KR20140074028A - 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조 공정의 편이성을 도모할 수 있고, 제품 원가가 절감될 수 있으며, 외부 습기뿐 만 아니라 염수 및 소금안개가 냉각 필터 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터에 관한 것이다.

Description

냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터{Filter for cooling filter and cooling filter having the same}
본 발명은 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자제 외함(electronic enclosure)내 특히, 옥외용 통신 기지국 장비함 내 환경을 적정온도 이하로 유지시키기 위한 팬형식 냉각 필터에 설치되는 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터에 관한 것이다.
전기자제 중 특히 통신장비함의 경우 통신함 내부는 통신장비로부터 발생하는 열에 의해 온도가 올라가며, 전자부품의 온도가 65℃ 이상일 시 오작동할 수 있다. 따라서 통신기지국이나 배전판과 같은 전자 장비함 내부의 온도 유지는 매우 중요하다.
통신장비함 내부의 온도를 유지하는 방법으로, 열교환기를 통한 하우징 냉각 방법이 있는데, 공기-물 열교환기는 매우 고가이고 물을 사용하는 것이 위험할 뿐 아니라 연결부에 결함이 발생할 경우 제한적으로 적용될 수 있으므로 여기에 사용되는 열교환기는 대개 공기-공기 열교환기이다. 공기-공기 열교환기는 외부 요소로부터 하우징을 완전히 밀폐하기는 하지만 하우징 온도를 외부 온도보다 10K 이상으로 낮출 수 없다. 외부 온도가 55℃인 온도 구역에서 공기-공기 열교환기는 하우징 내부 온도를 65℃로 밖에 냉각시킬 수 없으며, 이 경우 기기의 전원이 차단될 수 있다. 대략적으로 볼 때 운전 온도를 10℃ 상승시킬 경우 반도체의 수명은 최대 허용 운전 온도를 기준으로 반으로 줄어든다. 따라서 공기-공기 열교환기는 하우징의 냉각용으로는 적합하지 않다.
또한, 예전에는 에어컨과 같은 냉매를 이용하여 내부의 온도를 강제적으로 낮추는 방법이 사용되었으나, 이러한 방법은 높은 에너지 소모율과 지속적으로 작동되는 에어컨 장비의 수명에 따른 높은 설치비용 등으로 최근 사용이 미미하다.
이들을 대체하는 방법으로, 내부의 열로 인한 통신함 내외부의 온도 차를 이용한 발열장치를 이용할 수 있다. 그 중 하나의 방법이 냉각 필터 (cooling filter)를 사용하는 것이다. 냉각필터를 외함의 내부와 외부 경계부위에 설치하고 다공성 필터를 포함한 냉각필터를 통해 열과 공기의 유동이 발생하도록 하여 외함 내부의 온도를 유지한다. 이 경우 하우징에는 공기 입구와 공기출구가 설치되며, 공기가 공기 입구에서 팬하우징을 거쳐 공기출구로 흐를 수 있도록 하는 팬이 필요하다. 공기-공기 열교환기에 비해 팬형식 냉각필터의 장점은 외부 온도와 하우징 내부 온도 사이의 온도 편차가 공기-공기 열교환기로 도달할 수 있는 온도 편차보다 현저히 작다는 것이다.
다만, 이러한 냉각 필터는 습기에 민감한 전자부품을 외부 환경으로부터 보호해야 하는 것이 요구된다. 전자부품은 미세먼지와 수분 및 염화나트륨 성분에 민감하므로 공기는 투과시키되 미세먼지와 수분뿐만 아니라 해안가에서 발생될 수 있는 염화나트륨 입자(비례염분)와 염수나 소금안개가 냉각필터를 통해서 걸러져야 한다.
이러한 요구조건을 만족시키는 필터 여재를 제작하기 위해서 종래에는 높은 소수성과 발수도를 가진 다공성 ePTFE 소재를 이용하여 냉각필터를 제작하였으나, ePTFE는 소재의 특성상 가공의 용이도가 떨어지며 가격이 비싸다는 단점이 있다. 또한, PTFE 소재를 이용하여 냉각 필터 여재로 만들기 위해서는 다공성 형상을 가지게 만들기 위하여 연신 과정을 거쳐야하며, 이렇게 연신된 소재는 수 내지 수십 μm의 두께를 가진 얇은 다공성 멤브레인 형상이 된다. 따라서 제조 공정의 복잡성에 따른 제품원가의 상승이 불가피하며, 정전기가 잘 발생되는 PTFE 소재의 특성상 정전기를 발생시키는 비닐과 같은 소재로는 다공성 부재를 포장할 수 없고, 종이로 포장해야 하며, 얇은 멤브레인 표면에 damage가 쉽게 발생하여 추후 관리가 어렵고, 구멍이 뚫릴 수 있는 단점이 있다.
또한, 수분 등의 유입을 막기 위해 발수코팅 처리를 하기도 하는데 부직포의 공극이 커 발수코팅을 하더라도 냉각 팬에 의해 강한 음압이 걸리는 환경 상 염분이나 염수가 통신함 내부로 유입될 가능성이 크다는 한계가 있으며, 발수 코팅은 수분을 내 뱉는 특성을 가지기 때문에 일부 부직포의 큰 공극으로 보다 쉽게 수분이 유입될 확률이 높다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부직포를 이용한 냉각 필터 여재의 제조에 있어서, 발수성능을 갖는 PTFE 소재를 이용하기 위해 연신 과정 등을 거치지 않아도 되므로 제조 공정의 편이성을 도모할 수 있고, 제품 원가가 절감될 수 있으며, 발수 코팅 처리를 통한 수분 유입방지 효과보다 효과적으로 수분뿐 만 아니라 염수 및 소금안개가 냉각 필터 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
냉각 필터(cooling filter)용 여재에 있어서, 상기 여재는 다공성의 친수성 부직포층; 및 상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층;을 포함하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 친수성 부직포층의 표면 접촉각은 0 내지 80°이며, 상기 소수성 부직포층의 표면 접촉각은 130 내지 170°일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 여재는 적어도 일면에 지지층을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 지지층 중 친수성 부직포층 표면에 형성된 지지층은 발수 코팅될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 친수성 부직포층은 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 아크릴계, 설폰계 및 셀룰로오스계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 친수성 부직포층은 친수화 처리될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 친수화 처리는 플라즈마 표면처리, 대기압 코로나 표면처리, 강유전체 물질의 혼입, 친수성 고분자 혼입 및 친수성 물질 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 처리될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 소수성 부직포층은 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 스타이렌계, 폴리아미드계 및 불소 함유 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 친수성 부직포층은 평균 공경이 10 내지 30 μm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 소수성 부직포층은 평균 공경이 5 내지 30 μm일 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 공기유입구 및 적어도 하나의 공기유출구가 구비된 하우징과 상기 공기유입구에서 하우징 내부를 거쳐 상기 공기유출구로의 공기 흐름을 발생시키기 위한 팬유닛을 포함하는 냉각 필터(cooling filter)에 있어서, 공기 유입구에 장착되는 냉각 필터(cooling filter)용 여재는 다공성의 친수성 부직포층; 및 상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 냉각 필터(cooling filter)용 필터가 공기가 유입되는 측으로 친수성 부직포층이 위치하고, 공기가 유출되는 측으로 소수성 부직포층이 위치하도록 장착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 냉각 필터(cooling filter)용 여재의 친수성 부직포층 표면 접촉각은 0 내지 80°이며, 소수성 부직포층 표면 접촉각은 130 내지 170°일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 냉각 필터(cooling filter)는 GR-487-CORE에 함침하고, ASTM B 117조건 하의 염수 분무 테스트 결과 염분 및 수분 미침투 시간이 720시간 이상일 수 있다.
본 발명의 냉각 필터용 여재 및 이를 구비한 냉각 필터는 제조 공정의 편이성을 도모할 수 있고, 제품 원가가 절감될 수 있으며, 외부 습기뿐 만 아니라 염수 및 소금안개가 냉각 필터 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 냉각 필터용 여재의 단면도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 냉각 필터의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 냉각 필터용 여재는 발수성능을 갖는 PTFE 소재를 이용하기 위해서는 연신 과정을 거쳐야 하므로 제조 공정이 복잡하고, 제품원가의 상승이 불가피하며, 소재의 특성상 정전기가 쉽게 발생하므로 두께가 얇은 막 표면이 이용 중 쉽게 damage가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 발수 코팅 처리를 한 경우에는 냉각 팬에 의해 강한 음압이 걸리는 환경 상 염분이나 염수가 통신함 내부로 유입될 가능성이 크며, 수분을 내 뱉는 특성 때문에 일부 부직포의 큰 공극으로 수분이 보다 쉽게 유입될 확률이 높다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 냉각 필터(cooling filter)용 여재에 있어서, 상기 여재는 다공성의 친수성 부직포층; 및 상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층;을 포함하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 제조 공정의 편이성을 도모할 수 있고, 제품 원가가 절감될 수 있으며, 외부 습기뿐 만 아니라 염수 및 소금안개가 냉각 필터 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
구체적으로, 도1은 본 발명의 일구현예에 따른 냉각 필터(cooling filter)용 여재의 단면도이다. 본 발명에서 여재란, 액체나 기체 속의 이물질을 걸러 내는 다공질 재료를 모두 포함하는 의미이다. 냉각 필터용 여재(100)는 다공성의 친수성 부직포층(110) 및 상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층(120)을 포함하며, 적어도 일면에 지지층(130,140)을 포함할 수 있다.
상기 다공성의 친수성 부직포층(110)은 수분, 염수 및 소금안개를 통과시키지 않고, 스폰지와 같이 흡수하거나 보유하는 역할을 하며, 이렇게 수분, 염수 및 소금안개를 보유함에 따라 수분 등이 냉각 필터 내부로 침투되는 것을 막아줄 수 있다. 수분 등을 보유하기 위해서 상기 친수성 부직포층(110)은 표면 접촉각이 80°이하의 친수성을 띠는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 친수성 부직포층(110)은 0 내지 45°의 표면 접촉각을 나타낼 수 있다.
상기 다공성의 친수성 부직포층(110) 일면에 형성되는 다공성의 소수성 부직포층(120)은 상기 친수성 부직포층(110)을 통과하는 일부 수분 등을 막아주는 역할을 하며, 미세 먼지 등의 입자 제거 기능을 갖는다. 친수성 부직포층(110)을 통과하는 수분 등을 막아주기 위해서 상기 소수성 부직포층(120)은 표면 접촉각이 110° 이상의 소수성을 띠는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 소수성 부직포층(120)은 130 내지 170°의 표면 접촉각을 나타낼 수 있다.
친수성 부직포층 또는 소수성 부직포층만을 포함하는 경우(비교예1,2참조)에는 약 5시간이 지난 후 수분이 내부로 유입되는 현상이 나타나지만, 본 발명의 일구현예에 따라 친수성 부직포층 및 소수성 부직포층을 모두 포함하는 경우 약 720시간 이상의 장시간 동안 내부로 수분이 침투되지 않은 것을 확인할 수 있다.
상기 친수성 부직포층(110)은 친수성 소재를 사용하거나 소재 자체가 친수성을 띠지 않더라도 친수화 처리 통해 친수화시켜 사용할 수 있다. 친수성 부직포층(110)을 형성하는 바람직한 친수성 소재로는 아크릴계, 셀룰로오스계(cellulose acetate 등), 또는 설폰계(polysulfone, polyethersulfone 등) 등의 단독 또는 혼합 형태를 포함할 수 있으며, 유리섬유를 이용한 부직포 또한 포함될 수 있다.
상기 친수성 부직포층(110)은 상기와 같은 폴리머를 이용하여 멜트블로운(meltblown), 스판본드(spunbond), 스판레이스(spunlace), 에어레이드(air laid), 카딩(carding), 니들 펀치(needle punch) 등의 공법으로 제조된 다공성의 부직포 또는 스폰지 형태일 수 있다.
상기 친수성 소재뿐만 아니라 폴리올레핀계, 또는 폴리에스테르계 등의 단독 또는 혼합 형태를 포함할 수도 있으며, 이 경우 친수성을 향상시키기 위하여 친수화 처리를 할 수 있다.
상기 친수화 처리는 친수성 부직포층(110)의 친수성을 향상시켜 수분 등을 흡수 또는 보유하도록 할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 플라즈마 표면처리, 대기압 코로나 표면처리, 강유전체 물질의 혼입, 친수성 고분자 혼입, 친수성 물질 코팅 등을 단독 또는 복합적으로 처리할 수 있다. 구체적으로, 상기 친수화 처리 중 대기압 코로나 표면 처리는 세라믹 전극과 세라믹 그라운드 전극 사이에 36 kV 이하의 고전압 조건하에서 30m/min 이하 처리 속도 조건 하에서 멜트블로운 방법으로 제작된 부직포 표면을 친수화 할 수 있다. 또한, 혼입되는 친수성 고분자로는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리(바이닐알코올), 폴리(바이닐아세테이트), 폴리(아크릴산), 폴리(에틸렌옥시드) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 1 내지 40중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
이 밖에도 비극성 용매 (알코올계, ketone계)를 이용한 친수화 처리, 플라즈마를 이용한 표면 중합(plasma polymerization)방법과 플라즈마, UV radiation, x-ray radiation, Ozone 등을 이용한 그라프트(graft), 그리고 극성용매(물) 분사 등의 친수화 처리를 할 수 있다.
상기 친수성 부직포층(110) 일면에 형성되어 친수성 부직포층(110)을 통과하는 일부 수분 등을 막아주는 역할을 하는 소수성 부직포층(120)은 소수성 소재를 사용하거나 소재에 소수성 처리를 하여 사용할 수 있다. 소수성 부직포층(120)을 형성하는 바람직한 소수성 소재로는 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 스타이렌계, 불소 함유 폴리머, 폴리아미드계 등의 단독 또는 혼합 형태를 들 수 있다. 폴리올레핀계는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리(1-부텐)(poly(1-butene)), 폴리(2-부텐)(poly(2-butene)), 폴리(1-펜텐)(poly(1-pentene)), 폴리(2-펜텐)(poly(2-pentene)), 폴리(4-메틸-1-펜텐)(poly(4-methyl-1-pentene)), 폴리(3-메틸-1-펜텐)(poly(3-methyl-1-pentene)), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-propylene copolymers), 에틸렌-프로필렌-헥사디엔 공중합체(ethylene-propylene-hexadiene copolymer), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymers) 등 일 수 있으며, 폴리에스테르계는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate)) , 폴리부틸렌테레프탈레이트(poly(butylene terephthalate)) 등일 수 있다. 또한, 폴리스타이렌계는 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리(2-메틸스타이렌)(poly(2-methylstyrene)), 스타이렌-아크릴로니트릴 공중합체(styrene-acrylonitrile copolymers), 스타이렌-2,2,3,3,-테트라플루오로프로필 메타아크릴레이트 공중합체(styrene-2,2,3,3,-tetrafluoropropyl methacrylate copolymers) 등일 수 있고, 불소 함유 폴리머로는 폴리비닐덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등일 수 있으며, 폴리아미드계로는 나일론 (nylon) 등일 수 있다.
소수성 부직포층(120)은 상기와 같은 폴리머를 이용하여 멜트블로운(meltblown), 스판본드(spunbond), 스판레이스(spunlace), 에어레이드(air laid), 카딩(carding), 니들 펀치(needle punch) 등의 공법으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 소수성 부직포층(120)은 소수성을 극대화 하기 위하여 불소계 고분자를 코팅 처리할 수 있다. 구체적으로, 부직포를 약 10% 이하 농도의 불소계 발수제를 포함하는 발수액 수조에 침지시킨 후 탈수공정을 거치고 큐어링 200℃이하에서 진행할 수 있다.
상기 친수성 부직포층(110) 및 소수성 부직포층(120)은 다공성을 가지며, 바람직하게는 친수성 부직포층(110)의 평균 공경은 10 내지 30 μm이며, 소수성 부직포층의 평균 공경은 5 내지 30 μm일 수 있다. 친수성 부직포층(110)의 평균 공경이 10 μm 미만일 경우 압력손실이 증가하는 단점이 있으며, 30 μm를 초과하는 경우 낮은 인가압력 조건하에서도 필터 내부로 수분이 침투할 수 있고, 소수성 부직포층(120)의 평균 공경이 5μm 미만일 경우 높은 압력손실의 단점이 있으며, 30 μm를 초과하는 경우 미세입자와 비례염분 제거 성능이 크게 감소되는 단점이 있을 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 다공성의 친수성 부직포층(110)의 두께는 100 내지 1500 μm이며, 상기 다공성의 소수성 부직포층(120)의 두께는 100 내지 500 μm일 수 있다.
친수성 부직포층(110) 및 친수성 부직포층(110) 일면에 형성된 소수성 부직포층(120)을 포함하는 상기 냉각 필터용 여재(100)는 적어도 일면에 지지층(130,140)을 포함할 수 있다. 지지층(130,140)은 구조적 안정성을 확보하는 역할을 하며, 냉각 필터용 여재의 지지층으로 사용되는 통상의 소재를 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 폴리부텐(Polybutene) 등의 단독 또는 혼합 형태를 사용할 수 있다. 상기 지지층(130,140)은 평균 공경이 40 내지 120μm가 바람직하며, 두께는 100 내지 500μm가 바람직하다.
상기 지지층(130,140)은 발수성을 증가시켜 수분 등의 유입을 막기 위해 최외곽 표면을 발수 코팅할 수 있는데, 보다 바람직하게는 상기 지지층(130,140) 중 친수성 부직포층(110) 표면에 형성된 지지층(130)만을 발수 코팅할 수 있다. 공기가 유입되는 친수성 부직포층(110) 표면의 지지층(130)만을 발수 코팅처리를 해도 효과적으로 수분 등을 내부 침투를 방지할 수 있어 양 면에 형성되는 지지층(130,140)을 모두 발수 코팅 처리할 때 보다 제조 단가를 절감시킬 수 있어 경제적이다.
발수 코팅에 사용되는 발수액은 특별한 제한은 없으며 통상의 발수액을 사용할 수 있고, 발수액 수조에 침전 시킨 후 탈수 공정을 거쳐 히트 챔버에서 큐어링하여 발수 코팅할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 냉각 필터용 여재(100)가 장착된 냉각 필터(cooling filter)를 제공한다. 도2는 본 발명의 일구현에에 따른 냉각 필터용 여재(100)가 장착된 팬형식 냉각 필터(10)의 단면도이다. 팬형식 냉각 필터(10)는 공기유입구(11a)와 공기유출구(11b)가 구비된 하우징(11)과 공기유입구(11a)에서 하우징 내부를 거쳐 상기 공기유출구(11b)로의 공기 흐름을 발생시키기 위한 팬유닛(12)을 포함하며, 하우징(11)의 내부에 전자부품이 설치된다. 상기 공기유입구(11a)에 장착되는 본 발명의 냉각 필터(cooling filter)용 여재(100)는 다공성의 친수성 부직포층(110) 및 상기 친수성 부직포층(110) 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층(120)을 포함한다. 또한, 상기 공기유입구(11a)에 장착되는 본 발명의 냉각 필터용 여재(100)는 공기가 유입되는 측으로 친수성 부직포층(110)이 위치하고, 공기가 유출되는 측으로 소수성 부직포층(120)이 위치하도록 장착될 수 있다.
상기 냉각 필터용 여재(100)는 수분, 염수 및 소금안개를 통과시키지 않고, 스폰지와 같이 흡수하거나 보유하는 역할을 하는 친수성 부직포층(110)과 상기 친수성 부직포층(110) 일면에 형성되어 상기 친수성 부직포층(110)을 통과하는 일부 수분 등을 막아주는 역할을 하며, 미세 먼지 등의 입자 제거 기능을 갖는 소수성 부직포층(120)을 포함함으로써 외부 습기뿐 만 아니라 염수 및 소금안개가 냉각 필터 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 본 발명 냉각 필터에 장착되는 냉각 필터용 여재(100)는 상술한 바와 동일하게 적용되므로 이하 생략하도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 냉각 필터는 GR-487-CORE에 함침하고, ASTM B 117조건 하의 염수 분무 테스트 결과 염분 및 수분 미침투 시간이 720시간 이상을 만족할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
평균 공경 25.5μm의 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포를 30kV 전압 조건 하에서 15m/min으로 대기압 코로나 표면 처리하였다. 코로나 친수화 처리된 상기 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포 표면의 접촉각은 15°이었다. 소수성층으로는 친수화 처리하지 않은 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포를 사용하였으며, 평균 공경 25.5μm, 표면 접촉각은 140°였다.
지지층으로 평균 공경 90μm의 PET spun-bonded 부직포를 사용하였으며, 친수화 처리된 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포 표면 쪽에 적층할 지지층은 발수액 (불소계 발수제, 약 5% 농도) 수조에 침전 시킨 후 탈수공정을 거치고 콘베어 및 롤을 통해 히트 챔버로 이동하여 큐어링 200℃에서 30초간 진행하고 콘베어 스피드는 80m/min로 하여 발수 코팅 처리하였다.
[발수코팅 지지층- 친수화 처리된 PP(MB) 부직포층- PP(MB) 부직포층- 지지층] 순으로 적층하여 냉각필터용 여재를 제조하였으며, 전체 두께는 1.2mm였다. 냉각필터 공기유입구에 공기가 유입되는 측으로 친수성 부직포층이 위치하고, 공기가 유출되는 쪽으로 소수성 부직포층이 위치하도록 장착하였다.
<실시예2>
대기압 코로나 표면 처리를 대신하여, 캐리어 가스로서 헬륨을 4L/min, 소스가스로써 황화수소를 20L/min의 유속으로 주입하였으며, 플라즈마 장치 내에서 플라즈마 처리를 하여 방전 처리하였다. 상기 방전처리 속도는 30m/min이었고, 200W로 로 플라즈마 표면 처리한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이때, 플라즈마 표면 처리한 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포의 표면 접촉각은 25°였다.
<실시예3>
대기압 코로나 표면 처리를 대신하여, 친수성 부직포층으로 폴리프로필렌에 친수성 고분자인 폴리프로필렌 글리콜 10 중량%를 혼입한 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이때, 친수성 부직포층의 표면 접촉각은 70°였다.
<실시예4>
소수성 부직포층으로 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB)을 대신하여 폴리4-메틸-1펜텐을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이때, 소수성 부직포 층의 표면 접촉각은 128°였다.
<실시예5>
친수성 부직포층으로 대기압 코로나 처리를 5 kV 전압 조건 하에서 20m/min의 속도로 처리한 폴리프로필렌 부직포를, 소수성 부직포층으로 평균 공경이 50 μm인 폴리프로필렌 부직포를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다. 이때, 친수성 부직포층의 표면 접촉각은 85°, 소수성 부직포층의 표면 접촉각은 115°였다.
<실시예6>
양 면의 지지층을 모두 발수 코팅한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<비교예1>
폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포에 대기압 코로나 처리를 하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<비교예2>
친수화 처리하지 않은 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포층 없이 대기압 코로나 처리한 폴리프로필렌(PP) 멜트블로운(MB) 부직포층 만을 300μm 두께로 하여 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 제조하였다.
<실험예>
1. 염수 분무 테스트
냉각필터가 실제 사용조건과 동일하게 탑재된 캐비닛(통신함)을 소금안개가 분사되는 챔버 내에 놓고, GR-487-CORE에 함침시키고, ASTM B 117 조건 하에서 진행하였다. 분사되는 염수의 NaCl 농도는 5wt%이며, pH (6.5 ~ 7.1), chamber Temp.(35℃), room Temp. (25 ℃), 분무량 (1.5㎖/hr)의 조건하에서 진행하였다. 냉각필터 내측 표면에서의 염분과 수분의 육안 검사와 챔버 내 습도 변화로부터 수분과 염분 침투 여부를 평가하였다.
염수 분무 테스트 시간 (침투시점까지)
실시예1 40일
실시예2 40일
실시예3 25일
실시예4 30일
실시예5 5일
실시예6 40일
비교예1 1일
비교예2 10일

상기 표1에서 알 수 있듯이, 친수성 부직포층 및 상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 소수성 부직포층을 포함하는 냉각 필터용 여재를 사용한 실시예1 내지 6은 친수성 부직포층 또는 소수성 부직포층만을 포함한 여재를 사용한 비교예1 내지 2에 비하여 수분, 염수의 내부 침투가 현저히 적은 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 친수성 부직포층은 표면 접촉각이 80°이하, 소수성 부직포층은 표면 접촉각이 110°이상을 만족하는 경우에 수분, 염수의 유입 방지 효과가 현저히 컸으며, 특히, 표면 접촉각이 45°이하인 친수성 부직포층, 표면 접촉각이 130°이상일 때 가장 우수하였다. 또한, 여재 양 면의 지지층 모두를 발수 코팅한 실시예6과 비교하였을 때 친수성 부직포층 표면 쪽의 지지층만을 발수 코팅한 실시예1 내지 5의 수분, 염수 유입 방지 효과가 유사한 결과를 보여 친수성 부직포층 표면 쪽의 지지층만을 발수 코팅할 수 있어 제조 단가를 절감하는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 냉각 필터(cooling filter)용 여재에 있어서,
    상기 여재는
    다공성의 친수성 부직포층; 및
    상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층;을 포함하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 부직포층의 표면 접촉각은 0 내지 80°이며, 상기 소수성 부직포층의 표면 접촉각은 130 내지 170°인 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 여재는 적어도 일면에 지지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지층 중 친수성 부직포층 표면에 형성된 지지층은 발수 코팅된 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 부직포층은 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 아크릴계, 설폰계 및 셀룰로오스계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 부직포층은 친수화 처리된 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 친수화 처리는 플라즈마 표면처리, 대기압 코로나 표면처리, 강유전체 물질의 혼입, 친수성 고분자 혼입 및 친수성 물질 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 처리된 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 부직포층은 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 스타이렌계, 폴리아미드계 및 불소 함유 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 부직포층은 평균 공경이 10 내지 30 μm인 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 부직포층은 평균 공경이 5내지 30 μm인 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.

  11. 적어도 하나의 공기유입구 및 적어도 하나의 공기유출구가 구비된 하우징과 상기 공기유입구에서 하우징 내부를 거쳐 상기 공기유출구로의 공기 흐름을 발생시키기 위한 팬유닛을 포함하는 냉각 필터(cooling filter)에 있어서,
    공기유입구에 장착되는 냉각 필터(cooling filter)용 여재는
    다공성의 친수성 부직포층; 및
    상기 친수성 부직포층 일면에 형성된 다공성의 소수성 부직포층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 필터(cooling filter)용 여재가 공기가 유입되는 측으로 친수성 부직포층이 위치하고, 공기가 유출되는 측으로 소수성 부직포층이 위치하도록 장착된 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter).
  13. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 필터(cooling filter)용 여재의 친수성 부직포층 표면 접촉각은 0 내지 80°이며, 소수성 부직포층 표면 접촉각은 130 내지 170°인 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter).
  14. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 필터(cooling filter)는 GR-487-CORE에 함침하고, ASTM B 117조건 하의 염수 분무 테스트 결과 염분 및 수분 미침투 시간이 720시간 이상인 것을 특징으로 하는 냉각 필터(cooling filter)용 여재.
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