KR102295839B1 - 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법은 담체인 더블라셀 편물을 친수성 코팅제로 코팅하는 단계; 활성탄, 용매 및 바인더를 혼합하는 활성탄 함침용액을 준비하는 단계; 활성탄 함침용액에 친수성 코팅제로 코팅된 담체를 함침시키는 단계; 및 활성탄 함침용액에서 담체를 꺼내 건조시키는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법{Charcoal filter with double raschel structure and the method for manufacturing thereof}

이 출원발명은 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈취 및 유해가스 제거를 위한 필터의 소재로 적용되는 활성탄의 담체로 더블라셀 구조의 합성수지 편물을 사용함으로써 활성탄의 담지력뿐만 아니라 가공성이 향상된 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

공기 정화 및 청정을 위한 공기청정기 등이 장치에는 먼지, 냄새 등을 제거하기 위한 각종 필터가 장착되고 있다. 이때 사용되는 필터에는 필터의 기능, 소재, 설치위치 또는 상표 등에 따라 프리필터, 기능성필터, 탈취필터, 집진필터, 항균필터, 헤파필터 등의 다양한 명칭을 갖는 필터가 적용되고 있다.

한편, 공기청정기 등에 적용되는 탈취필터의 종류들 중에서 흔히 사용되고 있는 필터로 활성탄 탈취필터가 있다. 활성탄 탈취필터가 대부분의 공기청정기에 적용되는 이유는 미세 분말 또는 입자 형상을 갖는 활성탄의 내부는 매우 뚜렷한 다공질 구조로 이루어져 있어서 냄새를 제거하거나 유해가스를 흡수하는데 탁월한 효과를 갖기 때문이다.

활성탄 탈취필터는 압출성형체, 활성탄 시트, 사출 코어 타입, 콜게이트 타입, 캐빈 타입, 폴리우레탄 폼 필터 등 다양한 방법 및 구조로 제작되어 제공되고 있다.

압출성형체는 활성탄 파우더(powder)에 바인더를 혼합한 후 압출 성형하여 제조되며, 대량 생산이 가능하지만 활성탄 파우더에 첨착되는 것이 어려울 뿐만 아니라 바인더가 활성탄의 미세공을 막아 탈취성능이 떨어지며 강도가 높지 않아 깨지기 쉬운 단점이 있다.

활성탄 시트는 입자 활성탄을 메쉬(mesh)에 고정하여 모양을 다양하게 할 수 있는 장점이 있으나, 압력 손실이 많고 홀(hole)이 큰 망을 이용할 경우에는 포집된 활성탄 양이 부족하여 탈취 성능 저하가 빨리 나타나는 단점이 있다.

사출 코어 타입은 사출 코어에 조립 활성탄을 채우고 메쉬 또는 부직포를 붙임으로서 활성탄 양 조절과 압력 손실 조절이 가능하나 공정이 복잡한 단점이 있다.

콜게이트 다입은 활성탄이 포함된 종이를 이용하여 콜게이트 형태의 필터로 제작되거나, 종이로 콜게이트 형태의 필터를 제작한 후 활성탄을 코팅 제작됨으로써 압력 손실이 적은 장점은 있으나 활성탄 코팅량이 작기 때문에 지속성이 떨어지는 문제점이 있다.

캐빈 타입은 집진필터와 탈취필터가 혼합된 형태로, 하나의 필터로 두 개의 효과를 볼 수 있으나 활성탄의 양을 늘릴 수 있는 한계가 있다.

폴리우레탄 폼 필터는 다양한 크기 조절이 가능하고, 압력 손실이 적으나 활성탄 탈리 현상이 나타날 수 있는 단점이 있다.

따라서 활성탄 탈취필터의 압력 손실 저하, 탈취성능과 지속성 개선, 높은 생산성 및 필요에 따라 다양한 디자인으로 제작할 수 잇는 활성탄 탈취필터의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 특허청 등록특허공보 제10-0698555호 대한민국 특허청 등록특허공보 제10-1356195호 대한민국 특허청 등록특허공보 제10-0509348호

이 발명은 기존 활성탄 탈취필터가 가지는 장점을 유지하고 단점을 해결하기 위해서 탈취 및 유해가스 제거를 위한 필터의 소재로 적용되는 활성탄의 담체로 더블라셀 편물을 사용함으로써 활성탄의 코팅량을 높이고, 통기성을 향상시키며, 탈취성능 및 가공성이 우수한 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 이 출원발명은 다음과 같이 구성될 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법은 담체인 더블라셀 편물을 친수성 코팅제로 코팅하는 단계; 활성탄, 용매 및 바인더를 혼합하는 활성탄 함침용액을 준비하는 단계; 활성탄 함침용액에 친수성 코팅제로 코팅된 담체를 함침시키는 단계; 및 활성탄 함침용액에서 담체를 꺼내 건조시키는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체는 PET로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체는 PET 60~95 중량%와 나일론 5~40 중량%의 비율로 혼성된 합성수지로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체는 PET 60~95 중량%와 레이온 5~40 중량%의 비율로 혼성된 합성수지로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체는 1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 표면층; 표면층에 대응하여 1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 이면층; 및 표면층과 이면층 사이를 섬유사로 연결하여 1~20mm의 두께를 갖는 중간층; 을 포함하여 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 활성탄은 150 ~ 500 mesh로 형성되며, 수분율은 15~17%로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 용매는 pH 11~13의 알칼리성이며 친수성 용액일 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 바인더는 25~35%의 고형분을 갖는 수용성 PET 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 우레탄 수지 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 활성탄 함침용액은 활성탄, 활성탄 100g에 대하여 바인더 80~120g, 활성탄 100g에 대하여 용매 80~120g의 비율로 혼합되며, 1~2시간 동안 미세 버블을 일으켜 점도가 400~600 범위로 이루어질 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체는 활성탄 함침용액에 5~30초 동안 함침이 되고, 활성탄 함침용액에 함침된 담체는 130~140℃ 조건에서 5~20분 동안 건조될 수 있다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에서 담체에 코팅된 활성탄의 양은 담체의 표면적 대비 110~140%가 될 수 있다.

이 발명에 따른 더블라셀 구조의 활성탄 탈취필터는 활성탄의 부착량이 높은 장점을 갖을 뿐만 아니라 공기와 반응하는 표면적이 넓어 유해가스의 흡착성능이 우수한 장점이 있다.

또한, 이 발명의 실시 예에 따른 더블라셀 구조의 활성탄 탈취필터 제조방법에 의하면 평면 형태의 활성탄 탈취필터, 곡면 형태의 활성탄 탈취필터 및 원통 형태의 활성탄 탈취필터를 포함한 다양한 형태의 활성탄 탈취필터를 제작할 수 있어 가공성이 우수한 장점이 있다.

도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 탈취필터 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도2 및 도3은 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 탈취필터에 적용되는 더블라셀 편물 담체의 구성을 설명하기 위한 도면.
도4는 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 미세공에 자리잡은 용매의 상태를 보인 도면.
도5는 이 발명의 일 실시 예에 따른 구성된 활성탄 주변으로 미세버블이 붙은 모습을 보인 도면.
도6은 이 발명의 일 실시 예에 따라 구성된 활성탄 탈취필터를 보인 도면.

이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법 및 활성탄 탈취필터에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 탈취필터 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도2 및 도3은 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 탈취필터에 적용되는 더블라셀 편물 담체의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도4는 이 발명의 일 실시 예에 따른 활성탄 미세공에 자리잡은 용매의 상태를 보인 도면이며, 도5는 이 발명의 일 실시 예에 따른 구성된 활성탄 주변으로 미세버블이 붙은 모습을 보인 도면이며, 도6은 이 발명의 일 실시 예에 따라 구성된 활성탄 탈취필터를 보인 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 일 실시 예에 따라 구성된 활성탄 탈취필터의 코어 부재인 담체로 사용되는 더블라셀 편물을 지시하는 것이며, 도면부호 200은 활성탄 탈취필터를 지시하는 것이다.

이 발명의 일 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법에 의해서 제조되는 활성탄 탈취필터(200)는 활성탄의 부착성능과 유해가스의 흡착성능이 우수할 뿐만 아니라 직선은 물론 곡면의 형태로도 제작이 용이할 수 있도록 하기 위해서 도2 및 도3에서 보이는 바와 같은 구조의 더블라셀 편물이 담체로 사용된다.

이 발명의 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법은 도 1에서 보이는 바와 같이 더블라셀 구조로 형성된 담체를 친수성 코팅제로 코팅하는 단계(S10), 활성탄, 용매 및 바인더를 혼합하는 활성탄 함침용액을 준비하는 단계(S20), 활성탄 함침용액에 친수성 코팅제로 코팅된 담체를 함침시키는 단계(S30) 및 활성탄 함침용액에서 담체를 꺼내 건조시키는 단계(S40)를 포함하여 이루어진다.

< 담체로 사용되는 더블라셀 편물의 준비단계 >

담체로 사용되는 더블라셀 편물(100)은 도면에서 보이는 바와 같이 더블 라셀 구조로 편직될 수 있다. 이때, 더블라셀 편물(100)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(Polyethylene terephthalate,이하 "PET"로 약칭될 수 있음) 100%로 이루어질 수 있으며, PET 60~95 중량%와 나일론 5~40 중량%의 비율로 혼직되어 이루어질 수도 있고, PET 60~95 중량%와 레이온 5~40 중량%의 비율로 혼직되어 이루어질 수 있다. 또한, PET, 나일론, 레이온이 혼직되어 이루어질 수 있다.

더블라셀 편물(100)은 도3에서 보이는 바와 같이 3D 구조로 짜여진 원단으로 표면층(1)과 이면층(2)이 일정 간격을 두고 배열이 되고, 표면층(1)과 이면층(2) 사이에는 표면층(1)과 이면층(2)이 일체로 연결될 수 있도록 중간층(3)이 배열된 구조로 이루어진다. 표면층(1)과 이면층(2)은 섬유사의 밀도가 중간층(3)에 비하여 높다. 이와 같은 구조의 더블라셀 편물(100)을 담체로 사용하게 되면 2D 구조의 시트를 담체로 사용하는 것에 비하여 활성탄이 부착될 수 있는 표면적이 상대적을 넓을 뿐만 아니라 통기성이 좋은 장점을 갖게 된다.

담체로 사용되는 더블라셀 편물(100)은 1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 표면층(1), 표면층에 대응하여 1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 이면층(20), 표면층과 상기 이면층 사이를 섬유사로 연결하여 1~20mm의 두께를 갖는 중간층(3)을 포함하는 구조로 형성된다.

한편, 전술한 바와 같은 더블라셀 편물(100)을 이루는 합성섬유사는 소수성인 특징을 갖게 됨에 따라서 활성탄이 용이하게 안착될 수 있도록 친수성으로의 전환을 위해 친수성 코팅제로 코팅할 필요가 있다. 친수성 코팅제로 코팅하는 공정은 함침 또는 스프레이를 통해서 이루어질 수 있다.

친수성 코팅제로 코팅된 더블라셀 편물(100)에 활성탄이 안정되게 자리 잡게 하기 위해서 활성탄, 용매 및 바인더가 혼합된 활성탄 함침용액을 준비한다.

< 활성탄 함침용액 준비단계 >

활성탄 함침용액에 혼합되는 활성탄은 150 ~ 500 mesh로 형성되며, 수분율은 15~17%로 이루어진 것이 사용될 수 있다.

활성탄 함침용액의 용매는 pH 11~13의 알칼리성이며, 친수성인 용액이 사용될 수 있다.

활성탄 함침용액에 혼합되는 바인더는 25~35%의 고형분을 갖는 수용성 PET(Polyethylene terephthalate) 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 우레탄 수지 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 준비된 활성탄, 용매, 바인더는 다음의 비율로 혼합될 수 있다. 활성탄 함침용액은 활성탄, 활성탄 100g에 대하여 바인더 80~120g, 활성탄 100g에 대하여 용매 80~120g의 비율로 혼합될 수 있다. 이때의 혼합은 활성탄, 용매, 바인더의 순서로 이루어질 수 있다.

활성탄 함침용액을 준비하는 과정에서는 도4 및 도5에서 보이는 바와 같이 활성탄(201)에 형성된 미세공간에 용매(202)가 안정되게 자리를 잡을 수 있도록 1~2시간 동안 미세 버블(204)이 형성되도록 충분히 혼합한다. 이때 활성탄 함침용액의 점도가 400~600 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 준비단계를 통해서 이후의 완성된 활성탄 탈취필터를 건조시키는 단계에서 활성탄의 미세공에 먼저 자리잡은 용매(202)가 건조 열에 의해서 증발하여 바인더(203)가 활성탄의 미세공을 막게 되는 현상을 미리 방지할 수 있게 된다.

또한, 혼합과정에서 형성된 미세 버블(204)는 활성탄(201) 주위로 붙어 바인더(203)가 활성탄 전체를 덮는 현상을 방지하고, 혼합된 활성탄 함침용액에 담체를 함침하고 건조시키는 단계에서 활성탄 함침용액이 담체에 코팅되는 양을 높여 활성탄이 보다 안정되게 안착될 수 있게 한다. 즉, 활성탄의 탈리현상을 줄일 수 있게 된다.

< 담체를 활성탄 함침용액에 함침하는 단계 >

전술한 단계에서 준비된 더블라셀 편물 담체는 활성탄 함침용액에 일정 시간동안 함침하는 공정을 통해서 활성탄이 담체에 안정되게 자리를 잡도록 한다. 활성탄 함침용액에 담체를 함침시키는 시간은 5~30초가 적당하다.

활성탄 함침용액에 담체를 함침시키는 공정을 통해서 활성탄 함침용액이 충분히 함침된 담체는 망글에 통과시켜 더블라셀 편물(100)의 표면층과 이면층 뿐만 아니라 중간충에도 일정 수준 이상의 활성탄이 붙은 상태가 되게 한다.

< 건조단계 >

전술한 단계에서 활성탄 함침용액에 충분하게 함침된 담체는 담체에 코팅된 활성탄의 양은 담체의 표면적 대비 110~140%가 되도록 130~140℃ 조건에서 5~20분 동안 건조된다.

전술한 바와 같은 공정을 통해서 도6에서 보이는 바와 같은 활성탄 탈취필터(200)가 제조될 수 있다.

이 발명의 실시 예에 따른 활성탄 탈취필터는 담체로 더블라셀 편물이 사용이 됨으로써 평면구조를 갖는 제품뿐만 아니라 곡면을 갖는 제품으로도 제작하기에도 용이하다. 즉, 다양한 구조로 제작할 수 있는 측면에서 가공성이 매우 우수하다.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 제조방법 및 활성탄 탈취필터의 구성에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.

100 : 더블라셀 편물 201 : 활성탄
202 : 용매 203 : 바인더
204 : 미세 버블

Claims (12)

1. 담체인 더블라셀 편물을 친수성 코팅제로 코팅하는 단계;
   활성탄, 바인더 및 용매를 혼합하여 활성탄 함침용액을 준비하되 상기 활성탄은 150 ~ 500 mesh로 형성되며 수분율이 15~17%이며, 상기 용매는 pH 11~13의 알칼리성이며 친수성 용액이며, 상기 바인더는 25~35%의 고형분을 갖는 수용성 PET 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 우레탄 수지 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 활성탄 함침용액의 혼합비율은 활성탄 100g에 대하여 바인더 80~120g, 용매 80~120g의 비율로 혼합하고, 상기 활성탄 함침용액에 포함된 활성탄에 형성된 미세공간에 용매가 자리를 잡도록 1~2시간 동안 미세 버블이 형성되도록 혼합하여 상기 활성탄 함침용액의 점도가 400~600 범위가 되도록 하는 활성탄 함침용액 준비단계;
   상기 친수성 코팅제로 코팅된 담체를 상기 활성탄 함침용액 준비단계에서 준비된 활성탄 함침용액에 5~30초 동안 함침시키는 단계; 및
   상기 활성탄 함침용액에서 상기 담체를 꺼낸 후, 상기 활성탄 함침용액에 함침된 담체는 상기 담체에 코팅된 활성탄의 양이 담체의 표면적 대비 110~140%가 되도록 130~140℃ 조건에서 5~20분 동안 건조시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 담체는 PET(Polyethylene terephthalate)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 담체는 PET 60~95 중량%와 나일론 5~40 중량%의 비율로 혼성된 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 담체는 PET 60~95 중량%와 레이온 5~40 중량%의 비율로 혼성된 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 담체는,
   1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 표면층;
   상기 표면층에 대응하여 1~3mm의 두께를 갖는 허니컴 구조로 짜여진 이면층; 및
   상기 표면층과 상기 이면층 사이를 섬유사로 연결하여 1~20mm의 두께를 갖도록 형성되는 중간층; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터의 제조방법.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 방법에 의해서 제조된 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터.
   
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