KR19990018160A - 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 실내 공기정화용으로, 정전기력의 부여된 초극세 섬유층을 갖고, 탈취가 가능한 섬유복합재로서의 에어 필터 메디아에 관한 것이다. 기존의 정전 초극세 섬유층을 갖는 부직포는 기계적인 포집과 정전기력에 의한 포집효율이 비교적 낮고, 탈취기능이 없었다. 1㎛ 이상의 먼지를 포집하는 부직포로 이루어진 겉층(51)과, 0.1~0.5㎛의 먼지를 포집하는 정전기력이 부여된 부직포로 이루어진 초극세 섬유층(52), 그리고 활성탄소섬유 10% 또는 활성탄 파우더 15% 이상 함유하는 탈취층(53)이 일정 패턴의 융착점(54)을 형성하며 결합되어 있고, 겉층(51)과 초극세 섬유층(52) 사이는 융착점(54) 이외의 부분이 미세공극 B를 이루며 서로 분리되어 있다. 자동차 실내용의 공조장치에 사용, 먼지와 악취의 공기정화능력을 향상시킨다.

Description

탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아

본 발명은 자동차 실내 공기정화용으로, 정전기력이 부여된 초극세 섬유층을 갖고, 탈취가 가능한 섬유복합재로서의 에어 필터 메디아(Deodorant Air Filter Media for Automotive Cabin)에 관한 것이다.

자동차 실내용 에어 필터는 인테리어 필터라고도 불려지는데, 대기중에 포함되어 있으면서 인체에 질병을 유발하는 미세입자 중에서 3㎛ 이상의 입자들을 자동차의 공조장치 내에서 자동차의 외기 유입모드 또는 내부순환모드 작동시에 여과시키는 기능을 한다. 미세입자는 도로먼지, 꽃가루, 박테리아, 에어로졸, 고무연마분, 브레이크 라이너 연마분, 석면입자 등의 악성 미립자상 물질과 오존, 벤젠, 톨루엔, 수소 아황산염, 포름알데히드, 암모니아 등과 같은 유해 기체상 물질들이다. 그런데, 이러한 입자들의 영향을 주행중 가장 많이 받게 되는 자동차 실내에서 인체에 가장 유해한 입자들은 3㎛ 이하에 해당하는 미세입자들이기 때문에 이를 포집하기 위히여 개발된 것이 있었다.

독일 프로이덴버그(FREUDENBERG)사의 정전 초극세 섬유층 에어 필터 메디아와 미국 쓰리엠(3M)사의 정전 벌키 섬유층 에어 필터 메디아가 그 예이다. 이 에어 필터 메디아들은 양자 공히 정전기력이 인위적으로 부여된 섬유층을 포함하고 있는데, 이렇게 섬유층에 정전기력을 부여하는 이유는, 도1에서 보는 바와 같이 일반적인 기계적 포집원리에서는 약 0.5㎛ 이상의 입자크기에서 초극세 섬유층 또는 벌키 섬유층에 입자의 관성 및 충돌에 의한 입자점차곡선이 상승하는 것으로 나타나지만, 정전기력을 부여하는 경우에는 약 0.1㎛~2.3㎛까지는 정전기 입자점착곡선(점선표시부분)에서 보듯이 포집효율이 상승되기 때문이다.

그체적으로, 프로이덴버그사의 정전 초극세 섬유층 에어 필터 메디아는 도2에서 보는 바와 같이 겉층(1st Layer)(1)이 스펀접착(spunbond)된 PET(폴리테레프탈산에티렌) 30g/㎡으로 되어 있고, 초극세 섬유층(2nd Layer)(2)은 정전기력이 인위적으로 부여된 미세벌키(micro-bulky)구조의 폴리카보네이트 10g/㎡으로 되어 있으며, 지지층(3rd Layer)(3)은 스펀접착된 PET(폴리테레프탈산에티렌) 130g/㎡ 의 장섬유로 이루어져 있다. 이 에어 필터 메디아는 각 층을 초음파접착으로 결합한다.

쓰리엠사의 정전 벌키 섬유층 에어 필터 메디아는 도3에서 보는 바와 같이 겉층(21)이 스펀접착된 폴리프로필렌 10g/㎡으로 되어 있고, 벌키(bulky)섬유층(22)은 정전기력이 인위적으로 부여된 폴리프로필렌 50g/㎡으로 되어 있으며, 지지층(23)은 망상(mesh)의 폴리프로필렌 140g/㎡으로 이루어져 있다. 이 에어 필터 메디아의 결합방법은, 겉층(21)과 벌키 섬유층(22)을 미리 바느질로 펀칭하고 나서 3개의 층을 가열하여 주름을 잡으면서 합지한다.

상기 에어 필터 메디아 중에서 프로이덴버그사의 경우에는 정전방사공정(Polymer Solution Spinning)에 의하여 정전기력을 부여하면서 초극세 섬유층을 만든다. 정전방사공정은 폴리머용액으로 차단되어 있는 분사전극과, 이 분산전극의 양측에 위치하는 집적판 및 운반캐리어 사이에서 고전압의 전장이 만들어진다. 전기력은 폴리머의 작은 용액 방울을 분사전극에서 분사시켜 캐리어 위에서 고체화 되면서 전하가 전도된 섬유상(micro fiber) 부직포를 형성시킨다.

반면, 쓰리엠사의 에어 필터 메디아에서 벌키 섬유층은 무극성 물질의 고분자 필름을 연속적으로 압출하여 코로나방전처리를 하여 균일하게 하전한다. 연신한 하전필름을 섬유화해서 섬유재를 접적하고, 모아진 섬유재를 희망하는 모양의 필터로 하므로서 벌키 섬유층이 얻어지도록 한 것이다.

그러나, 상기한 에어 필터 메디아 중에서 정전 초극세 섬유층을 사용하는 경우에는 겉층과 초극세 섬유층이 전면에 걸쳐 접착되어 있기 때문에 통기저항값이 크고, 먼지(dust)의 포집량이 작다는 단점이 있다. 일반적으로 에어 필터 메디아가 추구하는 주목적은 미세 먼지를 오랫 동안 얼마나 효율적으로 잡는가에 달려 있다. 그리고, 통상 에어 필터 메디아 3층 구조를 이룰 때 먼지의 미세 포집이 가장 많이 이루어지는 부분은 겉층과 중간층 사이에 해당하는 부분이다. 이런 관점에서 보았을 때 상기 에어 필터 메디아는, 투과소공(pore)이 큰(1㎛ 이상) 겉층을 지나는 먼지 입자가 포집량이 늘어나면서 미세벌키 구조로 이루어진 초극세 섬유층의 섬유간 투과소공을 막아서 결국 겉층의 투과소공에 쌓이게 되기 때문에 비교적 단기간에 통기저항값은 커지면서 상대적으로 포집량이 작아지는 결과를 낳아 포집효율을 떨어뜨린다. 이때 계속적인 먼지 부하에 의해 정전기력의 중화와 더불어 기계적인 포집원리(확산 등)가 상호작용하면서 통기저항값을 상승시키는 요인이 된다.

또, 상기한 에어 필터 메디아 중에서 정전 벌키 섬유층을 사용하는 경우에는 상기 정전 초극세 섬유층을 갖는 에어 필터 메디아 보다도 포집효율이 현격하게 떨어지는 단점을 가지고 있다. 그 원인은 벌키 섬유층이 먼지 부하를 받게 되면 정전기력을 상실하게 되기 때문이다. 예컨데, 0.2㎛의 NaCl 입자의 경우 부하의 경과에 따라 정전기력이 상실되고 이에 따라 여과의 둔화는 물론 기계적인 포집원리에 의한 여과도 경미하여 자동차 실내정화용의 에어 필터로는 부적합하다.

그리고, 상기한 에어 필터 메디아들은 공히 냄새를 제거하는 탈취기능이 없었기 때문에 자동차 실내로 유입되거나 실내에서 발생하는 악취를 실질적으로 정화시키지 못하였다.

본 발명의 목적은 정전 초극세 섬유층을 갖는 부직포를 이용하여 기계적인 포집과 정전기력에 의한 포집효율을 높이고, 탈취기능도 함께 수행할 수 있도록 하여, 자동차 실내에서 먼지와 악취의 공화정화능력을 향상시킬 수 있는 에어 필터 메디아를 제공하는데 있다.

도1은 일반적인 기계적 포집원리에 의한 입자점착곡선과 정전기 포집원리에 의한 정전기 입자점착곡선을 입자직경 대비 포집효율로 나타낸 비교선도.

도2는 종래의 정전 초극세 서유층 에어 필터 메디아 구성도.

도3은 종래의 정전 벌키 섬유층 에어 필터 메디아 구성도.

도4는 본 발명의 에어 필터 메디아 부분 단면도.

도5는 그 평면 모양을 예시한 부분 평면도.

도6a는 본 발명의 작용상태도.

도6b는 종래의 정전 초극세 섬유층을 갖는 에어 필터 메디아의 작용상태도.

도7은 본 발명과 정전 초극세 섬유층을 갖는 프로이덴버그사의 에어 필터 메디아를 자동여과시험기에 의하여 분진급진량 대비 포집효율과 분진급진량 대비 압력손실로 비교시험한 비교선도.

도8은 본 발명과 정전 초극세 섬유층을 갖는 프로이덴버그사의 에어 필터 메디아를 입자분포계수기에 의하여 입자크기 대비 입자크기값/ft³의 초기 입자별 분포를 비교시험한 막대그래프.

도9는 본 발명의 암모니아 제거효율선도.

도10은 본 발명의 아세트알데히드 제거효율선도.

도11은 본 발명의 탈취층을 확대한 모형도로서, (a)는 활성탄소섬유가 함유된 경우이고, (b)는 활성탄 파우더가 함유된 경우이다.

도12a는 자동차 실내용 엘리먼트로 만들기 위하여 본 발명의 복합 에어 필터 메디아를 절곡시킨 단면 모형도.

도12b는 본 발명의 복합 에어 필터 메디아를 이용하여 만들어진 자동차 실내용 엘리먼트 사시도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51 : 겉층 52 : 초극세 섬유층

53 : 탈취층 54 : 융착점

E : 엘리먼트 F : 프레임

M : 복합 에이 필터 메디아(복합재)

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 1㎛ 이상의 먼지를 포집하는 부직포로 이루어진 겉층과, 0.1~0.5㎛의 먼지를 포집하는 정전기력이 부여된 부직포로 이루어진 초극세 섬유층, 그리고 활성탄소성분을 함유하는 탈취층이 일정 패턴의 융착점을 형성하여 결합되어 있고, 상기 겉층과 상기 초극세 섬유층 사이는 융착점 이외의 부분이 미세공극을 이루며 서로 분리되어 있는 에어 필터 메디아로 구성시킨 것이다.

상기 겉층은 단섬유로 된 PET 부직포 75g/㎡이고, 상기 초극세 섬유층은 폴리프로필렌 부직포 20g/㎡이 바람직하다. 여기에서 초극세 섬유층은 컴팩트(compact) 구조이다. 그래서, 열변형온도가 비교적 낮은 초극세 섬유층을 다른 층과 결합할 때에는 그 성형성과 형태안정성이 종래보다 뛰어나다.

상기 탈취층은 활성탄소섬유를 10% 이상 함유하거나 활성탄 파우더를 15% 이상 함유한다. 상기 활성탄소섬유를 10% 이상 함유하는 탈취층은 열가소성 섬유와 활성탄소섬유를 혼합하여 시트상으로 열접착시킨 것과, 시트상의 우레탄 포움에 접착제를 바르고 단섬유를 이루는 활성탄소섬유를 뿌려서 접착시킨 것을 포함한다.

전자의 경우, 탈취층의 전체 중량을 30~150g/㎡로 하였을 때, 활성탄소섬유를 최소한 9~45g/㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하였을 경우, 활성 탄소섬유의 세공이 막히지 않아 겉층과 초극세 섬유층을 통과하는 공기중의 냄새를 효과적으로 흡착시킬 수 있다.

후자의 경우, 활성탄소섬유의 길이를 2~3mm로 하는 것이 적합하고, 탈취층의 전체 중량을 200~500g/㎡로 하였을 때, 활성탄소섬유를 70~200g/㎡로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하였을 경우, 냄새를 흡착하는 활성탄소섬유의 세공이 손상을 입지 않아 겉층과 초극세 섬유층을 통과하는 공기중의 냄새를 효과적으로 흡착시킬 수 있다. 이러한 탈취층에는 난연성분, 발수성분 등을 첨가시켜 온습도의 영향을 적게 받도록 할 수 있다.

또, 탈취층 중에서 활성탄 파우더를 15% 이상 함유하는 탈취층의 경우는, 이미 제조된 부직포 시트상에 입상의 활성탄 파우더를 바인더를 이용하여 접착하여 시트화시킨 것이다. 구체적으로, 이 탈취층은 열가소성 섬유와 셀룰로스섬유를 원료로 하여 제조된 중량이 30~120g/㎡인 부직포 시트상에 활성탄 파우더와 바인더를 혼합하여 함침공정을 거쳐서 활성탄 입자를 접착시킨 것으로, 이때의 활성탄 입자는 10~60g/㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하였을 경우, 활성탄입자의 세공이 막히는 것을 최소로 하고, 겉층과 초극세 섬유층을 통과하는 공기중의 냄새를 효과적으로 흡착시킬 수 있다.

상기의 활성탄소섬유와 입상 활성탄이 갖는 특성, 즉 비표면적, 외표면적, 세공직경, 그리고 세공구조는 다음과 같다.

초극세 섬유층에 정전기력을 부여하는 방법으로 소위 멜트 브라운(Melt Blown)을 사용한다. 이 멜트 브라운은 냉충선(Cold Charge)과 열충전(Hot Charge)의 두가지를 선택적으로 적용할 수 있다. 냉충전에 의한 멜트 브라운은 이미 만들어진 시트상의 부직포를 이송시키면서 코로나(Corona)방전을 시키는 것이고, 열충전에 의한 멜트 브라운은 아직 시트화되지 않은(Pre-Sheet) 뜨거운 섬유가 부직포화되는 시점에서 코로나방전시키는 것이다. 이 방전은, 방전전극과 대항전극 간에 높은 직류전압을 인가하면 방전전극의 끝에 부분적으로 공기의 절연파괴가 일어나서 방전을 일으키게 되며, 이때 방전전극으로 부터 대항전극을 향하여 단극성 이온이 이동하여 초극세 섬유층의 부직포 표면에 부착하고 대전하며 하전이 이루어지도록 한 것이다.

본 발명의 형상과 구조를 보다 명확히 하기 위하여 도4 및 도5에 의하여 설명한다. 도4는 본 발명의 에어 필터 메디아 단면을 예시하고 있고, 도5는 그 평면 모양을 예시하고 있다. 겉층(51)과 초극세 섬유층(52) 및 탈취층(53)은 융착점(54)이 있는 부분에서는 모두 접합되어 있지만 융착점(54)이 없은 부분에서는 그 결합상태가 다르다. 즉, 겉층(51)과 초극세 섬유층(52)은 미세공극 B(약 0.3mm 이하)를 이루며 분리되어 있고, 초극세 섬유층(52)과 탈취층(53)은 접합되어 있다. 융착점(54)은 도5에서 보는 바와 같이 군데 군데 일정 간격으로 배치되어 있다. 융착점(54)은 에어 필터 메디아의 양면(겉층과 탈취층의 외면)에 원형, 장원형 등의 홈을 형성하게 되고, 이 융착점(54)이 없는 부분에서는 겉층(51)의 표면에서 보았을 때 미세한 볼륨감을 가지게 된다. 그래서 이러한 볼륨감으로 말미암아 겉층(51)과 초극세 섬유층(52) 간에는 거의 붙어 있는 듯한 작거나 큰 미세공극 B들이 불규칙하게 존재한다. 이러한 미세공극 B는 1㎛ 이하 먼지들의 포집량을 증가시키는데 결정적인 역할을 한다. 융착점(54)은 평면상 사방으로 연속하는 패턴을 가지고 있다. 예컨데, 융착점(54)의 직경은 1.5mm로 하고, 융착점(54)과 융착점(54) 간의 최소 간격은 8mm로 하며, 이 융착점(54) 8개를 정사각의 변에 등간격으로 배치한 모양이 사방으로 연속하는 패턴으로 구성하면 적합하다. 이렇게 융착점 패턴을 형성하면 인체에 유해한 1㎛ 이하의 미세 먼지가 기계적 포집에 의하여 확산되면서도 겉층(51)과 초극세 섬유층(52) 사이에 많은 양이 포집된다.

겉층과 초극세 섬유층 및 탈취층을 결합하는 방법은, 열을 가해 3개층을 융착하는 열접착방법과 초음파 에너지를 이용하여 융착하는 초음파접착방법을 선택적으로 적용할 수 있다. 열접착방법은 융착점의 패턴이 양각된 롤과 평롤의 사이에 초극세 섬유층을 포함하여 결합되지 않은 3겹의 시트상 섬유집합체(Web)를 통과시키면서 가열하여, 겉층과 초극세 섬유층은 융착점 이외 부분이 미세공극을 이루며 분리되고 초극세 섬유층과 탈취층은 결합되면서 3층구조로 융착된 에어 필터 메디아를 얻도록 한 것이다. 이때의 선압은 10~200Kg/m이고, 최대가열온도는 250°이다.

초음파접착방법은 융착점의 패턴이 양각된 롤과 평롤의 사이에 초극세 섬유층을 포함하여 결합되지 않은 3겹의 시트상 섬유집합체를 통과시키며, 양각된 롤상에서 섬유집합체에 혼(Horn)으로 초음파 에너지를 전달하여 그 마찰열과 압력으로 겉층과 초극세 섬유층은 융착점 이외 부분이 미세공극을 이루며 분리되며 초극세 섬유층과 탈취층은 접합되는 3층구조로 융착되도록 한 것이다. 상기 열접착방법과 초음파접착방법의 어느쪽을 선택하여 결합하더라도 초극세 섬유층과 탈취층간은 가벼운 융착상태 하에서 접합된다.

도 6a는 본발명의 작용상태도를 나타낸 것으로서, 여과시에는 약 1㎛ 이상의 입자들이 겉층(51)에서 포집되고, 1㎛ 이하, 보다 정확하는 0.1~0.5㎛의 초극세 섬유층(52)에서 포집되어 간다. 이때 0.3㎛ 이하의 작은 입자들은 확산이나 담배 연기와 같이 불규칙한 브라운 운동에 의하여 초극세 섬유층(52)의 미세섬유로 끌어 당겨진다. 이것은 섬유와 입자의 하전에 기인한 쿠올럼력과 섬유하전에 기인한 쌍극자력에 의한 것이다. 미세 입자들은 섬유표면에 흡착되기 시작하여 다소 큰 입자들이 메워지고 있는 섬유와 섬유간의 투과소공까지 메워진다. 그래서 0.05㎛의 미세먼지까지 효과적으로 포집되며, 큰 입자와 작은 입자를 포함하는 미세먼지들은 확산과 관성 및 충돌 등의 기계적 포집원리와 정전기적 포집원리를 동시에 수반하면서 겉층(51)과 초극세 섬유층(52)의 미세공극 B와 그 주변에 많은 양이 집중하여 포집된다. 이렇게 하여 먼지 등의 여과된 공기는 초극세 섬유층을 지나 탈취층(53)에서 활성탄소섬유의 세공을 지나면서 냄새성분이 흡착된다.

도 6b는 종래의 정전 초극세 섬유층을 갖는 에어 필터 메디아의 작용상태도를 나타낸 것이다. 이 경우는 기본적인 미세먼지 흡착은 본 발명의 경우와 유사하지만, 겉층(1)과 초극세 섬유층(2)이 전면에 걸쳐 접합(융착)되어 있기 때문에 먼지입자의 포집이 집중되는 겉층(1)과 초극세 섬유층(2)의 사이가 빠른 시간 내에 막혀 통기저항이 높아지고, 포집량은 적어지는 결과를 낳는다.

이하에서는 본 발명에 의한 에어 필터(XETEX)와, 기존에 정전 초극세 섬유층을 포함하는 독일 프로이덴버그사의 에어 필터(CF)를 먼지의 포집효율면에서 비교시험한 결과를 나타낸다.

1. 필터 시험방법

계수법 이론에 입각한 자동여과시험기(Automated Filter Tester; AFT, 미국 TSI사 MODEL 8110)와 입자분포계수기(Particle Distribuiton Counter, 미국 PMS사 MODEL 510)를 이용하여 일정 조건하에서 본 발명의 에어 필터 메디아(XETEX)와 독일 프로이덴버그사의 에어 필터 메디아(CF)를 비교시험한다.

1) 계수법 이론: 샘플링 공기는 광학적으로 형성되는 검지 셀(Cell)을 통과해서 나오는 사이에 레이저광원으로 부터의 입자에 의한 빛의 틴들(tyndall)현상에 의해 산란광을 발하며 입자의 크기에 의해 정해지는 산란광의 세기는 광전자 증배관에의 전기량으로 변환된 입자수를 나타낸다.

2) 자동여과시험기: 0.1㎛~0.5㎛의 입자크기를 NaCl이나 다이옥실 피탈산의 에어로졸(단분산 에어로졸: 0.2㎛기준)을 발생시켜 여과가 가장 않되는 미세 입자들을 측정하고, 이때 특정한 공기유동(15~110ℓ/min)에 대하여 하강기류와 상승기류 사이의 측정하려는 필터 메디아로 여과되어지는 위의 입자들이 광원으로 부터 산란되어지며 이때의 광의 세기를 전기량의 세기로 변환하여 측정된 여과전과 여과 후의 전기량의 차이를 {효율(%)=1-관입}로 나타내며 이때의 압력차이를 압력손실(ΔP)로 나타낸다.

3) 입자분포계수기: 0.5㎛~10㎛의 입자크기를 갖는 큰 대기 먼지를 계수법 이론에 의해 각각의 입자크기(0.5㎛, 1.0㎛, 2.0㎛, 3.0㎛, 4.0㎛, 5.0㎛, 7.0㎛, 10.0㎛)별도 농도(입자크기값/ft³)와 입자수를 구하며, 공기청정기 성능시험기의 입구와 출구를 연결하고 먼지 부하시 각각의 농도를 측정하여 위의 데이터로 부터 입자크기별 효율을 구한다.

2. 필터 비교시험

1) 자동여과시험기에 의한 시험

공기속도: 5cm/sec, 입자직경: 단분산 0.2㎛ NaCl입자, 질량농도: 12.6mg/m³(중량), 여과면적: 100㎠의 조건으로 자동여과시험기에 의하여 시험한 결과를 도7과 같은 분진급진량(mg) 대비 포집효율(%)과, 분진급진량(mg) 대비 압력손실(mmAq)의 분포로 나타냈다.

여기에서, 초기에는 포집효율이 떨어지고 먼지 부하량이 증가하면서 효율이 높아지는 현상을 알 수 있으며, 이는 부하 초기에 초극세 섬유층에 부여된 정전기력을 먼지를 포집하면서 동시에 섬유층 내의 정전기력의 중화에 의해서 약간의 효율 저하를 나타내며, 계속적인 먼지 부하에 의해 정전기력의 중화와 더불어 기계적인 포집원리(확산 등)가 상호작용하면서 효율의 상승을 보인다. 이러한 원리의 효율 상승은 압력손실(통기저항)의 상승이 예상되며 분포곡선에 잘 나타나 있다. 이 시험결과에 따르면 본 발명의 것(XETEX)이 프로이덴버그사의 것(CF)보다 높은 포집효율과 낮은 압력손실의 증가를 나타낸다.

2) 입자분포계수에 의한 시험

공기유동률: 1.1ft³/min의 조건으로 입자분포계수기에 의하여 시험한 결과를 도8과 같은 입자크기(㎛) 대비 입자크기값/ft³의 초기 입자별 분포를 막대그래프로 나타냈다. 여기에서, 압자별 분포는 유사하나 본 발명의 것(XETEX)이 0.5㎛에서의 여과가 프로이덴버그사의 것(CF)보다 양호함을 보여준다.

이와 마찬가지로 정전 초극세 섬유층을 가지는 필터는 0.2㎛~3㎛의 입자범위에서 포집효율이 큰 것을 알 수 있으며, 특히 0.5(0.2)㎛~1㎛의 포집효율이 정전 벌키 섬유층을 가지는 필터(쓰리엠사)보다 탁월하다. 먼지 부하시의 입자별 분포도로 0.2㎛ NaCl입자로 측정한 AFT의 시험결과로 부터 유추해 낼 수 있다.

도9는 본 발명의 암모니아 제거효율선도를 나타낸 것으로, 암모니아의 초기 농도 100ppm, 습도 65%RH, 온도 21℃의 조건에서 본 발명에 에어 필터 메디아중 탈취중 0.5g을 샘플로 채택하여 30분 동안 제거효율을 시험하였다. 그 결과, 5분동안은 제거효율이 급격히 상승하다가 그 이후부터 완만해져 약 88%의 제거효율을 갖는 것으로 나타났다.

도10은 본 발명의 아세트알데이히드 제거효율선도를 나타낸 것으로, 아세트알데히드(CH₃CHO)의 초기농도 100ppm, 습도 65%RH, 온도 21℃의 조건에서 본 발명의 에어 필터 메디아중 탈취층 0.5g을 샘플로 채택하여 30분 동안 제거효율을 시험하였다. 그 결과, 5분 동안은 제거효율이 급격히 상승하다가 그 이후부터 완만해져 약 95%의 제거효율을 갖는 것으로 나타났다.

도11은 본 발명의 탈취층을 확대한 모형도이다. 도11의(a)는 열가소성 섬유와 활성탄소섬유가 서로 혼합 접착되어 있는 상태를 예시한 것이고, 도11의 (b)의 열가소성 섬유와 셀룰로스섬유로 이루어진 부직포 시트의 섬유 표면에 입상의 활성탄 파우더가 바인더에 의하여 접착되어 있는 상태를 예시한 것이다.

도12a와 도12b는 탈취기능이 부여된 본 발명의 복합 에어 필터 메디아를 자동차 실내용 엘리먼트로 만들기 위한 과정을 나타낸 것이다. 즉, 도12a는 복합 에어 필터 메디아를 길이방향으로 연속해서 삼각파형 단면으로 절곡시킨 상태를 나타낸 것으로, 취입구쪽이 단섬유 PET 부직포(51)를 이루고, 중간이 정전 초극세 섬유층(52)을 이루며, 취출구쪽이 탈취층(53)을 이루고 있다. 절곡높이 및 산간격은 자동차 공조장치용 에어 필터가 갖추어야 할 요구조건인 엘리먼트의 형상, 여과면적, 통기저항에 따라 특정지어야 하는데, 통상 절곡높이는 10~30mm이고, 산간격은 4~10mm가지 다양하다. 이렇게 절곡된 복합 에어 필터 메디아(M)는 후속적으로, 그 가장자리에 고밀도수지를 사출성형하여 프레임(F)을 형성하므로서 도12b와 같은 하나의 자동차 실내의 공기정화용 엘리먼트(E)를 얻는다.

이와 같은 본 발명은 종래보다 성형성이 향상되고, 겉층과 초극세 섬유층간이 융착점 이외의 부분에서 미세공극을 갖도록 분리되어 있어서 통기저항(압력손실)의 감소와 포집량의 대폭적인 증가를 가져온다. 다시 말해, 기존에 여과성능이 우수하다고 알려진 프로이덴버그사의 에어 필터 메디아보다 기계적인 포집과 정전기력에 의한 포집의 효율이 상승되면서 통기저항이 적고 포집량이 많으며 정전기력을 잃지 않아 포집효율의 극대화와 더불어 수명의 연장을 가져오고, 인체에 유해한 미세먼지와 악취성분까지 안정적으로 여과시켜 준다. 특히, 일종의 지지층을 이루는 탈취층이 있기 때문에 탈취효과가 탁월하여 자동차 실내로 유입되는 외기나 순환공기의 공기정화에 뛰어나다.

Claims (6)

1㎛ 이상의 먼지를 포집하는 부직포로 이루어진 겉층과, 0.1~0.5㎛의 먼지를 포집하는 정전기가 부여된 부직포로 이루어진 초극세 섬유층, 그리고 활성탄소성분을 함유하는 탈취층이 일정 패턴의 융착점을 형성하며 결합되어 있고, 상기 겉층과 상기 초극세 섬유층 사이는 융착점 이외의 부분이 미세공극을 이루며 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.

제1항에 있어서, 상기 탈취층은 활성탄소섬유를 10% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.

제1항에 있어서, 상기 탈취층은 활성탄 파우더를 15% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탈취층은 열가소성 섬유와 활성탄소섬유를 혼합하여 시트상으로 열접착시킨 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.

제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 탈취층은 열가소성 섬유를 포함하는 부직포 시트상에 바인더를 이용하여 활성탄 파우더를 접착하여 시트화시킨 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.

제1항에 있어서, 상기 겉층과 초극세 섬유층 및 탈취층의 복합재는 길이방향으로 연속해서 삼각파형으로 절곡하여, 후속적인 고밀도수지의 프레임 사출성형에 따라 공기정화용 엘리먼트로 이용될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 탈취기능의 자동차 실내용 복합 에어 필터 메디아.