KR102157444B1 - Multy-Layer Structure Filter Medium For High-Performance Air Cleaning Filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-layered filter media for high-performance air purification filters.
공기정화용 필터는 프리필터, 방진마스크, 공기청정기용 필터, 자동차용 캐빈 에어필터, 클린룸용 고성능 필터 등 다양한 분야에 걸쳐 사용되며, 제조 방법 또는 사용되는 소재에 의해 다양하게 분류할 수 있다. 필터는 여과 성능에 따라 Pre Filter, Medium Filter, HEPA Filter로 구분할 수 있으며, Pre Filter는 약 50% 내외의 오염원을 제거하고 Medium Filter는 80%, HEPA Filter는 95% 이상의 오염원을 제거할 수 있는 기능을 가지고 있다. 특히 HEPA Filter는 0.3 마이크론(PM 0.3) 크기의 초미세먼지를 99.97% 여과하는 고성능 필터를 일컫지만 95%이상 또는 97% 이상을 semi-HEPA Filter로 명명하여 사용하기도 한다.Filters for air purification are used in various fields such as pre-filters, dust masks, filters for air purifiers, cabin air filters for automobiles, and high-performance filters for clean rooms, and can be classified in various ways according to manufacturing methods or materials used. Filters can be classified into Pre Filter, Medium Filter, and HEPA Filter according to their filtration performance. Pre Filter removes about 50% of pollutants, Medium Filter removes 80%, HEPA Filter removes more than 95% pollutants. Have. In particular, HEPA Filter refers to a high-performance filter that filters 99.97% of ultrafine dust in the size of 0.3 microns (PM 0.3), but more than 95% or more than 97% is named and used as semi-HEPA Filter.
일반적인 필터여재료 사용되는 소재는 Cotton, Wool, Polyamide(Nylon), Polypropylene(PP), Polyethylene(PE), Polyacrylonitrile(PAN), Polyethylene terephthalate(PET), Polyphenylenesulphide(PPS), M-Polyaramid(Nomex), Polyimide(PI), Polytetrafluoroethylene(PTFE), Glass, Ceramic 등이 있으며, 필터 여재로 1990년대까지 주로 유리섬유를 주재료로 하는 필터를 제조하여 사용하였으나, 유리섬유의 잠재적인 인체 위험 요소와 더불어 고성능 필터에서의 압력 손실 등 사용상의 성능 문제로 다른 화학섬유 소재로 대체되고 있다.Common filter materials are Cotton, Wool, Polyamide(Nylon), Polypropylene(PP), Polyethylene(PE), Polyacrylonitrile(PAN), Polyethylene terephthalate(PET), Polyphenylenesulphide(PPS), M-Polyaramid(Nomex), There are Polyimide (PI), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Glass, Ceramic, etc. Until the 1990s, filters mainly made of glass fiber were manufactured and used as filter media, but in addition to the potential human hazard of glass fiber, high-performance filters It is being replaced with other chemical fiber materials due to performance problems such as pressure loss of
화학섬유 필터 여재 소재는 PP, PE, PET와 같은 합성 섬유이며 수중에서 부직포 웹을 형성시키는 Wet-laid 제조방법 또는 열가소성 고분자를 용융하여 연속 필라멘트 방식으로 방사하여 아스피레이터를 통해 상온 고압으로 섬유를 극세화 시키는 방법인 스펀본드 제조방법과 열가소성 고분자를 용융하여 압력을 통해 방출함과 동시에 Hot and Compressed Air를 통해 섬유를 극세화 시켜 만드는 멜트 블로운 제조방법으로 제조되는 필터가 주를 이룬다.The chemical fiber filter material is synthetic fibers such as PP, PE, PET, and a wet-laid manufacturing method that forms a nonwoven web in water, or a thermoplastic polymer is melted and spun in a continuous filament method, and the fibers are spun at room temperature and high pressure through an aspirator. The main focus is a spunbond manufacturing method, which is a method of making microfine, and a filter manufactured by a melt blown manufacturing method that melts and releases a thermoplastic polymer through pressure and at the same time makes the fiber micro-fine through Hot and Compressed Air.
현 산업에서 사용되는 고성능 필터(HEPA, E12 ~ H13 또는 MERV 15~16)들의 대부분은 앞서 언급된 스펀본드 방식과 멜트 블로운 방식으로 제조된 부직포를 동시에 열/압력 등을 가하여 하나로 합지하여 제조되는 것이 일반적이다.Most of the high-performance filters (HEPA, E12 ~ H13 or MERV 15~16) used in the current industry are manufactured by combining the aforementioned nonwoven fabrics manufactured by the spunbond method and melt blown method into one by simultaneously applying heat/pressure, etc. It is common.
상기 방법 등으로 제조되는 부직포는 단섬유의 직경(데니아), 필터의 중량 등으로 부직포 여재가 가지는 기공의 크기와 부피를 제어하는 방식으로, 스펀본드 방법으로 제조되는 부직포의 경우 평균 20~40 um 직경을 가지는 단섬유로 구성되어 있어 섬유의 직경과 필터의 중량을 제어하는 방식으로는 높은 부피비를 가지면서 균일한 기공을 가지는 구조를 형성시키기 어려워 미세입자를 효과적으로 제거할 수 있는 공기정화용 필터 여재로 사용하는 것이 어려우며, 멜트 블로운 방식으로 제조되는 부직포 또한 단섬유의 직경이 평균 1~5 um 사이에 분포하고 있어 PM 0.3 ~ PM 0.6 수준의 초미세입자를 효과적으로 제거할 수 없어 정전 보유량이 상대적으로 높은 PP소재 등을 사용하여 강제적으로 정전기를 부여하여 정전기적인 힘에 의해 초미세입자를 여과시키는 방법을 주로 사용하고 있다.The nonwoven fabric manufactured by the above method is a method of controlling the size and volume of the pores of the nonwoven fabric filter material by the diameter (denia) of the short fibers, the weight of the filter, etc., in the case of the nonwoven fabric manufactured by the spunbond method, on average 20 to 40 um It is composed of short fibers having a diameter, so it is difficult to form a structure with uniform pores while having a high volume ratio by controlling the diameter of the fibers and the weight of the filter. It is a filter media for air purification that can effectively remove fine particles. It is difficult to use, and the nonwoven fabric manufactured by the melt blown method also has a relatively high electrostatic retention because the diameter of the short fibers is distributed between an average of 1 to 5 um, so it is not possible to effectively remove ultrafine particles of PM 0.3 to PM 0.6. It is mainly used to filter out ultrafine particles by electrostatic force by forcibly applying static electricity using PP material.
공기정화 필터에 작용하는 여과 메커니즘은 관성충돌(inertia impaction), 직접차단(direct interception), 확산(diffusion), 중력침강(gravitation setting), 정전기력(electrostatic)의 기본 4가지 현상에 의하여 지배를 받는다. 관성충돌은 단일섬유에 대해 유체가 고정된 물체에 접근할 대, 유체의 유선을 다라 유입된 입자가 섬유 근처에서 유선이 곡선을 이루면 입자의 관성 때문에 유선을 벗어나 섬유에 충돌하게 되고 섬유 표면에 부착되어 입자가 포집 되는 현상이다. 직접 차단은 입자가 유선을 벗어나지 않더라도 유선이 섬유 표면으로부터 입자의 반경보다 내부에 있을 때에 섬유에 포집 되는 현상이다. 확산은 입자 크기가 0.5 ㎛이하의 매우 작은 입자가 기체의 흐름이 아닌 자체의 무작위적인 운동인 브라운 운동에 의한 확산으로 유체의 이동속도와 다른 속도로 움직이다가 단일 섬유에 접촉 포집하게 되는 현상으로 Van der Waals 힘, 정전기력, 화학적 힘 등과 같이 물체 표면을 향해 끌어당기는 힘이 존재한다면 입자는 물체 표면에 포집 된다. 중력침강은 보다 크고 무거운 입자의 경우 자체 무게에 의해 필터 여재의 섬유상에 침하되어 포집되는 현상을 말한다.The filtering mechanism acting on the air cleaning filter is governed by four basic phenomena: inertia impaction, direct interception, diffusion, gravitation setting, and electrostatic. Inertial collision is when a fluid is approached to a fixed object for a single fiber, when the inflow particles follow the streamline of the fluid and the streamline curves near the fiber, the inertia of the particle breaks the streamline and collides with the fiber and adheres to the fiber surface. It is a phenomenon in which particles are collected. Direct blocking is a phenomenon in which the streamline is trapped in the fiber when the streamline is within the radius of the particle from the fiber surface even if the particle does not deviate from the streamline. Diffusion is a phenomenon in which very small particles with a particle size of 0.5 µm or less move at a speed different from the moving speed of the fluid due to diffusion due to Brownian motion, which is not a flow of gas, but in contact with a single fiber. Particles are trapped on the object surface if there is a pulling force toward the object surface such as Van der Waals force, electrostatic force, or chemical force. Gravity sedimentation refers to a phenomenon in which larger and heavier particles settle on the fibers of the filter media by their own weight and are collected.
현 상용화 되어있는 부직포 형태의 필터 여재는 이 중 관성충돌과 직접차단 그리고 정전기력에 의한 확산 포집 메커니즘이 작용하여 초미세입자를 여과시키는데 특히, 상기 서술된 바와 같이 단섬유의 직경이 마이크로 단위로서 이와 함께 형성되는 기공의 크기 또한 입자의 크기에 비해 상대적으로 매우 큼으로 초미세입자들의 제거에 정전기력을 주로 사용하고 있다.Currently commercially available filter media in the form of non-woven fabrics filter ultrafine particles through inertial collisions, direct blocking, and diffusion and collection mechanisms by electrostatic force. In particular, as described above, the diameter of the short fibers is formed in micro units. Since the size of the pores is also relatively large compared to the size of the particles, electrostatic force is mainly used to remove the ultrafine particles.
하지만 정전기력을 부여한 여과 필터의 경우 시간이 흐름에 따라 자연적으로 정전기력이 감소하게 되고 또한 외부의 다습한 환경 조건 등에 의해 정전기력이 더욱 빨리 상실되게 되어 여과 효율이 급격하게 감소하게 된다.However, in the case of a filtration filter to which electrostatic force is applied, the electrostatic force naturally decreases as time passes, and the electrostatic force is lost more quickly due to external humid environmental conditions, so that the filtration efficiency rapidly decreases.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나가 섬유의 직경이 나노단위인 단섬유를 적층하여 필터는 제조하는 방법이 있다. 나노섬유를 이용하여 필터를 제조하는 방법으로는 전기방사 방식이 널리 통용되고 있는데 용매에 용해된 고분자를 강한 전기적 인력에 의하여 직경이 나노단위인 섬유로 직접 방사하는 것이 특징이다.One of the methods for solving this problem is a method of manufacturing a filter by laminating short fibers having a diameter of nano units. As a method of manufacturing a filter using nanofibers, an electrospinning method is widely used, and is characterized by direct spinning of a polymer dissolved in a solvent into fibers having a nanoscale diameter by strong electrical attraction.
하지만 전기방사 방식으로 제조되는 나노섬유는 방사 공정과 매커니즘이 비교적 간단하여 접근하기 쉽지만 실제 방사 과정에 있어서 다양한 공정 매개변수가 서로 상호작용 하고 있으며, 이러한 매개변수의 변화와 공정 완성도에 따라 제조되는 섬유의 직경의 분포가 다양하게 나타날 수 있다. 또한, 균일하지 못한 나노섬유로 이루어진 나노섬유 웹은 직경 편차에 의해 불균일한 기공을 형성하게 되고 기공 분포도 또한 넓게 분포함에 따라 입자 여과성능과 압력손실에서 좋지 못한 성능이 나타나게 된다.However, nanofibers manufactured by the electrospinning method are easy to access because the spinning process and mechanism are relatively simple, but various process parameters interact with each other in the actual spinning process, and fibers manufactured according to changes in these parameters and process completion. The distribution of the diameter of can be varied. In addition, the nanofiber web made of non-uniform nanofibers forms uneven pores due to diameter variations, and pore distribution is also widely distributed, resulting in poor performance in particle filtration performance and pressure loss.
또한 나노섬유는 나노크기의 직경을 가짐으로써 물리적인 물성이 높지 않아 나노섬유 웹 단독으로 필터 여재를 구성하기 힘들어 비교적 강인한 물리적 특성을 나타내는 부직포 지지체에 적층하게 된다. 하지만 전기방사를 통해 나노섬유가 방사되는 과정(고분자 사슬이 상호간에 얽힘과 연신이 반복되어 섬유가 형성되는 과정)에서 용매의 성분은 공기 중으로 휘발되며 고체 형태의 섬유가 지지체 위에 적층되게 되는데 열/압력, 접착제의 처리 등 추가적인 후가공을 하지 않으면 지지체에서 나노섬유웹이 쉽게 탈리되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 탈리 현상은 결국 나노섬유 웹이 적용된 필터 여재가 기능을 하지 못하게 하는 요인이 되며, 열/압력, 접착제 처리 등의 방법은 공정요소의 추가로 생산 비용 상승을 통한 가격 경쟁력 약화의 요인으로도 작용한다.In addition, since nanofibers have a nano-sized diameter, it is difficult to form a filter media with a nanofiber web alone, because physical properties are not high, and thus, it is laminated on a non-woven fabric support that exhibits relatively strong physical properties. However, in the process of spinning nanofibers through electrospinning (a process in which polymer chains are repeatedly entangled and stretched to form fibers), the components of the solvent are volatilized into the air, and solid fibers are stacked on the support. If no additional post-processing such as pressure or adhesive treatment is performed, the nanofiber web easily detaches from the support. This desorption phenomenon eventually becomes a factor that prevents the filter media applied with the nanofiber web from functioning, and methods such as heat/pressure and adhesive treatment also act as a factor of weakening price competitiveness through increased production costs due to the addition of process factors. do.
따라서 상기 서술된 문제점을 해결한 나노섬유가 적층된 여과필터의 성능개선을 통한 필터 개발이 시급한 실정이다.Therefore, it is urgent to develop a filter through performance improvement of a filtration filter in which nanofibers are stacked to solve the above-described problems.
그러므로 본 발명은 상기 서술된 종래기술의 문제점을 해결하여 열/압력, 접착제의 처리 등 추가적인 후가공을 하지 않고도 나노섬유를 지지체에 단단히 고정시킬 수 있어 제조공정이 간단함과 동시에 비용적 절감효과를 보일 수 있고, 부직포 지지체에 다층구조의 나노섬유 웹을 형성함에 따라 여과효율이 가장 뛰어난 나노섬유 여과층의 섬유 적층 균일성과 기공의 균일성이 증가하여 높은 입자여과효율을 가지는 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.Therefore, the present invention solves the problems of the prior art described above, and can firmly fix the nanofibers to the support without additional post-processing such as heat/pressure and adhesive treatment, thereby simplifying the manufacturing process and reducing cost. And, as a multilayered nanofiber web is formed on a nonwoven fabric support, the fiber lamination uniformity and pore uniformity of the nanofiber filtration layer with the highest filtration efficiency increase. It is a technical task to provide structural filter media.
그러므로 본 발명에 의하면, 부직포, 직물 및 편물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 섬유소재로 이루어진 지지체;Therefore, according to the present invention, a support made of a fibrous material which is any one selected from the group consisting of nonwoven fabrics, fabrics and knitted fabrics;
구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 10 ~ 15%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 지지체 상부 일면에 적층되는 제1나노섬유웹; A first nanofiber web composed of a nanofiber layer having a constituent fiber diameter of 0.6 to 0.9 µm and a standard deviation of 10 to 15% and laminated on one surface of the upper portion of the support;
초미세입자를 효과적으로 여과시킬 수 있도록 구성섬유 직경이 0.05 ~ 0.25 ㎛, 표준 편차가 15~25%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 제1나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제2나노섬유웹; A second nanofiber web composed of a nanofiber layer having a constituent fiber diameter of 0.05 to 0.25 µm and a standard deviation of 15 to 25% so as to effectively filter the ultrafine particles and laminated on an upper surface of the first nanofiber web;
상기 제2나노섬유웹을 물리적 외력으로부터 보호하고 내구성을 증진시킬 수 있도록 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 15~20%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 제2나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제3나노섬유웹을 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재가 제공된다.In order to protect the second nanofiber web from physical external forces and to improve durability, the composition fiber diameter is 0.6 ~ 0.9 ㎛, the standard deviation is composed of a nanofiber layer having a standard deviation of 15 ~ 20%, and on one upper surface of the second nanofiber web There is provided a multi-layered filter material for a high-performance air purification filter, characterized in that it comprises a third nanofiber web laminated.
본 발명의 공기정화용 필터여재의 상기 지지체는 구성섬유의 섬유 평균 직경이 10 ~ 40 ㎛, 평량이 30 ~ 200 g/㎡, 두께가 0.05 ~ 0.7㎜인 것이 제공된다.The support of the filter media for air purification of the present invention is provided with an average fiber diameter of the constituent fibers of 10 to 40 µm, a basis weight of 30 to 200 g/
또한, 상기 제1나노섬유웹과 제3나노섬유웹의 평량이 1.0 ~ 4.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 15 ㎛인 것이 제공된다.In addition, it is provided that the first nanofiber web and the third nanofiber web have a basis weight of 1.0 to 4.0 g/m2 and a thickness of 1 to 15 μm.
또한, 상기 제2나노섬유웹의 나노섬유층을 구성하는 기공의 크기가 0.8 ~ 2.0㎛, 표준 편차가 5~15%인 것이 제공된다.In addition, it is provided that the size of the pores constituting the nanofiber layer of the second nanofiber web is 0.8 to 2.0 μm, and the standard deviation is 5 to 15%.
또한, 상기 제2나노섬유웹의 평량이 0.5 ~ 2.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 10 ㎛인 것이 제공된다.In addition, it is provided that the basis weight of the second nanofiber web is 0.5 to 2.0 g/
그러므로 본 발명에 의하면 열/압력, 접착제의 처리 등 추가적인 후가공을 하지 않고도 지지체 상부에 적층 되는 나노섬유웹의 잔존용매량을 제어하여 나노섬유를 지지체에 단단히 고정시킬 수 있어 제조공정이 간단함과 동시에 비용적 절감효과를 보일 수 있고, 부직포 지지체에 다층구조의 나노섬유 웹을 형성함에 따라 여과효율이 가장 뛰어난 나노섬유 여과층의 섬유 적층 균일성과 기공의 균일성이 증가함에 따라 보다 균일하고 높은 입자여과효율을 가지는 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재를 제공할 수 있으며, 별도로 나노섬유웹을 고정시키는 추가적인 지지층이 필요 없으므로 완성된 필터 여재의 두께가 감소함에 따라 필터 팩을 제조함에 따라 동 면적 대비 더 많은 면적의 필터 여재의 투입이 가능함으로써 동 여과효율 대비 낮은 차압을 얻을 수 있는 장점이 있다. Therefore, according to the present invention, the nanofibers can be firmly fixed to the support by controlling the amount of residual solvent of the nanofiber web laminated on the support without additional post-processing such as heat/pressure, adhesive treatment, etc., thus simplifying the manufacturing process. It can show cost-saving effect, and as the nanofiber web of multilayer structure is formed on the nonwoven fabric support, the fiber lamination uniformity of the nanofiber filtration layer with the highest filtration efficiency and the uniformity of pores increase. It is possible to provide a multi-layered filter media for high-performance air purification filters with efficiency, and since there is no need for an additional support layer to fix the nanofiber web separately, the filter pack is manufactured as the thickness of the finished filter media decreases. There is an advantage of obtaining a lower differential pressure compared to the copper filtration efficiency by allowing the input of a larger area of filter media.
도 1은 본 발명의 필터여재의 구조를 나타낸 단면모식도이며,
도 2는 본 발명의 필터여재의 구성요소인 부직포 지지체의 현미경사진이며,
도 3은 본 발명의 필터여재의 구성요소인 제1나노섬유웹의 현미경사진이며,
도 4는 본 발명의 필터여재의 구성요소인 제2나노섬유웹의 현미경사진이며,
도 5는 본 발명의 필터여재의 구성요소인 제3나노섬유웹의 현미경사진이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the filter media of the present invention,
2 is a micrograph of a nonwoven fabric support, which is a component of the filter media of the present invention,
3 is a micrograph of the first nanofiber web, which is a component of the filter media of the present invention,
4 is a photomicrograph of a second nanofiber web that is a component of the filter media of the present invention,
5 is a micrograph of a third nanofiber web that is a component of the filter media of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발병은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present disease may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts unrelated to the description are omitted in order to clearly describe the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재는 지지체(1); 상기 지지체의 상부면에 각각 적층되고, 나노섬유군으로 형성된 나노섬유웹(2, 3, 4)으로 구성되어 구현된다.As shown in Figure 1, the filter media according to an embodiment of the present invention is a support (1); Each laminated on the upper surface of the support, is implemented consisting of nanofiber webs (2, 3, 4) formed of a group of nanofibers.
보다 상세하게는 부직포, 직물 및 편물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 섬유소재로 이루어진 지지체(1); 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 10~15%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 지지체 상부 일면에 적층되는 제1나노섬유웹(2); 초미세입자를 효과적으로 여과시킬 수 있도록 구성섬유 직경이 0.05 ~ 0.25 ㎛, 표준 편차가 15~25%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 제1나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제2나노섬유웹(3); 상기 제2나노섬유웹을 물리적 외력으로부터 보호하고 내구성을 증진시킬 수 있도록 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 15~20%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 제2나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제3나노섬유웹(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다. More specifically, a support (1) made of a fibrous material selected from the group consisting of non-woven fabrics, fabrics and knitted fabrics; A first nanofiber web (2) composed of a nanofiber layer having a constituent fiber diameter of 0.6 to 0.9 µm and a standard deviation of 10 to 15% and laminated on one surface of the upper portion of the support; A second nanofiber web (3) composed of a nanofiber layer having a constituent fiber diameter of 0.05 to 0.25 µm and a standard deviation of 15 to 25% so as to effectively filter ultrafine particles, and laminated on the upper surface of the first nanofiber web ; In order to protect the second nanofiber web from physical external forces and to improve durability, the composition fiber diameter is 0.6 ~ 0.9 ㎛, the standard deviation is composed of a nanofiber layer having a standard deviation of 15 ~ 20%, and on one upper surface of the second nanofiber web It characterized in that it comprises a third nanofiber web (4) to be laminated.
상기 지지체는 부직포, 직물 및 편물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 섬유소재로 이루어진 것으로서 전체 나노섬유웹층을 지지하는 역할을 하는 것이다. 상기 지지체가 부직포일 때에는 PET, Polyamide(PA), Polybutylene terephthalate(PBT), Ethylene Chlorotrifluoroethylene(ECTFE) 중 어느 하나의 합성섬유를 사용할 수 있으며, 특히, PET소재로 제작된 부직포가 바람직하다. 또한, 상기 지지체의 섬유 평균 직경은 10 ~ 40 ㎛인 것이 나노섬유웹층을 적층하여 필터 여재를 제조할 때 나노섬유웹을 구성하는 기공의 크기와 분포가 균일하게 형성되므로 바람직하다. 또한, 상기 지지체는 평량이 30 ~ 200 g/㎡이고, 두께가 0.05 ~ 0.7㎜인 것이 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재의 필터 가공시에 바람직하다. 상기 지지체의 기공크기는 기공 크기 100 ~ 400 ㎛정도이다.The support is made of a fibrous material selected from the group consisting of non-woven fabrics, woven fabrics, and knitted fabrics, and serves to support the entire nanofiber web layer. When the support is a nonwoven fabric, any one synthetic fiber of PET, Polyamide (PA), Polybutylene terephthalate (PBT), and Ethylene Chlorotrifluoroethylene (ECTFE) may be used, and in particular, a nonwoven fabric made of a PET material is preferred. In addition, it is preferable that the average fiber diameter of the support is 10 to 40 µm because the size and distribution of pores constituting the nanofiber web are uniformly formed when the nanofiber web layer is stacked to prepare the filter media. In addition, it is preferable that the support has a basis weight of 30 to 200 g/
상기 지지체의 상부 일면에 적층되는 제1나노섬유웹은 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 10~15%인 나노섬유층으로 구성된다. 상기 제1나노섬유웹은 지지체의 상부 일면에 통상적인 전기방사에 의해 적층된다.The first nanofiber web laminated on the upper side of the support is composed of a nanofiber layer having a constituent fiber diameter of 0.6 to 0.9 μm and a standard deviation of 10 to 15%. The first nanofiber web is laminated on one upper surface of the support by conventional electrospinning.
상기 제1나노섬유웹은 지지체와 제2나노섬유웹의 결합 즉, 접착에 의한 고정역할을 담당한다. 이때 제1나노섬유웹의 구성섬유의 직경은 0.6 ~ 0.9 ㎛사이에 분포하는 것이 방사과정에서 방사 노즐과 콜렉터 사이에 발생하는 강한 고전압과 마찰에 의해 지지체에 발생되는 정전기로 인한 나노섬유가 지지체 섬유에 집중되는 현상을 방지할 수 있으며, 여과를 담당하는 제2나노섬유웹을 구성하는 섬유의 직경이 상기 부직포 지지체의 섬유직경의 1/400 ~ 1/30인 경우에 제1나노섬유웹 상부에 추가의 제2나노섬유을 적층할 경우 제2나노섬유웹을 구성하는 섬유의 직경과 기공크기가 충분히 균일하게 형성될 수 있게 한다.The first nanofiber web plays a role of fixing the support and the second nanofiber web by bonding, that is, adhesion. At this time, the diameter of the constituent fibers of the first nanofiber web is distributed between 0.6 ~ 0.9 ㎛. Nanofibers due to static electricity generated on the support due to strong high voltage and friction generated between the spinning nozzle and the collector during the spinning process It is possible to prevent the phenomenon of concentration in the second nanofiber web in charge of filtering, and when the diameter of the fibers constituting the second nanofiber web in charge of filtration is 1/400 to 1/30 of the fiber diameter of the nonwoven fabric support, When the additional second nanofibers are stacked, the diameter and pore size of the fibers constituting the second nanofiber web can be sufficiently uniformly formed.
제1나노섬유웹을 형성하는 나노섬유의 섬유 평균직경이 0.6 ㎛미만인 경우에는 오히려 나노섬유의 지지체 섬유로의 집중 현상이 발생할 수 있는 문제점이 발생하여 나노섬유의 기공이 불균일해짐으로써 제2나노섬유웹 또한 기공의 크기가 불균일해져 전체적인 필터여재의 여과효율이 감소할 수 있다. 0.9 ㎛ 초과인 경우에는 형성되는 나노섬유층의 기공이 과다하게 커짐으로써 제2나노섬유웹을 적층함에 있어 제1나노섬유웹의 나노섬유로의 집중 현상이 발생할 수 있다.When the average fiber diameter of the nanofibers forming the first nanofiber web is less than 0.6 µm, a problem that may occur in the concentration of the nanofibers to the support fibers occurs, and the pores of the nanofibers become uneven. In addition, the size of the pores of the web becomes uneven, so that the filtration efficiency of the filter medium may decrease. When the thickness is more than 0.9 μm, the pores of the formed nanofiber layer become excessively large, and thus concentration of the first nanofiber web into the nanofibers may occur when the second nanofiber web is stacked.
또한, 직경에 대한 표준편차가 표준 편차가 10~15%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 제1나노섬유웹이 지지층과 제2나노섬유웹을 고정시키는 목적에 있어 제1나노섬유웹이 지지체에 적층되었을 때 잔존된 유기용매의 전체량은 단위 섬유당 5~10중량%인 것이 바람직하며, 이는 전기방사 공법으로 나노섬유를 제조할 때 팁과 콜렉트간의 거리(TCD), 고분자 용액의 농도를 제어함으로써 조절할 수 있다. 잔존 용매가 5~10중량% 수준일 때 비로소 섬유내 존재하는 잔존용매가 건조과정 중 방출되며 지지체와 제2나노섬유웹의 섬유 표면층을 녹여내게 되며, 이를 통해 섬유끼리의 결합력이 강해져 열/압력, 접착제 없이도 제1나노섬유웹 및 제2나노섬유웹을 효과적으로 지지체 표면에 고정시킬 수 있게 된다. In addition, it is preferable that the standard deviation for the diameter is 10 to 15%. More preferably, for the purpose of fixing the first nanofiber web to the support layer and the second nanofiber web, the total amount of the organic solvent remaining when the first nanofiber web is laminated on the support is 5 to 10% by weight per unit fiber. Preferably, this can be controlled by controlling the distance between the tip and the collector (TCD) and the concentration of the polymer solution when manufacturing nanofibers by the electrospinning method. Only when the residual solvent is at the level of 5-10% by weight, the residual solvent present in the fibers is released during the drying process and melts the fiber surface layer of the support and the second nanofiber web, and through this, the bonding force between the fibers is strengthened, resulting in heat/pressure. , It is possible to effectively fix the first nanofiber web and the second nanofiber web to the surface of the support without an adhesive.
잔존 용매가 5중량%미만인 경우에는 제1나노섬유웹 및 제2나노섬유웹을 효과적으로 지지체 표면에 고정시키기가 어렵게 되며, 잔존 용매의 양이 10중량% 초과시의 경우 오히려 제2나노섬유웹의 나노섬유층이 유기용매에 의해 재용해되어 섬유의 구조가 파괴되어 필터의 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.When the residual solvent is less than 5% by weight, it becomes difficult to effectively fix the first nanofiber web and the second nanofiber web on the surface of the support, and when the amount of the residual solvent exceeds 10% by weight, the nanofiber of the second nanofiber web There may be a problem in that the fiber layer is re-dissolved by the organic solvent and the structure of the fiber is destroyed, thereby deteriorating the performance of the filter.
또한, 상기 제1나노섬유웹의 평량이 1.0 ~ 4.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 15 ㎛인 경우에 충분히 지지체 상부에 균일한 기공을 가지는 구조로 제1나노섬유웹이 적층됨으로서 후에 제2나노섬유웹이 더욱 균일하게 적층될 수 있는 조건이 된다. In addition, when the basis weight of the first nanofiber web is 1.0 to 4.0 g/m2 and the thickness is 1 to 15 μm, the first nanofiber web is laminated in a structure having uniform pores on the support body. It is a condition in which the fiber web can be laminated more evenly.
상기 제1나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제2나노섬유웹은 초미세입자를 효과적으로 여과시킬 수 있도록 하는 것으로서 구성섬유 직경이 0.05 ~ 0.25 ㎛이며 표준 편차가 5~15%인 나노섬유층으로 구성된다. The second nanofiber web laminated on the upper surface of the first nanofiber web is to effectively filter ultrafine particles, and is composed of a nanofiber layer having a fiber diameter of 0.05 to 0.25 μm and a standard deviation of 5 to 15%. .
상기 제2나노섬유웹은 제1나노섬유웹의 상부 일면에 전기방사에 의해 적층된다. 본 발명에서 제1나노섬유웹, 제2나노섬유웹 및 제3나노섬유웹은 통상적으로 전기방사 공법으로 나노섬유를 제작할 수 있는 소재의 경우 그 소재에 대한 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에스터계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리아미드계, 폴리설폭사이드계로 이루어진 군에서 선택되는 합성고분자 또는 천연셀룰로오스계를 포함하는 천연고분자성분이 사용될 수 있다. 다만 전기방사 공법을 통해 제작되어야 함으로 강한 내화학성을 지녀 유기용제 또는 용제에 녹지 않은 화학 소재에 대한 경우에는 제한이 있을 수 있다. The second nanofiber web is laminated on one upper surface of the first nanofiber web by electrospinning. In the present invention, the first nanofiber web, the second nanofiber web, and the third nanofiber web are generally not limited to the material in the case of a material capable of producing nanofibers by an electrospinning method. As a non-limiting example thereof, a synthetic polymer selected from the group consisting of polyester-based, polyurethane-based, polyolefin-based, polyamide-based, and polysulfoxide-based natural polymer components including natural cellulose-based may be used. However, since it must be produced through the electrospinning method, there may be restrictions in the case of organic solvents or chemical materials that are not dissolved in solvents that have strong chemical resistance.
또한, 제2나노섬유웹은 다중층 구조로 이루어진 공기정화용 필터여재에서 필터의 성능을 결정짓는 층으로서 구성섬유의 평균 직경은 0.05 ~ 0.25㎛에서 분포한다.In addition, the second nanofiber web is a layer that determines the performance of the filter in the filter media for air purification having a multilayer structure, and the average diameter of the constituent fibers is distributed in the range of 0.05 ~ 0.25㎛.
일반적으로 섬유의 직경이 감소할수록 섬유의 적층이 세밀하게 분포되어 필터여재의 압력손실 값이 증가한다고 알려져 있으나, 구성섬유의 평균 직경은 0.05 ~ 0.25㎛에서 분포할 때 오히려 Slip effect에 의해 drag force가 감소하게 되며 초미세입자를 제외한 공기의 흐름에 영향을 덜 받게 되어 오히려 필터여재의 압력손실 값이 작아지는 결과를 볼 수 있다. In general, it is known that as the diameter of the fibers decreases, the layer of fibers is more closely distributed and the pressure loss value of the filter medium increases. It decreases and is less affected by the air flow except for the ultrafine particles, so the pressure loss value of the filter media is reduced.
필터의 성능(여과효율, 차압)은 나노섬유의 평균 직경이 0.05 ~ 0.25 ㎛일때 효과가 최대화가 되며, 평균직경이 상기의 분포와 같으며 표준편차가 15~25%인 경우 균일한 직경과 기공의 크기와 분포를 얻음으로써 여과효율 및 압력손실이 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 하지만 나노섬유의 단위직경이 0.05 ㎛ 미만일 경우 제2나노섬유웹을 구성하는 나노섬유의 직경이 굉장히 세밀해져 기계적/물리적 강도가 저하되어 필터 여재를 절곡하여 필터화 할 때 구조파괴가 일어날 수 있으며, 나노섬유의 직경이 너무 작음으로써 제1나노섬유웹층에 균일하지 못한 기공이 형성되게 되고 굉장히 작은 기공이 형성됨으로써 오히려 공기의 흐름을 방해하여 차압이 증가하게 되는 문제가 발생한다. 또한 나노섬유의 단위직경이 0.25 ㎛를 초과하면 필터를 구성하는 나노섬유의 직경이 두꺼워지게 되고 나노섬유의 평균 직경이 0.05 ~ 0.25㎛일 때 형성되는 기공의 크기와 동일한 수준의 기공 크기와 분포를 가지게 하기 위해서는 더 많은 양의 나노섬유를 적층해야 함으로 오히려 동일 여과 효율일 때 비해 차압이 급격하게 증가하여 필터의 성능이 감소하게 된다. Filter performance (filtration efficiency, differential pressure) is maximized when the average diameter of the nanofibers is 0.05 ~ 0.25 ㎛, and when the average diameter is the same as the above distribution and the standard deviation is 15 ~ 25%, uniform diameter and pores By obtaining the size and distribution of, the effect of reducing filtration efficiency and pressure loss can be obtained. However, if the unit diameter of the nanofibers is less than 0.05 µm, the diameter of the nanofibers constituting the second nanofiber web becomes very fine, and the mechanical/physical strength decreases, and structural destruction may occur when the filter media is bent and filtered. When the diameter of the nanofibers is too small, uneven pores are formed in the first nanofiber web layer, and very small pores are formed, which in turn interferes with the flow of air and increases the differential pressure. In addition, when the unit diameter of the nanofibers exceeds 0.25 ㎛, the diameter of the nanofibers constituting the filter becomes thick, and the pore size and distribution of the same level as the size of the pores formed when the average diameter of the nanofibers is 0.05 ~ 0.25㎛. In order to have a larger amount of nanofibers, the differential pressure increases sharply compared to the same filtration efficiency, resulting in a decrease in the performance of the filter.
상기 제2나노섬유웹의 평량이 0.5 ~ 2.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 10 ㎛인 것이 높은 여과효율과 낮은 압력손실을 가질 수 있어 바람직하다. 평량이 0.5 g/㎡미만, 두께가 1㎛미만인 경우에는 나노섬유의 적층량이 적어 형성되는 기공의 크기가 증가하여 여과효율이 감소하는 문제점이 발생하며, 평량이 2.0 g/㎡을 초과하거나 두께가 10 ㎛ 초과하는 경우에는 과도한 적층으로 인한 닫힌 기공의 형성으로 인해 공기정화용 필터여재의 핵심 성능 중 하나인 압력손실 값이 증가하게 된다. It is preferable that the second nanofiber web has a basis weight of 0.5 to 2.0 g/
상기 제2나노섬유웹의 나노섬유층을 구성하는 기공의 크기가 0.8 ~ 2.0㎛, 표준 편차가 5~15%인 것이 바람직한데, 평균 기공의 표준편차가 5~15%인 경우 충분한 필터 성능이 나올 수 있다. 이를 통해 나노섬유들로 형성된 기공의 기공분포가 매우 균일해지며, 공기 중의 초미세입자들에 대한 선택적 제거능과 압력손실이 감소되는 이점이 있다. 만일 구성하는 나노섬유의 직경이 0.25㎛을 초과하지 않더라도 평균 기공에 대한 표준편차가 15%를 초과하면 형성되는 기공이 불균일하게 되어 필터성능의 현격한 저하가 발생할 수 있다.It is preferable that the size of the pores constituting the nanofiber layer of the second nanofiber web is 0.8 to 2.0 μm and the standard deviation is 5 to 15%.If the standard deviation of the average pore is 5 to 15%, sufficient filter performance will be obtained. I can. Through this, the pore distribution of the pores formed of the nanofibers becomes very uniform, and there is an advantage in that the selective removal ability and pressure loss for ultrafine particles in the air are reduced. Even if the diameter of the constituent nanofibers does not exceed 0.25 μm, if the standard deviation of the average pores exceeds 15%, the formed pores become non-uniform, resulting in a marked decline in filter performance.
상기 제2나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제3나노섬유웹은 상기 제2나노섬유웹을 물리적 외력으로부터 보호하고 내구성을 증진시킬 수 있도록 하는 층으로서 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 15~20%인 나노섬유층으로 구성된다. The third nanofiber web laminated on the upper one surface of the second nanofiber web is a layer that protects the second nanofiber web from physical external force and improves durability, and has a constituent fiber diameter of 0.6 to 0.9 µm and a standard deviation It is composed of a 15-20% nanofiber layer.
상기 제3나노섬유웹 또한 제2나노섬유웹과 동일한 방법으로 제2나노섬유웹상부에 적층이 되며, 제2나노섬유웹이 물리적 외력으로부터 박리 또는 구조 파괴가 되는 것을 막아주는 역할을 주로 한다.The third nanofiber web also serves to prevent the second nanofiber web and is the second nanofiber web upper stacked in the same way, the second nanofiber web is peeled off or structure destruction against physical external forces mainly.
제3나노섬유웹을 형성하는 구성섬유의 평균직경이 0.6 ㎛보다 작은 경우에는 오히려 적층되는 나노섬유의 기공의 크기가 작아지며 이와 동시에 평량이 1.0 g/㎡가 미만이 되며, 두께가 15 ㎛보다 큰 경우에 나노섬유의 적층량이 많아져 닫힌 기공이 형성되는 등 전체적인 필터여재의 여과효율이 감소할 수 있다. When the average diameter of the constituent fibers forming the third nanofiber web is less than 0.6 µm, the size of the pores of the nanofibers to be laminated decreases, and at the same time, the basis weight is less than 1.0 g/
제3나노섬유웹을 형성하는 구성섬유의 평균직경이 0.9 ㎛을 초과하면 형성되는 기공의 크기가 증가하게 되고 이에 따라 제2나노섬유웹이 외부로 노출되는 영역이 커짐으로써 제2나노섬유웹을 보호하지 못하는 문제점이 발생한다.When the average diameter of the constituent fibers forming the third nanofiber web exceeds 0.9 µm, the size of the pores formed increases, and accordingly, the area where the second nanofiber web is exposed to the outside increases, thereby forming the second nanofiber web. There is a problem that cannot be protected.
또한, 섬유직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛, 평량이 1.0 ~ 4.0 g/㎡, 두께가 1~15 ㎛일 경우에는 제2나노섬유웹을 보호할 수 있는 충분한 기계적 강도를 가질 수 있는 조건이 된다. In addition, when the fiber diameter is 0.6 to 0.9 µm, the basis weight is 1.0 to 4.0 g/
다음의 실시예에서는 본 발명의 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.In the following examples, a non-limiting example of manufacturing the multilayer structure filter material for a high-performance air purification filter of the present invention is given.
[실시예 1~4][Examples 1 to 4]
평균 직경 20 ㎛인 PET섬유로 구성되고, 부직포 평량이 100 g/㎡이고, 두께가 0.45 ㎜인 부직포지지체를 표 1의 생산속도로 고분자 혼합 용액이 방사되는 방사구간으로 이송시켰다. 그의 일면에 폴리에테르술폰의 비율은 28 wt%이며 유기용매제는 디메틸포름아미드와 M-메틸-2-피롤리디돈이 각각 6:4의 부피비로 혼합된 혼합용매 72 wt%인 제1나노섬유웹용으로 제조된 고분자 혼합용액을 용액통에 투입하고 경로를 거쳐 지정된 토출량에 따라 노즐에서 토출하여 적층하여 표 1의 제1나노섬유웹을 형성한다. 이때 노즐과 콜렉터간의 거리는 175㎜이고, 인가전압은 20 kV이다. 제1, 제2, 제3 나노섬유웹을 형성하는 방사구간의 온도는 25℃ 습도는 50 RH%으로 동등하다.A non-woven fabric support composed of PET fibers having an average diameter of 20 μm, a non-woven fabric basis weight of 100 g/
연속하여 그 상층에 폴리에스터술폰이 18 wt%, 디메틸포름아미드와 M-메틸-2-피롤리디돈이 각각 8:2의 부피비로 혼합된 혼합용매 82 wt%인 제2나노섬유웹용으로 제조된 고분자 혼합용액을 용액통에 투입하고 경로를 거쳐 지정된 토출량에 따라 노즐에서 토출하여 적층하여 표 1의 제2나노섬유웹을 형성한다. 이때 노즐과 콜렉터간의 거리는 100 ㎜ 이고, 인가전압은 30 kV이다. Prepared for the second nanofiber web with 82 wt% of a mixed solvent in which 18 wt% of polyester sulfone and dimethylformamide and M-methyl-2-pyrrolididone were mixed in a volume ratio of 8:2 in the upper layer successively The polymer mixed solution is injected into the solution container and discharged from the nozzle according to the specified discharge amount through the path and laminated to form the second nanofiber web of Table 1. At this time, the distance between the nozzle and the collector is 100 mm, and the applied voltage is 30 kV.
상기 제2나노섬유웹 상층에 폴리에스터술폰이 26 wt%, 디메틸포름아미드와 M-메틸-2-피롤리디돈이 6:4의 부피비로 혼합된 혼합용매 74 wt%인 제3나노섬유웹용으로 제조된 고분자 혼합용액을 용액통에 투입하고 경로를 거쳐 지정된 토출량에 따라 노즐에서 토출하여 적층하여 표 1의 제3나노섬유웹을 형성하였다. 이때 노즐과 콜렉터간의 거리는 175 ㎜ 이고, 인가전압은 20 kV이다. For the third nanofiber web of 74 wt% of a mixed solvent in which 26 wt% of polyester sulfone and dimethylformamide and M-methyl-2-pyrrolidone are mixed in a volume ratio of 6:4 on the upper layer of the second nanofiber web The prepared polymer mixed solution was put into a solution container, discharged from a nozzle according to a specified discharge amount through a path, and laminated to form the third nanofiber web of Table 1. At this time, the distance between the nozzle and the collector is 175 mm, and the applied voltage is 20 kV.
<실험예><Experimental Example>
1. 나노섬유웹 및 지지체의 두께 측정1. Thickness measurement of nanofiber web and support
두께는 디지털 두께 측정기(547-401, Mitutoyo)를 사용하여 3회 측정 평균을 사용하였다. 이 때 샘플은 나노섬유웹을 층별로 이형지에 방사하여 필름 형태로 제작하여 사용하였다.As for the thickness, an average of three measurements was used using a digital thickness gauge (547-401, Mitutoyo). At this time, the sample was used by spinning a nanofiber web layer by layer on a release paper to form a film.
2. 구성 섬유의 직경 및 표준편차 측정2. Measurement of diameter and standard deviation of constituent fibers
구성섬유의 직경과 표준편차는 주사전자현미경(SU8010, Hitachi)을 사용하여 관찰하였으며, 섬유의 직경은 이미지 분석프로그램인 ImageJ(Wayne Rasband)를 사용하여 샘플당 100개씩 직경을 구한 후 그 평균값을 취하였다. The diameter and standard deviation of the constituent fibers were observed using a scanning electron microscope (SU8010, Hitachi), and the diameter of the fibers was calculated by using ImageJ (Wayne Rasband), an image analysis program, to determine the diameter of 100 pieces per sample and then take the average value. I did.
3. 평균 기공 크기 측정3. Measure average pore size
평균 기공크기는 Capillary Flow Porometer(CFP-1500AEX, Porous Materials Inc(PMI))를 사용하여 Modified ASTM F316 기준에 의해 측정하였다.The average pore size was measured according to the Modified ASTM F316 standard using a Capillary Flow Porometer (CFP-1500AEX, Porous Materials Inc (PMI)).
4. 평량 측정4. Basis weight measurement
평량은 각 나노섬유웹 적층시 적층 구간에 이형지를 이용하여 구간별로 100 ㎜2 크기의 필름형 정사각형 샘플을 채취하여 디지털 저울을 이용하여 이형지를 제거한 3회 측정한 것의 평균값을 취하여 측정한다.The basis weight is measured by taking the average value of the three measurements obtained by removing the release paper using a digital scale by collecting a film-shaped square sample of 100 mm 2 size for each section using a release paper in the lamination section when laminating each nanofiber web.
5. 여과효율 평가5. Filtration efficiency evaluation
필터여과효율과 차압은 필터여과효율시험기(Model 3160, TSI)를 사용하여 시험하였으며, EN 1822-3 시험법에 의하여 각 0.3 ~ 0.6 um의 NaCl 에어로졸을 샘플크기 100 cm2에 유량 32 l/min(여과속도 5.33 cm/s)로 여과시켜 측정하였으며, 여과효율은 입자 0.3 um에서의 효과를 나타내었다.Filter filtration efficiency and differential pressure were tested using a filter filtration efficiency tester (Model 3160, TSI), and according to the EN 1822-3 test method, each 0.3 ~ 0.6 um NaCl aerosol was subjected to a sample size of 100 cm 2 and a flow rate of 32 l/min. It was measured by filtering at (filtration rate 5.33 cm/s), and the filtration efficiency showed an effect at 0.3 um of particles.
6. 필터성능 평가6. Filter performance evaluation
필터의 성능은 품질인자(Quality factor, QF)를 통해 계산하였다.The performance of the filter was calculated through the quality factor (QF).
7. 잔존용매량 확인7. Check the amount of residual solvent
제1나노섬유웹의 잔존용매량을 확인하기 위한 방법으로 헤드스페이스-기체크로마토그래피/질량분석법(HS-GC/MS)을 사용하였다. 제조된 제1나노섬유웹의 시료를 채취한 후 헤드스페이스 바이알에 시료를 넣어 밀폐하여 약 60 ℃ ~ 80 ℃로 가열한 다음 상부 기체 일정량을 기체크로마토그래프/질량분석기에 주입하여 정량분석을 한 후 시료의 무게대비 잔존해있는 용매의 양을 %로 나타내었다.Headspace-gas chromatography/mass spectrometry (HS-GC/MS) was used as a method for determining the amount of residual solvent in the first nanofiber web. After taking a sample of the prepared first nanofiber web, put the sample in a headspace vial, seal it, heat it to about 60 ℃ ~ 80 ℃, and inject a certain amount of upper gas into a gas chromatograph/mass spectrometer for quantitative analysis. The amount of residual solvent relative to the weight of the sample was expressed in %.
측정된 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The measured results are shown in Table 1 below.
1 : 부직포 지지체 2 : 제1나노섬유웹
3 : 제2나노섬유웹 4 : 제3나노섬유웹1: non-woven fabric support 2: first nanofiber web
3: second nanofiber web 4: third nanofiber web
Claims (5)
구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 10~15%인 나노섬유층으로 구성되고 상기 지지체 상부 일면에 적층되며, 잔존된 유기용매의 전체량이 구성섬유당 5~10중량%이고 평량이 1.0 ~ 4.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 15 ㎛인 제1나노섬유웹;
초미세입자를 효과적으로 여과시킬 수 있도록 단위섬유 직경이 0.05 ~ 0.25 ㎛, 표준 편차가 15~25%인 나노섬유층으로 구성되고 기공의 크기가 0.8 ~ 2.0㎛, 표준 편차가 5~15%이며, 평량이 0.5 ~ 2.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 10 ㎛이고 상기 제1나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제2나노섬유웹;
상기 제2나노섬유웹을 물리적 외력으로부터 보호하고 내구성을 증진시킬 수 있도록 구성섬유 직경이 0.6 ~ 0.9 ㎛이며 표준 편차가 15~20%인 나노섬유층으로 구성되고 평량이 1.0 ~ 4.0 g/㎡, 두께가 1 ~ 15 ㎛이고, 상기 제2나노섬유웹의 상부 일면에 적층되는 제3나노섬유웹을 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재.A support made of a fibrous material selected from the group consisting of nonwoven fabrics, fabrics and knitted fabrics;
Constituent fibers consist of a nanofiber layer with a diameter of 0.6 to 0.9 ㎛ and a standard deviation of 10 to 15% and are laminated on one surface of the upper side of the support, and the total amount of remaining organic solvent is 5 to 10% by weight per constituent fiber, and the basis weight is 1.0 to 4.0 g/m 2, a first nanofiber web having a thickness of 1 to 15 μm;
In order to effectively filter ultrafine particles, it is composed of a nanofiber layer with a unit fiber diameter of 0.05 to 0.25 µm and a standard deviation of 15 to 25%, and a pore size of 0.8 to 2.0 µm and a standard deviation of 5 to 15%. A second nanofiber web having a thickness of 0.5 to 2.0 g/m2 and a thickness of 1 to 10 μm and laminated on one upper surface of the first nanofiber web;
In order to protect the second nanofiber web from physical external force and to improve durability, it is composed of a nanofiber layer with a diameter of 0.6 to 0.9 µm and a standard deviation of 15 to 20%, and a basis weight of 1.0 to 4.0 g/m 2 and a thickness. Is 1 to 15 ㎛, and a third nanofiber web laminated on the upper surface of the second nanofiber web.
상기 지지체는 구성섬유의 섬유 평균 직경이 10 ~ 40 ㎛, 평량이 30 ~ 200 g/㎡, 두께가 0.05 ~ 0.7㎜인 것을 특징으로 하는 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재The method of claim 1,
The support is a multi-layered filter medium for high performance air purification filters, characterized in that the fiber average diameter of the constituent fibers is 10 to 40 µm, the basis weight is 30 to 200 g/m 2 and the thickness is 0.05 to 0.7 mm.
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