KR101667186B1 - 흡착성 부직포 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡착성 부직포 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 필터(1)는 여재를 이루는 부직포(3); 상기 부직포(3) 위에 도포되는 흡착층(5); 상기 흡착층(5) 위에 도포되는 첨착층(7); 및 상기 부직포(3), 상기 흡착층(5), 및 상기 첨착층(7)을 동시에 관통하여 형성되되, 상기 부직포(3) 전체면 균일하게 분포되는 다수의 통기공(9);을 포함하여 이루어지고, 상기 흡착층(5)은 흡착성 분말에 바인더를 더하여 물과 혼합한 액상 흡착재에 의해 형성되며, 상기 바인더는 PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것을 특징으로 하며. 따라서 흡착층과 첨착층에 의해 탈취성능과 항균성능 등을 향상시키면서도, 통기공과 주름에 의해 압력손실을 줄일 수 있게 되므로, 여과성능과 통기성을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.

Description

흡착성 부직포 필터 및 그 제조방법{Nonwoven Fabric Absorption Filter And Its Manufacturing Method}
본 발명은 흡착성 부직포 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부직포에 활성탄 등과 같은 흡착재를 도포하고, 그 위에 첨착층을 도포한 뒤 다수의 통기공을 천공한 뒤, 전체적으로 주름을 잡아 여과성능과 통기성을 동시에 향상시킨 흡착성 부직포 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 집진을 통해 먼지 등의 이물질을 제거하는 집진필터와 달리 공기정화장치의 활성탄필터는 활성탄의 흡착성을 이용하여 냄새 등을 제거하는 바, 다양한 방식으로 제작이 가능하나, 대게는 부직포에 활성탄을 수납한 형태로 제작된다.
그런데, 활성탄을 내장한 타입의 부직포 필터는 활성탄의 입자성으로 인해 탈취 등의 성능이 저하되는 문제점이 있었으며, 최근에는 이러한 문제점을 해결하고자, 부직포에 직접 활성탄을 도포하여 제작하는 부직포 필터가 제안되고 있다.
이러한 부직포 필터의 한 예로 등록특허 제10-1348657호의 활성탄 부직포를 들 수 있다. 이 활성탄 부직포는 접착 성분이 침투된 원단에 활성탄을 분사하고, 진동을 주어 활성탄 입자가 원단 표면으로부터 내부의 공극에 침착되도록 하여, 활성탄이 원단의 내부에 고르게 분산되어 탈취 등의 효과를 높이고자 한 것이나, 이러한 타입의 부직포 필터 또한 부직포 섬유 사이에 활성탄 입자들이 침투하여 통기성이 크게 저하되고, 따라서 압력손실이 증대되어 공기필터로 사용하기 곤란하게 되는 문제점이 발생하며, 이를 극복하기 위해 부직포에 도포되는 활성탄의 양을 줄이면, 역으로 탈취 등 활성탄 본래의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
KR 10-1348657
본 발명은 위와 같은 종래의 활성탄 부직포 필터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 흡착에 의한 탈취 등의 성능은 향상시키면서도, 공기필터로서 사용할 수 있을 정도의 통기성을 확보함으로써, 흡착성 공기필터로 사용되는 필터의 흡착성능은 높이면서도 동시에 압력손실은 낮출 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 이와 같이 흡착성능과 통기성을 동시에 만족시킬 수 있는 흡착성 부직포 필터를 효율적으로 제작할 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 여재를 이루는 부직포; 상기 부직포 위에 도포되는 흡착층; 상기 흡착층 위에 도포되는 첨착층; 및 상기 부직포, 상기 흡착층, 및 상기 첨착층을 동시에 관통하여 형성되되, 상기 부직포 전체면 균일하게 분포되는 다수의 통기공;을 포함하여 이루어지고, 상기 흡착층은 흡착성 분말에 바인더를 더하여 물과 혼합한 액상 흡착재에 의해 형성되며, 상기 바인더는 PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 흡착성 부직포 필터를 제공한다.
또한, 상기 흡착성 분말은 활성탄 또는 제올라이트인 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡착층 전체의 무게 중 상기 PVA는 0.3043 내지 1.3694%, 상기 CMC는 0.0805 내지 0.3622%, 상기 EVA는 3.0441 내지 13.7%, 그리고 상기 나노실버는 0.0322 내지 0.145%의 무게를 차지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 부직포를 톱니 형태로 여러 번 절곡하여 형성한 복수의 주름을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 흡착성 분말과 바인더를 물과 혼합하여 액상 흡착재를 만드는 액상 흡착재 준비단계; 상기 액상 흡착재 준비단계에서 만든 액상 흡착재를 상기 부직포에 도포한 후 건조시키는 흡착층 도포단계; 상기 부직포 도포단계에서 상기 액상 흡착재가 도포된 상기 부직포에 첨착재를 도포하는 첨착층 도포단계; 상기 첨착층 도포단계에서 상기 첨착재가 도포된 상기 부직포 전체면에 균일하게 분포하도록 다수의 통기공을 천공하는 통기공 천공단계; 및 상기 통기공 천공단계에서 상기 통기공이 천공된 상기 부직포를 여러 번 절곡하여 톱니 형태를 갖는 복수의 주름을 형성하는 주름 형성단계;를 포함하여 이루어지는 흡착성 부직포 필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 흡착성 분말은 활성탄 또는 제올라이트이며, 상기 바인더는 PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡착층 도포단계는, 상기 액상 흡착재 준비단계에서 만든 상기 액상 흡착재에 상기 부직포를 디핑하여 상기 부직포에 상기 액상 흡착재를 도포하는 부직포 디핑 또는 상기 액상 흡착재 준비단계에서 만든 상기 액상 흡착재를 상기 부직포 표면에 분사하여 상기 부직포에 상기 액상 흡착재를 도포하는 흡착재 스프레잉에 의해 상기 액상 흡착재를 상기 부직포에 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명의 흡착성 부직포 필터에 따르면, 부직포 표면에 활성탄 등의 흡착재가 도포되고, 그 위에 첨착층이 도포되므로, 필터에 흡착에 의한 탈취 등의 성능은 물론, 첨착층에 의한 항균이나 곰팡이방지 등의 성능을 제공할 수 있게 된다.
이와 동시에, 부직포 전체면에 다수의 통기공을 균일하게 천공하여 흡착층이나 첨착층의 존재에도 불구하고, 필터의 통기성을 확보할 수 있으며, 따라서 흡착층 등으로 인한 압력손실을 막을 수 있게 될 뿐 아니라, 부직포 전체에 일정한 간격을 두고 복수의 주름을 형성함으로써 단위 면적 당 통기공의 개수 즉, 통기공의 밀도를 높일 수 있으므로, 필터의 통기성은 더욱 증대시키고, 압력손실은 더욱 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 흡착재를 접착하기 위한 바인더에 나노실버가 첨가되어 있으므로, 필터의 항균 성능이나 항곰팡이 성능을 더욱 증진시킬 수 있게 된다.
또한, 이와 같은 흡착층을 부직포에 도포함에 있어, 액상 흡착재에 부직포를 디핑하거나 액상 흡착재를 부직포에 스프레잉함으로써, 간단히 도포 작업을 수행할 수 있으므로, 흡착성 부직포 필터의 제조 효율성을 제고할 수 있게 된다.
또한, 흡착층이 도포된 부직포 위에 첨착층을 도포함에 있어서는 각종 첨착재를 그라비아 인쇄 방식에 의해 도포하고 있으므로, 마찬가지로 필터의 제조 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 부직포 필터를 도시한 부분 확대 사시도.
도 2는 도 1의 필터에 외곽 프레임을 끼워 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 부직포 필터의 제조방법을 개략적으로 도시한 모식도.
도 4는 도 3의 흡착성 부직포 필터의 제조방법을 도시한 흐름도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 부직포 필터를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 흡착성 부직포 필터는 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 부직포(3), 흡착층(5), 첨착층(7), 및 통기공(9)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 부직포(3)는 필터(1)의 원단을 이루는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 부직포 원단을 필터(1)의 용처에 따라 사용에 편리한 크기로 절단하여 제작되며, 절단 후 필요에 따라 외곽 모서리에 프레임(10)을 끼워 사용할 수도 있다.
상기 흡착층(5)은 위 부직포(3)에 대해 공기여과 성능 외에 탈취 등의 여러 다른 성능을 부여하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 부직포(3) 위에 도포되는 바, 바람직하게는 활성탄이나 제올라이트 등으로 이루어진 흡착성 분말(51)에 바인더(61)를 더하고, 이들을 다시 물(W)과 혼합하여 제작한 액상 흡착재(53)를 부직포(3) 위에 도포하여 형성한다.
이때, 바인더(61)는 활성탄 등으로 이루어진 흡착재(53)를 부직포(3)에 접착시켜 흡착층(5)을 형성하도록 접착제 역할을 하는 수단으로서, PVA, CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것이 바람직하다. 이 중에서, 상기 PVA(PolyVinyl Alchol)는 물에 대해 가용성인 반면, 유기용매에 대해서는 불용성인 백색 분말로, 합성섬유의 원료 등으로 널리 사용된다. 또한, 상기 CMC(CarboxyMethyl Cellulose)는 친수성, 고점성, 접착성 등의 특성을 가지고 있어 염색풀, 유화도료, 또는 접착제 등에 사용된다. 또한, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate)는 에틸렌과 비닐아세테이트를 결합하여 얻은 투명하고, 접착성과 유연성이 우수한 재료로 농도에 따라 용도를 달리 있는데, 고농도의 EVA는 접착제의 원료로 널리 사용된다. 끝으로, 나노실버는 은 입자를 나노미터 단위로 미세화하여 인체에 무해하면서도 강한 살균력을 갖도록 한 소재로서, 제품 표면에 입힌 경우 세균의 번식을 막는다.
따라서, 흡착층(5) 전체의 무게를 100%라고 할 때, 그 중에서 PVA는 0.3043 내지 1.3694%, CMC는 0.0805 내지 0.3622%, EVA는 3.0441 내지 13.7%, 그리고 나노실버는 0.0322 내지 0.145%의 무게를 차지하는 것이 바람직하다. 이때, PVA는 0.3043% 미만일 때, CMC는 0,0805% 미만일 때, EVA는 3.0441% 미만일 때 흡착재등이 부직포에서 묻어나는 등 이탈되며, 나노실버는 0.3043% 미만일 때 항균성능을 저하시킨다. 반대로, PVA는 1.3694% 초과 시, CMC는 0.3622% 초과 시, EVA는 13.7% 초과 시, 나노실버는 0.145% 초과 시 흡착층의 기공을 좁혀 탈취 성능 등 성능 저하를 초래하고, 도포된 부직포의 연신율을 낮춰 가공공정을 어렵게 하며, 가공공정에서 박리 현상을 가져온다.
상기 첨착층(7)은 탈취 외 여러 기능을 필터(1)에 부여하기 위해 위 흡착층(5) 위에 도포되는 첨착재(71) 층으로서, 그라비아 인쇄 등을 통해 위 흡착층(5) 위에 도포되어 항균/곰팡이방지 등의 역할을 한다.
상기 통기공(9)은 위와 같이 흡착층(5)과 첨착층(7)이 도포된 부직포(3)의 통기성을 높이기 위한 수단으로서, 부직포(3)는 물론, 흡착층(5)과 첨착층(7)을 동시에 관통시켜 다수 개를 형성하는 바, 통기성이 균일하게 유지되도록 부직포(3) 전체면에 균일하게 분포됨으로써 필터(1) 전체의 압력손실을 낮춘다.
끝으로, 필터(1)는 위와 같은 통기공(9)의 단위 면적 당 개수 즉, 밀도를 높이기 위한 수단으로서, 복수의 주름(11)을 구비하는 바, 이 주름(11)은 통기공(9)의 천공까지 끝마친 부직포(3)를 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 톱니 형태로 여러 번 절곡하여 형성한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡착성 부직포 필터 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 필터 제조방법은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 액상 흡착재 준비단계(S10), 흡착층 도포단계(S20), 첨착층 도포단계(S30), 통기공 천공단계(S40), 및 주름 형성단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 먼저 상기 액상 흡착재 준비단계(S10)는 부직포(3)에 흡착층(5)으로 도포되는 액상 흡착재(53)를 만드는 단계로서, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 용기(21)에 물(W)을 채우고, 활성탄 또는 제올라이트 등과 같은 흡착성 분말(51)과 바인더(61)를 용기(21) 내에 투입한 다음, 교반, 혼합하여, 액상 흡착재(53)를 만든다. 이때 사용되는 바인더(61)는 위에서 언급한 바 있듯이, PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 예컨대 활성탄으로 액상 흡착재(53)를 사용하는 경우 전체적인 비율은 아래 표 1과 같다.
PVA CMC EVA 나노실버 물 카본
카본 : 40g/㎡ *1회 첨착 0.3043% 0.0805% 3.0441% 0.0322% 80.3094% 16.2295%
카본 : 90g/㎡ *1회 첨착 0.68% 0.18% 6.85% 0.07% 55.69% 36.52%
카본 : 180g/㎡ *1회 첨착 1.3694% 0.3622% 13.7% 0.145% 11.3834% 73.04%
카본 : 125g/㎡ *2회 첨착 0.951% 0.2515% 9.514% 0.1007% 38.4602% 50.7226%
상기 흡착층 도포단계(S20)는 부직포(3)에 흡착층(5)을 도포하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 위 액상 흡착재 준비단계(S10)에서 만든 액상 흡착재(53)에 부직포(3)를 디핑(dipping)하거나 액상 흡착재(53)를 부직포(3)에 스프레잉하여 부직포(3) 전면에 액상 흡착재(53)를 도포하여 흡착층(5)을 만든 다음, 건조시킨다. 단, 건조 시 액상 흡착재(53)가 도포된 부직포(3)를 건조로에 장입하고, 170℃ 내지 180℃의 온도범위에서 1분 내지 10분 간 유지한다.
상기 첨착층 도포단계(S30)는 부직포(3) 흡착층(5)에 첨착층(7)을 도포하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 위 흡착층 도포단계(S20)에서 액상 흡착재(53)가 도포된 부직포(3) 표면에 그라비아 인쇄 등에 의해 첨착재(71)를 도포한다. 이때, 사용되는 첨착재(71)는 항균 또는 곰팡이방지 등의 기능을 갖는 기능성 소재이며, 도포롤(73) 등에 의해 흡착층(5)이 도포된 부직포(3) 표면에 도포된다.
상기 통기공 천공단계(S40)는 부직포(3)를 천공하여 필터(1)의 통기성을 높이는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 위 흡착층 도포단계(S20)와 첨착층 도포단계(S30)에서 흡착층(5)과 첨착층(7)이 차례로 도포된 부직포(3)에 펀치(91) 등으로 다수의 통기공(9)을 천공한다. 이때, 통기공(9)이 부직포(3) 전체면에 균일하게 분포되도록 함으로써, 부직포(3)의 통기성이 전체면에 걸쳐 균일하게 유지되도록 한다.
상기 주름 형성단계(S50)는 천공된 부직포(3)를 톱니 형태로 절곡하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 위 통기공 천공단계(S40)에서 다수의 통기공(9)이 천공된 부직포(3)를 톱니 형태의 횡단면을 갖도록 여러 번 절곡하여, 부직포(3) 전체가 바람직하게는 일정한 간격으로 배열되는 복수의 주름(11)을 갖도록 한다.
이에 따라, 필터(1)는 예컨대, 도 3에 도시된 것처럼, 외곽 프레임(10) 등에 의해 일정한 면적 내에 설치되는 경우, 주름(11)을 형성하지 않았을 때보다 일정 면적 내에 존재하는 통기공(9)의 개수가 증대된다. 즉, 주름(11)에 의해 절곡된 필터(1)는 일정한 설치면적 내에서의 통기공(9)의 밀도가 증대되어, 통기성이 증대되고, 따라서 압력손실이 감소한다.
이와 같은 필터의 성능은 면적이 364ㅧ280㎜이고, 주름의 피치 간격이 4.2㎜이며, 주름의 수가 총 86개인 필터에 직경이 0.7㎜이고, 간격이 상하좌우로 1.2㎜인 통기공을 천공하여 실험한 아래 표 2로부터 확인할 수 있다.
구분 압력손실(㎜Aq)
흡착재 사용량 통기공 유무 절곡 절곡 ○

40g
 X 21.4 4.7
○ 2.6 0.2
압손개선 18.8 이상 4.5

90g
 X 24 초과 12.8
○ 3.9 0.4
압손개선 20.1 이상 12.4

180g
 X 24 초과 22.1
○ 4.2 0.6
압손개선 19.8 이상 21.5

250g
 X 24 초과 24 초과
○ 4.3 0.6
압손개선 19.7 이상 23.4 이상
1 : 흡착성 부직포 필터 3 : 부직포
5 : 흡착층 7 : 첨착층
9 : 통기공 10 : 프레임
11 : 주름 13 :
13 : 수납공간 15 : 개구부
17 : 입수구 19 : 출수구
21 : 삽입관 23 : 중공부
25 : 마감캡 26, 27 : 체결부
31 : 케이싱부재 33 : 연결부재
35 : 밀봉링 37 : 삽입공
39 : 환형 시트 41 : 필터연결부재

Claims (7)

  1. 여재를 이루는 부직포(3);
    상기 부직포(3) 위에 도포되는 흡착층(5);
    상기 흡착층(5) 위에 도포되는 첨착층(7); 및
    상기 부직포(3), 상기 흡착층(5), 및 상기 첨착층(7)을 동시에 관통하여 형성되되, 상기 부직포(3) 전체면 균일하게 분포되는 다수의 통기공(9);을 포함하여 이루어지고,
    상기 흡착층(5)은 흡착성 분말에 바인더를 더하여 물과 혼합한 액상 흡착재에 의해 형성되며, 상기 바인더는 PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착성 분말은 활성탄 또는 제올라이트인 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 흡착층(5) 전체의 무게 중 상기 PVA는 0.3043 내지 1.3694%, 상기 CMC는 0.0805 내지 0.3622%, 상기 EVA는 3.0441 내지 13.7%, 그리고 상기 나노실버는 0.0322 내지 0.145%의 무게를 차지하는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 부직포(3)를 톱니 형태로 여러 번 절곡하여 형성한 복수의 주름(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터.
  5. 흡착성 분말(51)과 바인더(61)를 물(W)과 혼합하여 액상 흡착재(53)를 만드는 액상 흡착재 준비단계(S10);
    상기 액상 흡착재 준비단계(S10)에서 만든 액상 흡착재(53)를 부직포(3)에 도포한 후 건조시키는 흡착층 도포단계(S20);
    상기 흡착층 도포단계(S20)에서 상기 액상 흡착재(53)가 도포된 상기 부직포(3)에 첨착재(71)를 도포하는 첨착층 도포단계(S30);
    상기 첨착층 도포단계(S30)에서 상기 첨착재(71)가 도포된 상기 부직포(3) 전체면에 균일하게 분포하도록 다수의 통기공(9)을 천공하는 통기공 천공단계(S40); 및
    상기 통기공 천공단계(S40)에서 상기 통기공(9)이 천공된 상기 부직포(3)를 여러 번 절곡하여 톱니 형태를 갖는 복수의 주름(11)을 형성하는 주름 형성단계(S50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡착성 분말(51)은 활성탄 또는 제올라이트이며,
    상기 바인더(61)는 PVA,CMC, EVA, 및 나노실버로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡착층 도포단계(S20)는,
    상기 액상 흡착재 준비단계(S10)에서 만든 상기 액상 흡착재(53)에 상기 부직포(3)를 디핑하여 상기 부직포(3)에 상기 액상 흡착재(53)를 도포하는 부직포 디핑 또는 상기 액상 흡착재 준비단계(S10)에서 만든 상기 액상 흡착재(53)를 상기 부직포(3) 표면에 분사하여 상기 부직포(3)에 상기 액상 흡착재(53)를 도포하는 흡착재 스프레잉에 의해 상기 액상 흡착재(53)를 상기 부직포(3)에 도포하는 것을 특징으로 하는 흡착성 부직포 필터 제조방법.
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