KR20020072161A - 플레임 없이 재활용 가능한 차량용 에어 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플레임 없이 재활용 가능한 건식 차량용 에어 필터의 제조 방법에 관한 것이다.

기존의 차량용 에어 필터와는 달리 본 발명은 여과재를 단일 성분 폴리프로필렌 부직포를 사용하여 흡입 공기에 대한 여과 특성을 최대한 살리면서, 폐 에어필터 여과재를 다시 분쇄하여 차량의 내·외장재로 사용 가능한 재활용의 특성을 가진 여과재를 사용하였다.

그와 더불어 에어필터의 플레임을 없애고, 그 대안으로 절곡되어 형성이 이루어진 폴리프로필렌 부직포 여과재를, 폴리프로필렌 수지를 녹인 용액에 DIPPING 하고 소성하여 고형화 시킨다.

Description

플레임 없이 재활용 가능한 차량용 에어 필터 {FLAMELESS AND RECYCLING AIR FILTER FOR VEHICLES}

본 발명은 통기 저항과 여과재에 대한 압력손실 및 포집율 등의 성능이 우수하면서도, 환경 친화성을 가진, 플레임 없이 재활용이 가능한 자동차용 에어 필터 (FLAMELESS AND RECYCLING AIR FILTER FOR VEHICLES)에 관한 것이다.

일반적으로 에어 필터 장치는 기화기의 전면에 설치되어 엔진 내부로 정화된 공기를 보내어 연소효율을 향상 시키며, 또한 엔진의 수명(LIFE TIME)을 오래 유지시키는 역할을 한다.

에어 필터 장치는 흡입되는 공기를 정화할 수 있도록 그 성능면과 효용면에서 다양한 종류의 여과재와 플레임으로 구성되어있다.

제 1도는 여과재와 플레임으로 구성되어 있는 에어 필터의 평면도를 보여주는 것으로, 이와같은 에어 필터는 종이 또는 부직포로 이루어진 여과재(1b)를 산과 골의 형상으로 절곡하고, 절곡된 여과재(1b)를 일정크기로 절단한 후 여과재와 플레임(4)을 접착하는 방식이 주로 사용되고 있다.

자동차의 에어 필터 장치에는 여과재를 직포 혹은 부직포, 종이를 사용하는 건식방식(DRY TYPE) 과 습식방식(WET TYPE)으로 대별되며, 건식 방식은 흡입공기를 건조되어 있는 여과재에 통과 시켜 정화시키는 방식을 말하며, 습식 방식은 여과재에 오일을 분무하거나 적신 후 흡입공기를 여과시키는 방식이다. 현재는 대부분이 건식방식을 사용하고 있다.

종래의 건식 에어 필터는 부직포, 즉 폴리에스터(POLYESTER)에 다른 섬유소(셀루로오즈계 수지 등) 혹은 폴리프로필렌 과 폴리에스터의 겹 층을 형성하여 사용한 것(1b)들과 종이에 수지를 첨가한 여과재가 대부분을 차지하고 있다.

제 2도는 종래의 차량용 에어 필터 플레임(4)에 관한 사시도로서, 그 플레임(4)은 재료의 물성에 따라서 다양하나 주로 폴리프로필렌 계의 혼합 수지와 ABS수지 등이 많이 사용되고 있다.

그리고 이러한 여과재(1b)와 플레임(4)를 서로 붙이는 방법으로는 접착제로 붙이는 방법과 사출하여 일체로 하는 방법 그리고 열 혹은 초음파로 융착하는 방법이 사용되고 있다.

종래에 사용되고 있는 부직포(폴리에스터, 폴리프로필렌 + 셀루로오즈계 수지 등)(1b) 와 그 플레임 (폴리프로필렌 계 및 ABS수지 등)(4)들은 효율과 통기저항 등에 이점을 많이 가지고 있지만, 폐 에어 필터 처리에서 몇 가지 주요한 문제점이 발생된다.

일반적으로 폐 에어 필터는 3가지의 방법으로서 그 처리가 시행되는데, 첫째는 소각이며, 둘째는 매립 그리고 재활용인데, 재활용은 기존의 필터 특성상 매우 어렵다 하겠다.

재활용면에서, 먼저 폐 에어 필터를 수거하는 부분에서 비용이 발생되며, 재활용 시에 부가되는 설비의 비용 그리고 폐 에어 필터의 양이 비교적 소량이라는 면에서 많은 어려움이 있다. 그럼으로 이런 제반 사항들에 대한 비용의 측면에서 제품의 단가가 증가하는 것은 당연하다.

그러나, 이미 폴리프로필렌의 경우에는 자동차의 내·외장재로 재활용 제품이 사용되고 있으며, 그 양이나 재활용 업체들도 충분히 확보가 가능하여 새로운 재활용 설비 비용이나 수거 비용은 큰 문제가 되지는 않을 것으로 생각되어진다.

부직포 에어 필터 여과재의 경우는, 이미 언급한 바와 같이 일반적으로 2중이상의 다중 층 물질로 구성되어 있으며, 특히 부직포 여과재가 CHEMICLA BONDING(1b)인 경우에는 화학적인 처리가 부가됨으로 재활용하는 것이 어렵다는 문제점이 발생한다.

플레임의 성분 또한 폴리프로필렌 계 수지와 유리섬유 혹은 타르, ABS 수지 등이 혼합되어 사용됨으로 인해 이미 그 자체로 분리해 내기는 어렵다는 문제점이 발생하고, 많이 사용하는 방식인 소각처리 면에서 다량의 대기 오염 물질을 배출하고 있어, 차후의 환경 보호 차원에서 큰 부담으로 작용하게 될 것이다.

그럼으로 본 발명은 크게 두 가지의 문제점에 대한 해결방안으로, 여과특성을 최대한 살리면서 환경 친화적이며 재활용 가능한 부직포 여과재와 플레임이 없는 차량용 에어 필터를 개발하는데 그 중점을 둔다.

제 1도는 종래의 다른 차량용 에어 필터를 나타낸 평면도.

제 2도는 종래의 다른 차량용 에어 필터를 나타낸 측면도.

제 3도는 본 발명의 플레임 없이 재활용 가능한 차량용 에어 필터의 사시도.

제 4a도는 본 발명의 단일성분의 폴리프로필렌 여과재를 절곡과 함께 엠보싱을 부여하여 초기 형상을 이루는 공정도.

제 4b도는 본 발명의 초기 형상의 여과재를 DIPPING 하는 공정도.

제 5도는 본 발명의 제품 특성상 여과재 측면에 SHEET를 덧붙이는 공정도.

제 6도는 본 발명의 제품 특성상 측면에 SHEET를 붙인 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1a:단일성분 폴리프로필렌 여과재 1b:종래 여과재 1c:윙(WING)

2:폴리프로필렌수지로 DIPPING된 면 3:엠보싱 4:종래 플레임

5:여과재 고정체

F:단일성분의 폴리프로필렌 부직포 원단 Fa:절곡된 여과재

Fb:로터리 혹은 니들 절곡기 Fc:폴리플로필렌 수지 용액

상기의 목적과 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 에어 필터를 제조 함에 있어서 단일 성분의 폴리프로필렌 에어 필터 여과재를 선택하고자 결정하였으며, 그 플레임을 따로 만들 시, 금형 설비의 추가로 인한 제품의 가격 상승의 요인을 고려하여 플레임 없이도 에어 필터를 지지할 수 있는 방법을 고안하였다.

본 발명은 플레임 없이 재활용 가능한 에어 필터의 제조 방법으로서 설명은 이하와같다.

에어 필터 원단(F)을 선정한 후, 원단을 개발 대상물의 크리고 절곡과 동시에 엠보싱(3)을 주어 그 부직포 여과재의 형상(1a)을 지니게 한다. 그리고 여과재 끝에 윙(1c)을 가지게 하며, 그 방법은 마지막 끝의 여과재의 한 면을 눕혀 생성한다.

이 여과재(1c)를 일정한 시간으로 이동시키며, 이미 준비해 둔 폴리프로필렌 수지(Fc)를 녹인 용액에 여과재의 모서리 부분을 1∼2초 정도 DIPPING 시킨 후 꺼내어 건조하여 고화 시킨다.

본 발명의 에어 필터는 두가지의 방법으로 최종 제품을 얻을 수 있다. 첫째는 여과재를 DIPPING한 후, 소성하여 제품으로 사용할 수 있으며, 둘째로는 DIPPING을 한 후, 그 DIPPING 용액이 굳기 전에, 다시 여과재와 동일한 성분의 부직포를 붙혀 그형상을 유지하는 방법이다. 이것은 제품의 용도, 즉 하우징의 형상에 따른 실링의 면에서 선택한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3도는 본 발명에 적용되는 플레임 없이 재활용 가능한 차량용 에어 필터의 사시도를 나타낸 것이다. 제 3도의 사시도에서 단일 성분의 폴리프로필렌 부직포 여과재 (1a)를 사용하였으며, 그 여과재는 폴리프로필렌 원단(F)을 적용될 제품에 크기에 따라 절곡하여 그 여과재의 형상(A)을 지니게 한다.

그리고 플레임이 없음으로 인한 하우징 내에서의 비정상적인 움직임을 대비하기 위해서 여과재의 윙(WING)(1c)을 플레임의 크기에 따라서 조절 할 수 있도록 하였다.

제 4a도는 폴리프로필렌 여과재의 형상을 나타내기 위한 공정의 흐름을 나타낸 것으로, 그 성형방법은 다공질의 단일 성분 폴리프로필렌 부직포로 된 필터 원재료(F)를 먼저 일정한 크리고 자른 다음, 로타리 방식 혹은 니들 방식의 절곡기(Fb)로 절곡하여 필터로 성형한다. 그리고 하우징 내에서의 비정상적인 움직임을 방지하기 위해서 여과재의 윙(1c)를 형성시켰다. 그리고 부직포는 절곡 시에 산과 골의 정열과 그 수가 일정하게 성형되어야 한다.

필터 여과재 최초의 형상을 유지하기 위해서, 절곡된 필터의 형상과 같은 모양의 고정체(5)를 간단히 만들어 DIPPING하기 전 까지 필터에 끼운다. 그리고 중요한 것은 그 필터 고정체의 산의 간격(4∼9mm)이 일정하게 유지되게 만들어 져야 한다.

제 4b도는 일정하게 절곡되고 고정체(5)에 끼워진 단일 성분 폴리프로필렌 필터 여과재(Fa)를 한 방향으로 이동시킨 후, 폴리프로필렌 수지(Fc)를 녹인 용액에 1∼2초 정도 DIPPING한다.

필터 여과재를 DIPPING 한 후에 비교적 고온에서 적정한 시간동안 소성 후 고형화 시킨다.

여과재의 엠보싱(3)은 여과재의 산과 골 사이의 일정한 거리와 통기 저항 및 압력손실, 포집효율에 대한 성능을 향상시키는 것과 동시에 여과재의 강도를 강하게 하는 공정으로, 절곡이 되는 공정과 동시에 이루어진다.

제 5도는 위에서 설명한 제품 특성에 따른 에어 필터의 바깥쪽의 부가에 관한 것으로 부직포 여과재를 1∼2초 정도 DIPPING 한 후, 그 옆면에 폴리프로필렌 부직포 SHEET(7)를 덧붙이는 공정이다. 이 공정은 제품의 실링이나 덕트의 형태에 따라서그 옆면에 부직포의 부가가 결정되어진다.

제 3도는 에어 필터 엘리멘트가 DIPPING 되어 소성한 후 고형화된 최종 제품이다.

제 6도는 에어 필터가 그 사용 특성에 따라 동일 성분의 부직포 SHEET(7)를 DIPPING 한 후 덧붙여서 소성한 최종 제품이다.

이와 같은 플레임 없이 재활용 가능한 차량용 에어 필터 제조는 몇 가지의 조건이 있는데, 그것은 부직포 여과재(1a)의 산과 산 간격을 정확히 유지하여야 하고, DIPPING 시의 시간과 그 소성 온도와 시간을 일정하게 유지하는데 있다.

현재 폴리프로필렌은 각종 자동차용 외장 및 내장재에서 이미 재활용이 되어 사용되고 있는 실정이고, 각종 생활용품 및 산업용으로 사출 성형되고 있다.

또한 이미 언급한 것과 같이 그 재활용성도 우수하며, 재활용업체도 많아서 재활용에 아주 유리한 여건을 가지고 있다 하겠다.

그럼으로 이러한 폴리프로필렌 재활용 업체와의 연계를 도모하여 그 재활용 비용과 수거 비용을 줄일 수 가 있을 것으로 보여지며, 더불어 에어 필터 장치의 제조 단가도 또한 감소하리라 생각된다.

이런한 방식으로 폴리프로필렌 에어 필터가 재활용이 가능하게 되면 많은 부분에서 그 효과를 볼 수가 있을 것이며, 특히 기존의 차동차용 에어 필터의 가장 큰 문제점인 폐 에어필터의 처리 문제와 재활용하는 부분에서 많은 성과가 있으리라 본다.

제조 단가의 면에서도 플레임이 필요 없음으로 인한 플레임 사출 금형비가 필요 없으며, 단일 성분의 폴리프로필렌임으로 폐 필터의 재활용 등으로 원가 절감의 효과와 환경 친화적인 면에서도 앞으로 많은 좋은 점이 있으리라 생각된다.

Claims (4)

1. 단일 성분의 폴리프로필렌 여과재를 사용한 것으로, 그 여과재 조직은 저밀도 혹은 고밀도로 구성되어 통기 저항의 감소를 나타내고, 또한 여과재에 윙을 주어 하우징내에서의 비정상적인 움직임을 방지하는 것을 특징으로 하는, 플레임 없이 재활용 가능한 에어필터.
2. 단일 성분의 폴리프로필렌 여과재를 절곡과 동시에 여과재 윙을 주어 그 양쪽의 면을 같은 단일 성분의 폴리프로필렌 수지 용액에 DIPPING 하여 소성화 시킨 후 고형화 화거나, 여과재를 DIPPING 후 동일 성분의 SHEET를 덧붙혀서 소성화 시킨후 고형화 하는 것을 특징으로 하는 플레임 없이 재활용 가능한 에어 필터 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 단일성분의 폴리프로필렌 필터 여과재를 형성하여, 절곡과 동시에 윙을 성형한 것을 특징으로 하는 플레임 없이 재활용이 가능한 에어필터 제조 방법.
4. 제 2항에 있어서, 단일 성분의 폴리프로필렌 필터 여과재를 DIPPING한 후 소성 시Z켜 고형화한 것을 특징으로 하는 플레임 없이 재활용 가능한 에어 필터 제조 방법.