KR20040029696A

KR20040029696A - 공기 청정기용 에어필터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20040029696A
Application number: KR1020020060070A
Authority: KR
Inventors: 정재순
Original assignee: 유성필터산업 주식회사
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-08

Abstract

본 발명은 실내공간(가정, 사무실, 실내 작업장, 공공건물, 병원, 학교 등을 말함)에서 공기를 정화할 목적으로 사용하는 공기 청정기용 에어필터와 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 에어필터의 여과지 중 합성섬유(Synthetic Fiber)인 필터 메디아(Filter Media)를 절곡과 동시에 열가소성 수지를 용융 후 분사 접착하는 핫 멜트 접착방식(Hot-Melt Resin)을 도입하여 주름부의 간격을 항상 일정하게 유지하고, 필터 메디아의 휨, 뒤틀림, 쏠림현상 등을 방지하며, 포집효율의 균일화 및 극대화에 기여하고, 에어필터의 소음저하와 함께 공기 청정기의 구성요소인 팬과 모터의 수명까지도 연장하므로서 결국 원가절감에 기여하도록 한 것이다.

본 발명에 따른 에어필터의 형태는 일반적으로 사각형이지만, 이 보다 여과면적이 많고 사용기간이 길며 압력손실이 낮은 원형의 에어필터도 본 발명의 범주에 속한다.

Description

공기 청정기용 에어필터 및 그 제조방법{Airfilter for aircleaner and method therof}

더욱 상세하게는, 에어필터의 여과지인 필터 메디아(Filter Media)를 절곡과 동시 열가소성 수지를 용융 후 분사 접착하는 방식인 핫 멜트 처리방식(Hot-Melt Resin)을 도입하여 주름부의 간격을 항상 일정하게 유지하므로서 필터 메디아의 휨, 뒤틀림, 쏠림현상 등을 방지하고, 포집효율의 균일화 및 극대화에 기여하며, 에어필터의 소음저하와 함께 공기 청정기의 구성요소인 팬과 모터의 수명까지도 연장하므로서 원가절감에 기여하도록 한 공기 청정기용 에어필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

산업발전에 따른 환경오염이 증대됨에 따라 대기오염으로 인한 인체의 유해성도 날로 증가하고 있으며, 환경오염의 대부분을 차지하는 대기오염은 실외의 공기뿐만 아니라 사람들이 장시간 활동하는 실내의 공기를 더욱 심각하게 오염시키고 있다.

오염된 실내공기가 인간의 건강에 미치는 영향이 대기오염보다 더욱 심각한 원인은 주거양식의 변화로 인한 단열, 난방, 방음의 효과를 높이기 위하여 밀폐도가 증가된 실내에서 거주하는 시간이 늘어나고, 또한 대기오염이 자연적으로 희석되어 정화되는 비율이 큰 반면, 실내공기는 한정된 공간에서 오염된 공기가 계속적으로 순환하므로서 실외공기보다 오염이 심각하며, 아울러 에너지 보존을 위한 새로운 건축자재의 등장으로 의외의 오염물질이 방출되고 각종 가정용품의 사용으로 실내공기의 오염이 더욱 증가되고 있기 때문이다.

공기를 청정시키기 위한 방법으로는 대기오염의 방지수단으로 자동차에서 배출되는 오염물질을 억제하는 것이 가장 좋으나, 이는 다양한 기술적용이 필요하며, 또 하나는 실내의 공기질을 보건, 위생상 안전하고 쾌적하게 유지하기 위한 수단으로 건물내부로 유입되는 외부공기가 내부에서 순환하는 공기를 청정하게 정화하여 실내공기를 쾌적하게 유지하는 방법이 있으며, 이에 사용되고 있는 것이 실내용 공기 청정기(Package Air Cleaner)이다.

실내용 공기 청정기란, 주로 일반가정, 사무실, 병원, 공장 등의 실내공간에 설치되어 공기를 정화시키는 장치의 일종으로 "오염된 실내공기를 정화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치"이며, 일반적으로는 오염된 공기를 송풍기(Fan)로 흡입하여 분진 제거장치(Air Filter/집진기)에 의해 미세한 먼지나 세균류를 포집만 하거나 또는 분진제거 기능과 함께 악취 및 유해가스 또는 탈취기능을 수행하는 기능으로 구성되어 있으며, 부수적으로 오염에 의해 감소된 음이온을 환원하여 주는 음이온 발생기가 부설되기도 한다.

이러한, 공기 청정기는 집진 및 탈취방식에 따라 크게 여재를 사용하거나 물을 분류하여 집진 또는 집진과 탈취를 수행하는 기계식 공기 청정기와, 고전압을이용하여 분진을 하진하므로서 집진 또는 집진과 탈취기능을 수행하는 전기식 공기 청정기 및, 이들 기계식과 전기식을 결합한 복합식으로 나뉘어지고, 그 외 오염물질의 포집방식에 따라 여과식(Filter 방식), 정전 필터방식, 전기 집진방식, 복합방식 등으로 구분되며, 악취나 유해가스 또는 냄새를 탈취하는 방식에 따라 흡착방식, 산화방식, 오존기체 반응방식, 광촉매 방식 등으로 나뉘어 진다.

그러나, 본 발명에서 설명하는 에어필터 및 제조방법은 위에 열거한 공기 청정기 중 여과방식과 전기 집진방식에 사용하는 에어필터에 국한되며, 그 중에서도 1um∼0.1um 사이의 미세한 먼지(또는 세균)를 포집할 수 있는 기능으로 제작되는 미디윰 필터(중성능 필터; Medium Filter) 또는 헤파필터(HEPA Filter; 고성능 필터), 울파필터(ULPA Filter; 초고성능 필터)에 대해서만 적용된다.

필터란, 어떠한 유체(공기, 오일, 물, 가스 등)를 일정한 시간에 일정한 용량을 일정한 크기의 입자만을 통과시켜 요구하는 청정목적을 이루는 오염통제 기기로서 특히 대기중에 존재하는 분진이나 실내의 먼지를 제거하여 필요에 맞는 청정공기를 만들어 내는 것을 말한다.

에어필터는 여과재의 충전구조나 집진방식, 그리고 입경의 크기에 따라 종류가 다양하나, 공기 청정기의 여과방식이나 전기 집진방식의 분진 제거용으로는 프리필터(초성능 필터; Pre Filter), 미디윰 필터, 헤파필터, 울파필터가 사용되며, 악취 및 유해가스 또는 냄새를 흡착하는 용도로는 활성탄 필터가 주로 사용된다.

프리필터란, 분진입자 5um 이상의 큰 먼지를 제거할 수 있는 기능을 가진 초성능 필터로서 폴리프로필렌 시트 또는 부직포로 제작되며, 그 다음단계인 미디윰필터는 분진입자 1∼3um 이상을 미국 냉동공조협회규정(ASHRAE STANDARD)에 의거 시험하여 MEFV 등급 9∼16등급, 효율은 40∼95%인 중성능 필터로서 여과지는 무기질 섬유의 일종인 유리섬유(Glass Fiber)와 인조섬유의 하나인 합성섬유(Synthetic Fiber)가 사용되고 있으나, 최근에는 유리섬유의 비산문제와 높은 압력손실 때문에 합성섬유가 공기 청정기용으로 주로 사용되고 있다.

또한, 최종단계로 헤파필터(또는 울파필터)를 사용하는데, 이 헤파필터(또는 울파필터)는 미디윰 필터와 동일한 규정에 의하여 시험하여 MERV 등급이 17등급(울파는 20등급) 이상으로 효율이 99.97%(울파는 99.999%) 이상인 고성능 필터(울파는 초고성능)로서 여과재도 미디윰 필터를 제작하는 유리섬유와 합성섬유가 사용되는데, 동일한 이유로 공기 청정기용으로는 합성섬유가 주로 사용된다.

그러나, 일반적으로 공기 청정기용으로 먼지를 제거하는 용도인 프리필터, 미디윰 필터, 허파필터(울파필터)에 대하여 공기 청정기에서는 어느 에어필터를 설치하여야 하는 규정은 없으나, 집진효율에 대해서는 기계식(여재/일반 필터방식)은 70% 이상, 전기식은 85% 이상으로 규정하고 있다.

다만, 일반적으로 여과식(또는 전기 집진식) 공기 청정기에는 프리필터를 반드시 설치하며, 순차적으로 미디윰 필터, 헤파필터를 설치하거나, 또는 프리필터 설치 후 최종적으로 헤파필터를 설치하고 있다.

본 발명과 관련된 공기 청정기용 미디윰 필터 및 헤파필터는 형태상 여과지가 절곡되어 겹친 상태에서 여과지 사이에 세퍼레이터가 없는 미니 플레이트형(Mini Plate Type)으로 필터 메디아는 무기섬유의 일종인 유리섬유가 사용되고는 있으나, 장기간 사용시 유리섬유의 비산으로 인한 인체유해의 문제가 대두되고 에어필터를 공기가 통과할 때 발생하는 압력손실이 높아 최근에는 이런 문제를 보완한 합성섬유가 대체되고 있다.

공기 청정기용의 필터 메디아로 사용하는 합성섬유는 폴리프로필렌 계열의 열가소성 수지를 고온, 고압의 공기로 불어주어 섬유질이 0.1∼1um인 극세섬유를 형성시킨 것으로 일명"멜트 브라운(Melt Brown)"이라고도 하며, 이 멜트 브라운 방식에 의해 제조된 합성섬유는 구성섬유가 대단히 미세하므로 기공이 작고, 섬유의 표면적이 매우 크므로 통기성의 조정이 용이하며, 액체투과 저항능력의 우수한 장점과 여과효율이 높아 최근에 중성능급 이상의 에어필터로서 각광을 받고 있으나, 웹(Web) 강도가 약한 결점이 있어 스폰본드, 펄드, 단섬유 등과 복합하여 사용한다.

종래, 공기 청정기용으로 제작되는 미디윰 필터 및 헤파필터의 구성은 절곡된 길이방향으로 다수의 주름부를 갖는 필터 메디아와, 이 필터 메디아를 수용하는 프레임(케이싱)으로 되어 있고, 주름부를 갖는 필터 메디아 중 유리섬유를 사용하는 경우는 메디아와 메디아 사이의 간격유지와 휨, 뒤틀림을 방지하기 위하여 열가소성수지를 융용시켜 메디아의 상부 또는 양면에 분사하는 기술(핫 멜트 처리기술)이 사용되어 왔으나, 합성섬유에 대해서는 아직 핫 멜트를 처리하지 못하고 있다.

또한, 필터 메디아와 메디아 사이에 핫 멜트를 처리하여 온 중요한 이유는 여과지의 간격을 일정하게 하므로서 휨, 뒤틀림, 쏠림현상을 방지하고, 분진의 포집 분포도를 균일하게 하며, 이로 인해 에어필터의 사용기간을 결정하는 말기 압력손실, 즉 에어필터에 공기가 통과할 때 발생하는 손실로서 에어필터의 입구측 압력(P1)과 출구측 압력(P2)의 차이(P2-P1)를 말하며 에어필터에 먼지가 포집되면 압력손실이 증가하게 되고 말기 압력손실에 다다르면 에어필터를 교환해 주어야 하므로 말기 압력손실이 에어필터의 수명을 결정하는데, 핫 멜트 처리로 인하여 결국 말기 압력손실에 이르는 기간이 연장되어 에어필터의 사용기간이 연장되기 때문이다.

그러나, 이러한 종래의 기술은, 절곡방식 중 유리섬유에 대해서는 핫 멜트를 처리하여 왔으나, 여과지 중 합성섬유에 대해서는 이러한 기술이 적용되지 않아 주름부의 간격을 일정하게 유지할 수가 없었고, 사용도중 필터 메디아에 휨, 뒤틀림, 쏠림현상 등이 발생하여 포집효과가 떨어지며, 공기 청정기를 구성하는 팬과 모터의 수명을 단축시켜 원가상승을 야기하는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 공기 청정기용 에어필터를 구성하는 필터 메디아의 재질 중 유리섬유를 제외한 합성섬유에 대하여 여과지의 절곡과 동시 열가소성수지를 용융 후 분사 접착하는 방식인 핫 멜트 처리방식으로 제조할 수 있는 에어필터 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어필터의 조립 사시도

도 2는 본 발명에 따른 에어필터의 일부발췌 평단면도

도 3은 본 발명에 따른 필터 메디아의 사시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 에어필터 110 : 필터 메디아

111 : 주름부 120 : 프레임

130 : 핫 멜트

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 에어필터는 절곡되어 길이방향으로 다수의 주름부를 갖는 합성섬유의 필터 메디아와, 상기 필터 메디아의 케이싱 역할을 하는 프레임으로 구성되는 공기 청정기용 에어필터에 있어서,

상기 합성섬유의 필터 메디아를 절곡과 동시 그 일면 또는 양면에 열가소성수지를 용융 후 분사 접착(핫 멜트) 처리하여서 된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 필터 메디아는 핫 멜트로 인해 절곡된 주름부의 간격이 일정하게 유지되고, 변형이 없으며, 필터링 효과가 뛰어나다.

또한, 필터 메디아의 재질이 합성섬유이고, 핫 멜트는 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지를 사용하여 절곡과 동시 핫 멜트를 처리하므로 필터 메디아의 변형이 방지되어 포집분포가 균일하고, 이로 인하여 필터의 교체주기가 연장된다.

상기 필터 메디아를 절곡한 후 절곡된 일면 또는 양면에 용융된 열가소성수지로 핫 멜트 접착함에 있어 상기 핫 멜트의 간격은 5∼200mm이고, 굵기는 0.5∼5mm이며, 핫 멜트에 사용하는 열가소성수지는 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지 일체이다.

상기의 방법에 의해 제조된 필터 메디아는 일면 또는 양면에 열가소성수지재의 핫 멜트부가 형성되어 주름부의 간격이 항상 일정하게 유지되고, 수축 및 어느 한쪽 방향으로의 쏠림이나 처짐이 방지되어 필터링 효과가 매우 뛰어나며, 수명이 긴 장점이 있다.

이하에서 본 발명을 첨부된 실시예의 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 청정기용 에어필터의 조립 사시도이고, 도 2는 일부발췌 평단면도이며, 도 3은 필터 메디아의 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 절곡되어 길이방향으로 다수의 주름부(111)를갖는 합성섬유의 필터 메디아(110)와, 상기 필터 메디아의 케이싱 역할을 하는 프레임(120)으로 구성되는 공기 청정기용 에어필터에 있어서,

상기 합성섬유의 필터 메디아(110)를 절곡과 동시 그 절곡된 주름부(111)의 일면 또는 양면에 용융된 열가소성수지를 5∼100mm의 간격으로 핫 멜트(130) 처리하여서 된 것이다.

상기 필터 메디아(110)의 재질은 폴리프로필렌의 가공섬유인 멜트 브라운, 멜트 브라운과 스폰본드의 가공섬유 등 유리섬유(Glass Fiber)를 제외한 합성섬유 일체가 되며, 주름부(111)의 높이는 5∼100mm가 된다.

그리고, 핫 멜트(130)의 굵기는 0.5∼5mm이며, 핫 멜트(130)의 재질은 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지 일체가 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 필터 메디아의 주름부(111)에 5∼100mm의 간격으로 핫 멜트(130)가 형성되어 있어 절곡된 주름부(111)의 간격이 항상 일정하게 유지되며, 변형이 없고, 필터링 효과가 뛰어나게 된다.

또한, 필터 메디아의 재질이 합성섬유이고, 핫 멜트는 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지를 사용하여 절곡과 동시 핫 멜트를 실시하므로 여과지의 기공도가 양호하게 유지되고, 수분 함유량이 적어 포집효율이 좋으며, 필터 메디아의 변형이 방지되어 포집분포가 균일하게 되고, 필터의 교체주기가 연장되는 효과가 있다.

한편, 도면에서는 프레임(120)이 사각형으로 도시되었지만, 원형 등으로 얼마든지 변형이 가능하고, 모두 본 발명의 범주에 속하는 것들이다.

본 발명의 제조방법은 절곡되어 길이방향으로 다수의 주름부를 갖는 합성섬유의 필터 메디아와, 상기 필터 메디아의 케이싱 역할을 하는 프레임으로 구성되는 공기 청정기용 에어필터를 제조함에 있어서,

상기 필터 메디아를 합성섬유로 하여 절곡한 후 그 절곡된 주름부의 일면 또는 양면에 용융시킨 풀리에틸렌 계열의 열가소성수지를 5∼100mm의 간격과 0.5∼5mm의 굵기로 분사하여 핫 멜트 처리하여서 된 것이다.

상기 핫 멜트에 사용하는 합성섬유는 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지 일체를 사용한다.

또한, 필터 메디아는 폴리프로필렌의 가공섬유인 멜트 브라운, 멜트 브라운과 스폰본드의 가공섬유 등 유리섬유(Glass Fiber)를 제외한 합성섬유 일체가 된다.

상기의 방법에 의해 제조된 필터 메디아는 일면 또는 양면에 열가소성수지가 핫 멜트 처리되어 있어 사용도중 수분이나 먼지가 침투하더라도 필터 메디아에 형성된 주름부의 간격이 항상 일정하게 유지되고, 수축이나 어느 한쪽 방향으로의 쏠림 및 처짐이 방지되어 필터의 수명이 길고, 필터링 효과가 뛰어난 효과가 있다.

또한, 프레임은 도면에서는 사각형으로 도시되었지만, 필요에 따라 삼각형, 원형 등으로 얼마든지 변형이 가능하고, 모두 본 발명의 범주에 속하는 것들이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공기 청정기용 에어필터의 필터 메디아를 합성섬유로 하여 절곡과 동시 그 절곡된 주름부의 일면 또는 양면에 용융된 열가소성수지를 핫 멜트 처리하여서 된 것으로, 핫 멜트에 의해 필터 메디아의 수명이 다할 때 까지 주름부의 간격이 항상 일정하게 유지되고, 수축이나 한쪽으로의 쏠림 및 처짐이 방지되어 필터링 효과가 뛰어나며, 수명이 긴 효과가 있다.

또한, 제작이 용이하여 생산성 향상에 기여하고, 제품의 수명연장과 함께 신뢰성 향상에도 기여할 수 있는 것이다.

Claims

절곡되어 길이방향으로 다수의 주름부(111)를 갖는 합성섬유의 필터 메디아(110)와, 상기 필터 메디아의 케이싱 역할을 하는 프레임(120)으로 구성되는 공기 청정기용 에어필터에 있어서,

상기 합성섬유의 필터 메디아(110)를 절곡과 동시 그 절곡된 주름부(111)의 일면 또는 양면에 용융된 열가소성수지를 5∼100mm의 간격으로 핫 멜트(130) 처리하여서 된 것을 특징으로 하는 공기 청정기용 에어필터.
제 1항에 있어서, 상기 필터 메디아(110)의 재질은 폴리에스터와 폴리프로필렌의 가공섬유인 멜트 브라운, 멜트 브라운과 스폰본드의 가공섬유 등 유리섬유를 제외한 합성섬유 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 청정기용 에어필터.
제 1항에 있어서, 상기 핫 멜트(130)의 재질은 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지수지 일체이고, 핫 멜트(130)의 굵기는 0.5∼5mm이며, 간격은 5∼100mm인 것을 특징으로 하는 공기 청정기용 에어필터.
절곡되어 길이방향으로 다수의 주름부를 갖는 합성섬유의 필터 메디아와, 상기 필터 메디아의 케이싱 역할을 하는 프레임으로 구성되는 공기 청정기용 에어필터를 제조함에 있어서,

상기 필터 메디아를 합성섬유로 하여 절곡한 후 그 절곡된 주름부의 일면 또는 양면에 용융된 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지를 5∼100mm의 간격과 0.5∼5mm의 굵기로 분사하여 핫 멜트 처리하여서 됨을 특징으로 하는 공기 청정기용 에어필터의 제조방법.