KR101740117B1 - 부직포 필터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 부직포 필터의 제조방법은 소정의 두께로 제작된 부직포를 제공하는 단계, 상기 부직포를 점착 바인더 수지에 함침하는 단계, 상기 점착 바인더 수지에 함침된 부직포를 건조하는 단계, 상기 건조된 부직포 상에 활성탄 분말을 도포하여 상기 부직포의 섬유 표면에 활성탄 분말을 부착하는 단계, 상기 활성탄 분말이 부착된 부직포의 상면 및 하면에 표층재를 적층하는 단계, 및 상기 부직포와 상기 표층재를 압착하는 단계를 포함한다.

Description

부직포 필터의 제조방법{Manufacturing Method for Non-woven Filter}

본 발명은 부직포 필터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 대기 중에 존재하는 자동차 배기가스나 각종 산업계에서 발생하는 각종 가스 및 분진을 여과하는 부직포 필터는 가스 및 분진 등을 제거해 주는 흡착층과 이 흡착층을 고정시켜 주고 형태를 유지시켜 주는 부직포층으로 구성되어 있다.

흡착층은 일반적으로 탈취 성능이 우수한 활성탄 소재로 구성되어 있으며, 유해가스의 탈취 성능을 향상시키기 위하여 활성탄의 표면에 화학적인 점착 처리를 하는 경우도 있다. 이 흡착층은 열가소성 수지가 활성탄의 입자들을 서로 접착하여 시트상의 형태를 가지고 있다. 이때, 흡착층이 단독으로 있을 경우에는 약한 물리적인 힘에 의하여 활성탄이 흡착층에서 탈락이 쉽게 일어난다. 상기 부직포층은 형태안정성이 불안정한 흡착층의 형태를 잡아주는 역할과 대기중의 먼지 입자를 여과해주는 기능을 가지고 있으며, 단섬유 부직포, 장섬유 부직포, 직물 형태의 소재를 사용할 수 있다.

또한, 부직포층 사이에 있는 흡착층에서 활성탄 입자간의 결합력이 약하거나 부직포층과 흡착층 간의 결합력이 약할 경우 흡착층의 활성탄이 부직포 필터 여지에서 탈락되는 현상이 발생할 수 있다.

한국공개특허 제10-2007-0035344호

본 발명의 일 측면은 부직포를 점착 바인더 수지에 함침하고 이를 건조한 후 활성탄을 도포함으로써, 활성탄의 필터 효과를 극대화시킴과 동시에 효율적으로 부직포 필터를 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터의 제조방법은 소정의 두께로 제작된 부직포를 제공하는 단계, 상기 부직포를 점착 바인더 수지에 함침하는 단계, 상기 점착 바인더 수지에 함침된 부직포를 건조하는 단계, 상기 건조된 부직포 상에 활성탄 분말을 도포하여 상기 부직포의 섬유 표면에 활성탄 분말을 부착하는 단계, 상기 활성탄 분말이 부착된 부직포의 상면 및 하면에 표층재를 적층하는 단계, 및 상기 부직포와 상기 표층재를 압착하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 부직포는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌비닐아세테이트, 폴리에스테르, 및 폴리나일론 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 제조될 수 있다.

또한, 상기 점착 바인더 수지는 아크릴계 에멀젼으로서, 아크릴 수지 고형분 함량이 58 내지 60 wt%의 범위를 갖는다.

또한, 상기 부직포와 표층재는 초음파 융착 또는 열카렌딩으로 압착될 수 있다.

또한, 상기 활성탄의 입도는 20 내지 120 mesh이고, 도포량은 50 내지 500 g/㎡ 이다.

또한, 상기 부직포의 중량은 20 내지 100 g/㎡이고, 두께는 1 내지 5㎜ 이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부직포를 점착 바인더 수지에 함침한 후 활성탄을 도포함으로써, 활성탄의 기공이 막힘없이 부직포 섬유 사이에 활성탄이 고정되는 부직포 필터를 제조할 수 있다.

또한, 활성탄이 부착된 부직포의 상면 및 하면에 표층재를 적층함으로써, 부착된 활성탄의 탈락을 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터의 제조공정을 모식적으로 나타낸 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터를 연속적으로 제조하는 각 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터의 제조방법은 소정의 두께로 제작된 부직포(10)를 제공하는 단계, 상기 부직포를 점착 바인더 수지(20)에 함침하는 단계, 상기 점착 바인더 수지(20)에 함침된 부직포(10)를 열풍 건조하는 단계, 상기 열풍 건조된 부직포 상에 활성탄 분말(30)을 도포하여 상기 부직포의 섬유(11) 표면에 활성탄 분말(30)을 부착하는 단계, 상기 활성탄 분말(30)이 부착된 부직포(10)의 상면 및 하면에 표층재(40)를 적층하는 단계, 및 상기 부직포(10)와 상기 표층재(40)를 압착하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 점착 바인더 수지에 부직포를 함침한 후, 활성탄을 도포하는 공정을 통하여, 부직포와 활성탄의 접착력을 유지하면서 활성탄 기공의 막힘없이 여과 성능을 유지할 수 있는 부직포 필터를 제조하는 것이 가능하다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터의 제조공정을 모식적으로 나타낸 확대 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터를 연속적으로 제조하는 각 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 부직포 필터의 제조방법을 공정별로 나누어 살펴보기로 한다.

우선, 소정의 두께로 부직포(10)를 제작한다.

상기 부직포(10)는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌비닐아세테이드, 폴리에스테르, 및 폴리나일론 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이를 혼용하여 제조될 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 단독 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 함께 저융점 수지인 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등을 혼용하여 제조하는 것이 바람직하며, 통기성이 양호한 구조로 되어 있는 부직포 형태가 유리하다.

상기 부직포(10)의 중량은 20 내지 100 g/㎡이고, 두께는 1 내지 5㎜인 것이 바람직할 수 있다.

상기 부직포(10)의 중량이 20 g/㎡ 미만일 경우 활성탄 분말 입자가 부착되는 공간을 형성하기에 충분하지 않고, 100g/㎡ 초과일 경우 경제성이 떨어질 수 있다.

또한, 상기 부직포(10)의 두께가 1mm 미만일 경우 필터로서 충분한 성능을 발휘하기 힘들며, 5mm 초과일 경우 필터의 적용제품의 설계시 제약이 발생될 수 있으며, 효율성이 떨어지게 된다.

그 다음, 상기 부직포(10)를 점착 바인더 수지(20)에 함침한다.

상기 점착 바인더 수지(20)는 활성탄 입자를 부직포 섬유 상에 밀착 고정하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 점착 바인더 수지(20)는 수용성 아크릴 수지 및 물을 포함하는 아크릴계 에멀젼일 수 있다.

또한, 상기 아크릴계 에멀젼에 점착성 부여 수지를 첨가하여 점착성을 증진시킬 수 있다. 상기 점착성 부여 수지는 점착성을 부여할 수 있는 다양한 수지 중에서 선택될 수 있으며, 본 발명에서는 로진(rosin)계 수지, 테르펜계 수지, 또는 섬유계 수지 중에서 선택된 것이 바람직할 수 있다.

상기 아크릴계 에멀젼은 건조된 상태에서도 밀착력을 충분히 유지할 수 있도록하기 위하여 아크릴 수지 고형분 함량이 58 wt% 내지 60 wt%인 것이 바람직하다. 여기서 고형분은 상기 아크릴계 에멀젼에서 물을 제외한 수용성 아크릴 수지를 의미하며, 아크릴 수지 고형분 함량이 58wt% 미만일 경우 활성탄 분말과의 밀착력이 충분히 발휘되지 못하며, 60 wt%를 초과하는 경우 건조 후의 활성탄 분말의 접착시 활성탄 기공의 개구율이 저하될 수 있다.

다음으로, 상기 점착 바인더 수지(20)에 함침된 부직포를 건조하는 단계를 거치게 된다(도 1 참조).

열풍 건조는 상기 수지 함침된 부직포가 열에 의해 변형되지 않는 온도 및 시간으로 적절히 건조하며, 바람직하게는 80 내지 150℃ 범위 내에서 열풍이나 적외선과 같은 수단을 사용하여 아크릴 에멀젼의 수분을 건조할 수 있다. 이 경우 건조온도가 80℃ 미만이면 수분제거가 충분치 않고 150℃를 초과하면 부직포의 변형이 일어날 수 있다. 또한, 건조시간은 30 내지 120분이 바람직할 수 있다. 상기 조건 하에서 열풍 건조하는 단계를 거친 후에 상기 부직포 섬유 상에는 고형분인 아크릴계 수지만이 남게 되며, 건조된 상태에서도 활성탄 분말이 부착될 수 있는 점착력을 유지할 수 있다. 즉, 건조하는 단계를 통하여 활성탄 분말의 접촉 면적을 최소화하면서도 효과적인 접착력을 유지할 수 있으며, 활성탄 분말의 기공을 막히지 않는 상태로 부직포 필터를 형성시킬 수 있게 된다.

그 다음, 상기 열풍 건조된 부직포 상에 활성탄 분말(30)을 도포하여 상기 부직포의 섬유(11) 표면에 활성탄 분말(30)을 부착하게 된다(도 2 및 도 3 참조).

활성탄은 흡착성이 강하고 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질로서, 그 제조방법은 목재, 갈탄, 이탄 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리하여, 건조시키거나 목탄을 수증기로 활성화시켜 만든다. 일반적으로 활성탄은 분말상태나 입자상태로 제조하여 사용한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 활성탄을 20 내지 120 mesh의 입도를 갖도록 분말 형태로 제조하고, 이를 상기 입도 범위 내에서 자유로이 혼용하여 사용할 수 있다. 그렇게 함으로써 도포되어 부착된 활성탄의 기공의 개구율을 극대화시킬 수 있다.

한편, 상기 점착 바인더 수지에 함침된 부직포(10)에 도포되는 활성탄 분말(30)의 양은 필터로서의 효율성을 고려할 때, 50 내지 500 g/㎡인 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 활성탄 분말(30)이 부착된 부직포(10)의 상면 및 하면에 표층재(40)를 적층하는 단계를 거친다(도 4 참조).

상기 표층재(40)는 상기 부직포(10)에 부착된 활성탄 분말(30)의 탈락을 방지하기 위하여 상기 부직포(10)의 상면 및 하면에 적층되며, 상기 부직포(10)보다 얇은 두께를 갖는 부직포인 것이 바람직하다.

또한, 표층재(40)로 사용되는 부직포의 구성 섬유로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리아미드 수지 등이 사용될 수 있으며, 이후 압착단계에서 열에 인한 표층재의 형태 변형을 방지하기 위하여 상기 활성탄 분말이 부착된 부직포(10)보다는 녹는점(Tm)이 높은 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

마지막으로,상기 활성탄 분말이 부착된 부직포(10)와 상기 표층재(40)를 압착하는 단계를 거친 후, 롤링 공정을 거쳐 제품 형태의 부직포 필터를 제조하게 된다.

여기서, 상기 활성탄 분말이 부착된 부직포(10)의 상면 및 하면에 적층된 표층재(40)는 열을 가하여 압착하게 되는데, 그 방법으로는 초음파 융착 또는 열카렌딩 등의 방법이 사용될 수 있다.

초음파 융착은 일정 전기적 에너지가 진동자를 통하여 기계적 진동 에너지로 변환되는 것을 이용하며, 본 발명에서는 초음파 혼을 통하여 상기 표층재가 적층된 부직포를 가압하면 접합면에 진동에 의한 강력한 마찰력이 발생하여 상기 부직포와 표층재가 결합하게 되며, 이 방법을 이용하는 경우 별도의 접착제를 사용하지 않음으로써 도포된 활성탄 분말의 기공이 막히지 않으면서 강력한 접착 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 열카렌딩은 상기 표층재가 적층된 부직포를 가열된 2개 이상의 롤러 또는 밸트 사이를 통과시켜 압착시킬 수 있는데, 이 경우 낮은 융점을 가진 단섬유가 롤러 또는 벨트 사이를 통과하면서 결합하게 되며, 접착 성능의 향상을 위하여 핫멜트 등을 추가적으로 도포하여 수행할 수도 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

부직포: 10 부직포 섬유: 11
점착 바인더 수지: 20 활성탄 분말: 30
표층재: 40

Claims (11)

1. 소정의 두께로 제작된 부직포를 제공하는 단계;
   상기 부직포를 아크릴 수지 고형분 함량이 58 내지 60 wt%이고 나머지는 수분인 아크릴계 에멀젼인 점착 바인더 수지에 함침하는 단계;
   상기 아크릴계 에멀젼인 점착 바인더 수지에 함침된 부직포를 80 내지 150℃ 범위의 온도에서 건조하여 수분을 제거하고 고형분인 아크릴계 수지만 남은 부직포를 얻는 단계;
   상기 고형분인 아크릴계 수지만 남은 부직포 상에 활성탄 분말을 도포하여 상기 부직포의 섬유 표면에 활성탄 분말을 부착하는 단계;
   상기 활성탄 분말이 부착된 부직포의 상면 및 하면에 표층재를 적층하는 단계; 및
   상기 부직포와 상기 표층재를 초음파 융착 또는 열카렌딩하여 압착하는 단계;를 포함하고,
   상기 부직포는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌비닐아세테이트, 폴리에스테르, 폴리아미드 수지, 및 폴리나일론 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 제조된 부직포 필터의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 부직포의 중량은 20 내지 100 g/㎡이고, 두께는 1 내지 5㎜인 부직포 필터의 제조방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 아크릴계 에멀젼은 점착성 부여 수지를 더욱 포함하는 것인 부직포 필터의 제조방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 점착성 부여 수지는 로진(rosin)계 수지, 테르펜계 수지, 및 섬유계 수지 중에서 선택된 하나인 부직포 필터의 제조방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 활성탄의 입도는 20 내지 120 mesh이고, 도포량은 50 내지 500 g/㎡인 부직포 필터의 제조방법.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 표층재는 상기 부직포보다 얇은 두께를 갖는 것인 부직포 필터의 제조방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 표층재는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌비닐아세테이트, 폴리에스테르, 폴리아미드 수지, 및 폴리나일론 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 제조된 부직포인 부직포 필터의 제조방법.
    
11. 삭제

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