KR20100116456A - 전열교환소자 용지의 제조방법 - Google Patents

전열교환소자 용지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연섬유로 이루어지고, KSM ISO 5267-1(쇼퍼 프리네스)에서의 고해도가 30 내지 38°SR인 원지재료를 고형분 기준으로 8 내지 12중량부의 가스베리어제 및 0.1 내지 3중량부의 경화제를 포함하는 사이즈프레스액과 함께 사이즈프레스하는 원지 제조단계; 및 상기 제조된 원지를 150 내지 250kgf/cm의 힘 및 150 내지 250℃의 온도에서 열카렌딩하는 카렌딩 단계를 포함하는 전열교환소자 용지의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전열성, 투습성 및 가스베리어성 등이 높은 전열교환소자 용지를 저비용으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
전열교환소자, 용지, 투기도, 가스베리어성, 고해도, 함침, 카렌딩

Description

전열교환소자 용지의 제조방법{Preparation Method of Paper for Total Heat Exchanger Element}
본 발명은 전열교환소자 용지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신선한 외기를 공급함과 함께 실내의 오염된 공기를 배출할 때 현열과 잠열의 열교환을 하는 전열교환기의 소자에 사용되는 전열교환소자 용지의 제조방법에 관한 것이다.
신선한 외기를 공급함과 함께 실내의 오염된 공기를 배출할 경우에 사용되는 공기 대 공기의 열교환기에 있어서, 현열(온도)과 함께 잠열(습도)의 열교환을 위한 전열교환기의 소자는 전열성 및 투습성 등이 필요한바, 이를 위해 천연 펄프 등의 섬유를 주성분으로 하는 종이가 대부분 사용되고 있다.
특히, 전열교환기의 소자용 소재로서 사용되는 전열교환소자 용지는 공조기 등의 열교환기의 흡기로와 배기로의 칸막이 부재로서 이용되므로 전열교환성과 함께 습도의 투과성이 요구된다.
그러나 이제까지의 전열교환소자 용지는 전열성과 투습성을 가진 반면, 다공질계 기재를 사용하고 있으므로, 이산화탄소 등의 오염된 기체 성분의 통기성도 함께 지니고 있어 전열교환시 공급된 공기와 배출된 공기가 소자 내부에서 혼합하여 환기의 효율이 저하된다는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 공급된 공기와 배출된 공기의 혼합은 전열교환기라는 제품을 고려함에 있어서 치명적으로 중대한 결함이며, 공급되는 공기와 배출되는 공기가 혼합된때에는 실내외 공기의 에너지를 회수하면서 교환하는 것이 아니라, 단지 실내의 오염된 공기의 열을 회수하고 있는 것이므로 이는 공급되는 공기와 배출되는 공기가 서로 뒤섞고 있는 것일 뿐이다. 그러므로 아무리 전열성이 높고, 투습성이 높아도 실내외의 공기가 서로 혼합하게 되면 환기로서의 역할을 수행할 수 없게 된다.
이와 같이, 공급되는 공기와 배출되는 공기의 혼합을 방지하기 위해 가스 누기율을 감소시키며 전열성 및 투습성을 유지하기 위해 전열교환소자 용지의 가스베리어성을 높이는 다양한 방법이 고려되고 있다.
이러한 방법으로서, 목재섬유를 쇼퍼 프리네스 60°SR 이상의 높은 고해도로 초지하여 투기도를 증가시킴으로써 가스 누기율를 저감하는 방법이 있다.
이는 목재섬유를 고해하기 위해 높은 비용이 소요되고, 초지공정상 고해한 원료의 보류가 저해되어 수율이 감소되는 문제점이 있으며, 공정상 습지상태의 탈수가 매우 불량하여 생산이 까다로워져 제조단가가 증가하는 문제점이 있다.
또 다른 방법으로서, 쇼퍼 프리네스 40°SR, 바람직하게는 45°SR 이상의 고해도로 초지한 후 가스베리어성을 양호하게 하기 위하여 전분, PVA, 아크릴산에스 테르계수지 등의 가스베리어제를 함침하여 전열교환소자 용지를 제조하는 방법이 있다.
그러나 전술한 방법들은 높은 고해 동력비용이 발생되며 초지상 탈수가 양호하지 않아 생산성이 크게 감소하고, 가스베리어제의 함침을 과도하게 할 경우 전열교환소자의 또 다른 특징인 흡습율이 저하될 뿐만 아니라, 흡습율의 편차가 매우 크게 발생되는 문제점이 있다.
아울러, 초지의 생산성이 감소하는 문제는 용지의 제조시 소요되는 고정비용을 상승시킬 뿐만 아니라, 과도한 에너지 사용으로 인한 전체적인 제품 경쟁력이 떨어지는 문제를 초래할 수 있으며, 종국에는 초지를 생산할 수 없는 상태에 이를 수 있다.
한편, 전술한 전열교환소자 용지의 제조방벙에 관한 일례로서 대한민국특허공개 제10-2006-0047872호에는 목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프가 40질량부 이상이고, 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 40°SR 이상인 목재 펄프로 이루어지는 원지에 흡습제와 방염제를 함침시킨 전열교환소자 용지로서, 상기 전열교환소자 용지의 JIS Z-0208에 준거한 투습도 시험에 의한 투습도가 6,000g/m2·24시간 이상이고, JIS Z-2150에 준거한 방염 시험에 의한 탄화길이가 10cm 이하이며, JIS P-8117에 준거한 투기도 시험에 의한 투기도가 500초/100ml 이상임과 동시에, 이산화탄소의 이행율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지가 개시되어 있다.
하지만, 상기 종래 기술은 고해도가 40°SR 이상으로서 용지의 제조시 고해 비용이 증가하고, 다량의 미세섬유를 발생시키며, 초지탈수가 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 일반적으로 높은 고해도, 예를 들면 쇼퍼프레네스 40˚SR, 바람직하게는 50˚SR 이상의 고해도를 갖는 원지재료를 이용하여 제조되는 전열교환소자 용지는 통상적인 전열교환소자 용지에서 요구하고 있는 가스베리어성을 갖는 것이 용이하지만, 높은 고해도로 인하여 전열교환소자 용지를 제조할 경우, 초지탈수 불량, 높은 동력비, 다량의 미세섬유 발생 등으로 인한 수율 감소와 생산이 불가할 정도의 높은 장치성능을 요구하는 등 다양한 문제점이 있다.
이에, 본 발명에 따른 발명자들은 전술한 문제점을 극복하기 위해 원지재료의 낮은 고해도, 예를 들면 쇼퍼 프리네스 40˚SR 미만에서 가스베리어성을 만족할 수 있는 다양한 제조방법을 연구하던 중 사이즈프레스(On Line Size Press)에서 가스베리어제와 경화제를 함께 사용하는 경우, 제조되는 원지가 적정한 투기도를 가질 수 있고, 이를 다시 열카렌더 가공하면 높은 가스베리어성을 갖는 전열교환소자 용지를 제조할 수 있다는 점을 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특히, 종래의 전열교환소자 용지 제조에 있어서, 낮은 고해도로는 원하는 원지의 투기도를 갖는 것은 불가능 했으나, 가스베리어제 및 경화제와 함께 원지재료를 사이즈프레스하는 경우 낮은 고해도에서도 원지가 원하는 투기도를 가질 수 있어 추가적인 열카렌더 가공이후에는 높은 가스베이어성, 전열성 및 투습성 등을 갖는 전열교환소자 용지를 제조할 수 있다.
한편, 전열교환소자 용지의 투기도는 전열교환소자에서의 누기율에 미치는 영향이 크다. 특히, 전열교환소자 용지와 전열교환소자의 누기율에 미치는 영향과 투기도에 따른 누기율을 적정하게 하여 적정 투기도를 갖는 용지를 개발하는 것이 중요하다.
이때, 상기 투기도는 전열교환소자로서 동일조건에서 누기율이 기준 요건의 10%미만으로 할 수 있는 투기도를 적정 투기도라 한다.
본 발명은 전열교환기용 소자를 구성하기 위한 전열교환소자 용지에 높은 투습성과 열교환성을 유지하면서도 가스베리어성, 즉 기체 차폐성을 높여 소자 내부로 공급된 공기와 배출된 공기의 혼합을 요구하는 만큼 감소시킴으로써 전열성, 투습성 및 가스베리어성 모두를 만족시키는 저비용의 전열교환소자 용지를 제공하는 것에 해결하고자 하는 과제가 있다.
한편, 원지의 투기도는 높을수록 후가공, 예를 들면 카렌더 등의 후가공시 높은 생산성(닙과 닙사이 체류시간) 및 낮은 온도 작업으로도 투기도를 증가시키는 것이 가능한바, 본 발명은 상기 원지의 투기도 최대치를 제공하기 위한 적정한 원지재료의 고해도에서 투기도 상승에 대한 영향을 확인하여 최적의 전열교환소자 용지의 제조방법을 제공하는 것에 해결하고자 하는 과제가 있다.
특히, 본 발명은 저비용으로 전열교환소자 용지를 제조하기 위하여 적정한 고해도를 갖는 원지재료를 가스베리어제 및/또는 경화제와 함께 사이즈프레스한 뒤 열 카렌더를 하여 누기율 기준 10% 미만으로 할 수 있는 투기도를 갖는 전열교환소자 용지를 제조하는 것에 해결하고자 하는 과제가 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
천연섬유로 이루어지고, KSM ISO 5267-1(쇼퍼 프리네스)에서의 고해도가 30 내지 38°SR인 원지재료를 고형분 기준으로 8 내지 12중량부의 가스베리어제 및 0.1 내지 3중량부의 경화제를 포함하는 사이즈프레스액과 함께 사이즈프레스하는 원지 제조단계; 및 상기 제조된 원지를 150 내지 250kgf/cm의 힘 및 150 내지 250℃의 온도에서 열카렌딩하는 카렌딩 단계를 포함하는 전열교환소자 용지의 제조방법을 제공하는 것에 과제 해결 수단이 있다.
본 발명은 전열성, 투습성 및 가스베리어성 등이 높은 전열교환소자 용지를 저비용을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 낮은 고해도를 갖는 원지재료와 가스베리어제 및/또는 경화제를 이용하여 원하는 투기도의 원지를 제조한 뒤 후가공으로서 열카렌더를 이용하기 때문에 생산성을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 천연섬유로 이루어지고, KSM ISO 5267-1(쇼퍼 프리네스)에서의 고해도가 30 내지 38°SR인 원지재료를 고형분 기준으로 8 내지 12중량부의 가스베리어제 및 0.1 내지 3중량부의 경화제를 포함하는 사이즈프레스액과 함께 사이즈프레스하는 원지 제조단계; 및
상기 제조된 원지를 150 내지 250kgf/cm의 힘 및 150 내지 250℃의 온도에서 열카렌딩하는 카렌딩 단계를 포함하는 전열교환소자 용지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 천연섬유는 전열교환소자 용지를 제조하기 위한 원료, 즉 원지재료로서, 이러한 용도로 사용되는 당업계의 통상적인 천연섬유라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 목재, 비목재 또는 이들 모두로 이루어진 섬유, 보다 바람직하게는 목재 펄프, 비목재 펄프 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 원지재료는 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 30 내지 38°SR, 바람직하게는 32 내지 36˚SR이다. 상기 쇼퍼 프리네스에 의한 고해도는 KSM ISO 5267-1에 의거한 쇼퍼여수도 시험법에 따라 측정한 값이다.
이때, 상기 고해도가 38°SR 이상인 경우에는 제조된 전열교환소자 용지의 투기도가 증가하지만 고해를 위한 제조비용이 증가하며, 생산안정성이 감소되는 문제점이 있고, 고해도가 30°SR 이하인 경우 습지 투기도가 너무 낮아서 가스베리어제의 표면 필름성이 나타나지 않기 때문에 원하는 투기도를 갖는 전열교환소자 용 지를 제조하는 것이 곤란하다.
특히, 본 발명에 따른 전열교환소자 용지는 제조비용을 절감하고, 생산성을 향상시키기 위해 원지재료의 고해도를 30 내지 38°SR, 바람직하게는 32 내지 36°SR, 보다 바람직하게는 약 34°SR으로 유지하고, 사이즈프레스 및 카렌딩 공정을 통해 전열교환소자 용지가 요구하는 투기도를 얻도록 한다.
본 발명에 따른 사이즈프레스액은 상기 원지재료, 특정적으로 천연섬유와 함께 사이즈프레스되며, 상기 사이즈프레스 과정을 통하여 사이즈프레스액에 포함된 고형분, 예를 들면 가스베리어제 및 경화제가 원지에 함침되도록 한다.
이와 같은 사이즈프레스액은 원지에 사이즈프레스액에 포함된 약품, 예를 들면 가스베리어제 및 경화제가 함침되도록 사용되는 통상적인 사이즈프레스액이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 사이즈프레스액의 고형분 기준으로 8 내지 12중량부의 가스베리어제 및 0.1 내지 3중량부의 경화제를 포함한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 사이즈프레스액은 상기 가스베리어제 및/또는 경화제가 용해될 수 있는 용매를 포함할 수 있다. 이러한 경우 사이즈프레스액은 8 내지 12중량부의 가스베리어제, 0.1 내지 3중량부의 경화제 및 85 내지 91중량부의 용매로 구성된다.
여기서, 상기 용매는 당업계에서 통상적으로 사용되는 용매, 바람직하게는 물 등의 용매라면 특별히 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 사이즈프레스액은 상기 가스베리어제 및 경화제가 단독 또는 혼용될 수 있으며, 필요에 따라 정착제, 염료, 슬라임 콘트롤제, 소포제, 흡습제, 방염제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 첨가제를 추가로 첨가하여 사용할 수 있다.
이때, 상기 첨가제는 최종적으로 제조되는 전열교환소자 용지의 물성에 크게 영향을 미치지 않는 범위에서 당업자가 선택적으로 그 사용량을 조절할 수 있다.
특정 양태로서, 상기 흡습제와 방염제의 함량에 있어서, 흡습제의 경우 15 내지 20중량부, 방염제의 경우 10 내지 40중량부를 사용하는 것이 좋다. 상기 흡습제 및 방염제는 서로 독립적으로 첨가할 수도 있지만, 이를 혼용하여 함께 첨가제로 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 사이즈프레스(On Line Size Press)는 사이즈프레스액에 포함된 약품, 즉 고형분을 원지에 함침하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적으로 사이즈프레스 방법이라면 특별히 한정되지 않는다.
특정적으로, 본 발명에 따른 사이즈프레스 방법을 이용하여 가스베리어제 및/또는 경화제 등을 원지에 함침하는 경우, 상기 원지에 함침된 가스베리어제는 고형분 기준으로서 1.2g/m2이상, 바람직하게는 1.2 내지 1.5g/m2, 경화제는 고형분 기준으로 0.2g/m2이상, 바람직하게는 0.2 내지 0.3g/m2이 되는 것이 좋다.
또한, 상기 가스베리어제 및/또는 경화제 외에 첨가제로 사용되는 흡습제 및 방염제의 원지 함침량은 고형분 기준으로 흡습제의 경우 2.2g/m2이상, 바람직하게는 2.2 내지 2.5g/m2, 방염제의 경우 4.0g/m2이상, 바람직하게는 4.0 내지 6.0g/m2인 것이 좋다.
본 발명에 따른 가스베리어제는 전열교환소자 용지에 함침되어 가스베리어성, 즉 기체 차폐성을 증가시킴으로써 투기도를 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 가스베리어제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 전분, PVA, 아크릴산에스테르계 수지, 스틸렌부타디엔계 수지 또는 이들의 혼합물, 보다 바람직하게는 전분을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 경화제는 제조되는 원지의 투기도를 증가시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 경화제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 암모늄 지르코늄 카보네이트(Ammonium zirconium carbonate)를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 카렌딩(calending) 단계는 가스베리어제 및/또는 경화제가 함침된 원지의 가스베리어성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 카렌딩 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 원지, 특정적으로 가스베리어제 및/또는 경화제, 필요에 따라 첨가제가 함침된 원지를 150 내지 250kgf/cm의 힘 및 150 내지 250℃의 온도로 열 카렌딩하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 열 카렌더 오프 머신(calender off machine)을 이용하여 카렌딩, 특정적으로 열 카렌딩하는 것이 좋다.
한편, 전술한 방법에 따라 제조된 본 발명에 따른 전열교환소자 용지의 투습도는 3000 내지 8000g/m2·24hr, 바람직하게는 4000 내지 7500g/m2·24hr, 보다 바 람직하게는 약 4000g/m2·24hr이고, 투기도는 1500sec/100cc, 바람직하게는 2000 내지 8000sec/100cc, 보다 약 5000sec/100cc이다.
여기서, 상기 투기도는 KSM ISO 5636-5 걸리투기도 시험법으로 측정하고, 투습도는 KSM ISO 2528의 중량(접시)법으로 측정된다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
먼저, 본 발명에 따른 실시예 및 비교실시예를 보다 용이하게 설명하기 위해 원지 또는 용지의 투기도, 투습도 및 누기율은 다음의 측정방법을 통해 측정되었다.
- 투기도 : KSM ISO 5636-5 걸리투기도 시험법으로 측정함.
- 투습도 : KSM ISO 2528준거하여 중량(접시)법에 의해 40℃, 90%RH 측정함.
- 누기율 : KSB 6879-2에서 부속서 2 열교환 효율 측정 방법으로 함.
<실시예 1>
천연섬유로서 펄프[CKBC-E, NorskeCanada, 캐나다]를 물에 분산하고 리파이너에 의해 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 32°SR이 되도록 고해한 뒤 환망초지기를 이용해 습지를 제조하였다.
그 다음, 고형분 기준으로 가스베리어제인 전분[Sunstarch, 삼양제넥스, 대한민국] 8.3중량부 및 경화제로서 암모늄 지르코늄 카보네이트[WR-25Z, 우진산업(주), 대한민국] 0.6중량부를 물에 혼합시켜 사이즈프레스액을 제조하였다.
그 다음, 상기 사이즈프레스액과 함께 원지재료인 습지를 사이즈프레스(On-Line Size Press)하여 건조 후 고형분으로서 전분 1.2g/m2, 경화제 0.2g/m2가 되도록 조정하여 미평량 40g/m2 인 원지를 제조하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 경화제인 암모늄 지르코늄 카보네이트 0.6중량부 대신 암모늄 지르코늄 카보네이트 0.3중량부를 사용하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 경화제인 암모늄 지르코늄 카보네이트를 사용을 하지 않았다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 천연섬유의 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 32°SR 대신 28°SR로 하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
경화제 투입에 따른 원지의 물성변화
투기도(sec/100cc) 누기율
실시예 1 480 15% 미만
실시예 2 220 20% 이상
비교예 1 56 30% 이상
비교예 2 15 50% 이상
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 동일한 고해도에서 경화제 투입 비율에 따라서 투기도가 상승하는 것으로 나타났다. 하지만, 고해도가 28°SR인 비교예 2에서는 경화제를 투입하여도 원하는 투기도를 얻을 수 없었다.
따라서 낮은 고해도에서는 경화제를 투입하여도 원지에 표면 필름성이 나타나지 않는 것을 알 수 있었다.
<실시예 3>
천연섬유로서 펄프[CKBC-E, NorskeCanada, 캐나다]를 물에 분산하고 리파이너에 의해 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 32°SR이 되도록 고해한 뒤 환망초지기를 이용해 습지를 제조하였다.
그 다음, 고형분 기준으로 가스베리어제인 전분[Sunstarch, 삼양제넥스, 대한민국] 8.3중량부, 흡습제[Licl 98%, 일본] 15중량부 및 방염제[YL 550, 영일산업(주), 대한민국] 50중량부 및 경화제로서 암모늄 지르코늄 카보네이트[WR-25Z, 우진산업(주), 대한민국] 0.6중량부를 물에 혼합시켜 사이즈프레스액을 제조하였다.
그 다음, 상기 사이즈프레스액과 함께 원지재료인 습지를 사이즈프레스(On-Line Size Press)하여 건조 후 고형분으로서 전분 1.2g/m2, 경화제 0.2g/m2, 흡습제 2.2g/m2, 방염제 4.0g/m2가 되도록 조정하여 미평량 40g/m2 인 원지를 제조하였다.
그 결과를 표 2로 나타냈다.
<실시예 4>
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 경화제인 암모늄 지르코늄 카보네이트 0.6중량부 대신 암모늄 지르코늄 카보네이트 0.3중량부를 사용하였다.
그 결과를 표 2로 나타냈다.
<비교예 3>
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 경화제인 암모늄 지르코늄 카보네이트를 사용을 하지 않았다.
그 결과를 표 2로 나타냈다.
<비교예 4>
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 천연섬유의 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 32°SR 대신 28°SR로 하였다.
그 결과를 표 2로 나타냈다.
경화제 투입에 따른 원지의 물성변화
투기도(sec/100cc) 투습도(g/m2·24hr) 누기율
실시예 3 500 7500 15% 미만
실시예 4 230 7900 20% 이상
비교예 3 60 8200 30% 이상
비교예 4 15 8300 50% 이상
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 3 및 실시예 4의 동일한 고해도에서 경화제 투입 비율에 따라서 투기도가 상승하는 것으로 나타났다. 하지만, 고해도가 28°SR인 비교예 3에서는 경화제를 투입하여도 원하는 투기도를 얻을 수 없었다.
<실시예 5>
실시예 3에 따라 제조된 원지를 열카렌더를 이용하여 선압 200kgf/cm, 온도 200℃에서 카렌딩하였다.
그 결과를 표 3로 나타냈다.
<실시예 6>
실시예 4에 따라 제조된 원지를 열카렌더를 이용하여 선압 200kgf/cm, 온도 200℃에서 카렌딩하였다.
그 결과를 표 3로 나타냈다.
<비교예 5>
비교예 3에 따라 제조된 원지를 열카렌더를 이용하여 선압 200kgf/cm, 온도 200℃에서 카렌딩하였다.
그 결과를 표 3로 나타냈다.
<비교예 6>
비교예 4에 따라 제조된 원지를 열카렌더를 이용하여 선압 200kgf/cm, 온도 200℃에서 카렌딩하였다.
그 결과를 표 3로 나타냈다.
원지 투기도에 따른 열카렌더 가공시 변화
투기도(sec/100cc) 투습도(g/m2·24hr) 누기율
실시예 5 5000↑ 7200 3%
실시예 6 2000 7200 8%
비교예 5 320 7800 15%
비교예 6 50 8200 30% 이상
표 3에 나타난 바와 같이, 원지 투기도에 따라 열카렌딩을 했을 경우의 투기도 상승 정도가 많이 차이 나는 것을 알 수 있었다. 즉, 500sec/100c 및 250sec/100c의 투기도를 갖는 실시예 5 및 실시예 6에 따른 원지를 열카렌딩하는 경우, 제조되는 용지, 즉 전열교환소자용 용지의 투기도는 5000sec/100c 이상 및 2000sec/100c인 것으로 나타났지만, 60sec/100c 및 15sec/100c의 투기도를 갖는 비교예 5 및 비교예 6에 따른 원지를 열카렌딩하는 경우, 제조되는 용지의 투기도는 320sec/100c 및 50sec/100c에 불과하였다.
이는 원지생산에 있어서, 물성으로서 투기도의 영향이 크다는 것을 나타낸 것으로, 낮은 고해도에서 경화제를 투입하지 않은 원지는 열카렌다 가공후에도 전열교환소자 용지로서의 가스베리어성 부분을 만족 할 수 없다는 것을 나타낸다.
또한, 표 3의 투기도가 2000sec/100cc 이상일 때, 통상적인 전열교환소자 용지에서 요구하는 투습도 및 누기율 10% 미만인 물성을 만족하는 것을 알 수 있었다. 이것은 원지의 투기도가 최소 250sec/100cc 이상 되어야 열카렌다 가공시 제조되는 용지의 투기도가 2000sec/100cc 이상을 나타내어 우수한 투습도 및 가스베리어성을 갖는 전열교환소자 용지를 제조 할 수 있는 것을 나타낸 것이다.
<실시예 7 내지 실시예 10>
천연섬유를 이용하여 투기도가 30sec/100c, 100sec/100c, 150sec/100c 및 250sec/100c이고, 평량 40g/m2인 원지를 각각 준비한 뒤 각각의 원지를 열카렌더를 이용하여 선압 200kgf/cm, 온도 200℃에서 카렌딩하였다.
그 결과를 표 4로 나타냈다.
원지 투기도에 따른 열카렌더 가공후 투기도

투기도(sec/100cc)
카렌딩 전(前) 카렌딩 후(後)
실시예 7 30 150
실시예 8 100 600
실시예 9 150 1300
실시예 10 250 2600
표 4에 나타난 바와 같이, 원지 투기도가 낮으면 열카렌더 가공후에도 투기도가 가스베리어성을 만족할 수 있는 범위까지 증가하는 것이 불가능하였다. 또한, 투기도가 낮으면 낮을수록 카렌딩 후의 투기도 상승폭도 낮다는 것을 알 수 있었다. 이는 원지 투기도가 낮으면 열카렌더 가공 후 용지의 원하는 투기도 조건을 얻을 수 없다는 것을 나타낸 것이다.
<비교예 7>
쇼퍼 프리네스로 32°SR로 고해한 원료를 가지고 원지를 제조하고, 그 다음으로 가스베리어제로 전분(Sunstarch 삼양제넥스 대한민국) 8.3 중량부를 물과 혼합하여 사이즈프레스액 제조해서 건조후 고형분으로 전분이 1.2g/㎡이 되도록 사이즈프레스을 실시하여 40g/m2 원지 제조하였다.
그 결과를 표 5로 나타냈다.
<비교예 8>
실시예 11과 동일한 방법으로 실시하되, 천연섬유의 쇼퍼 프리네스 32˚SR 대신 쇼퍼 프리네스로 40°SR인 것을 사용하였다.
그 결과를 표 5로 나타냈다.
<비교예 9>
실시예 11과 동일한 방법으로 실시하되, 천연섬유의 쇼퍼 프리네스 32˚SR 대신 쇼퍼 프리네스로 50°SR인 것을 사용하였다.
그 결과를 표 5로 나타냈다.
<비교예 10>
실시예 11과 동일한 방법으로 실시하되, 천연섬유의 쇼퍼 프리네스 32˚SR 대신 쇼퍼 프리네스로 60°SR인 것을 사용하였다.
그 결과를 표 5로 나타냈다.
원지 고해도에 따른 투기도
투기도(sec/100cc)
비교예 7 60
비교예 8 100
비교예 9 150
비교예 10 300
표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 7 내지 비교예 8에 따른 원지재료의 고해도는 각각 32°SR, 40°SR, 50°SR로서 원지의 투기도가 적정 투기도인 250sec/100cc 미만이었다.
이는 50°SR 이하의 고해도를 갖는 원지재료의 경우 경화제를 투입하지 않고서는 높은 가스베리어성을 갖는 전열교환소자 용지를 제조하기 위한 원하는 원지 투기도를 얻기 어렵다는 것을 나타낸 것이다.
특히, 비교예 10과 같이 경화제를 투입하지 않고 높은 투기도를 얻기 위해서는 적어도 원지재료의 고해도가 60°SR 이상이어야 한다는 것을 알 수 있었다.
<실시예 11>
실시예 3과 동일하게 실시하되 흡습제[Licl 98%, 일본] 15중량부 대신 흡습제[Licl 98%, 일본] 5중량부를 사용하여, 흡습제가 건조후 고형분으로 0.5g/m2 가 되도록 원지를 제조한 뒤 선압 200kgf/cm, 온도 200℃로 열카렌더 가공하였다.
그 결과를 표 6로 나타냈다.
<실시예 12>
실시예 3과 동일하게 실시하되 흡습제[Licl 98%, 일본] 15중량부 대신 흡습제[Licl 98%, 일본] 10중량부를 사용하여, 흡습제가 건조후 고형분으로 1.5g/m2 가 되도록 원지를 제조한 뒤 선압 200kgf/cm, 온도 200℃로 열카렌더 가공하였다.
그 결과를 표 5로 나타냈다.
<실시예 13>
실시예 1과 동일하게 실시하되 흡습제[Licl 98%, 일본] 15중량부 대신 흡습제[Licl 98%, 일본] 18중량부를 사용하여, 흡습제가 건조후 고형분으로 2.5g/m2 가 되도록 원지를 제조한 뒤 선압 200kgf/cm, 온도 200℃로 열카렌더 가공하였다.
그 결과를 표 6로 나타냈다.
흡습제 투입량에 따른 투습도
투기도(sec/100cc) 투습도(g/m2·24hr)
실시예 11 5000 이상 3400
실시예 12 5000 이상 5300
실시예 13 5000 이상 7500
표 6에서 보면, 흡습제 사용량에 따라서 투기도에는 영향을 받지 않지만 투습도에는 크게 영향 받는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 전열교환소자 용지가 요구하는 투습도를 갖기 위해서는 흡습제 사용량이 건조후 고형분으로 1.5g/m2정도이어야 한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형상으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형상이 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 천연섬유로 이루어지고, KSM ISO 5267-1(쇼퍼 프리네스)에서의 고해도가 30 내지 38°SR인 원지재료를 고형분 기준으로 8 내지 12중량부의 가스베리어제 및 0.1 내지 3중량부의 경화제를 포함하는 사이즈프레스액과 함께 사이즈프레스하는 원지 제조단계; 및 상기 제조된 원지를 150 내지 250kgf/cm의 힘 및 150 내지 250℃의 온도에서 열카렌딩하는 카렌딩 단계를 포함하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이즈프레스액이 8 내지 12중량부의 가스베리어제, 0.1 내지 3중량부의 경화제 및 85 내지 91중량부의 용매로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사이즈프레스액이 15 내지 20중량부의 흡습제, 20 내지 40중량부의 방염제 또는 이들 모두를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 천연섬유가 목재, 비목재 또는 이들 모두로 이루어진 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스베리어제가 전분, PVA, 아크릴산에스테르계 수지, 스틸렌부타디엔계 수지 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화제가 암모늄 지르코늄 카보네이트인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전열교환소자 용지의 투습도가 3000 내지 8000g/m2·24hr이고, 투기도가 2000 내지 8000sec/100cc인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지의 제조방법.
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