KR102005386B1 - 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터에 관한 것으로, 소면 공정을 거쳐 웹의 형태를 갖는 부직포를 형성하는 부직포 제조단계와 상기 부직포 제조단계를 통해 제조된 부직포에 난연액을 함침시키는 난연액 함침단계와 상기 난연액 함침단계 후 부직포에서 여분의 난연액을 짜내는 난연액 스퀴즈단계와 상기 난연액 스퀴즈단계 후 부직포에 탄소나노튜브를 분사하여 부착시키는 부착단계와 상기 증착단계 후 부직포를 건조시키는 건조단계 및 상기 건조단계 후 부직포를 필터프레임에 인서트 성형하여 동일체로 형성하는 부직포 인서트 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법이 개시된다.

Description

차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터{MANUFACTRING METHOD OF CAR AIR CLEANER AND CAR AIR CLEANER MANUFACTURED THE SAME}

본 발명은 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부직포에 탄소나노튜브가 부착된 필터를 차량용 에어클리너에 적용시켜 필터의 기계적 성질을 향상시켜 필터의 기대 수명을 증가시키며 우수한 항균성 및 항바이러스성을 갖는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 에어클리너는 공기 중에 함유되어 있는 모래나 먼지 등을 제거 분리하며 깨끗한 공기가 엔진에 공급되도록 하고 공기가 흡입될 때 발생하는 소음을 억제하며 역화 시에 불길을 저지하도록 차량에 설치된다.

부연하자면, 공기속의 모래나 먼지 등이 엔진에 흡입되면 이것이 엔진의 연소실로 유입되어 실린더 내벽을 마모시킬 수 있을 뿐만 아니라 밸브, 베어링 등에 저항을 발생시키고 피스톤의 마모를 유발할 수 있으며 고무 실링 등을 파손시킬 수 있기 때문에 이러한 오염물질을 제거할 필요성이 있으며, 엔진의 회전수가 높아지게 되면 많은 양의 공기와 연료가 요구되는 바, 한꺼번에 많은 양의 공기가 유입될 경우 이로부터 발생하는 소음을 억제해야 하는 필요성이 존재한다. 이러한 에어클리너를 도 1에 의거하여 설명한다.

도 1은 일반적인 차량용 에어클리너를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 종래의 차량용 에어클리너는 크게 하우징(10)과 필터유닛(20)으로 구성된다. 하우징(10)은 차량의 흡기계에 설치되어 흡기계를 통해 엔진으로 공급되는 공기가 하우징(10)을 통과하도록 설치된다.

이러한, 차량의 흡기계에 설치되는 하우징(10)은 상부가 개방되고 일측에 흡기 포트(11a)가 형성된 몸체(11), 몸체(11)의 상부에 마련되고 흡기 포트(11a)와 대향하는 타측에 배기 포트(12a)가 형성된 커버(12)로 구성되어 몸체(11)와 커버(12)의 결합시 하우징(10) 내부에 형성된 공간에 필터유닛(20)이 장착된다.

필터유닛(20)은 몸체(11)와 커버(12)의 결합면에 결속되는 필터프레임(21), 필터프레임(21)의 외곽 둘레에 구비되어 하우징(10) 내부와 필터프레임(21) 사이를 실링하는 가스켓(22), 필터프레임(21)에 인서트 사출되어 필터프레임(21)과 일체로 형성되는 필터(23)로 구성된다. 이때, 필터(23)는 부직포로 이루어져 공기중에 포함된 모래나 먼지 등의 이물질을 필터링하게 되며, 필터(23)는 일정 거리 주행 시 마다 교환하게 된다. 이와 같은 차량용 에어클리너에 적용되는 필터의 제조방법을 도 2에 의거하여 설명한다.

도 2는 종래 차량용 에어클리너에 적용되는 필터의 제조공정을 도시한 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 종래의 필터는 섬유로 웹(Web)을 형성하기 위해 오프너기에 원면(原綿)을 혼합시켜 stable fiber(양털모양의 곱슬한 형태 또는 골판지 형태)인 섬유를 풀어낸 후 카딩기에 주입해 웹(Web)을 형성시켜 적층롤러에 적층하고, 피딩롤을 통해 상부층에 공급이 됨과 동시에 하층 피딩롤에서는 천연섬유가 공급적층되어 니들 펀칭기에서 상(上)에서 하(下)로 각각 왕복으로 니들 펀칭되는 공정으로 이루어진다.

또한, 펀칭된 부직포는 권취롤러에 의하여 “롤”로 감기어 부직포는 난연(방염)액 저장조에 투입되어 난연(방염)액이 부직포에 잘 스며들게 한 후 압착탈수기에서 탈수공정을 거쳐 고주파건조기 또는 열풍건조기에서 건조를 거치게 되며, 부직포 가장자리가 약간 굳어진 것을 복원기에 유입하여 원상태로 복원시키고 권취롤러에 와인딩하여 생산하게 된다.

그러나, 상기와 같은 부직포로 이루어진 종래의 필터는 기계적 성질이 우수하지 못하여 제품 수명의 연장을 기대할 수 없으며 항균성 및 항바이러스성이 취약한 문제가 있다.

KR 20-0388849 B (2005.06.27)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부직포에 탄소나노튜브가 부착된 필터를 차량용 에어클리너에 적용시켜 필터의 기계적 성질을 향상시켜 필터의 기대 수명을 증가시키며 우수한 항균성 및 항바이러스성을 갖는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 소면 공정을 거쳐 웹의 형태를 갖는 부직포를 형성하는 부직포 제조단계와 상기 부직포 제조단계를 통해 제조된 부직포에 난연액을 함침시키는 난연액 함침단계와 상기 난연액 함침단계 후 부직포에서 여분의 난연액을 짜내는 난연액 스퀴즈단계와 상기 난연액 스퀴즈단계 후 부직포에 탄소나노튜브를 분사하여 부착시키는 부착단계와 상기 증착단계 후 부직포를 건조시키는 건조단계 및 상기 건조단계 후 부직포를 필터프레임에 인서트 성형하여 동일체로 형성하는 부직포 인서트 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 부착단계는 상기 난연액 스퀴즈단계를 거친 부직포가 컨베이어에 의해 이송되고, 부직포가 안치된 상기 컨베이어를 중심으로 상부에 탄소나노튜브를 분사시키는 분사노즐이 설치되고, 하부에 자석이 설치되어 상기 컨베이어에 안치된 부직포에 탄소나노튜브를 인력으로 부착시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부착단계는 화학기상증착(CVD)에 의해 제조된 탄소나노튜브가 상기 분사노즐에 공급되는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 소면 공정을 거쳐 웹의 형태를 갖는 부직포를 형성하는 부직포 제조단계와 상기 부직포 제조단계를 통해 제조된 부직포에 난연액을 함침시키는 난연액 함침단계와 상기 난연액 함침단계 후 부직포에서 여분의 난연액을 짜내는 난연액 스퀴즈단계와 상기 난연액 스퀴즈단계 후 부직포에 탄소나노튜브를 분사하여 부착시키는 부착단계와 상기 증착단계 후 부직포를 건조시키는 건조단계 및 상기 건조단계 후 부직포를 필터프레임에 인서트 성형하여 동일체로 형성하는 부직포 인서트 성형단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 에어클리너의 필터에 의하면, 차량용 에어클리너의 필터를 구성하는 부직포에 탄소나노튜브가 마련되어 필터의 기계적 성능을 향상시켜 필터의 기대 수명을 증가시킬 뿐만 아니라 탄소나노튜브가 갖는 항균성 및 항바이러스성이 향상되어 차량의 내부로 유입되는 공기의 품질을 향상시키게 되고 이에 따라 차량의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 에어클리너를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래 차량용 에어클리너에 적용되는 필터의 제조공정을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 중 부착단계를 나타낸 개략도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법은 부직포 제조단계(S100), 난연액 함침단계(S200), 난연액 스퀴즈단계(S300), 부착단계(S400), 건조단계(S500), 부직포 인서트 성형단계(S600)로 이루어진다.

부연하자면, 부직포 제조단계(S100)는 섬유를 개면하고, 개면된 섬유를 직선상으로 뻗치게 하여 평행하게 배열하는 소면 공정(Carding Process)을 거쳐 웹의 형태를 갖는 부직포를 형성하게 된다.

이때, 섬유는 단섬유가 될 수도 있지만 필요에 따라 여러 종류의 섬유가 혼합되어 부직포를 형성할 수 있다.

난연액 함침단계(S200)는 부직포 제조단계(S100)를 통해 제조된 부직포에 난연액을 함침시켜 부직포가 쉽게 타지 않게 하는 것으로 부직포 제조단계(S100)를 거쳐 형성된 부직포를 난연액이 저장된 수조에 침지하여 부직포가 난연액을 머금게 한다.

이때, 난연액이 저장된 수조에 부직포가 침지될 때 난연액이 부직포에 쉽게 스며들 수 있도록 수조의 내부에는 부직포를 일시적으로 압착하는 압착 롤러가 설치되어 부직포가 압착 롤을 통과하여 원래의 상태로 복원될 때 난연액이 부직포의 내부 깊숙히 스며들 수 있게 한다.

난연액 스퀴즈단계(S300)는 난연액 함침단계(S200) 후 부직포에서 여분의 난연액을 짜내는 것으로 수조의 상부에 스퀴즈 롤러가 설치되어 수조의 난연액으로부터 부상하는 부직포를 가압하여 부직포에서 여분의 난연액을 짜내게 된다.

부착단계는 난연액 스퀴즈단계(S300) 후 부직포에 탄소나노튜브를 분사하여 부착시키는 것으로 부직포를 향해 탄소나노튜브를 분사하여 부직포의 섬유 표면에 탄소나노튜브를 부착시키게 된다.

이러한 부착단계(S400)는 난연액 스퀴즈단계(S300)를 거친 부직포가 컨베이어에 의해 이송되는 과정 중에 실시될 수 있다. 이를 도 4에 의거하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법 중 부착단계를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 부착단계(S400)는 난연액 스퀴즈단계(S300)를 거친 부직포(P)가 컨베이어(100)에 안치되어 이송된다.

이때, 컨베이어(100)의 상부에는 탄소나노튜브를 분사시키는 분사노즐(200)이 설치되어 부직포(P)가 컨베이어(100)에 의해 이송될 때 분사노즐(200)을 통해 탄소나노튜브가 분사된다.

이렇게, 컨베이어(100)에 안치된 부직포(P)에 탄소나노튜브를 분사하게 되는 분사노즐(200)은 도면에 도시된 바와 같이 부직포의 진행방향을 따라 여러 개가 설치되어 탄소나노튜브를 분사하여 부직포(P)의 전면적에 걸쳐 균일하게 탄소나노튜브를 부착시키게 된다.

또한, 분사노즐(200)을 통해 탄소나노튜브가 부직포(P)에 분사될 때 탄소나노튜브가 부직포(P)에 더욱 용이하게 부착될 수 있도록 컨베이어(100)의 하부에 자석(300)이 설치된다.

상기와 같이 분사노즐(200)을 통해 탄소나노튜브가 분사되는 방향과 마주하게 자석(300)이 설치되면 분사노즐(200)을 통해 분사된 탄소나노튜브를 자석이 끌어당겨 탄소나노튜브를 부직포(P)에 더욱 용이하게 부착시킬 뿐만 아니라 탄소나노튜브가 부직포(P)에 달라붙지 않고 비산되는 것을 방지하여 탄소나노튜브의 낭비를 최소화시키게 된다.

그리고, 상기 분사노즐(200)은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)장치(400)와 유로로 연결되어 화학기상증착장치(400)에서 생산된 탄소나노튜브가 유로를 통해 컨베이어(100)의 상부에 설치된 분사노즐(200)로 공급되어 컨베이어(100)에 안치된 부직포(P)에 분사된다.

건조단계(S500)는 부착단계(S400)가 완료된 후 부직포를 건조하는 것으로, 부직포의 섬유 표면에 뭍은 난연액을 건조시키게 된다. 이러한 건조단계(S500)는 부직포의 진행방향에 터널형태의 챔버를 형성하고, 상기 챔버의 내측에 빛 에너지 또는 열 에너지를 발생시키는 장치를 설치하여 부직포를 향해 제공함으로써 부직포를 건조할 수 있다.

부직포 인서트 성형단계(S600)는 건조단계(S500)가 완료된 후 부직포를 필터프레임에 인서트 성형하여 동일체로 형성하는 것으로, 건조단계(S500)가 완료된 부직포는 일정한 크기로 재단되고 이렇게 재단된 부직포는 차량용 에어클리너의 필터프레임을 성형하는 금형에 인서트되어 사출됨으로써, 필터프레임과 부직포가 동일체로 형성되는 차량용 에어클리너의 필터로 제조된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 필터 제조방법에 의하면, 차량용 에어클리너의 필터를 구성하는 부직포에 탄소나노튜브가 마련되어 필터의 기계적 성능을 향상시켜 필터의 기대 수명을 증가시킬 뿐만 아니라 탄소나노튜브가 갖는 항균성 및 항바이러스성이 향상되어 차량의 내부로 유입되는 공기의 품질을 향상시키게 되고 이에 따라 차량의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 분사노즐(200)을 통해 탄소나노튜브가 부직포(P)에 분사될 때 탄소나노튜브가 부직포의 전면적에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있도록 부직포 진행방향의 컨베이어(100)에 교차하는 방향으로 분사노즐(200)이 설치될 때 상기 분사노즐(200)이 부직포(P)의 진행방향과 교차하는 방향으로 좌우로 왕복 운동하며 탄소나노튜브를 부직포(P)에 분사할 수도 있다.

또한, 상기와 같이 분사노즐(200)이 왕복 운동하게 될 때 분사노즐(200)의 분사압력, 부직포(P)의 이송속도 및 분사노즐(200)의 좌우 왕복 운동 중 분사노즐(200)의 이동속도를 조절하여 탄소나노튜브를 부직포(P)의 전면적에 걸쳐 균일하게 분포할 수 있다.

또한, 탄소나노튜브가 부직포에 더욱 견고하게 부착되어 탄소나노튜브가 부직포에서 탈락을 방지할 수 있게 분사노즐에 공급되는 탄소나노튜브는 아크릴계 바인더 및 물을 일정비율로 배합한 상태로 공급하여 탄소나노튜브를 부직포에 견고하게 부착할 수 있다.

그리고, 부직포를 이송하는 컨베이어의 하부에 분사노즐을 통해 부직포에 분사된 후 부직포에 부착되지 않고 비산된 탄소나노튜브를 회수하는 탄소나노튜브 회수장치가 마련될 수 있다.

이러한 탄소나노튜브 회수장치는 부직포에 부착되지 않고 비산된 탄소나노튜브를 흡기하는 진공흡입모듈 및 상기 진공흡입모듈로 수거된 탄소나노튜브로부터 이물질을 제거하는 필터링모듈 및 이렇게 필터링된 탄소나노튜브를 분사노즐에 재공급하는 재공급모듈로 구성되어 분사노즐을 통해 부직포를 향해 분사된 탄소나노튜브 중 부직포에 부착되지 않은 탄소나노튜브를 회수하여 다시 사용할 수 있다.

100 : 컨베이어 200 : 분사노즐
300 : 자석 400 : 화학기상증착장치
P : 부직포

Claims (4)

1. 소면 공정을 거쳐 웹의 형태를 갖는 부직포를 형성하는 부직포 제조단계;
   상기 부직포 제조단계를 통해 제조된 부직포에 난연액을 함침시키는 난연액 함침단계;
   상기 난연액 함침단계 후 부직포에서 여분의 난연액을 짜내는 난연액 스퀴즈단계;
   상기 난연액 스퀴즈단계 후 부직포에 탄소나노튜브를 분사하여 부착시키는 부착단계; 및
   상기 부착단계 후 부직포를 건조시키는 건조단계; 및
   상기 건조단계 후 부직포를 필터프레임에 인서트 성형하여 동일체로 형성하는 부직포 인서트 성형단계;를 포함하고,
   상기 부착단계는
   상기 난연액 스퀴즈단계를 거친 부직포가 컨베이어에 의해 이송되고, 부직포가 안치된 상기 컨베이어를 중심으로 상부에 탄소나노튜브를 분사시키는 분사노즐이 설치되고, 하부에 자석이 설치되어 상기 컨베이어에 안치된 부직포에 탄소나노튜브를 인력으로 부착시키는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 부착단계는
   화학기상증착(CVD)에 의해 제조된 탄소나노튜브가 상기 분사노즐에 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터 제조방법.
   
4. 청구항 1에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너의 필터.

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