 통해 형성된 2차 버는 고정된 형태의 버가 아니어서 강압적인 방법으로 제거를 하지 않으면 최종제품화 하였을 경우 제품품질을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

2차 버 가공후에는 필름의 표면을 니들 스크래치(Scratch)하여 더욱 많은 양의 버를 형성할 수 있다.

필름 또는 부직포 형태의 고분자 성형물(고분자 필름;11)에 정전하를 부가하는 방법은 이미 미국특허에 공지되어 있다.

일반적으로 고분자 필름(11)을 가열상태에서 강한 전기장에 의하여 영구분극을 유도하거나 코로나 방전처리 또는 대전처리된 물방울을 이용하는 방법이 알려져 있으며, 코로나 방전처리 또는 전기장을 사용할 경우 적정한 수준의 대전효과를 얻기 위해서는 ±5kV 이상의 전압을 고분자 필름(11)으로부터 일정 간격이내에서 부가하거나 이에 상당하는 전기장을 형성하는 것이 필요하다.

대전 처리된 고분자 필름을 물결모양 내지는 톱니모양 또는 골판지와 유사한 형태로 절곡한 후에 밀집된 관(12) 형태로 성형할 수 있다.

구체적으로는 고분자 필름(11)을 적절한 온도로 조절된 기어의 조합을 이용하여 가공하거나 또는 평판형태의 절곡 프레스를 이용하여 물결 또는 톱니 형태로 절곡한 후에 두 장 이상의 절곡된 필름 또는 한 장의 절곡된 필름과 한 장의 평편한 필름을 열융착, 핫멜트 접착제 사용 또는 고주파 웰딩 등의 방법으로 접착하면 고분자 필름(11)으로 형성된 관(12)이 연속적으로 형성되어 있는 이중구조의 필름을 얻을 수 있다.

이 이중구조의 필름을 일정한 길이로 절단한 후에 적층하고 다시 열선을 이용하여 적절한 크기로 절단하면 밀집된 관 형태의 에어필터를 제조할 수 있다.

이때 적층된 이중구조의 필름 사이의 접착은 열선을 이용한 절단과정에서 열선 통과부위에서 자동적으로 열 융착에 의하여 이루어지게 된다.

이 과정에서 열선의 온도가 지나치게 높으면 열선 통과부위에서 고분자 필름이 과도하게 용융되어 용융된 수지가 에어필터의 통기구를 막게 된다.

또한, 열선의 온도가 지나치게 낮으면 필름 적층물의 절단시에 지나치게 강 한 힘으로 압착하게 되어 통기구의 구경이 설계된 수치보다 작은 제품을 얻게 된다.

따라서, 미려한 외관 및 설계된 크기의 통기구를 가지는 에어필터를 얻기 위해서는 열선의 온도가 적절히 조절되어야 하며 구체적으로는 100~500℃가 바람직하다.

적층 구조의 정전에어필터(10)를 제조하는 외에도 절곡된 필름 또는 2장 이상의 필름이 접착되어 이루어진 이중구조의 필름을 단순히 권취하여도 정전에어필터(10)의 제조가 가능하며, 밀집된 관(12) 형태를 제조하기 위한 몇가지 방법이 상기에 예시되었으나 본 발명의 적용범위는 이러한 적층 구조의 형성방법에 의하여 한정되지 않는다.

실시예

본 발명에 따른 정전에어필터의 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다. 이때, 사용하는 고분자 필름(11)의 재질은 폴리프로필렌필름이고, 사용하는 필름의 두께는 75~90㎛이며, 정전하 부가시 전압은 DC 10~25kV이다.

1) 연마공정 : 정전필터용으로 제작된 고분자 필름(11)을 일정한 장력을 주면서 연마하는 공정으로, 표면에 미세한 요철형성과 더불어 요철의 패턴을 형성하는 단계이다.(참고: 연마재 입자크기 +연마재 입자별 스크레치 평군 깊이 + 평균Pc : Peak count)

원단진행방향에서 수평하게 원단의 양면으로 40㎛의 연마입자들로 구성된 연마재를 롤에 접착 혹은 코팅하여 만든 연마롤을 장착하고 이 연마롤을 이용하여 고 분자 필름(11)의 양면에 미세한 요철을 원단의 진행방향과 동일하게 약 1㎛ 깊이의 요철을 100Pc이상, 5㎛이상 깊이의 요철을 20Pc이상 조밀하게 유지하면서 제조한다.(Peak count : 1cm당 지정한 사이즈 이상의 요철수, 여기서 지정한 사이즈라 함은 1㎛ 이상의 깊이 편차를 가지고 있는 것을 의미함)

미세한 요철 패턴을 형성시킨 후, 120㎛의 연마입자들로 구성된 연마재를 롤에 접착 혹은 코팅하여 만든 연마롤을 장착하고, 이 연마롤을 이용하여 상기에 언급한 동일한 방법으로 요철을 형성하며, 이때 생성되는 요철의 크기는 5㎛이상의 크기를 100Pc 이상, 20㎛이상의 크기를 20Pc이상 나오게 한다.

연마공정 후 미세한 분진 혹은 파이버가 생길 수 있는데, 이는 인공적인 에어블로우장치 혹은 극세사로 제조된 와이퍼를 압착하여 만든 크린롤을 연마공정 마지막부분에 양면으로 설치하여 강한 압력을 가하여 통과시키면 미세한 분진 혹은 파이버가 제거되고, 이 제거된 미세한 분진 혹은 파이버는 크린롤의 상단의 접착시스템에 의해 다시 제거하는 방식으로 작업의 연속성을 위하여 설치한다.

이후 요철된 필름의 표면에 미세한 파이버를 형성하기 위해 니들 혹은 이와 유사한 형태로 가공 혹은 코팅된 롤을 이용하여 필름의 이송속도보다 빠른 속도로 회전시키면서 필름표면을 가공하게 되면, 요철이 형성된 필름표면에 강압적인 방법으로 제거되지 않는 새로운 버형태의 미세한 파이버가 생성된다.

이렇게 형성된 미세한 파이버를 갖는 스크레치형 요철 패턴은 고분자 필름(11)의 표면적을 극대화시켜 먼지의 포집능력을 상승시키며, 기공형성시 공기흐름에 장애를 주어 정전효과를 상승시키게 하는데 지대한 영향을 준다.

2) 정전하 부가 : 패턴이 형성된 고분자 필름(11)을 10~25mm의 높이를 유지하면서 하단에 +극, 상단에 -극을 약 10~25kV의 전압을 부가한다.

이때, 상단에는 텅스텐와이어, 텅스텐 핀, 메탈계를 사용하며, 하단에는 메탈계 플레이트에 세라믹으로 절연피막처리를 한 후 사용한다. 이때 세라믹 코팅은 약 30~200㎛정도가 적당하며, 이보다 두꺼울시에는 절연성이 너무 높아 DC Supply 장치에 내구성에 문제가 될 수 있다.

이렇게 전압을 부가하게 되면 고분자 필름(11)은 세라믹으로 코팅된 메탈 플레이트 하판에 밀착되어 저속으로 이송하게 되고, 강한 코로나 방전에 의해 정전필터용으로 제작된 고분자 필름(11)은 전하의 방향성을 가지게 된다.

3) 필름의 절곡성형 : 이렇게 인위적으로 전기적인 특성을 가지게 된 고분자 필름(11)들을 반원형 형태로 가공된 기어 롤 금형을 이용하여 고분자 필름(11)을 인위적으로 하부 기어롤(13)의 각 기어 사이공간에 강제로 넣어주게 되고, 2차 기어롤에 제품 형태를 보존하여 압연롤(14)에서 라미네이팅(Laminating)이 되기까지의 제품 이송에서 제품의 탈착을 방지한다.

제품의 탈착을 방지하기 위해 하부 기어롤(13)의 경우 약 40도의 온도가 유지되어야 하며, 고온이 되면 제품의 특성변화에 영향을 줄 수 있어 고분자 필름(11)이 탈착이 되지 않게 약 30~60도 사이에서 온도를 조절 해준다.

온도가 높을 수록 고분자 필름(11)의 밀착성이 높아져 공정속도를 올릴 수 있다. 고분자 필름(11)의 경우 핫 멜트공정을 거치면서 고분자 필름(11)의 상면에 2~3mm 간격으로 0.1~0.2mm 직경의 핫멜트가 길이방향으로 연속적으로 코팅이 되며, 압연롤(14)에 의해 절곡되어 하부기어롤(13)의 기어 사이에 삽입된 형태로 진행된 고분자 필름(11)과의 라미네이팅이 이루어진다.

이렇게 라미네이팅이 되어 나오는 고분자 필름(11)은 라미네이팅된 필름구조를 이루며, 컷팅장치(15)에 의해 일정한 사이즈로 컷팅이 되어 적층장치(16)에 자동 적층되게 된다.

적층된 필름을 도 3의 열선 와이어를 이용한 컷팅장치(15)로 컷팅하게 되면 고분자 필름(11)은 열에 의해 순간용융이 되며, 중력에 의해 아래 방향으로 고분자 필름(11)의 용융액이 흐르게 되고, 이 용융된 상부 필름과 열선 와이어의 이동에 따라 용융된 하부 필름과의 순간 접착이 이루어지게 된다.

상기 열선으로 Ni-Cr와이어가 가장 적당하며, 열선의 직경은 0.2~0.5mm로 한다. 필름의 용융시 순간적으로 용융액이 하부로 흘러내리는 것을 방지하기 위해 폴리프로필렌 필름의 MFI수치를 5이하로 한다.

따라서, 부직포 혹은 페이퍼형 연마재로써 필름 원단 표면에 미세한 요철을 가진 패턴을 형성하고, 이 미세한 표면 요철을 가진 필름에 입자크기가 상이한 부직포 혹은 페이퍼형 연마재를 이용하여 패턴을 주게 되며, 공기 통과시 먼지 집진표면적의 극대화와 공기흐름의 유동성을 주게 된다.

불규칙한 표면요철을 형성한 필름을 니들 혹은 이와 유사한 형태로 가공 혹은 표면처리된 롤을 이용하여 필름 표면가공을 하게되면 미세한 파이버형태의 버가 발생하게 된다.

여기서, 니들 혹은 이와 유사한 형태로 가공 혹은 표면처리된 형태의 크기는 10~40㎛이며 불규칙하게 분포하게 한다. 이는 필름의 한쪽 표면에 집중적으로 깊은 골을 만들어 필름이 국부적으로 찢어지는 현상을 방지하기 위함이다.

또한, 최종적으로 제품화하였을시 공기흐름의 변화율을 더욱 증가시킬 수 있고, 10~25kV의 DC전압을 필름 양쪽면에 부가하여 필름을 극성화된 정전하를 가지게 하여 미세한 먼지포집효과를 증대시킬 수 있으며, 공기의 흐름에 영향을 주는 압력손실을 최소화하여 강압적인 공기정화방식에 사용되는 팬의 용량을 최소화하여 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 정전에어필터 및 그 제조방법에 의하면, 필름 원단 표면에 미세한 요철을 가진 패턴을 형성하고, 이 미세한 표면 요철을 가진 필름에 입자크기가 상이한 부직포 혹은 페이퍼형 연마재를 이용하여 패턴을 주게 되며, 공기 통과시 먼지 집진표면적의 극대화와 공기흐름의 유동성을 유도하며, 전압을 필름 양쪽면에 부가하고 필름을 극성화된 정전하를 가지게 하여 미세한 먼지의 포집효과를 증대시킬 수 있으며, 공기의 흐름에 영향을 주는 압력손실을 최소화하고 강압적인 공기정화방식에 사용되는 팬의 용량을 최소화하여 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 정전에어필터의 제조방법에 있어서,

   두장의 편평한 고분자 필름에 항균제를 첨가하는 단계;

   상기 고분자 필름의 표면에 불규칙한 요철구조를 형성하도록 표면연마하는 단계;

   상기 고분자 필름에 정전하를 부가하는 단계;

   상기 고분자 필름 중 하나를 물결모양 또는 톱니모양으로 절곡하는 단계;

   상기 고분자 필름이 밀집된 관형태가 형성되도록 상기 절곡된 고분자 필름과 편평한 고분자 필름을 접착수단으로 접착하여 고분자 필름으로 형성된 관이 연속적으로 형성되어 있는 이중구조의 필름을 얻는 단계;

   상기 이중구조의 필름을 일정한 길이로 절단한 후에 적층하고 다시 열선을 이용하여 절단하는 단계;

   를 포함하며,

   상기 적층된 이중구조의 필름 사이의 접착은 온도가 100～150℃인 열선을 이용한 절단과정에서 열선 통과부위에서 자동적으로 열융착에 의하여 이루어지도록 하되, 열선을 이용한 절단시 고분자 필름이 열에 의해 순간용융이 되며, 중력에 의해 아래 방향으로 고분자 필름의 용융액이 흐르게 되면서 이 용융된 상부 필름과 열선의 이동에 따라 용융된 하부 필름과의 순간 접착이 이루어지도록 하는 단계;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전에어필터의 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 고분자 필름은 두장 모두 절곡 후 접착되는 것을 특징으로 하는 정전에어필터의 제조방법.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 고분자 필름은 기어롤의 조합에 의해 절곡성형되는 것을 특징으로 하는 정전에어필터의 제조방법.
10. 삭제
11. 청구항 7에 있어서, 상기 접착수단은 열융착, 핫멜트 접착제 사용 및 고주파 용접 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정전에어필터의 제조방법.

Images