KR20080096247A - 다기능 복합필터의 제조방법 - Google Patents

다기능 복합필터의 제조방법 Download PDF

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KR20080096247A KR1020070041467A KR20070041467A KR20080096247A KR 20080096247 A KR20080096247 A KR 20080096247A KR 1020070041467 A KR1020070041467 A KR 1020070041467A KR 20070041467 A KR20070041467 A KR 20070041467A KR 20080096247 A KR20080096247 A KR 20080096247A
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Abstract

본 발명은 자동차의 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터 등에 사용될 수 있는 복합필터의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 복합필터 제조방법은, (S1) 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 준비하는 단계; (S2) 상기 부직포 지지체의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 적층하는 단계; (S3) 상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말들을 산포하는 단계; (S4) 상기 산포된 탈취분말들의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 적층하는 단계; 및 (S5) 상기 (S4) 단계로부터 얻은 적층체의 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키도록 열처리하여 상기 적층체를 일체화하는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조방법에 따르면, 탈취분말들이 효율적으로 복합필터 내에 고정 및 배치된 복합필터를 간단하게 제조할 수 있다.

Description

다기능 복합필터의 제조방법{manufacturing method of a multifunctional complex filter}
명세서 내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 복합필터를 제조하는 방법을 나타낸 플로우 차트이고,
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 제조방법에 이용될 수 있는 2성분계 복합방사섬뉴의 개략적인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 제조방법을 구현한 개략적인 장치 설명도이다.
본 발명은 자동차의 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터 등에 사용될 수 있는 복합필터의 제조방법 및 그로부터 형성된 복합필터에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 에어컨, 기저귀, 생리대, 담배, 신발장, 옷장 등의 생활 용품을 사용할 때나, 침실, 화장실, 자동차 실내 등 일상 생활공간에는 김치, 생선, 담배연기, 배설물, 쓰레기 등으로부터 다양한 악취가 발생한다. 악취를 발생시키는 물질의 대표적인 예로는 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 아세트알데히드 (acetaldehyde), 메틸메르캅탄(Methanthiol) 등의 주요 악취원 외에, 황화메틸(methyl sulfide), 이황화메틸(dimethyl disulfide), 황화수소(hydrogen sulfide), 산화질소(nitric oxide), 이산화질소(nitrous oxide), 스티렌(styrene) 등이 있다.
이와 같은 악취를 제거하거나 반감시킬 목적으로 자동차나 실내에서는 활성탄 또는 제오라이트, 이산화티탄 광촉매 등의 탈취분말들을 이용한 필터가 사용되고 있다.
활성탄, 제올라이트 등의 탈취분말들을 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터에 적용하는 방법으로는 여과기능이 있는 부직포에 바인더를 이용하여 탈취분말들을 부착시키는 방법이 이용되고 있다. 즉, 스프레이법, 롤 코팅법, 딥 코팅법 등의 다양한 코팅법을 이용하여 탈취분말들을 분산시킨 고분자 용액을 부직포의 적어도 일면에 고분자 용액을 도포한 다음, 이를 건조시켜 소취층을 형성하는 방법이 채택되고 있다. 그러나, 바인더는 탈취분말들의 기공을 막아 탈취성능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 이와 같은 문제점에도 불구하고 바인더를 사용해야 하는 이유는 탈취분말들이 부직포로부터 탈리되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 바인더의 사용을 배제하여 탈취분말들의 탈취성능 저하를 최소화시키면서 탈취분말들을 안정하게 충진할 수 있는 방법이 필요하다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0035344호에는 고융점사와 저융점사가 혼합된 단섬유들로 이루어진 웹을 준비하고, 웹의 일면에 열을 가하여 저융점사를 용융시킴으로서, 탈취분말이 웹의 하면을 통하여 탈리되지 않도록 제조한 복합필터의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 기술에 따라 제조된 복합필터는 탈취분말이 고정되어 있지 않아 진동 등 외부환경에 따라 웹 내부에서 유동하므로서, 웹의 하면으로 응집되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여, 탈취분말들이 효율적으로 복합필터 내에 고정 및 배치된 복합필터를 간단하게 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복합필터의 제조방법은 (S1) 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 준비하는 단계; (S2) 상기 부직포 지지체의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 적층하는 단계; (S3) 상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말들을 산포하는 단계; (S4) 상기 산포된 탈취분말들의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 적층하는 단계; 및 (S5) 상기 (S4) 단계로부터 얻은 적층체의 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키도록 열처리하여 상기 적층체를 일체화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 분산 배치된 탈취분말들이 용융처리된 제2 열가소성 고분자 성분에 의해 열융착성 제2 웹 내부에 잘 고정되므로, 진동 등 외부환경에 따라 응집되는 현상이 방지되며, 제조방법도 간단하여 대량생산에 적합하다.
본 발명의 복합필터 제조방법에 있어서, 전술한 (S5) 단계의 열처리는 열풍을 상기 적층체에 통과시켜 열처리하는 것이 바람직하다. 또한, (S3) 단계 후에, 산포된 탈취분말들을 상기 열융착성 제1 웹의 내부로 이송하여 잘 분산되도록 기계적 진동을 가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 다른 복합필터 제조방법은 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 일 방향으로 연속적으로 공급하는 단계; 상기 부직포 지지체의 상면에, 제1 카딩기를 통하여 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 연속적으로 공급하여 적층하는 단계; 상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말 공급기를 통하여 탈취분말들을 연속적으로 산포하는 단계; 상기 산포된 탈취분말들의 상면에, 제2 카딩기를 통하여 상기 복합방사섬유 로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 연속적으로 공급하여 적층하는 단계; 및 상기 (S4) 단계로부터 얻은 적층체에 열풍기로부터 공급된 열풍을 통과시키면서 상기 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시켜 상기 적층체를 일체화하는 단계를 포함하는 것이 공정의 간편성 및 대량생산 면에서 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 첨부도면과 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석 되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 복합필터를 제조하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도 1을 참조하여 본 발명의 복합필터 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 준비한다(S1 단계).
열융착성 지지체 부직포는 자체적으로 먼지 등의 여과특성을 갖으며, 후술하는 탈취분말들이 통과되지 않는 정도의 통기도를 갖는다.
열융착성 부직포 지지체에 함유되는 2성분계 복합방사섬유는 동일한 방사구 를 통하여 제1 열가소성 고분자와 제2 열가소성 고분자를 방사한 섬유를 의미한다. 2성분계 복합방사섬유는 멜트블로운 된 섬유와 같이 단섬유일 수 있고, 스펀본드 부직포를 구성하는 것과 같이 장섬유일 수도 있다. 여기서, 제2 열가소성 고분자는 제1 열가소성 고분자보다 융점이 낮다. 도 2는 2성분계 복합방사섬유의 바람직한 단면을 예시한 단면도로서, 도 2a는 사이드 바이 사이드형(side by side type) 2성분계 복합방사섬유(20)의 단면이고, 도 2b는 겉과 속형(sheath/core type) 2성분계 복합방사섬유(20)의 단면이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 2성분계 복합방사섬유는 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자(22) 성분과, 제1 열가소성 고분자(22) 성분보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자(21) 성분으로 구성되어 있다. 2성분계 복합방사섬유는 전술한 사이드 바이 사이드형, 겉과 속형 외에 편심형(미도시)을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
2성분계 복합방사섬유로 된 부직포 지지체의 제조방법은 1성분계 멜트블로운 부직포 제조시 통상적으로 사용되는 형상의 오리피스 대신, 2성분계 복합방사섬유 제조에 사용되는 형상의 오리피스를 사용하는 것을 제외하고는 동일하다. 따라서, 본 발명의 제조방법은 대한민국 공개특허공보 1993-13311호에 개시된 멜트블로운 부직포의 제조방법 등 공지의 멜트블로운 부직포의 제조방법과 복합방사섬유 제조방법에 따라 당업자가 용이하게 실시할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
이러한 융점차를 갖는 제1 열가소성 고분자와 제2 열가소성 고분자들의 조합은 잘 알려져 있으며, 예를 들어 제1 열가소성 고분자와 상기 제2 열가소성 고분자의 조합으로, (폴리프로필렌, 폴리에틸렌), (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸 렌), (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌)을 예시할 수 있다. 또한 제1 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 제2 열가소성 고분자로서 이보다 저융점을 갖는 공중합 폴리에스페르를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 열융착성 부직포 지지체 제조시 2성분계 복합방사섬유를 단독으로 사용할 수 있으며, 2성분 복합방사섬유 외에 제2 열가소성 고분자보다 융점이 높은 다른 섬유들을 더 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 열융착성 부직포 지지체는 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 제조할 수 있다. 고융점 단섬유와 저융점 단섬유의 조합은 전술한 바와 같다. 이러한 혼합 단섬유를 이용하여 열융착성 부직포 지지체를 제조하는 경우에도, 열융착성 지지체 부직포는 자체적으로 먼지 등의 여과특성을 갖으며, 후술하는 탈취분말들이 통과되지 않는 정도의 통기도를 갖도록 하여야 한다. 이러한 점에서, 열융착성 부직포 지지체는 전술한 복합방사섬유를 이용한 멜트블로운 부직포 또는 스펀본드 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
열융착성 부직포 지지체는 활성탄, 항균성을 갖는 기능성 금속이나 식물 추출물 등 공지의 항균물질로 항균처리하면, 후술하는 탈취분말의 기능을 배가시키거나 추가적인 기능을 부여하는데 유리하다.
이어서, 준비한 부직포 지지체의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 적층한다(S2 단계). 즉, 부직포 지지체와 동일한 제1 열가소성 고분자 및 제2 열가소성 고분자로 이루어진 복 합방사섬유의 단섬유 또는 혼합 단섬유들로 통기도가 큰 제1 웹을 적층한다. 잘 알려진 바와 같이, 웹은 단섬유들을 카딩기를 통하여 소정방향으로 배열된 상태를 의미하므로, 탈취분말을 웹의 표면 및 내면으로까지 충분히 산포시킬 수 있다.
그런 다음, 상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말들을 산포한다(S3 단계). 탈취분말로는 공기 중의 VOC를 탈취할 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능한데, 예를 들어 소취물질이 첨착된 활성탄 분말(대한민국 공개특허 제1999-80808호 참조), 구형의 중공 코어부와 메조다공성의 카본 쉘부로 이루어진 나노 카본볼에 전이금속 등의 소취물질이 첨착된 나노 카본볼(국제출원 PCT/KR2003/1149호 참조), 이온종이 NH4+형이고 SiO2/Al2O3의 몰비가 소정 범위에 있으며 4급 암모늄염이 담지된 제올라이트(대한민국 공개특허 제2001-78018호 참조) 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 전술한 탈취분말들 외에, 다양한 기능성 물질, 예를 들어 캡슐화된 고상의 향, 음이온 방출물질, 광촉매 등을 탈취분말들과 함께 또는 이들과 별도로 더 산포할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
산포된 탈취분말들은 열융착성 제1 웹의 상면에 위치하게 되는데, 제1 웹에 기계적 진동을 가하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 산포된 탈취분말들을 열융착성 제1 웹의 내부로 이송되어 탈취분말들의 분산성 및 충진밀도를 높일 수 있다. 이에 따라 복합필터의 탈취성능은 더욱 향상된다.
이어서, 열융착성 제1 웹 위에 산포된 탈취분말들의 상면에, 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 적층한다(S4 단 계). 즉, 부직포 지지체와 동일한 제1 열가소성 고분자 및 제2 열가소성 고분자로 이루어진 복합방사섬유의 단섬유 또는 혼합 단섬유들로 통기도가 큰 제2 웹을 적층한다.
그런 다음, (S4) 단계로부터 얻은 적층체의 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키도록 열처리하여 상기 적층체를 일체화한다(S5 단계). 전술한 바와 같이, (S4) 단계로부터 얻은 적층체를 구성하는 부직포 지지체, 제1 웹 및 제2 웹은 동일한 제1 열가소성 고분자와 제2 열가소성 고분자를 갖는다. 따라서, 상대적으로 융점이 낮은 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키되, 제1 열가소성 고분자 성분은 용융되지 않는 온도로 열처리하면, 제2 열가소성 고분자 성분이 용융되어 각 층과 층 사이를 결속시킴과 동시에 탈취분말들도 제1 웹 내에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 진동 등 외부환경에 따라 탈취분말들이 유동하여 응집되는 현상이 방지된다.
전술한 (S5) 단계의 열처리는 열풍을 상기 적층체에 통과시키는 방법으로 처리하는 것이 전체 적층체 내에 포함된 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키는데 특히 유용하다. 제조된 복합필터는 필요에 따라 열캘린더링하여 밀도를 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 제조방법을 구현한 개략적인 장치 설명도이다.
도 3을 참조하면, 롤러에 감겨진 열융착성 부직포 지지체(31)를 일 방향으로 연속적으로 공급한다. 공급된 열융착성 부직포 지지체(31)의 상면에는, 제1 카딩기(32)를 통하여 열융착성 제1 웹(33)을 연속적으로 공급하여 적층한다. 열융착성 제1 웹(33)의 상면에는 탈취분말 공급기(34)를 통하여 탈취분말들(35)을 연속적으로 산포한다. 산포된 탈취분말들(35)의 상면에는 제2 카딩기(36)를 통하여 열융착성 제2 웹(37)을 연속적으로 공급하여 적층한다. (S4) 단계로부터 얻은 적층체를 투과하도록 열풍기(38)로 열풍을 공급하여, 적층체 전체에 함유된 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시킨다. 이에 따라, 적층체는 용융된 제2 열가소성 고분자 성분들에 의해 일체화된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따르면, 분산 배치된 탈취분말들이 용융처리된 제2 열가소성 고분자 성분에 의해 열융착성 제2 웹 내부에 잘 고정되므로, 진동 등 외부환경에 따라 응집되는 현상이 방지되며, 제조방법도 간단하여 대량생산에 적합하다.

Claims (8)

  1. (S1) 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 준비하는 단계;
    (S2) 상기 부직포 지지체의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 적층하는 단계;
    (S3) 상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말들을 산포하는 단계;
    (S4) 상기 산포된 탈취분말들의 상면에, 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 적층하는 단계; 및
    (S5) 상기 (S4) 단계로부터 얻은 적층체의 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키도록 열처리하여 상기 적층체를 일체화하는 단계를 포함하는 복합필터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열융착성 부직포 지지체는 항균처리된 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열가소성 고분자와 상기 제2 열가소성 고분자의 조합은 (폴리프로필렌, 폴리에틸렌), (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌) 및 (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합방사섬유는 사이드 바이 사이드형, 겉과 속형 및 편심형으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 복합방사섬유인 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (S5) 단계의 열처리는 열풍을 상기 적층체에 통과시켜 열처리하는 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (S3) 단계 후에, 산포된 탈취분말들을 상기 열융착성 제1 웹의 내부로 이송되도록 기계적 진동을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합필터를 열캘린더링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필터의 제조방법.
  8. 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유, 또는 상기 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 상기 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 일 방향으로 연속적으로 공급하는 단계;
    상기 부직포 지지체의 상면에, 제1 카딩기를 통하여 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 연속적으로 공급하여 적층하는 단계;
    상기 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말 공급기를 통하여 탈취분말들을 연속적으로 산포하는 단계;
    상기 산포된 탈취분말들의 상면에, 제2 카딩기를 통하여 상기 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 상기 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 연속적으로 공급하여 적층하는 단계; 및
    상기 (S4) 단계로부터 얻은 적층체에 열풍기로부터 공급된 열풍을 통과시키면서 상기 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시켜 상기 적층체를 일체화하는 단계를 포함하는 복합필터의 제조방법.
KR1020070041467A 2007-04-27 2007-04-27 다기능 복합필터의 제조방법 KR100888276B1 (ko)

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