KR20060136044A - 고분자 탄성체로 된 프레임을 갖는 필터 및 상기 필터의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 탄성체로 된 프레임을 갖는 공기 정화용 필터와 그 제조방법 및 상기 필터를 제조하기 위한 금형에 관한 것이다. 본 발명에 의한 공기 정화용 필터는, 필터 프레임이 고분자 탄성체로 형성되어 상기 필터를 소정의 형태로 장착 및 탈착하는 것이 용이하며, 또한 상기 필터를 제조하기 위한 금형을 수지로 만들 수 있어서 금형의 제조비용이 저렴하며, 기존의 사출 프레임이나 부직포 프레임에 비해서도 생산성이 우수하다.

필터, 탄성체, 프레임, 공기정화, 수지금형

Description

고분자 탄성체로 된 프레임을 갖는 필터 및 상기 필터의 제조방법{FILTER HAVING ELASTIC POLYMER FRAME AND METHOD FOR PREPARING THE FILTER}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 필터의 일례를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 필터의 탄력성을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 필터의 필터여재를 보여주는 도면이다.

도 4a 및 4b는 각각 종래의 공기 정화 필터의 일례를 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화 필터의 일례로서 필터 프레임에 날개 부재(22)가 형성된 것을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 공기 정화용 필터를 제조하기 위한 금형을 보여주는 도면이다. 6a: 1차 몰드, 6b: 2차 몰드, 6c: 3차 몰드, 6d: 4차 몰드.

도 7은 본 발명에 따른 공기 정화용 필터를 제조하기 위한 금형의 다른 일례를 보여주는 도면이다. 7a: 1차 몰드, 7b: 2차 몰드.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 공기 정화 필터 10: 필터여재(filter media)

11: 필터여재 테두리부 13: 절곡부

20: 필터 프레임 21: 필터여재 몸체

22: 날개부재 23: 손잡이

본 발명은 공기 정화용 필터에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 고분자 탄성체로 된 필터 프레임에 의하여 필터여재(filter media)의 테두리가 고정된 공기 정화용 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 필터를 제조하기 위한 금형 및 상기 금형을 이용하여 상기 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

공기를 순환시키는 장치 또는 공기가 유입되는 장치 등에서는 공기 정화가 필요한 경우가 있는데, 이 때 공기 정화용 필터가 사용될 수 있다. 특히, 자동차 또는 에어컨 등과 같이 외부 공기가 실내로 들어오는 장치나 냉장고, 진공청소기, 공기 청정기 등에서는 공기 정화가 필수적이라고 할 수 있다.

일반 가정의 실내나 자동차의 차내에서 사용되는 공기 청정기나 냉난방 기기에 장착되는 공기 정화용 필터는 비교적 소형이고 용적이 작고 수명이 짧기 때문에 필터를 정기적으로 교환하는 것이 필요해진다. 따라서, 장착 및 탈착이 용이한 공기 정화용 필터가 요구되고 있다.

종래 일반적인 공기 정화용 필터는 판지나 부직포 또는 플라스틱으로 된 프레임의 내부에 공기 정화 기능을 갖는 필터여재를 배치하여 제조하는 것이 일반적 이다. 이때 공기 정화용 필터의 장착 및 탈착과 같은 교환작업을 용이하게 하기 위하여, 상기 공기 정화용 필터는 필터가 배치되는 영역보다 조금 작게 제조되는 것이 일반적이다. 이 경우 상기 영역에 공기 정화용 필터를 고정시키기 위한 필터 장착 수단으로서 필터 고정용 고리를 형성하거나 나사 또는 스프링을 이용하여 공기 정화용 필터를 고정시킨다.

그렇지만, 상기 공기 정화용 필터의 외부 프레임은 경질의 판지나 부직포 또는 수지로 형성되어 있기 때문에, 상기 공기 정화용 필터와 필터가 장착되는 공간의 외벽과의 밀착성이 충분하지 못하여 공기의 누설이 생기게 되어 공기 정화 기능이 충분히 발휘되지 못하는 문제점이 있다. 또한, 상기 공기 정화용 필터를 필터가 장착되는 영역보다 작게 형성한다고 하더라도, 장착 과정에서 경질의 프레임과의 마찰로 인하여 거치가 용이하지 않다는 문제점도 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 종래기술로서, 일본특개평 9-29041, 영국특허공개공보 1,588,578호, 미국특허 제4,187,091 또는 독일특허공개공보 2819177호 등에서는 필터여재의 테두리를 보호하기 위한 필터 프레임으로서 탄성이 있는 재료를 사용하는 필터에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 상기에서는 필터 프레임이 필터여재와는 별도로 제조되기 때문에 이러한 프레임을 제조한 후 이것을 필터여재와 결합시켜야 하는 번거로움이 있다.

이에 본 발명에서는, 필터여재의 테두리에 고분자 탄성체 수지를 직접 성형하여 상기 고분자 탄성체로 된 성형체가 필터 프레임을 형성하도록 함으로써 상기 문제점을 해결하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 필터 프레임이 탄성을 가져서 장착 및 탈착이 용이한 공기 정화용 필터를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 필터여재의 테두리에 고분자 탄성체 수지를 직접 성형함으로써 상기 고분자 탄성체가 필터 프레임을 형성하도록 하는 필터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 필터 프레임을 형성하기 위한 금형, 특히 수지로 된 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 필터여재(filter media) 및 상기 필터여재의 테두리에 형성되어 상기 필터여재를 고정시키기 위한 고분자 탄성체 필터 프레임(frame)을 포함하는 공기 정화용 필터를 제공한다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 필터여재로는 펼친 형태 및 절곡 형태의 주름이 형성되어 있는 것이 모두 가능하다. 상기 절곡은 삼각형의 산모양도 가능하다. 또한, 상기 프레임에는 날개부재(wing; 22)가 더 형성될 수 있다. 상기 날개부재는 프레임의 측면에 지느러미 형태로 형성되어 필터의 밀착성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 필터 프레임으로 사용되는 고분자 탄성체는 종래 필터 프레임으로 사용되던 경질의 종이, 부직포, 또는 수지에 비하여 탄성이 우수하여 상기 필터를 원하는 곳에 장착 및 탈착하는 것이 용이하며, 필터와 필터 장착 영역 사이의 기밀성(sealing property)이 우수하다.

본 발명은 또한 상기 공기 정화용 필터를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 제조방법의 일례는, 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드에 필터여재(filter media)를 배치하는 단계; 상기 필터여재를 고정하면서 필터여재의 테두리만 노출되도록 하는 2차 몰드를 상기 필터여재 위에 배치하는 단계; 및 상기 2차 몰드에 의하여 덮여지지 않은 필터여재의 측면에 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 주입하여 필터 프레임을 형성하는 단계; 및 상기 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 고화 또는 경화시키는 단계;를 포함한다. 필요한 경우 발포단계를 더 포함할 수 있다.

유동성 상태란 성형이 가능한 정도의 유동성이 있는 상태를 의미하는 것으로서, 액체상태, 시럽상태, 왁스상태 또는 열가소성 수지의 용융상태를 모두 포함하는 의미이다.

한편, 고화란 유동성 상태의 고분자 탄성체가 비유동성 상태로 변형되는 것을 의미하는 것으로서, 본 발명의 일례에 따르면, 가열되어 유동성 상태로 된 열가소성 수지 고분자 탄성체의 용융물이 냉각되어 비유동성 고체 상태가 되는 것을 포함한다.

경화란 미경화 상태의 고분자 탄성체 원료가 고체상태로 되는 것을 의미하는 것으로서, 중합 및/또는 가교를 포함하는 의미이다. 상기 발포는 미경화 상태의 고분자 탄성체 원료가 경화될 때 주로 수반될 수 있다.

상기 제조방법의 다른 일례에 따르면 3차 몰드와 4차 몰드를 더 사용할 수 있는데, 상기 2차 몰드를 배치하기 전 또는 후에, 상기 필터여재의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드를 상기 1차 몰드 위에 배치하여, 상기 개구부 내에 상기 필터여재가 위치할 수 있도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 고분자 탄성체 원료를 주입하여 필터 프레임을 형성한 후, 그 위에 4차 몰드로서 커버를 덮는 것도 가능하다.

본 발명에 의할 경우, 별도의 접착과정 없이도 필터여재(filter media)에 프레임이 형성되도록 하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 상기 공기 정화용 필터를 제조하기 위한 금형을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 금형의 일례는 2개의 몰드를 포함하는데, 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드; 및 상기 1차 몰드의 거치부의 면적보다 면적이 작거나 같은, 필터여재를 고정하기 위한 2차 몰드;를 포함한다.

상기 금형은, 필요한 경우, 상기 거치부의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드를 더 포함할 수 있으며, 4차 몰드로서 커버를 더 포함할 수도 있다.

상기 금형을 형성하는 몰드들은 고분자 수지로 만들어질 수 있는데, 이 경우 금형의 제조비용을 크게 줄일 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 필터여재의 테두리를 고분자 탄성체로 도포 및 충진하는 것에 의하여 필터 프레임을 제조할 수 있으므로 제조공정이 간단하며, 상기 제조공정에서 몰드로서 고분자 수지로 제조된 몰드를 사용할 수 있기 때문에, 금속으로 된 몰드를 사용하는 경우보다 비용이 저렴하며, 몰드를 제조하는 것도 용이하 다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 공기 정화용 필터는 필터여재(filter media) 및 상기 필터여재의 테두리에 형성된 필터 프레임(frame)을 포함하는데, 상기 필터 프레임은 고분자 탄성체로 형성된다. 본 발명에 의한 상기 공기 정화용 필터는, 공기의 유입 또는 순환이 필요한 장치나 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 에어컨, 자동차, 냉장고, 공기 청정기, 진공 청소기, 공조기 등에 적용될 수 있으며, 적용범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 공기 정화용 필터의 일례로서 필터여재가 펼친 형태 및 절곡 형태의 주름 형상인 것이 있다. 상기 절곡은 삼각형의 산 형태를 가질 수 있다(도 3 참조). 상기 절곡 또는 산 형태를 형성하는 방법에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 평평한 형태의 필터여재를 접거나 결을 주어서 절곡을 형성할 수 있다. 상기 절곡된 필터여재의 산 높이는 필터의 크기 및 그 용도에 따라 달라지는데 낮게는 5㎜에서 높게는 10cm 정도까지도 가능하다.

상기 필터여재로는, 공기는 통화시킬 수 있지만 특정의 물질은 통과시키지 않은 물질이라면 제한없이 사용할 수 있다. 상기 필터여재의 비제한적인 예로서 부직포, 직물, 종이 등이 있지만 그 종류가 이것으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 필터여재로서 부직포를 사용할 수 있는데, 상기 부직포는, 예를 들어, 중량이 15g/㎡~500g/㎡이고, 두께는 0.1㎜~10.0㎜이며, 통기도는 5cc~1000cc/㎠/sec인 것을 사용할 수 있다.

상기 필터여재로서는 공기정화 효과를 증진시키기 위하여 표면처리가 된 재료를 사용할 수 있다. 표면처리의 방법은 제한이 없으며 그 용도에 따라 표면처리의 방법이 달라질 수 있다. 분진이나 먼지의 양이 많은 곳에 사용되는 필터 또는 많은 양의 공기를 빠르게 유입하여야 하는 경우에 사용되는 필터의 경우, 각각의 경우에 적합한 필터여재의 재질 및 표면처리 방법 등은 서로 다를 것이다. 또한 항균이나 공기 소독 등이 필요한 경우에 적용되는 경우 또는 이온 발생장치 등과 함께 사용하는 경우에 있어서도 필터여재의 재료 및 그 표면처리는 달라질 것이다.

예를 들어, 부직포의 경우 정전처리를 할 수 있으며, 표면에 활성탄 처리를 할 수도 있다.

상기 필터 프레임을 형성하는 고분자 탄성체로는, 액체, 시럽, 왁스 또는 용융물을 포함하여 유동성 상태로 존재할 수 있는 고분자 탄성체, 또는 상기와 같은 유동성 상태로 존재하거나 존재할 수 있는 고분자 원료에 의하여 제조될 수 있는 고분자 탄성체가 있다. 즉, 고분자 탄성체 또는 그 원료가 액체상태, 시럽상태, 왁스상태 또는 용융물 상태를 포함하여 유동성 상태로 존재할 수 있다면 그 종류에 제한 없이 적용 가능하다. 예를 들어, 특정온도에서 유동성의 액체 또는 왁스 상태로 존재할 수 있는 열가소성 고분자 탄성체 또는 액상으로 존재하는 원료를 중합 또는 경화시켜 제조할 수 있는 고분자 탄성체 등이 본 발명의 필터 프레임에 적용될 수 있다.

상기 특정온도에서 유동성 상태로 존재할 수 있는 열가소성 고분자 탄성체의 예로는, 핫멜트 특성을 갖는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에스테르 등이 있다. 이러한 열가소성 고분자 탄성체는 연화점 또는 녹는점 이상의 온도에서 용융되어 왁스 또는 액체 상태로 존재할 수 있기 때문에(핫멜트 가능), 그 이상의 온도로 이를 가열하여, 유동성 상태에서 필터여재의 테두리에 적용된 후 고화되어 필터프레임을 형성할 수 있다. 상기 고화는 냉각에 의하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 열가소성 고분자 탄성체의 경우, 가열에 의한 용융물 상태에서 필터여재에 적용된 후 상온 또는 그 이하의 온도에서 냉각됨으로써, 상기 용융된 고분자 탄성체가 고화되어 프레임을 형성할 수 있다.

한편, 유동성 상태로 존재할 수 있는 고분자 원료(예를 들어, 모노머 또는 올리고머)에 의하여 제조될 수 있는 고분자 탄성체의 경우는, 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료가 필터여재에 적용되어 중합과 가교 등에 의하여 경화됨으로써 필터 프레임을 형성할 수 있다. 필요한 경우 중합 또는 가교에 의한 경화와 더불어 발포과정이 수반될 수 있다. 바람직하게는, 상기 액체상태의 고분자 탄성체 원료로서, 100℃ 미만의 온도에서 경화(중합)될 수 있는 것이 수지 금형을 이용한 필터프레임의 제조에 보다 적합하다.

상기 유동성 상태로 존재할 수 있는 고분자 원료에 의하여 제조될 수 있는 고분자 탄성체의 예로는 폴리우레탄 수지가 있다. 폴리우레탄 수지 형성용 원료인 모노머로서, 예를 들어, 폴리에테르 폴리올이나 폴리에스터 폴리올과 폴리이소시아네트를 각각 준비한 후, 상기 모노머를 혼합하는 것과 동시에 그 혼합물을 필터여재의 테두리에 도포하여 필터 프레임을 형성한 후, 상온 또는 그 이상의 온도에서 중합에 의한 경화 및 상기 경화와 더불어 발포시켜 필터 프레임을 형성할 수 있다. 상기 폴리우레탄 형성용 모노머인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스터 폴리올 또는 폴리이소시아네이트는 상온에서 액체상태로 존재하는 모노머이며, 또한 이들은 중합 과정에서 높은 온도가 요구되지 않기 때문에 본 발명에 용이하게 적용될 수 있다.

이러한 고분자 탄성체의 다른 예로는, 폴리우레탄 고무(Polyurethane Rubber), 아크릴 고무(Polyacrylate Rubber), 실리콘 고무(Silicone Rubber), 라텍스 고무, 우레탄 폼(foam), 아크릴 폼, 실리콘 폼, 라텍스 폼 등이 있다. 이러한 고분자 탄성체에서는 유동성 액체상태의 모노모들이 경화 또는 발포되면서 프레임을 형성하는 것이 가능한 경우이다. 상기와 같이 액상 모노모들의 중합 또는 경화에 의해 프레임을 형성하는 경우는, 통상적으로 원료 투입 후, 상온 또는 그 이상의 온도에서 경화되는 것이 일반적이며, 고분자 탄성체의 성분에 따라 발포가 진행될 수 있다. 발포를 위하여 원료에 발포제와 같은 첨가제를 넣어줄 수 있다.

구체적으로, 상기 고분자 탄성체를 적용하여 필터프레임을 형성하는 방법의 일례로는, 상기 고분자 탄성체를 형성하기 위한 모노머를 별도로 준비한 후, 이를 필터여재에 적용(도포 및 충진)함으로써 필터 프레임의 형성과 동시에 상기 모노머의 중합이 이루어지도록 할 수도 있고, 필터 프레임에 적용하기 직전에 중합을 실시할 수도 있다. 예컨대, 2종 이상의 모노머를 이용하여 중합을 실시하는 경우, 중합이 완료되지 않은 시럽상태의 모노머 혼합물을 필터여재에 도포 및 충진한 후 상기 모노머 혼합물을 중합 및 경화시키는 것도 가능하다. 또한, 2종 이상의 모노머를 각각 준비한 후, 이를 별도로 필터여재에 도포 및 충진하여 프레임 완성성과정 에서 모노머가 혼합되어 중합 및 경화 또는 발포되도록 할 수도 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 필터 프레임에는 날개부재(22)가 더 형성될 수 있다. 상기 날개부재(22)는 필터 프레임의 측면에 지느러미 형태로 형성되어 필터와 필터 장착 수단과의 밀착성을 증진시킬 수 있다(도 5 참조). 즉, 얇고 탄성이 있으며 압축성이 있어서 구겨져 접힘이 가능한 날개부재가 더 구비됨으로써 거의 모든 형태의 장착부위에서 기밀성을 유지할 수 있다.

본 발명에서는 또한 공기 정화용 필터의 제조방법의 일례로서 하기 단계, 즉, 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드에 필터여재(filter media)를 거치하는 단계; 상기 필터여재를 고정하면서 필터여재의 테두리만 노출되도록 2차 몰드를 상기 필터여재 위에 배치하는 단계; 추가적으로, 상기 필터여재의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드를 이용하여, 상기 개구부 내에 상기 필터여재가 위치할 수 있도록 3차 몰드를 배치하는 단계; 상기 2차 몰드에 의하여 덮여지지 않은 필터여재의 측면에, 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 주입하여 필터 프레임을 형성하는 단계; 및 상기 유동성 상태의 고분자 탄성체를 고화시키거나 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 중합, 경화 또는 발포시키는 단계를 포함하는 제조방법이 있다. 상기 고분자 탄성체를 고화시키거나 중합, 경화 또는 발포하는 단계에서 4차 몰드를 이용하여 고분자 탄성체가 형성된 필터를 덮어서 필터프레임을 보호할 수 있다. 상기 유동성 상태는는, 액체상태, 시럽상태 또는 왁스상태 모두를 포함하는 의미이다.

여기서, 상기 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 필터여재에 적용하는 경 우의 일례로서, 상기 액체상태의 고분자 탄성체 원료를 상온에서 중합 및 경화시킬 수도 있으며, 상온이상의 온도, 예를 들어 40℃~100℃, 보다 높은 온도로서 50℃~100℃ 정도의 온도에서 중합 및 경화시킬 수도 있다. 특히 상기 고분자 탄성체로서 발포 폴리우레탄을 사용하는 경우, 발포과정이 수반될 수도 있는데 이런 경우 발포 속도를 높이기 위해서는 상온이상의 온도를 유지하는 것이 유리하다. 예를 들어, 폴리우레탄의 경우 발포를 위하여 온도를 40℃~100℃ 사이로 유지시켜 줄 수 있다.

한편, 고화 또는 중합이나 경화 나아가 발포를 실시하는 공정에서 4차 몰드를 덮고, 어느 정도의 압력을 주는 것이 필터 프레임 모양을 형성하는데 유리하다. 4차 몰드를 덮고 압력을 가함으로써, 예를 들어, 경화 또는 발포과정에서 필터 프레임의 모양이 변형되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 1차 몰드에는, 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재를 거치하기 위한 거치부로서 요철형태의 거치부가 형성될 수 있다. 여기서 상기 요철이 필터여재의 거치부로서 작용한다. 즉 필터여재의 주름에 맞게 상기 요철을 형성하여 상기 필터여재가 상기 1차 몰드의 요철에 거치되도록 하는 것이 가능하다. 상기 1차 몰드에서 형성되어 필터여재를 거치하기 위한 요철의 모양에는 제한이 없다. 필터여재가 거치될 부분 전체에 걸쳐 요철이 형성되어 있는 형태(도 6a참조) 뿐만 아니라, 필터여재가 거치될 부분의 테두리 부분에만 요철이 형성되는 구조도 가능하다(도 7a 참조).

한편, 상기 1차 몰드에 형성된 요철에 대응하여 상기 2차 몰드에도 요철이 형성될 수 있다. 상기 2차 몰드에 형성되는 요철에 있어서도, 요철이 전체면에 걸쳐 형성되어 있는 2차 몰드를 사용할 수도 있고(도 6b참조), 테두리 부분에만 요철이 형성되어 있는 2차 몰드를 사용하는 것도 가능하다(도 7b 참조).

그 결과, 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재는 상기 1차 몰드의 요철과 2차 몰드의 요철 사이에서 고정되도록 할 수 있다. 즉, 1차 몰드에 형성된 요철위에 절곡을 갖는 필터여재가 배치되고, 그 위에 요철을 갖는 2차 몰드를 끼워 맞춤으로써 필터여재가 덮여져서 고정되도록 할 수 있다. 이 때, 2차 몰드와 1차 몰드의 요철은 서로 호환되어야 한다. 상기 요철의 형상은 필터여재에 형성된 절곡의 수 및 절곡의 높이를 고려하여 결정된다.

필터여재의 절곡의 수 및 절곡의 높이는 필요에 따라 달라질 수 있기 때문에, 이 때, 1차 몰드 및 2차 몰드에 형성되는 요철의 수와 높이도 그에 따라 달라질 수 있다. 상기 1차 몰드에서의 상기 요철(절곡)의 높이는 상기 절곡된 필터여재의 산 높이보다 높아야 한다. 요철(절곡)의 높이는 필터여재에 형성된 절곡형태의 산의 높이에 따라 낮게는 5㎜에서 높게는 10cm 정도 까지 형성될 수 있다. 2차 몰드에 형성되는 요철의 간격은 1차 몰드에 형성된 요철의 간격과 동일하며 그 높이 또한 동일할 수 있다.

한편 상기 2차 몰드의 면적은 필터여재의 면적과 같거나 작다. 그래야만 2차 몰드에 의하여 덮여지지 않은 필터여재의 측면 부분에 고분자 탄성체를 도포 및 투여하여 필터여재의 테두리에만 고분자 탄성체가 배치되어 필터 프레임이 형성되도록 할 수 있다.

상기 1차 몰드 및 2차 몰드에 형성된 요철은 필터여재를 사이에 두고 서로 끼워 맞추어져서, 필터프레임 형성과정에서 필터여재 안쪽으로 고분자 탄성체가 흘러 들어오는 것을 방지함으로써 원래 디자인된 형상대로 프레임을 형성할 수 있도록 한다. 또한, 3차 몰드를 더 적용함으로써 프레임의 형상이 보다 용이하게 고정되도록 할 수 있다. 한편, 상기 요철은 절곡된 필터여재의 산 간격을 일정하게 유지시키는 지그(Jig) 역할을 하여 작업 중에 절곡된 필터여재가 옆으로 눕게 되어 필터여재가 겹쳐지는 것을 방지한다. 만약 상기와 같이 필터여재가 겹쳐진 부분이 생긴다면 이 부분은 먼지나 불순물 등을 포집하지 못하는 데드 스페이스가 된다. 이러한 데드 스페이스가 발생한 필터는 먼지의 먼지나 불순물 등의 포집능력이 떨어지게 되고, 압력손실이 높아져 성능이 크게 떨어지게 된다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 필터여재의 테두리에 도포된 유동성 상태의 고분자 탄성체의 일부는 얇은 지느러미 형태의 날개부재(22)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 3차 몰드의 개구부 쪽으로 홈이 형성되도록 함으로써 날개부재용 공간이 형성되도록 하여, 유동성 상태의 고분자 탄성체 재료의 일부가 상기 공간으로 유입되어 날개부재를 형성할 수 있다. 상기 날개 부재는 탄성 및 접힘성이 뛰어나기 때문에, 필터가 장착될 때 기밀성을 높일 수 있으며 장착성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는, 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드; 및 상기 1차 몰드의 거치부의 면적보다 면적이 같거나 작으면서, 필터여재를 고정하기 위한 2차 몰드;를 포함하는 필터 제조용 금형을 제공한다.

필요한 경우, 상기 금형은 상기 거치부의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드; 및 커버로서 4차 몰드를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 일례에 따르면 상기 1차 몰드, 2차 몰드, 3차 몰드 및 4차 몰드는 고분자 수지로 형성될 수 있다.

상기 금형의 제조에 사용될 수 있는 고분자 수지로서는 융점이 상기 고분자 탄성체의 융점보다 높고 형상 유지력이 있다면 그 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 다만, 상기 고분자 탄성체를 필터여재에 적용할 때 금형이 변형되지 않을 정도의 열안정성이 있어야 한다. 상기 몰드를 형성하기 위한 고분자 수지의 비제한적인 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리스타이렌, 아크릴로니트릴부타디엔스타디엔 등이 있다.

본 발명에 따른 상기 금형은 플라스틱 성형품을 제조하는 종래의 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 1차 몰드, 2차 몰드, 3차 몰드 및 4차 몰드를 제조하기 위한 기본 금형을 제조한 후, 이를 이용하여 상기 1차 몰드, 2차 몰드, 3차 몰드 및 4차 몰드의 성형품을 제조할 수 있다.

금속을 이용하여 상기 기본 금형을 제조할 경우, 상기 기본 금형을 이용하여 수만개 많게는 수십만개의 상기 1차 몰드, 2차 몰드, 3차 몰드 및 4차 몰드 성형품을 제조할 수 있기 때문에 필터 제조용 금형을 양산 할 수 있다. 이렇게 양산된 필터 제조용 금형을 이용할 경우 다량의 공기 정화용 필터를 제조할 수 있다.

일반적으로 금속 금형의 경우 제조비용이 많이 들기 때문에 다량의 금속 금형을 제조하는 것이 용이하지 않다. 그렇지만, 필터 제조용 금형을 고분자 수지로 제조할 경우, 그 금형의 제조비용이 금속 금형의 제조비용의 1% 이하 정도로 저렴하기 때문에 금형을 대량생산 하더라도 비용부담이 훨씬 적다고 할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 예시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 수지 금형의 제조

폴리프로필렌 수지를 이용하여 4개의 몰드로 이루어진 수지 금형을 제조하였다. 즉, 필터여재를 거치할 수 있는 요철형태의 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드; 상기 1차 몰드의 거치부의 면적보다 작으면서 상기 1차 몰드의 요철과 동일한 형상의 요철이 형성되어 있는 2차 몰드; 상기 1차 몰드의 거치부의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드; 및 커버인 4차 몰드;를 포함하는 필터 제조용 금형을 폴리프로필렌 수지를 이용하여 제조하였다.

먼저, 상기 4개의 기본금형을 제조하였다. 상기 기본금형은 금속으로 제조된 금속금형이다.

상기 제조된 금속 금형을 이용하여 상기 4개의 몰드를 사출공정을 통해 제조하였다. 즉, 폴리프로필렌 용융액을 상기 금속금형에 투입하여 상기 4개의 몰드를 제조하였다.

1차 몰드는 20cm x 20cm x 3cm의 크기를 가지고 있으며, 중앙의 10cm x 6cm 영역에는 직사각형의 요철부가 형성되어 있다. 요철은 높이는 2.5cm의 플라스틱 스트립이 상기 6cm 변에 평행하게 형성되어 있는 형태로서, 그 간격은 5mm 였다.

2차 몰드는 10cm x 6cm 면적에 두께가 2.5cm이며 한쪽 면에는 상기 1차 몰드와 대응되는 요철이 형성되어 있다.

3차 몰드는 20cm x 20cm x 2cm의 크기를 가지고 있으며, 중앙에는 10.5cm x 6.5cm 면적의 공간이 형성되어 있다.

4차 몰드(덮개)는 20cm x 20cm x 2cm의 크기를 가지고 있으며, 중앙에는 10cm x 6cm 면적의 공간이 형성되어 있다.

<실시예 2> 공기 정화용 필터의 제조

실시예 1에서 제조된 수지 금형을 이용하여 공기 정화용 필터를 제조하였다.

필터여재(filter media)로서 부직포 필터여재를 사용하였다. 상기 필터여재는 도 3에 나타난 것과 같이 주름(절곡)이 형성되어 있으며, 절곡이 산 형태가 되도록 접었을 때 10cm x 6cm의 면적을 가지는 것이었다. 부직포로서는 폴리프로필렌 재질의 멜트블로운 부직포를 사용하였으며, 접었을 때 산의 높이는 2cm 였다.

작업방식은 1차 몰드 및 3차 몰드를 배치한 후 필터여재를 끼우고 그 다음 2차몰드로 고정하는 방법을 택하였다.

상기 2차 몰드에 의하여 덮여지지 않은 필터여재의 측면에 연질의 폴리우레탄 원료를 주입하였다. 즉, 폴리에테르폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate) 모노머를 믹서에서 혼합한 후, 헤드 무빙 건(head moving gun)이 장 착된 미터링 머신(Metering machine)을 이용하여 노즐을 통하여 분사시켜 필터여재의 테두리에 골고루 도포되도록 하였다.

이어서, 상기 필터여재가 거치된 몰드를 4차 몰드(덮개)로 덮어 눌러줌으로써 폴리우레탄 고분자 탄성체가 균일하게 필터여재의 표면에 형성되도록 하였다. 이 때, 폴리우레탄의 발포 속도를 높이기 위해서 온도가 50℃로 유지되는 오븐에서 약 5분간 경화시킨 후 탈형하였다. 발포시 필터 프레임의 형태 변형을 방지하기 위하여 상기 5분간 경화시키면서 몰드에 균일한 압력을 가하였다.

상기 제조된 공기 정화용 필터가 도 1에 도시되어 있다. 상기 공기 정화용 필터는, 도 2에서 보는 바와 같이 탄력성이 좋아서 용이하게 변형될 수 있기 때문에 장착이 용이하다.

<실시예 3> 날개 부재가 형성된 공기 정화용 필터의 제조

실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 상기 3차 몰드에는 개구부 쪽으로 1mm 간격의 홈을 형성하여 날개부재가 형성될 수 있는 공간을 마련하였다.

그 결과, 상기 필터여재의 테두리에 도포된 유동성의 액체상태 고분자 탄성체 원료의 일부가 상기 공간으로 유입되어, 도 5에서 보는 바와 같이, 얇은 지느러미 형태의 날개 부재(22)를 형성되었다. 이러한 날개부재는 탄성 및 접힘성이 뛰어나기 때문에, 필터가 장착될 때 기밀성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 공기 정화용 필터는 고분자 탄성체로 된 프레임을 가지기 때 문에 필터 프레임의 탄력이 우수하여 필터를 장착 및 분리하는 것이 용이하다. 또한 본 발명에 의한 공기 정화용 필터는 금형을 이용하여 용이하게 제조될 수 있으며, 금형으로서 수지 금형을 사용할 수 있기 때문에 투자비용이 저렴하며, 생산성을 높일수 있다.

Claims (25)

1. 필터여재(filter media) 및 상기 필터여재의 테두리에 형성된 필터 프레임(frame)을 포함하며, 상기 필터 프레임은 고분자 탄성체로 형성된 것임을 특징으로 하는 공기 정화용 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 필터여재에는 삼각형 산모양의 절곡 형태의 주름이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 필터여재는 부직포, 직물 및 종이로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 필터.
4. 제 3항에 있어서, 상기 부직포는 중량이 15g/㎡~500g/㎡이고, 두께는 0.1㎜~10.0㎜이며, 통기도는 5cc~1000cc/㎠/sec인 것을 특징으로 하는 필터.
5. 제 1항에 있어서, 상기 필터 프레임을 형성하는 고분자 탄성체는 폴리우레탄 고무(Polyurethane Rubber), 아크릴 고무(Polyacrylate Rubber), 실리콘 고무, 라텍스 고무, 폴리우레탄 폼, 아크릴 폼, 실리콘 폼, 라텍스 폼, 폴리에틸렌계 핫멜트, 폴리프로필렌계 핫멜트, 에틸렌비닐아세테이트계 핫멜트 및 폴리에스테르계 핫멜트로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 필터.
6. 제 1항에 있어서, 상기 필터 프레임의 측면에는 탄성을 갖는 날개 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
7. 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드(mold)에 필터여재(filter member)를 거치하는 단계;

   상기 필터여재를 고정하면서 필터여재의 테두리만 노출되도록 2차 몰드를 상기 필터여재 위에 배치하는 단계;

   상기 2차 몰드에 의하여 덮여지지 않은 필터여재의 측면에, 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료를 주입하여 필터 프레임을 형성하는 단계; 및

   상기 유동성 상태의 고분자 탄성체 또는 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료 원료를 고화 또는 경화시키는 단계;

   를 포함하는 필터의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 경화과정에는 발포가 수반되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 필터 프레임을 형성한 후, 4차 몰드를 이용하여 덮는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 2차 몰드를 배치하기 전 또는 후에, 상기 필터여재의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 1차 몰드에는 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재를 거치하기 위한 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
12. 제 7항에 있어서, 상기 2차 몰드에는 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재를 고정할 수 있는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 제조방법.
13. 제 7항에 있어서, 상기 유동성 상태의 고분자 탄성체는 폴리에틸렌계 핫멜트, 폴리프로필렌계 핫멜트, 에틸렌비닐아세테이트계 핫멜트 및 폴리에스테르계 핫멜트로 이루어진 군에서 선택된 고분자 탄성체의 용융물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
14. 제 7항에 있어서, 상기 유동성 상태의 고분자 탄성체 원료는 폴리우레탄 고무, 아크릴 고무(Polyacrylate Rubber), 실리콘 고무, 라텍스 고무, 폴리우레탄 폼, 아크릴 폼, 라텍스 폼 또는 실리콘 폼 형성용 모노머인 것을 특징으로 하는 제조방법.
15. 제 7항에 있어서, 상기 1차 몰드 및 2차 몰드는 고분자 수지로 형성된 것임을 특징으로 하는 제조방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리스타이렌, 아크릴로니트릴부타디엔스타디엔으로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 제조방법.
17. 제 10항에 있어서, 상기 3차 몰드의 개구부 쪽에는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
18. 제 7항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 필터.
19. 필터여재를 거치할 수 있는 거치부가 형성되어 있는 1차 몰드; 및

    상기 1차 몰드의 거치부의 면적보다 면적이 같거나 작은, 필터여재를 고정하기 위한 2차 몰드;를 포함하는, 고분자 탄성체로 된 필터 프레임을 갖는 필터 제조용 금형.
20. 제 19항에 있어서, 상기 금형은 상기 거치부의 면적보다 넓은 개구부가 형성되어 있는 3차 몰드 및 커버인 4차 몰드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 금형.
21. 제 20항에 있어서, 상기 1차 몰드, 2차 몰드, 3차 몰드 및 4차 몰드는 고분자 수지로 형성된 것임을 특징으로 하는 금형.
22. 제 21항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리스타이렌, 아크릴로니트릴부타디엔스타디엔으로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 금형.
23. 제 20항에 있어서, 상기 3차 몰드의 개구부 쪽에는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
24. 제 19항에 있어서, 상기 1차 몰드에는 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재를 거치하기 위한 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
25. 제 19항에 있어서, 상기 2차 몰드에는 절곡 형태의 주름이 형성된 필터여재를 고정할 수 있는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.

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