KR102231147B1

KR102231147B1 - 공기청정기

Info

Publication number: KR102231147B1
Application number: KR1020190099518A
Authority: KR
Inventors: 윤영현
Original assignee: 남양부직포 주식회사
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-03-23
Also published as: KR20210020352A

Abstract

본 발명은 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈취성능이 우수한 공기청정기에 관한 것이다.

Description

공기청정기{Air cleaner}

최근 현대인들은 주택, 사무실, 지하공간 등의 실내공간에서 하루의 약 80% 정도를 생활하고 있는데, 이처럼 실내에서 대부분의 시간을 보내는 현대인에게 있어 쾌적한 실내 환경은 일의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 나아가서 건강을 유지하는데 매우 중요한 요소로 부각되고 있다. 특히, 인간의 생활수준이 향상됨에 따라 본인 스스로도 보다 쾌적한 실내 환경에 대한 요구가 높아지고 있다.

그러나 일반적으로 밀폐된 공간의 공기는 내실자의 호흡이나 흡연 등에 의해 시간이 지나면서 악취 및 유해가스의 함량이 증가하게 되어 내실자의 호흡에 지장을 주게 되며, 사람의 신체나 옷에서 발생하는 각종 먼지가 섞이게 되어 내실자에게 불쾌감을 유발시키게 된다.

이와 같은 불쾌감을 해결하기 위하여, 실내 공기의 먼지나 악취, 유해가스 등을 제거할 수 있는 공기청정기가 다양한 형태로 개발되고 있는 실정이다. 최근에는 이러한 공기청정기에 공기청정기능 뿐만아니라 제습과 같은 습도조절기능까지도 겸비한 공기청정기가 개발되어 보급되는 추세이다.

종래의 공기청정기는, 본체의 내부로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지와 냄새성분 등을 제거하는 필터와, 공기가 본체의 내부로 흡입되도록 공기의 흐름을 유발시키는 송풍기와, 상기 필터를 통해 정화된 공기의 습도를 조절하는 열전소자가 구비된 습도조절부를 포함한다. 상기 송풍기는 상기 습도조절부의 방열판에서 발산되는 열을 시켜주는 역할도 한다.

한편, 공기청정기에 사용되는 필터는 먼지, 냄새성분 등을 제거하기 위한 탈취필터가 구비되는 것이 일반적이며, 탈취필터는 부직포에 여러 탈취제를 구비시켜 구현된다.

부직포에 탈취제를 부여하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있는데, 대표적인 탈취제인 활성탄을 예로 들면, 대표적인 방법으로는 건식 활성탄을 핫멜트(hot melt)와 함께 스캐터링(scattering)하여 부직포 사이에 부착하는 건식코팅방법과 활성탄을 바인더(binder)와 함께 습식코팅방식으로 처리하여 부착시키는 습식코팅방법으로 구분할 수 있다. 이때, 습식 코팅방법으로 제조되는 필터가 주로 공기청정기용 탈취필터로 이용된다.

한편, 탈취효율을 올리기 위해서는 활성탄의 부착 방식에 관계없이 다량의 활성탄을 부직포 지지체에 부착시키는 것이 중요하다. 특히 바인더를 이용한 습식코팅방식을 통해 활성탄을 부직포 지지체에 부착시키기 위해서는 부직포 지지체의 재질 및 내부 구조가 중요한 역할을 한다.

종래의 활성탄 코팅용 부직포는 주로 셀룰로오스계 습식부직포가 이용되었는데, 이는 웰레이드(wet laid) 방식인 초지법을 이용하여 제조한 것이다. 이러한 상업용 습식부직포를 제조하기 위해서는 거대한 설비투자가 필요하고, 제조된 습식부직포의 포어사이즈(pore size)가 작아 기공도 및 통기도가 작고 포어사이즈(pore size) 및 두께를 조절하기가 용이하지 못해 습식코팅방식으로 활성탄 코팅용액 처리 시 충분한 활성탄을 부직포 상에 부착시키지 못하는 문제점이 발생되어 왔다.

또한 열접착섬유만으로 형성된 열융착 부직포의 경우 습식코팅방식으로 활성탄을 구비시키는 지지체로서는 기공도를 증가시키는데 그 한계가 있어서 충분한 활성탄을 부착시키기 어려운 문제가 있다.

그러나 습식코팅방식으로 활성탄이 충분히 부착되지 않은 탈취필터는 탈취효율이 현저히 열악한 문제가 있고, 활성탄의 부착량을 증가시킬 경우 부직포 내 기공구조를 변경시키거나 기공을 폐색시켜 탈취필터로서의 기능을 열화시키는 문제가 있다.

이에, 공기투과 등 탈취필터로서의 기능을 온전히 수행하는 동시에 현저한 탈취효율을 갖도록 탈취제의 부착량을 증가시킬 수 있는 탈취필터를 구비하여 탈취성능이 우수한 공기청정기에 대한 연구, 개발이 시급한 실정이다.

공개특허공보 제10-2011-0047371호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 탈취성능이 우수한 공기청정기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 공기청정기의 탈취성능을 현저히 향상시키면서도 공기투과를 저해하지 않는 공기청정기용 탈취필터를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 공기가 유입되는 유입부, 상기 유입부로 유입된 공기를 여과시키는 탈취필터, 상기 탈취필터를 통해 여과된 공기를 배출시키는 배출부, 및 외부면의 일부에 상기 유입부 및 배출부가 배치되며, 내부에 상기 탈취필터를 수용하는 함체를 포함하는 공기청정기를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탈취필터는 부직포의 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜서 구현되며, 상기 부직포는 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 지지섬유 및 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 열접착섬유를 포함하고, 상기 지지섬유는 상기 열접착섬유로 열융착되어 고정된 것일 수 있다.

또한, 상기 부직포는 통기도가 150 ~ 550ccs일 수 있다.

또한, 상기 열접착섬유 및 지지섬유는 9:1 ~ 4:6의 중량비로 포함될 수 있다.

또한, 상기 부직포는 평량이 20 ~ 140g/㎡ 이며, 두께가 0.2 ~ 1.2㎜일 수 있다.

또한, 상기 부직포는 통기도가 200 ~ 500ccs일 수 있다.

또한, 상기 부직포는 섬도가 6 ~ 15데니어인 열접착섬유와 섬도가 6 ~ 15데니어인 지지섬유가 8:2 ~ 5:5의 중량비로 포함되어 형성되며, 통기도가 300 ~ 500ccs일 수 있다.

또한, 본 발명은 부직포의 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜 구현되며, 상기 부직포는 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 지지섬유 및 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 열접착섬유를 포함하고, 상기 지지섬유는 상기 열접착섬유로 열융착되어 고정된 공기청정기용 탈취필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜서 탈취필터로 구현되는 탈취필터용 부직포에 있어서, 상기 부직포는 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 지지섬유 및 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 열접착섬유를 포함하고, 상기 지지섬유는 상기 열접착섬유로 열융착되어 고정된 것을 특징으로 하는 탈취필터용 부직포를 제공한다.

본 발명의 공기청정기는 탈취효과가 매우 뛰어나며, 이를 위해 구비되는 탈취필터는 부직포에 탈취제인 활성탄 코팅 처리시 활성탄 부착량을 현저히 증가시켜 충분한 활성탄 부착량을 가질 수 있다. 또한, 탈취필터를 구현하는 본 발명에 따른 부직포는 탈취역할을 하는 활성탄 부착량을 현저히 증가시키기에 유리하며, 형상유지력, 공기투과 및 차압발생에 따른 손상을 방지할 수 있는 기계적 강도가 담보됨에 따라서 내구성과 탈취효과가 우수한 탈취필터의 용도로 널리 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 포함되는 탈취필터에 구비된 열융착 부직포 제조공정에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 포함되는 탈취필터 제조공정에 대한 흐름도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 설명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정기는 공기가 유입되는 유입부, 상기 유입부로 유입된 공기를 여과시키는 탈취필터, 상기 탈취필터를 통해 여과된 공기를 배출시키는 배출부, 및 외부면의 일부에 상기 유입부 및 배출부가 배치되며, 내부에 상기 탈취필터를 수용하는 함체를 포함한다.

상기 유입부는 먼지, 냄새 등을 포함하는 여과될 공기를 공기청정기의 함체 내부로 유입시키는 기능을 수행하며, 상기 함체의 외부면에 형성될 수 있다. 상기 유입부는 통상적인 공기청정기에 구비되는 유입부와 동일할 수 있고, 목적에 따라서 이를 적절히 변형시킬 수 있으므로 본 발명에서는 이에 대한 설명을 생략한다.

또한, 상기 탈취필터는 상기 유입부로 유입된 공기에 포함된 냄새 성분이나, 먼지 등을 제거하는 역할을 수행한다. 상기 탈취필터를 통과해 여과된 공기는 함체의 외부면 일부에 형성된 배출부를 통해 배출된다. 이때, 배출부는 통상적인 공기청정기에 구비되는 배출부와 동일할 수 있고, 목적에 따라서 이를 적절히 변형시킬 수 있으므로 본 발명에서는 이에 대한 설명을 생략한다.

또한, 상기 함체는 탈취필터 등 통상적인 공기청정기에 구비되는 부품을 수용하는 수용부를 내부에 구비한 하우징으로서 통상적인 공기청정기의 하우징일 수 있다. 상기 함체의 크기는 공기 청정을 위해 목적한 실내공간의 면적에 따라서 적절히 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

상기 탈취필터에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 탈취필터는 공기청정기에 사용되는 종류인 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 부직포의 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜서 구현되며, 상기 부직포는 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 지지섬유 및 섬도가 1.5 ~ 15 데니어인 폴리에스테르 열접착섬유를 포함하고, 상기 지지섬유는 상기 열접착섬유로 열융착되어 고정된 것일 수 있다.

상기 부직포는 공기 중의 냄새를 유발시키는 성분들을 활성탄을 통해 흡착시켜 냄새를 제거하는 것에 주목적이 있는 탈취필터용 부직포로서, 먼지 등의 소정의 입경을 갖는 입자들을 걸러내는 여재의 기능보다는 활성탄을 부착, 지지하는 지지부재로서의 사용을 주목적으로 한다.

한편, 부직포에 습식코팅법을 통해 활성탄을 부착시킬 경우 부직포의 기공구조를 폐쇄시키는 문제가 빈번하고, 이로 인한 기공도 감소는 공기투과량을 감소시키는 문제가 있으며, 이를 방지하고자 활성탄의 부착량을 감소시키면 탈취효과의 저하를 유발할 수 있고, 이로 인해 부직포 자체를 습식코팅에 적합한 통기도, 포어사이즈, 두께를 구비하도록 제조하기도 쉽지 않은 문제가 있다.

그러나 상기 부직포는 특정한 섬도의 지지섬유와 특정한 섬도의 열접착 섬유를 혼합하여 상기 지지섬유가 열접착섬유를 통해 고정되어 형성됨에 따라서 활성탄을 습식코팅할 때 발생하는 위와 같은 문제점을 일거에 해결할 수 있다. 이를 통해 구현된 부직포는 활성탄의 함유량을 현저히 높이면서도 습식코팅법에 적합한 내부구조를 구비한 동시에 지지부재로서 형상유지력을 보유할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 포함되는 탈취필터에 구비된 열융착 부직포 제조공정에 따른 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 포함되는 열융착 부직포를 이용한 탈취필터 부직포 제조공정에 따른 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 탈취필터용 열융착 부직포 제조공정(10)은 재료공급부(100)를 통해 부직포를 형성하는 원사가 공급되고, 상기 재료공급부(100)로부터 공급된 각각 뭉쳐있는 서로 다른 종류의 원사를 재료혼합부(200)에 의해 상호 혼합하며, 상기 재료혼합부(200)에 의해 혼합되어 상호 뭉쳐있는 원사를 호퍼부(300)에 의해 분리하고, 상기 호퍼부(300)에 의해 분리된 원사를 카딩부(400)에 의해 일정 두께로 펼쳐 얇은 막 형태로 형성하며, 상기 카딩부(400)로부터 공급된 단일층 형태의 부직포층을 랩핑부(500)에 의해 좌우로 이동하여 복수의 층으로 적층시켜 일정두께의 부직포층을 형성하고, 상기 랩핑부(500)에서 공급된 부직포층을 드래프팅부(600)에 의해 연신 및 이송하고, 상기 드래프팅부(600)에서 연신 및 이송된 부직포층을 열융착결합부(700)에 의해 열과 압력으로 결합하며, 상기 열융착결합부(700)에 의해 결합된 부직포를 권취부(800)에 의해 권취하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 열융착 부직포 제조공정(10)의 각 구성요소인 재료공급부(100), 재료혼합부(200), 호퍼부(300), 카딩부(400), 랩핑부(500), 열융착결합부(700) 및 권취부(800)의 역할과 기능은 부직포의 제조, 특히 카드레이드 방식에 사용될 수 있는 공지의 구성을 채용하거나 적절히 변형할 수 있는 것이므로 이에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

이와 같이 카드레이드 방식의 부직포는 재료가 되는 단섬유를 얇게 펼쳐 웹을 만들고, 각각의 단섬유를 열과 압력의 물리적인 방법으로 결합시켜 열융착 부직포를 만들 수 있다. 이때 이러한 열융착 부직포가 탈취필터용 부직포로 효과적으로 작용하기 위해서는 활성탄 코팅용액의 부착량이 증가되는 구조의 열융착 부직포로 구현될 필요가 있다.

본 발명은 이를 위하여, 도 1의 재료공급부(100)에 투입되는 원사를 2종의 원사, 구체적으로 폴리에스테르 지지섬유와 폴리에스테르 열접착섬유로 하고, 열융착결합부(700)에서 캘린더링에 의한 열융착에 의해 상기 지지섬유를 상기 열접착섬유로 열융착시켜서 습식코팅으로 구현되는 탈취필터에 적합한 부직포를 구현한다.

먼저, 상기 폴리에스테르 열접착섬유에 대해 설명한다.

상기 열접착섬유는 열과 압력을 가할 시 인접한 다른 열접착섬유 및/또는 폴리에스테르 지지섬유를 결합시키는 역할을 담당한다. 상기 열접착섬유는 저융점사(또는 저융점 섬유) 또는 LM(Low Melting)사, 융점이 없고 연화점이 존재하는 무융점사(또는 무융점 섬유)로 불리는 공지된 섬유일 수 있다. 상기 열접착섬유는 이러한 용도로 공지된 섬유에 채용되는 열접착성 성분 중 폴리에스테르계 성분인 경우 제한 없이 재질로 채용될 수 있다.

상기 열접착섬유에 구비된 열접착성 성분은 폴리에스테르를 구성하는 다가 카르복시산과 디올 중 어느 하나 이상을 개질시켜 융점을 낮추거나, 융점을 없애고 연화점만 존재하도록 제조된 것으로서, 일예로 융점이 100 ~ 180℃이거나, 융점이 없고 연화점이 100 ~ 150℃인 성분일 수 있다. 일예로 상기 열접착성 성분은 상기 다가 카르복시산 중 방향족 성분으로서 테레프탈산의 일부를 이소프탈산으로 치환하거나, 및/또는 테레프탈산의 일부를 아디프산 등의 지방족 다가 카르복시산으로 치환시켜 개질한 것일 수 있다. 또한, 디올로서 에틸렌글리콜의 일부를 지방족 디올, 예를들어 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올이나, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올과 같은 측쇄가 있는 지방족 디올로 치환시켜 개질한 것일 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 열접착섬유는 상술한 열접착 성분만으로 형성된 섬유, 상술한 열접착성 성분이 섬유 표면에 노출되도록 형성된 섬유일 수 있다. 다만, 상술한 열접착 성분만으로 형성된 섬유는 상술한 열융착결합부(700)에서 가해지는 열과 압력에 의해 최종 부직포의 두께가 매우 얇게 구현되기 쉬워서 목적하는 수준의 두께를 구현하기 어렵고, 공경이 작으며, 통기도도 현저히 작아서 습식코팅으로 제조되는 탈취필터의 용도에는 부적합할 수 있다. 이에 바람직하게는 상기 열접착섬유는 단면구조가 시스-코어형 섬유이거나 사이드-바이-사이드형 섬유일 수 있다. 이때, 상기 시스-코어형 섬유에서는 열접착성 성분이 시스부를 형성하고, 상기 열접착성 성분보다 융점이 높은 성분, 일예로 폴리에틸렌테레프탈레이트가 코어부를 형성할 수 있다. 또한, 사이드-바이-사이드형 섬유일 경우 상기 열접착성 성분이 한쪽을 형성하고, 상기 열접착성분 보다 융점이 높은 성분, 일예로 PET가 다른 한쪽을 형성할 수 있다.

다만, 제조되는 부직포의 두께, 형태안정성, 활성탄의 습식코팅 적합성 등을 고려했을 때, 시스-코어형 섬유가 더 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 시스-코어형 섬유는 시스부와 코어부가 6:4 ~　4.5 : 5.5의 중량비로 형성된 것일 수 있고, 이를 통해 목적하는 부직포의 두께 구현성, 형태안정성, 활성탄의 습식코팅 적합성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

다음으로 상기 폴리에스테르 지지섬유는 부직포 내 두께를 유지하고 목적하는 수준으로 공경, 기공도 및 통기도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 폴리에스테르 지지섬유는 융점이 상술한 열접착섬유보다 크며, 바람직하게는 결합부에서 가해지는 열과 압력에 의해 용융되지 않는 수준 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르계 섬유인 경우 제한없이 사용할 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로서 상기 폴리에스테르 지지섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유일 수 있다.

위와 같은 2종의 섬유를 통해 제조되는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포는 통기도가 150 ~ 550ccs(㎤/㎠/sec)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 200 ~ 500ccs, 보다 더 바람직하게는 300 ~ 500ccs일 수 있다. 활성탄을 포함하는 코팅용액의 침투성이 용이한 구조를 갖도록 열융착 부직포를 제조하기 위해서는 폴리에스테르 열접착섬유와 폴리에스테르 지지섬유의 구성비율 및 섬도 등의 조절을 통해 제조된 열융착 부직포의 통기도가 150 ~ 550ccs를 만족할 때, 활성탄 코팅용액의 부착량이 현저히 증대하고, 부착된 이후에도 기공폐색을 방지하여 탈취전 공기와 탈취 후 공기가 부직포를 원활하게 통과할 수 있으며 차압발생이 감소하여 내구성이 더욱 향상될 수 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 유리할 수 있다. 만일 상기 통기도가 150ccs 미만이면 활성탄 코팅용액이 침투할 수 있는 영역이 충분하지 못하여 활성탄이 부직포의 일부분, 특히 표면부에만 위치하고, 부직포 내부에는 위치하지 못함에 따라서 탈취성능이 크게 저하될 수 있다. 또한, 만일 통기도가 550ccs를 초과할 경우 활성탄이 침투할 수 있는 영역이 커지나 부직포의 강도가 저하되어 지지체로서의 역할을 하는데 문제점이 발생한다.

한편, 위와 같은 통기도를 갖도록 설계되는 경우에도 상기 폴리에스테르 열접착섬유는 1.5 ~ 15d(denier)의 섬도, 보다 바람직하게는 6 ~ 15d의 섬도를 갖고, 폴리에스테르 지지섬유는 1.5 ~ 15d의 섬도, 보다 바람직하게는 6 ~ 15d의 섬도를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 이러한 섬도범위를 만족하는 2종의 섬유가 혼합되었을 때 목적하는 수준의 형태안정성, 두께수준, 공경, 기공, 통기도 등을 달성하기에 유리할 수 있다. 만일 2종의 섬유 중 어느 하나 이상의 섬유 섬도가 1.5d 미만의 경우 통기도가 너무 작아 활성탄을 포함하는 코팅용액이 침투하기 어려운 구조가 될 수 있는 등 본 발명이 목적하는 물성을 달성하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 2종의 섬유 중 어느 하나 이상의 섬유 섬도가 15d를 초과하면 통기도는 증가하나 활성탄이 부착하는 섬유의 비표면적이 너무 작아져 오히려 부착된 활성탄의 함량이 감소하는 등 등 본 발명이 목적하는 물성을 달성하기 어려울 수 있다.

또한, 상기 2종의 섬유는 각각 독립적으로 섬유장이 38 ~ 64㎜일 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 보다 유리할 수 있다.

또한, 상술한 통기도를 만족하는 경우에도 폴리에스테르 열접착섬유와 폴리에스테르 지지섬유의 혼합비율을 만족할 때 본 발명이 목적하는 효과를 달성하기에 보다 유리할 수 있다. 바람직하게는 폴리에스테르 열접착섬유와 폴리에스테르 지지섬유의 혼합비율이 9:1 ~ 4:6의 중량비, 보다 바람직하게는 8:2 ~ 5:5의 중량비, 보다 더 바람직하게는 8:2 ~ 6:4의 중량비일 때 활성탄 코팅용액이 침투하기 더욱 용이한 구조로 부직포가 제조되기에 유리할 수 있다. 만일 열접착섬유의 중량이 지지섬유의 9배를 초과하여 포함될 경우 부직포 내 열융착결합부가 과도하게 증가하여 두께가 작아지고 통기도가 적어짐에 따라서 결과적으로 활성탄 코팅용액이 침투하기 어려운 구조의 부직포가 제조될 수 있다. 또한, 이러한 구조에 투입된 코팅용액으로 인해 부직포의 기공이 폐색되어 탈취될 공기의 투과가 방해받거나, 차압 발생으로 부직포의 손상발생, 내구성이 현저히 저하될 우려가 있다. 만일, 상기 열접착섬유 중량이 지지섬유의 1.5배 미만일 경우 열융착결합부의 비율이 현저히 감소하여 부직포의 형태안정성 불량, 강도저하에 따른 내구성 저하의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제조되는 부직포는 평량이 20 ~ 140g/㎡, 보다 바람직하게는 30 ~ 120g/㎡, 보다 더 바람직하게는 50 ~ 90g/㎡일 수 있다. 만일 평량이 20g/㎡ 미만일 경우 두께가 얇고 강도가 현저히 감소해 형태안정성, 내구성이 불량해질 수 있다. 또한, 평량이 140g/㎡ 를 초과할 경우 기공이 작아져 활성탄이 침투할 영역이 적어질 수 있고, 활성탄의 코팅층이 일부영역에 한정해서 형성되거나 기공을 폐색시켜 공기투과를 어렵게 할 수 있는 문제가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 열융착 부직포는 두께가 0.2 ~ 1.2㎜ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 ~ 1.0㎜일 수 있다. 만일 두께가 0.2㎜ 미만이면 열융착 및 압착에 의해 통기도가 작아지고, 코팅시 기공폐색의 우려가 있으며, 코팅용액의 침투가 현저히 감소해 일부영역에만 활성탄 코팅층이 형성될 우려가 있다. 만일 두께가 1.2㎜를 초과할 경우 부직포의 형태안정성 불량, 내구성 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 열융착 부직포를 이용한 탈취필터의 제조공정(20)에 대해 도 2를 참조하여 설명하면, 열융착 부직포 제조단계(210), 활성탄 코팅용액 처리단계(220) 및 코팅용액이 처리된 부직포를 건조단계(230)를 통해 탈취필터를 제조할 수 있다.

상기 열융착 부직포 제조단계는 상술한 설명과 동일하므로 구체적 설명을 생략한다.

상기 활성탄 코팅용액 처리단계(220)는 활성탄 코팅용액을 이용하여 제조한 열융착 부직포에 활성탄 코팅용액을 처리하는 단계이다.

상기 활성탄 코팅용액은 탈취제인 활성탄을 포함하는 용액의 제조단계로서, 상기 활성탄은 시중에서 구입 가능한 활성탄의 경우 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 코팅용액은 활성탄 이외에 상기 활성탄을 지지섬유나 열접착섬유의 표면에 고정시킬 수 있는 바인더 성분과 이를 용해시킬 수 있는 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더 성분은 활성탄을 습식코팅시켜 제조하는 탈취필터에 사용되는 코팅용액에 채용되는 공지된 바인더 성분의 경우 제한없이 사용될 수 있다.

또한, 상기 용매는 상기 바인더 성분을 용해하기에 적절한 공지된 용매를 사용할 수 있으며, 물이나 유기용매일 수 있다.

한편, 상기 코팅용액에는 상기 바인더가 경화성 성분일 경우 경화제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 코팅용액은 기타 첨가제로서 난연제, 레벨링제, pH조절제, 분산제, 소포제 등 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

일예로 상기 코팅용액은 활성탄을 8 ~ 15중량%로 포함할 수 있으며, 바인더는 0.5 ~ 2중량%, 잔량은 용매를 포함할 수 있고, 이러한 조성을 통해 상술한 열융착 부직포를 보다 용이하게 코팅하고, 부직포 내부의 유로를 통과하기에 적합하여 내부와 외부에 골고루 활성탄이 고정되기에 적합할 수 있다.

또한, 상기 처리는 용액을 부직포에 처리하는 일반적인 방법의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 방법은 공지된 코팅방법을 채용할 수 있고, 일예로 딥코팅, 콤마코터 등의 방법을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

이후, 처리된 코팅용액 내 활성탄을 부직포에 고정시키기 위해서 코팅용액이 처리된 부직포를 건조시키는 단계(230)를 수행한다. 상기 건조는 소정의 열을 가해 수행될 수 있으며, 선택되는 구체적인 바인더의 종류, 용매의 함량에 따라서 건조시간과 건조온도를 적절히 변경할 수 있으므로 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예1>

본 발명의 일 실시예를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 폴리에스테르 열접착섬유로 H사의 LM(Low Melting)사 및 폴리에스테르 지지섬유로 PET사를 75:25의 중량비로 혼합해 평량 60g/㎡ 의 열융착 부직포를 제조하였다. 구체적으로 상기 폴리에스테르 열접착섬유는 섬도 6d(denier), 섬유장 51㎜의 단섬유로서, 열접착성분으로 이루어진 시스부와 PET로 이루어진 코어부의 중량비가 5:5인 시스-코어형 섬유를 사용했다. 또한, 폴리에스테르 지지섬유로서 H사의 일반 PET 섬유로 섬도가 6d, 섬유장 51㎜인 단섬유를 사용하였다. 이와 같이 열융착 폴리에스테르 섬유와 일반 폴리에스테르 섬유의 단섬유를 75:25의 중량비율로 하여 상기에서 설명한 부직포 제조공정인 재료공급부, 재료혼합부, 호퍼부, 카딩부, 랩핑부, 드래프팅부, 결합부, 권취부를 순서대로 거치면서 부직포를 제조하였다. 이때 결합부는 캘린더링에 의한 170℃의 열과 4kg/㎠의 압력에 의한 결합방식을 채택하여 하기 표 1과 같은 부직포를 제조하였다.

<실시예 2 ~ 12, 비교예 1 ~ 4>

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리에스테르 열접착섬유와 폴리에스테르 지지섬유의 혼합비율, 섬도, 제조된 부직포의 두께, 평량 등을 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 부직포를 제조하였다.

<실험예1>

실시예 및 비교예를 통해 제조된 부직포에 대해서 하기의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

1. 평량

제조된 열융착 부직포의 평량은 일반 중량 저울로 측정하였다. 2,000㎜ 폭의 부직포를 중심부 와 중심부를 기준으로 좌 우 중간 위치 등 총 3 지점에서 50×50㎝ 크기로 절단하여 중량을 측정하여 평균값을 얻고, 1㎡ 당 무게(g)로 환산하여 평량(g/㎡)을 표기하였다.

2. 두께

제조된 열융착 부직포의 두께는 후도게이지(MODEL H, PEACOCK 사, 일본)로 측정하였다. 2,000㎜ 폭의 부직포를 중심부 와 중심부를 기준으로 좌 우 중간 위치 등 총 3 지점에서 두께를 측정하여 평균값을 얻었다.

3. 통기도

제조된 열융착 부직포의 통기도는 통기도 측정기(MODEL FX-3300, TEXTEST사)로 측정하였다. 2,000㎜ 폭의 부직포를 중심부 와 중심부를 기준으로 좌 우 중간 위치 등 총 3 지점에서 통기도를 측정하여 평균값을 얻었다. 측정압력은 125Pa에서 측정하였고, ccs(㎤/㎠/sec) 단위로 표기하였다.

4. 활성탄 부착량

하기와 같이 준비된 활성탄 코팅용액에 부직포를 함침시킨 뒤 건조기를 통과하면서 건조시켜 탈취필터를 제조하였다.

활성탄 코팅용액은 K사의 고형분 40%인 활성탄액(활성탄 36중량%, 바인더 4중량%, 잔량 물) 40kg에 물 94kg을 첨가한 후 교반하여 활성탄 코팅용액으로 사용하였다.

제조된 탈취필터에서 활성탄 부착량은 다음식에 의하여 계산하였다.

[식]

활성탄 부착량(%) = (B-A)×100/B

여기서 A는 활성탄 처리전 열융착 부직포의 무게(g)이고, B는 활성탄 처리후 열융착 부직포의 무게(g)이다.

활성탄 부착량이 클수록 탈취효과가 우수하다고 평가할 수 있다. 따라서 통기도가 150~550ccs 이고, 활성탄 부착량이 20% 이상인 경우 양호(○)로 평가하고, 활성탄 부착량이 20% 미만인 경우를 포함한 기타의 경우 불량(×)으로 평가하였다.

5. 형태안정성

전문가 5인이 제조된 부직포에 대해 불규칙하게 손으로 외력을 가한 뒤 육안으로 관찰하여 외력을 가하기 전과 대비한 형태안정성을 평가했다. 구체적으로 기준은 양호 3점, 보통 2점, 불량 1점으로 평가했고, 전문가 5인의 평가결과를 합산한 뒤 평균하여 3 ~　2.5초과는 양호(○), 2.5이하 ~ 1.5초과는 보통(Δ), 1.5이하는 불량(×)으로 나타내었다.

6. 공기유량 저해지수

활성탄이 부착된 후 탈취필터에 대해서 위에서 평가한 방법과 동일하게 통기도를 재측정한 뒤 하기의 식을 통해 통기도 감소율을 측정했다.

[식]

통기도 감소율(%) = [부직포 통기도(ccs) - 탈취필터 통기도(ccs)]×100 / 부직포 통기도(ccs)

이후, 계산된 통기도 감소율(%)과, 상술한 방법에 의해 계산된 활성탄 부착량(%)을 이용해 하기의 식에 따라서 공기유량 저해지수를 계산하였다. 공기유량 저해지수가 클수록 탈취필터에서 부착된 활성탄의 양에 대비해 부직포를 통과하는 유로가 과도하게 좁아지거나 폐색되었다는 것을 의미하며, 해당 부직포는 습식코팅방식으로 제조되는 탈취필터의 용도로서 좋지 않음을 의미한다.

[식]

공기유량저해지수 = 통기도 감소율(%) / 활성탄 부착량(%)

구분	폴리에스테르 열접착섬유		폴리에스테르 지지섬유		열융착 부직포			활성탄 부착량 (%)	탈취 필터 통기도 (ccs)	탈 취 효 과	형태 안정성	공기 유량 저해 지수
구분	섬도 (d)	혼합 비율(%)	섬도 (d)	혼합 비율(%)	두께 (㎜)	평량 (g/㎠)	통기도 (ccs)	활성탄 부착량 (%)	탈취 필터 통기도 (ccs)	탈 취 효 과	형태 안정성	공기 유량 저해 지수
실시예1	6	75	6	25	0.45	60	380	28	250	○	○	1.22
실시예2	6	50	6	50	0.52	60	420	31	280	○	○	1.08
실시예3	6	42	6	58	0.56	60	450	33	290	○	△	1.08
실시예4	6	88	6	12	0.36	60	330	23	190	○	○	1.84
실시예5	2	75	6	25	0.32	60	270	24	160	○	○	1.72
실시예6	15	75	6	25	0.63	60	480	32	300	○	○	1.17
실시예7	6	75	2	25	0.30	60	250	26	150	○	○	1.54
실시예8	6	75	6	25	0.29	50	300	27	210	○	○	1.11
실시예9	6	75	6	25	0.47	90	310	24	220	○	○	1.21
실시예10	6	75	6	25	0.33	60	310	25	200	○	○	1.42
실시예11	6	35	6	65	0.61	60	490	30	270	○	×	1.36
실시예12	6	95	6	5	0.27	60	250	17	160	×	○	2.12
실시예13	6	75	15	25	0.49	60	490	27	330	○	○	1.21
비교예1	2	100	-	-	0.23	60	130	13	90	×	○	2.37
비교예2	17	75	6	25	0.68	60	540	28	310	○	×	1.52
비교예3	6	75	17	25	0.51	60	510	27	290	○	△	1.60
비교예4	4	75	6	25	0.41	60	280	24	160	○	○	1.79
비교예5	6	75	4	25	0.43	60	320	25	180	○	○	1.75

표 1에서 확인할 수 있듯이,

열접착섬유로만 형성된 부직포인 비교예1의 경우 실시예들에 대비해 활성탄 부착량이 현저히 좋지 못한 것을 확인할 수 있다.

또한, 열접착섬유와 지지섬유가 혼합된 경우에도 본 발명의 바람직한 범위를 불만족하는 실시예11의 경우 적은 열접착섬유의 비율로 인해 열접착이 충분히 이루어지지 않아서 강도 저하로 형태안정성이 현저히 저하된 것을 확인할 수 있다.

또한, 열접착섬유 비율이 큰 실시예12의 경우 활성탄 부착량이 적음에 따라서 탈취효과가 좋지 못하고 공기유량저해지수도 높아서 다른 실시예에 대비해 습식코팅용 부직포로 좋지 못함을 확인할 수 있다.

<실험예2>

실시예2, 실시예3, 실시예11, 실시예13, 비교예2 및 비교예3에 대한 형태안정성을 하기의 평가방법으로 평가한 뒤 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구체적으로 KS K ISO 9073-3에 의거하여 MD 방향의 인장강도를 측정했다. 인장강도시험기의 클램프 간격을 200mm 로 하고, 시편의 MD 방향 양단을 그 사이에 파지했다. 하중이 그래프의 영점에 위치하도록 시험편을 곧게 펴서 파지하고, 정속신장속도 100mm/min 로 신장시켜 각 시험편에 대한 하중-신장 곡선을 기록한 후 최대 절단강도를 kg/5cm 단위로 측정했다. MD 방향의 인장강도가 작을수록 형태안정성이 나쁘다고 볼 수 있다.

구분	폴리에스테르 열접착섬유		폴리에스테르 지지섬유		형태 안정성	MD방향 인장강도 (kg/5㎝)
구분	섬도(d)	혼합비율(%)	섬도(d)	혼합비율(%)	형태 안정성	MD방향 인장강도 (kg/5㎝)
실시예2	6	50	6	50	○	7.4
실시예3	6	42	6	58	△	5.1
실시예11	6	35	6	65	×	3.8
추가실시예13	6	75	15	25	○	7.2
추가비교예2	17	75	6	25	×	4.5
추가비교예3	6	75	17	25	△	5.9

위의 표 2에서 확인할 수 있듯이, 2종 섬유의 혼합비율의 바람직한 범위의 하한값인 열융착섬유 비율 40%를 경계로 실시예2와 3을 대비시, MD 방향의 인장강도가 실시예3에 대비해 실시예2는 인장강도가 45% 가량 증가한 것을 확인할 수 있고 형태안정성에 있어서 매우 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 섬유의 섬도에 있어서도 15데니어를 초과한 추가 비교예2와 추가 비교예3의 경우 추가 실시예13에 대비해 MD 방향의 인장강도가 현격히 작은 것을 확인할 수 있어서, 섬도의 범위에 따른 현격한 강도 차이가 있음을 알 수 있다.

Claims

공기가 유입되는 유입부;
상기 유입부로 유입된 공기를 여과시키는 탈취필터;
상기 탈취필터를 통해 여과된 공기를 배출시키는 배출부; 및
외부면의 일부에 상기 유입부 및 배출부가 배치되며, 내부에 상기 탈취필터를 수용하는 함체;를 포함하고,
상기 탈취필터는 부직포의 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜서 구현되며, 상기 부직포는 섬도가 6 ~ 15데니어이며 융점이 100 ~ 180℃ 또는 융점이 없고 연화점이 100 ~ 150℃인 열접착성 성분이 배치된 시스부와 상기 열접착성 성분보다 융점이 높은 성분이 배치된 코어부로 이루어진 시스-코어형 섬유인 열접착섬유와 섬도가 6 ~ 15데니어인 지지섬유를 8:2 ~ 5:5의 중량비로 혼합시킨 뒤 상기 지지섬유를 상기 열접착섬유로 열융착시켜 제조되며, 상기 부직포는 평량이 20 ~ 140g/㎡ 이며, 두께가 0.2 ~ 1.2㎜이고, 통기도가 300 ~ 500ccs인 공기청정기.
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부직포의 내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜 구현되며, 상기 부직포는 섬도가 6 ~ 15데니어이며 융점이 100 ~ 180℃ 또는 융점이 없고 연화점이 100 ~ 150℃인 열접착성 성분이 배치된 시스부와 상기 열접착성 성분보다 융점이 높은 성분이 배치된 코어부로 이루어진 시스-코어형 섬유인 열접착섬유와 섬도가 6 ~ 15데니어인 지지섬유를 8:2 ~ 5:5의 중량비로 혼합시킨 뒤 상기 지지섬유를 상기 열접착섬유로 열융착시켜 제조되며, 상기 부직포는 평량이 20 ~ 140g/㎡ 이며, 두께가 0.2 ~ 1.2㎜이고, 통기도가 300 ~ 500ccs인 공기청정기용 탈취필터.
내부 및 외부 표면에 바인더를 통해 활성탄을 습식코팅 시켜서 탈취필터로 구현되는 탈취필터용 부직포에 있어서, 상기 부직포는 섬도가 6 ~ 15데니어이며 융점이 100 ~ 180℃ 또는 융점이 없고 연화점이 100 ~ 150℃인 열접착성 성분이 배치된 시스부와 상기 열접착성 성분보다 융점이 높은 성분이 배치된 코어부로 이루어진 시스-코어형 섬유인 열접착섬유와 섬도가 6 ~ 15데니어인 지지섬유를 8:2 ~ 5:5의 중량비로 혼합시킨 뒤 상기 지지섬유를 상기 열접착섬유로 열융착시켜 제조되며, 상기 부직포는 평량이 20 ~ 140g/㎡ 이며, 두께가 0.2 ~ 1.2㎜이고, 통기도가 300 ~ 500ccs인 것을 특징으로 하는 탈취필터용 부직포.