KR102655447B1 - 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 - Google Patents
유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102655447B1 KR102655447B1 KR1020230012878A KR20230012878A KR102655447B1 KR 102655447 B1 KR102655447 B1 KR 102655447B1 KR 1020230012878 A KR1020230012878 A KR 1020230012878A KR 20230012878 A KR20230012878 A KR 20230012878A KR 102655447 B1 KR102655447 B1 KR 102655447B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- activated carbon
- weight
- polypropylene resin
- resin
- ultrafine fibers
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 134
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 67
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 32
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 5
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 1,4a-dimethyl-7-propan-2-yl-2,3,4,4b,5,6,10,10a-octahydrophenanthrene-1-carboxylic acid Chemical compound C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 abstract description 16
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 150000008065 acid anhydrides Chemical group 0.000 abstract description 5
- 125000001142 dicarboxylic acid group Chemical group 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- ILUAAIDVFMVTAU-OLQVQODUSA-N (1s,2r)-cyclohex-4-ene-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)[C@H]1CC=CC[C@H]1C(O)=O ILUAAIDVFMVTAU-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- YZPUIHVHPSUCHD-UHFFFAOYSA-N 4-methylcyclohex-4-ene-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound CC1=CCC(C(O)=O)C(C(O)=O)C1 YZPUIHVHPSUCHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009960 carding Methods 0.000 description 1
- HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N citraconic acid Chemical compound OC(=O)C(/C)=C\C(O)=O HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N 0.000 description 1
- 229940018557 citraconic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001911 maleic anhydride grafted polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
- D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
- D04H1/498—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres entanglement of layered webs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
- B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 a) 수지원료를 용융시키되 노즐에 의해 방사시키는 단계; b) 상기 방사되는 수지원료를 고압 열풍에 의해 극세섬유로 연신시키는 단계; c) 상기 극세섬유에 활성탄소(activated carbon)를 분사시키는 단계; 및 d) 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집체에서 웹 적층시키는 단계를 포함하며, 상기 수지원료는 폴리프로필렌 수지와 디카르복실산 또는 이의 산무수물로 변성된 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다용도 복합필터의 제조방법을 제공한다.
이 발명을 지원한 사업의 세부사항은 다음과 같음.
[과제번호] 202102530001
[지원기관] ㈜선진인더스트리
[연구사업명] 산업체공동 연구과제 지원사업
[연구과제명] 디지털 신기술분야 적용 다용도 부직포 제조공정 및 제품화 개발 연구
[기여율] 1/1
[주관기관] 건양대학교산학협력단
[연구기간] 2021년 9월 1일~ 2022년 8월 30일
이 발명을 지원한 사업의 세부사항은 다음과 같음.
[과제번호] 202102530001
[지원기관] ㈜선진인더스트리
[연구사업명] 산업체공동 연구과제 지원사업
[연구과제명] 디지털 신기술분야 적용 다용도 부직포 제조공정 및 제품화 개발 연구
[기여율] 1/1
[주관기관] 건양대학교산학협력단
[연구기간] 2021년 9월 1일~ 2022년 8월 30일
Description
본 발명은 다용도 복합필터의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게 수지원료 및 활성탄소를 이용하되 수지원료의 연신과정에서 활성탄소를 분사하고 수집체 상에 적층시켜 부직포를 제조함으로써 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법을 제공한다.
대기 중의 미세 먼지나 악취, 유독성 가스 등의 제거 및 포집을 위한 여과제는 다양하게 제작되고 있으며, 성능향상을 위하여 새로운 제조 방법의 연구가 계속 되고 있다.
최근에는 미세다공질의 활성탄(Activate carbon)에 의한 흡착특성, 악취제거특성 등을 이용한 복합 건식필터가 많이 제조되고 있다.
이러한 건식필터용 부직포의 제조 공정은 니들펀칭 제조법, 스펀본드 제조법, 멜트블로운 제조법 등이 있다. 현재까지는 제조방법이 비교적 간단하며 국내 생산 대수가 가장 많은 니들펀칭 제조법이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 건식 부직포 필터는 제품의 형태에 따라 도 1 (a) 내지 (c)로 구분될 수 있다. 도 1 (a)는 서로 다른 특성을 갖는 부직포의 적층에 의한 건식필터로 차압이 높고 여과효율이 낮은 단점이 있다. 도 1 (b)는 기능성 부직포와 활성탄 입자의 적층형태로써 활성탄 층에 형태 유지를 위해 접착제 사용이 필수적으로 요구된다. 접착제는 활성탄의 미세다공을 막게 되어 효율이 급격히 감소되며 장기간 보관 시 접착제의 변성에 의해 특유의 악취가 발생하는 단점이 있다.
한편, 도 1(c)의 경우 접착제를 사용하지 않고 부직포의 해면체 입체구조에 의해 활성탄을 고정한 구조로써 높은 효율과 낮은 차압을 가지며 취급이 용이하고 여과면적을 최대로 하기 위한 절곡필터(pleated filter media)의 생산이 용이하다.
이러한 입체구조의 필터를 제조하기 위해서는 도 2 (a) 및 (b)에 도시된 제조공정이 사용된다. 도 2(a)는 소면(carding) 공정 후에 웹(web) 상태에서 활성탄을 도포한 후 니들펀칭하여 부직포를 생산하는 방식으로 부직포의 구조상 기공도가 커서 활성탄의 위치안정성이 낮아져 취급이 어렵고 활성탄의 충진밀도가 낮아 필터의 효율이 낮은 문제점이 존재한다. 한편, 도 2(b)는 저융점의 표면(sheath) 구조와 고융점의 심부(core) 구조를 갖는 이중구조 섬유에 활성탄소 도포 후 열과 압력을 가해 섬유-섬유간, 섬유-활성탄소 간의 열접착에 의해 필터 여재를 제조하는 방법을 나타낸 것이다. 이 경우 사용원료의 높은 가격으로 인해 가격경쟁력이 매우 낮은 것은 물론 열과 압력을 가하는 과정에서 필터의 유연성과 굽힘 특성이 낮아지고 전체적인 필터효율이 낮은 문제가 존재한다.
이에, 본 발명자는 수지원료 및 활성탄소를 이용하되 방사, 연신, 분사 및 적층 과정을 통하여 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터를 제조함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 수지원료 및 활성탄소를 사용하되 방사, 연신, 분사 및 적층과정을 통해 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용원료 및 공정 제어를 통해 유연성이 우수하고 생산성이 향상된 다용도 복합필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 a) 수지원료를 용융시키되 노즐에 의해 방사시키는 단계; b) 상기 방사되는 수지원료를 고압 열풍에 의해 극세섬유로 연신시키는 단계; c) 상기 극세섬유에 활성탄소(activated carbon)를 분사시키는 단계; 및 d) 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집체에서 웹 적층시키는 단계를 포함하며, 상기 수지원료는 폴리프로필렌 수지와 디카르복실산 또는 이의 산무수물로 변성된 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다용도 복합필터의 제조방법을 제공한다.
일 양태에 따르면, 상기 활성탄소는 GAC(Granular activated carbon) 및 첨착활성탄소를 포함할 수 있다.
일 양태에 따르면, 상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 그라프트율이 0.1 내지 10 중량%이며, 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000 g/mol일 수 있다.
일 양태에 따르면, 본 발명에 따른 다용도 복합필터의 제조방법은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
2≤A/B≤12
(상기 관계식 1에서 A는 a) 단계에서의 용융온도(℃)이며, B는 상기 c) 단계에서의 활성탄소 분사 시 온도(℃)이다.)
일 양태에 따르면, 상기 d) 단계에서 분당 평량이 20~100g/m2가 되도록 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집할 수 있다.
본 발명에 따른 다용도 복합필터의 제조방법은 특정 조성의 수지원료 및 활성탄소를 사용함으로써 흡착성이 우수하여 필터성능이 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 공정이 간단하고 유연성이 우수한 다용도 복합필터를 제공할 수 있는 장점을 가진다.
도 1 (a) 내지 (c)는 종래기술에 따른 건식 부직포 필터의 구조를 나타내기 위한 도면이며,
도 2 (a) 및 (b)는 종래기술에 따른 건식 부직포 필터의 제조공정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 다용도 복합필터의 제조공정을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2 (a) 및 (b)는 종래기술에 따른 건식 부직포 필터의 제조공정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 다용도 복합필터의 제조공정을 간략하게 도시한 도면이다.
본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열에 의해 본 발명의 응용이 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 예들로 구현될 수 있고, 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 장치 또는 요소의 방향 등과 같은 용어들에 관하여 실시 예에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되며, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자가 발명의 용어와 개념을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념에 입각하여 기재한 것으로 해석하여야 한다.
따라서 본 발명은 제시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구 범위에 기재된 기술상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다.
본 발명은 a) 수지원료를 용융시키되 노즐에 의해 방사시키는 단계; b) 상기 방사되는 수지원료를 고압 열풍에 의해 극세섬유로 연신시키는 단계; c) 상기 극세섬유에 활성탄소(activated carbon)를 분사시키는 단계; 및 d) 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집체에서 웹 적층시키는 단계를 포함하며, 상기 수지원료는 폴리프로필렌 수지와 디카르복실산 또는 이의 산무수물로 변성된 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다용도 복합필터의 제조방법을 제공한다.
a) 단계는 수지원료 방사단계로, 혼합수지 기반 수지원료를 용융시킨 후 방사하도록 구성된다.
본 발명에 따른 수지원료는 폴리프로필렌 수지와 변성된 폴리프로필렌 수지를 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체 및 프로필렌 블록 공중합체 중에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수(melting index, MI) 0.5 ~ 30 g/10 min(ASTM D 1238, 230℃인 것이 바람직하다.
상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 디카르복실산 또는 이의 산무수물이 그래프트된 폴리프로필렌 수지를 포함하도록 구성된다. 이때 상기 디카르복실산은 말레인산, 프탈산, 이타콘산, 씨트라콘산, 알케닐숙신산, 씨스-1,2,3,6-테트라하이드로프탈산, 4-메틸-1,2,3,6-테트라하이드로프탈산 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 디카르복실산의 산무수물은 상술한 예의 디카르복실산 산무수물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 이타콘산 그라프트된 폴리프로필렌(PP-g-IA) 및 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌(PP-g-MAH)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 이타콘산 그라프트된 폴리프로필렌(IA-g-MAH)을 포함할 수 있다.
상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 그라프트율이 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있으며, 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000 g/mol, 바람직하게는 10,000 내지 500,000 g/mol일 수 있다.
본 발명에서 제조되는 복합필터의 유연성을 증가시키기 위한 측면에서 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 상기 변성된 폴리프로필렌 수지 0.5 내지 5 중량부, 바람직하게는 1 내지 4 중량부를 포함하는 것이 유리하다. 한편, 폴리프로필렌 수지 단독으로 사용할 경우 유연성 증가에 있어 한계가 존재하며 후술되는 활성탄소 분사과정에서 활성탄소가 균일하게 분포되지 못하고 뭉치는 등 현상이 발생하여 복합필터의 흡착성을 감소시키게 된다.
상술된 조성을 갖도록 구성된 수지원료를 압출기에서 용융시켜 토출량의 조절이 가능한 정량펌프의 압력에 의해 방사하게 된다. 즉, 용융된 재료가 매우 작은 직경을 갖고 한 줄로 배열된 방사노즐을 통하여 방사된다.
이러한 방사공정 중 변수는 용융온도, 정량펌프 압력 등 여러 가지가 있으며 이들을 어떻게 제어하느냐에 따라 다른 성질의 부직포 원단이 형성되므로 본 발명에서 요구되는 성능을 만족할 수 있도록 이러한 변수들을 적절히 조절하는 것이 매우 중요하다.
이를 위해 본 발명에서 노즐은 분당 0.7 ~ 1.1cc의 속도로 수지원료를 방사시키되 수지원료의 용융온도는 180 내지 300℃, 바람직하게는 220 내지 280℃로 조절하는 것이 바람직하다.
b) 단계는 방사되는 수지원료의 연신단계로, 고압 열풍에 의해 극세섬유로 연신하도록 구성된다.
구체적으로, 공기공급장치와 핫 에어탱크를 거친 고온 고압의 뜨거운 공기가 티-다이로 공급되어 상기 방사되는 수지원료 섬유를 극세섬유로 연신시킨다. 후술되는 분사 및 적층 공정에서 수지원료 극세섬유와 활성탄소의 균일한 분산을 위해 상기 극세섬유의 직경이 10 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.5 내지 8 ㎛를 만족하도록 연신시키는 것이 유리하다.
또한 상기 연신단계는 온도가 200 ~ 280℃인 티다이를 통해 분당 10 ~ 50㎥의 에어량을 공급하며 수행된다.
c) 단계는 활성탄소 분사단계로, 활성탄소 공급장치에 의해 상기 극세섬유에 분사하도록 구성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
2≤A/B≤12
(상기 관계식 1에서 A는 a) 단계에서의 용융온도(℃)이며, B는 상기 c) 단계에서의 활성탄소 분사 시 온도(℃)이다.)
구체적으로, 상기 a) 단계에서의 용융온도 및 c) 단계에서의 활성탄소 분사 시 온도는 상기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 하기 관계식 2를 더 만족할 수 있다. 이에 따라 상기 극세섬유에 활성탄소가 균일하게 분포되도록 분사되는 것은 물론, 순간적인 열접착을 일으켜 별도의 접착제 없이도 활성탄소가 균일하게 분포된 부직포 형태의 복합필터 제조를 가능케 한다.
[관계식 2]
4<A/B<8
(상기 관계식 1에서 A는 a) 단계에서의 용융온도(℃)이며, B는 상기 c) 단계에서의 활성탄소 분사 시 온도(℃)이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성탄소는 GAC(Granular activated carbon) 및 첨착활성탄소를 동시에 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
GAC는 입자상 활성탄소로 평균 입자크기 0.05 내지 0.2 ㎜를 가지되 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 6 중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 4 중량부로 사용될 수 있다.
한편, 첨착활성탄소는 기존(Raw) 활성탄에 첨착물질을 첨착(Impregnation)시켜 제조된 것으로, 첨착물질로 알칼리 금속류가 포함된 물질이 사용되는 것이 유리하다. 이에 따라 GAC와의 상승효과를 발현할 수 있어 흡착제거율을 현저히 증가시킬 수 있게 된다.
상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 상기 첨착활성탄소 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 4 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 중량부를 포함할 수 있다. 상기 첨착활성탄소의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 GAC와의 상승효과를 발현할 수 없어 흡착성능 향상이 미미하거나 오히려 흡착성능을 감소시키게 된다.
d) 단계는 활성탄소가 분사된 극세섬유의 적층단계로, 수집체에서 웹 적층시켜 부직포를 형성하도록 구성된다. 이때 수집체 하단부에 부직포의 결합력을 높여주기 위해 공기 흡입이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유에 의해 응집 현상 없이 균일한 조성을 갖는 부직포를 형성하기 위해 켄베이어를 통해 분당 평량이 20~100g/m2가 되도록 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집하게 된다. 이때 상기 티-다이로와 수집체인 컨베이어 사이의 거리도 중요한 변수로서, 20 내지 30 ㎝ 범위 내에서 조절된다. 이에 따라 웹의 배향도 및 배향각도 등에 영향을 주어 조밀도, 인장 강도 등이 조절되어 본 발명이 목적하는 유연성을 갖는 복합필터의 제조가 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 적합한 부직포 웹의 평량은 20 ~ 60 GSM 수준으로, 너무 높은 평량의 경우 웹의 결합력이 감소되어 쉽게 분리되고 너무 낮은 평량의 경우에는 흡착성이 감소하게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 다용도 복합필터는 도 3에 도시된 공정도에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 압출기에서 용융시킨 수지원료를 정량펌프에 의해 방사시킨 후 고온 고압 공기를 공급하면서 극세섬유로 연신시킨다. 극세섬유는 낙하과정에서 속도 감소로 나선운동을 하게 되는데 이때 활성탄소 공급장치를 이용하여 활성탄소를 분사시킨다. 활성탄소가 분사된 극세섬유는 수집체에서 웹 적층되어 부직포 형태의 다용도 복합필터를 제조하게 된다. 한편, 연신단계 및 분사단계에서 에어플레이트를 통해 고온 고압 공기가 공급되는 조건하에 수행된다. 각 공정에서의 상세한 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 다용도 복합필터는 특정 조성의 수지원료로 구성된 극세섬유에 특정 조성의 활성탄소가 균일하게 분포된 부직포 형상을 가지므로 흡착성 및 유연성이 우수한 장점을 가진다.
이하 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1~3, 비교예)
도 3에 도시된 공정을 이용하되 하기 표 1에 기재된 조건으로 다용도 복합필터를 제조하였다. 한편, 첨착활성탄소는 Raw 활성탄에 RbNO3를 첨착(impregnation)시켜 제조된 것을 사용하였다.
| 수지원료 | 활성탄소 | A | B | A/B | |
| 실시예 1 | 프로필렌/에틸렌 공중합체(에틸렌 함량 2 몰%) 100 중량부; PP-g-IA 2 중량부 |
GAC 3 중량부 | 250 | 50 | 5 |
| 실시예 2 | GAC 3 중량부; 첨착활성탄소 1 중량부 |
||||
| 실시예 3 | 250 | 20 | 12.5 | ||
| 비교예 | 프로필렌/에틸렌 공중합체(에틸렌 함량 2 몰%) 100 중량부 | Raw 활성탄 4 중량부 | 250 | 50 | 5 |
(상기 표 1에서 각 원료의 함량은 수지원료 내 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대한 함량을 나타낸 것이며, A는 수지원료의 용융온도(℃)이며, B는 활성탄소 분사 시 온도(℃)를 지칭한다.)
평가예 1: 흡착성 평가
상기 실시예 1 내지 3; 및 비교예에 따라 제조된 복합필터에 대해 흡착성 평가를 하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적으로, Paraffin oil 및 NaCl 용액의 혼합물을 분리물질로 사용하였으며, 유량 95 LPM 조건에서 분리실험을 수행함으로써 복합필터의 흡착성을 평가하였다.
평가예 2: 유연성 평가
상기 실시예 1 내지 3; 및 비교예에 따라 제조된 복합필터에 대해 유연성을 관능 가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적으로, 유연성 효과 매우좋다 5점, 좋다 4점, 보통이다 3점, 나쁘다 2점, 매우나쁘다 1점으로 체점하여 평균을 내었다.
| 분리효율 | 유연성 | |
| 실시예 1 | 95% | 3 |
| 실시예 2 | 97.5% | 5 |
| 실시예 3 | 96.5% | 4 |
| 비교예 | 89% | 2 |
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따라 단일수지 대신 혼합수지를 적용한 실시예 1 내지 3의 경우 단일수지를 사용한 비교예 대비 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 혼합수지를 사용하되 GAC 및 첨착활성탄소를 동시에 분사한 경우(실시예 2,3), GAC 단독 사용한 실시예 1 대비 흡착성이 상대적으로 더 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시한 관계식 1 및 2를 동시에 만족하는 실시예 2의 경우 실시예 3 대비 우수한 성능을 나타낸 것을 확인할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 부직포 2: 활성탄소
Claims (5)
- a) 수지원료를 용융시키되 노즐에 의해 방사시키는 단계;
b) 상기 방사되는 수지원료를 고압 열풍에 의해 극세섬유로 연신시키는 단계;
c) 상기 극세섬유에 활성탄소(activated carbon)를 분사시키는 단계; 및
d) 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집체에서 웹 적층시키는 단계를 포함하며,
상기 수지원료는 폴리프로필렌 수지와, 변성된 폴리프로필렌 수지로서 이타콘산 그라프트된 폴리프로필렌(PP-g-IA)을 포함하고,
상기 활성탄소는 GAC(Granular activated carbon) 및 첨착활성탄소를 포함하며,
상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 그라프트율이 0.1 내지 10 중량%이며, 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000 g/mol이고,
상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌/에틸렌 공중합체이고, 용융지수(melting index, MI) 0.5 ~ 30 g/10 min이며,
상기 변성된 폴리프로필렌 수지는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부를 포함하고,
노즐은 분당 0.7 ~ 1.1cc의 속도로 수지원료를 방사시키되 수지원료의 용융온도는 180 내지 300℃이며,
a) 단계에서의 용융온도(A) 및 c) 단계에서의 활성탄소 분사시 온도(B)는 4<A/B<8이고,
상기 연신된 극세섬유의 직경은 10 ㎛ 이하이고,
GAC는 입자상 활성탄소로 평균 입자크기 0.05 내지 0.2 ㎜를 가지되 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부를 포함하며,
상기 첨착활성탄소는 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부를 포함하되,
GAC와 첨착활성탄소는 3 : 1의 중량비로 혼합되는, 다용도 복합필터의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 d) 단계에서 분당 평량이 20~100g/m2가 되도록 상기 활성탄소가 분사된 극세섬유를 수집하는 것인, 다용도 복합필터의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230012878A KR102655447B1 (ko) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230012878A KR102655447B1 (ko) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102655447B1 true KR102655447B1 (ko) | 2024-04-08 |
Family
ID=90715001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230012878A KR102655447B1 (ko) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102655447B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010005771A (ko) * | 1997-04-08 | 2001-01-15 | 파이버비젼스 에이/에스 | 셀룰로오스 결합 섬유 |
| KR20050079205A (ko) * | 2004-02-04 | 2005-08-09 | 송인희 | 3차원 구조의 gac 복합 부직포 필터 제조공정 |
| JP2006000744A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Ebara Corp | 濾材及びフィルタユニット |
| KR101734097B1 (ko) | 2016-06-23 | 2017-05-12 | 동화 바이텍스 주식회사 | 집진기용 고밀도 하이브리드 필터백용 여과재 제조방법 |
| KR20170087353A (ko) * | 2016-01-20 | 2017-07-28 | 건양대학교산학협력단 | 고흡수성 폴리프로필렌 부직포 원단의 제조방법 |
| KR20180112175A (ko) * | 2017-03-31 | 2018-10-12 | 주식회사 케이셀 | 입자상 물질과 가스상 물질을 동시에 제거하는 자동차 캐빈 에어필터용 복합 필터 |
-
2023
- 2023-01-31 KR KR1020230012878A patent/KR102655447B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010005771A (ko) * | 1997-04-08 | 2001-01-15 | 파이버비젼스 에이/에스 | 셀룰로오스 결합 섬유 |
| KR20050079205A (ko) * | 2004-02-04 | 2005-08-09 | 송인희 | 3차원 구조의 gac 복합 부직포 필터 제조공정 |
| JP2006000744A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Ebara Corp | 濾材及びフィルタユニット |
| KR20170087353A (ko) * | 2016-01-20 | 2017-07-28 | 건양대학교산학협력단 | 고흡수성 폴리프로필렌 부직포 원단의 제조방법 |
| KR101734097B1 (ko) | 2016-06-23 | 2017-05-12 | 동화 바이텍스 주식회사 | 집진기용 고밀도 하이브리드 필터백용 여과재 제조방법 |
| KR20180112175A (ko) * | 2017-03-31 | 2018-10-12 | 주식회사 케이셀 | 입자상 물질과 가스상 물질을 동시에 제거하는 자동차 캐빈 에어필터용 복합 필터 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5642964B2 (ja) | 結合した溶融紡糸繊維中に分散したマイクロファイバーを含む繊維ウェブ | |
| JP5654356B2 (ja) | 複合不織布ウェブ並びにこれの製造及び使用方法 | |
| KR940004708B1 (ko) | 깊이 섬유 크기 구배를 갖는 융해 취입 재료 | |
| JP4047286B2 (ja) | ナノ繊維ウエブの製造方法及び製造装置 | |
| EP2491995A1 (en) | Filtration media for liquid filtration | |
| US20070042665A1 (en) | Micro-porous non-woven fabric and fabricating method thereof | |
| EP2224042B1 (en) | Met blown polymeric filtration medium for high efficiency fluid filtration | |
| JP2009545440A (ja) | 二峰性単層単成分媒体を用いたプリーツ状フィルタ | |
| CN112354267B (zh) | 一种改性熔喷聚丙烯复合过滤材料及其制备方法 | |
| EP2654920B1 (en) | High porosity filter media | |
| TWI530596B (zh) | 濾材及其製造方法 | |
| JP4069057B2 (ja) | 高性能エアフィルタ | |
| KR102655447B1 (ko) | 유연성 및 흡착성이 우수한 다용도 복합필터의 제조방법 | |
| JPH01221557A (ja) | 炭素繊維不織布の製造方法 | |
| WO2018184046A1 (en) | A nonwoven material designed for use as filter media | |
| WO2020016652A2 (en) | Non-shedding hybrid nonwovens and method of producing same | |
| KR101491994B1 (ko) | 다공성 지지체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 기체 또는 액체 필터용 멤브레인 | |
| CN107630294A (zh) | 一种聚酰亚胺纳米纤维膜 | |
| CN111035993A (zh) | 一种纳米纤维复合液体过滤材料制备方法 | |
| JP2004000851A (ja) | 筒状フィルター及びその製造方法 | |
| KR100946979B1 (ko) | 절삭가공용 필터여재 및 제조 방법 | |
| CN114307408B (zh) | 高强度低阻力防霉过滤材料制备方法 | |
| KR102606295B1 (ko) | 고내열 다층 필터여재 | |
| CN111871071B (zh) | 口罩过滤层加工用耐高温、耐腐蚀型微孔膜材料 | |
| KR102539057B1 (ko) | 전처리 필터용 부직포 필터의 제조방법. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |