KR20090075986A - 자동차용 캐빈필터 여재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 공기정화용으로 사용되는 캐빈필터 여재에 관한 것이다. 본 발명의 캐빈필터 여재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포; 상기 스펀본드 부직포의 상면에 적층되어 있고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들이 용융되어 서로 결착된 저융점 폴리에스테르 단섬유층; 및 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 내부에 위치하며, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유과 결착된 다수의 탈취분말들을 구비한다. 본 발명에 따른 캐빈필터 여재는 탈취분말들의 탈리가 최소화되며 공기정화 효율이 우수하고 압력손실이 낮으므로, 자동차의 공기정화용 캐빈필터 여재로서 유용하게 사용된다.

Description

자동차용 캐빈필터 여재 및 그 제조방법{Cabin Filter matter for car and method of maufacturing the same}

본 발명은 자동차의 공기정화용으로 사용되는 캐빈필터 여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 실내 공기 전화를 위하여 캐빈필터가 사용되고 있다.

캐빈필터는 일반적인 미세먼지를 제거하는 필터와, 담배연기나 각종 VOC와 같은 유해가스를 동시에 제거하는 콤비네이션 필터로 구분된다. 현재는 주로 콤비네이션 필터가 사용되고 있으며, 여기에 항균 기능 등을 부가적으로 부여하기도 한다.

유해가스를 제거하기 위한 방법으로는 여과기능이 있는 부직포에 활성탄 또는 제오라이트, 이산화티탄 광촉매 등의 탈취분말들을 바인더를 이용하여 부착시키는 방법이 이용되고 있다. 즉, 스프레이법, 롤 코팅법, 딥 코팅법 등의 다양한 코팅법을 이용하여 탈취분말들을 분산시킨 바인더 고분자 용액을 부직포의 적어도 일면에 고분자 용액을 도포한 다음 이를 건조시키므로서, 탈취분말들을 바인더 고분자에 의해 부직포에 고정시키고 있다. 그러나, 바인더 고분자 용액은 탈취분말들의 기공에 침투하여 기공을 막으므로, 탈취분말들의 탈취성능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 이와 같은 문제점에도 불구하고 바인더 고분자를 사용해야 하는 이유는 탈취분말들이 부직포로부터 탈리되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 바인더 고분자의 사용을 배제하여 탈취분말들의 탈취성능 저하를 최소화시키면서 탈취분말들을 안정하게 충진할 수 있는 방법이 필요하다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 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.

한편, 대한민국 공개특허공보 2001-0109591호에는 활성탄소섬유와 핫멜트용 단섬유를 혼합한 웹을 제조하여 부직포 사이에 개재시킨 다음, 핫멜트용 단섬유를 융착시킨 복합 부직포의 제조방법이 개시되어 있다. 이 공개특허기술은 화학 및 수처리 분야에 사용되는 복합 부직포로서, 캐빈필터와는 그 용도가 다르다. 또한, 탈취성분으로서 활성탄소섬유를 이용하므로, 핫멜트용 단섬유와 혼합하여 웹 형성시 활성탄소섬유와 핫멜트용 단섬유가 서로 잘 분산되나, 캐빈필터와 같이 탈취분말을 이용하는 경우에는 웹 형성과정에서 탈취분말들이 핫멜트용 단섬유로부터 이탈되어 웹을 형성하기 어렵다. 또한, 부직포를 상하층 모두에 사용하므로서 캐빈필터에 적용시 압력손실이 높아지며, 유해가스 제거 속도가 저하되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 탈취분말들의 탈리를 최소화되며 공기정화 효율이 우수하고 압력손실이 낮은 자동차용 캐빈필터 여재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 캐빈필터 여재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포; 상기 스펀본드 부직포의 상면에 적층되어 있고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들이 용융되어 서로 결착된 저융점 폴리에스테르 단섬유층; 및 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 내부에 위치하며, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유과 결착된 다수의 탈취분말들을 구비한다.

본 발명의 캐빈필터 여재에 있어서, 상기 스펀본드 부직포의 단위면적당 중량이 20 내지 30g/m²이고, 상기 탈취분말들의 평균 크기가 30 내지 80메쉬이고, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도는 4 내지 10데니어인 것이 바람직하다. 이러한 캐빈필터 여재의 두께는 0.8 내지 1.2mm인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 캐빈필터 여재의 제조방법은, (S1) 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포를 연속적으로 공급하는 단계; (S2) 상기 스펀본드 부직포의 상면에 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저 융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 형성하는 단계; (S3) 상기 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 상면에 다수의 탈취분말들을 산포하고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제2 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 형성하는 단계; 및 (S4) 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유의 융점보다 낮고 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 융점보다 높은 온도로 상기 (S3)의 결과물을 가열하는 단계를 포함한다.

본 발명의 캐빈필터 여재의 제조방법에 있어서, (S2) 단계 후에는 니들펀칭하여 상기 스펀본드 부직포와 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 교락시키는 단계를 더 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 캐빈필터 여재는 탈취분말들의 탈리가 최소화되며 공기정화 효율이 우수하고 압력손실이 낮으므로, 자동차의 공기정화용 캐빈필터 여재로서 유용하게 사용된다.

특히, 캐빈필터 여재를 구성하는 스펀본드 부직포의 단위면적당 중량, 탈취분말들의 평균 크기 및 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도를 제어함으로서, 전술한 본 발명의 모든 효과를 최적으로 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 캐빈필터 여재를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 캐빈필터 여재(10)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포(11); 상기 스펀본드 부직포(11)의 상면에 적층되어 있고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들이 용융되어 서로 결착된 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13); 및 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13)의 내부에 위치하며, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유과 결착된 다수의 탈취분말(15)들을 구비한다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포(11)는 잘 알려진 바와 같이 기계적 물성이 양호하여 캐빈필터 여재(10)의 형태안정성을 부여하는 지지체의 기능을 수행한다. 스펀보드 부직포(11)는 자체적으로 먼지 등의 여과특성을 갖으며, 후술하는 탈취분말들이 통과되지 않는 정도의 통기도를 갖는다.

필요에 따라 항균성을 갖는 기능성 금속이나 식물 추출물 등, 공지의 항균물질로 항균처리될 수 있으며, 이에 따라 후술하는 탈취분말의 기능을 보완하거나 추가적인 기능을 수행할 수 있다.

스펀본드 부직포(11)의 상면에는 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13)이 적층된다. 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13)은 스펀본드 부직포(11)를 구성하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들로 구성되어 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖도록 제조된 저융점 폴리에스테르 단섬유들은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어 에틸렌테레프탈레이트 유니트와 다른 유니트를 공중합시킨 공중합 폴리에스테르 단섬유를 들 수 있다.

이들 저융점 폴리에스테르 단섬유들은 열처리에 의해 단섬유들의 표면이 융융되어 서로 결착된 형태로 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13)을 형성한다. 즉, 저융점 폴리에스테르 단섬유들은 서로 독립적으로 존재하는 것이 아니라, 서로 융융결착되어 일체화되어 있다.

이렇게 일체화된 저융점 폴리에스테르 단섬유층(13)의 내부에는 다수의 탈취분말(15)들이 위치한다. 탈취분말(15)들은 저융점 폴리에스테르 단섬유들이 열처리에 의해 단섬유들의 표면이 융융되어 서로 결착될 때, 단섬유들에 결착되어 고정된다. 이에 따라 탈취분말(15)들의 탈리가 방지된다.

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.

전술한 본 발명의 캐빈필터 여재는 탈취분말들이 저융점 폴리에스테르 단섬유층 내부에 잘 고정되므로, 진동 등 외부환경의 충격에 의해서도 탈취분말들의 탈리가 최소화된다. 또한, 탈취분말들은 그 기공이 거의 막히지 않은 상태로 존재하므로, 공기정화 효율이 저하되지 않는다. 한편, 스펀본드 부직포가 하면에만 사용되고, 그 위에는 공기 투과율이 우수한 저융점 폴리에스테르 단섬유층만 구비되어 있으므로, 압력손실이 낮아지게 된다.

본 발명의 캐빈필터 여재에 있어서, 상기 스펀본드 부직포의 단위면적당 중량이 20 내지 30g/m²이고, 상기 탈취분말들의 평균 크기가 30 내지 80메쉬이고, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도는 4 내지 10데니어인 것이 바람직하다.

스펀본드 부직포의 단위면적당 중량이 20g/m² 미만이면 탈취분말들이 새어나갈 우려가 있고, 그 단위면적당 중량이 30g/m²를 초과하면 하기 표 1에 기재된 바와 같이 통기도가 일정 수준 이상으로 작아지므로 압력손실이 커지게 된다.

또한, 탈취분말들의 평균 크기가 30메쉬 미만이면 압력손실이 높아지고 스펀본드 부직포의 틈 사이로 누락될 수 있고, 그 평균 크기가 80메쉬를 초과하면 압력손실은 낮아지나 분산성과 가스제거 효율이 저하될 우려가 있다. 바람직한 탈취분말들의 단위면적당 산포량은 200 내지 250g/m²이다. 하기 표 2에 평균 크기가 30 내지 80메쉬인 활성탄들의 압력손실과 제거효율을 기재하였다.

또한, 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도는 탈취분말들의 탈리성과 캐빈필터 여재의 압력손실을 고려할 때 4 내지 10데니어인 것이 바람직하다. 하기 표 3에 바람직한 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도 변화에 따른 통기도를 기재하였다.

이러한 캐빈필터 여재의 두께는 여재의 절곡성과 압력손실을 고려할 때 0.8 내지 1.2mm로 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 캐빈필터 여재는 스펀본드 부직포와 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 일부를 니들펀칭으로 일체화하여 상호 접착성을 견고히 하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 캐빈필터 여재의 제조방법의 일예를 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 2를 참조하면, 롤러에 감겨진 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포(21)를 일 방향으로 연속적으로 공급한다.

공급된 스펀본드 부직포(21)의 상면에는, 제1 카딩기를 통하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23)을 형성한다. 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23)을 형성한 후 스펀본드 부직포(21)와 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23)을 니들펀칭하여 스펀본드 부직포와 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 교락시킴으로서 양 층의 부착성을 더욱 향상시키는 것이 바람직하다.

제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23)의 상면에는 탈취분말 공급기를 통하여 탈취분말들(25)을 연속적으로 산포한다. 산포된 탈취분말(25)들은 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23)의 상면 또는 내부에 위치한다.

산포된 탈취분말들(25)의 상면에는 제2 카딩기를 통하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제2 저융점 폴리에스테르 단섬유층(27)을 형성한다. 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층(23) 및 제2 저융점 폴리에스테르 단섬유층(27)의 단위면적당 중량은 탈취분말의 누락 방지 및 압력손실의 정도를 고려할 때 각각 40 내지 50g/m²인 것이 바람직하다.

위 결과물을 열융착 롤러(29)에 통과시키면서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유의 융점보다 낮고 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 융점보다 높은 온도로 가열하므로서, 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 선택적으로 용해시킨다. 이에 따라, 전술한 본 발명의 캐빈필터 여재를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 캐빈필터 여재를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명의 캐빈필터 여재의 제조방법의 일예를 개략적으로 도시한 공정도이다.

Claims (7)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포;

   상기 스펀본드 부직포의 상면에 적층되어 있고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들이 용융되어 서로 결착된 저융점 폴리에스테르 단섬유층; 및

   상기 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 내부에 위치하며, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유과 결착된 다수의 탈취분말들을 구비하는 자동차용 캐빈필터 여재.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스펀본드 부직포의 단위면적당 중량이 20 내지 30g/m²이고,

   상기 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 평균섬도가 4 내지 10데니어이고,

   상기 탈취분말들의 평균 크기가 30 내지 80메쉬인 것을 특징으로 하는 자동차용 캐빈필터 여재.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탈취분말들의 단위면적당 산포량은 200 내지 250g/m²의 중량으로 것을 특징으로 하는 자동차용 캐빈필터 여재.
4. 제1항에 있어서,

   상기 캐빈필터 여재는 니들펀칭에 의해 일체화된 것을 특징으로 하는 캐빈필터 여재.
5. 제1항에 있어서,

   상기 캐빈필터 여재의 두께는 0.8 내지 1.2mm인 것을 특징으로 하는 캐빈필터 여재.
6. (S1) 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유로 된 스펀본드 부직포를 연속적으로 공급하는 단계;

   (S2) 상기 스펀본드 부직포의 상면에 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 형성하는 단계;

   (S3) 상기 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층의 상면에 다수의 탈취분말들을 산포하고, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유보다 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르 단섬유들을 공급하여 제2 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 형성하는 단계; 및

   (S4) 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 장섬유의 융점보다 낮고 저융점 폴리에스테르 단섬유들의 융점보다 높은 온도로 상기 (S3)의 결과물을 가열하는 단계를 포함하는 제1항의 캐빈필터 여재의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 (S2) 단계 후에 니들펀칭하여 상기 스펀본드 부직포와 제1 저융점 폴리에스테르 단섬유층을 교락시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐빈필터 여재의 제조방법.

Images