KR20180055551A - 부직포 적층체, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 캐빈 에어 필터 - Google Patents
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Abstract
부직포 적층체, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 캐빈 에어 필터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체는 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층; 제 1 부직포 층 상에 형성되고, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어지는 나노 섬유 층; 및 나노 섬유 층 상에 형성되고, 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층을 포함한다.
Description
부직포 적층체, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 캐빈 에어 필터에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 압력손실 및 먼지 제거 효율이 우수한 부직포 적층체, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 캐빈 에어 필터에 관한 것이다.
자동차의 실내 공기 전화를 위하여 캐빈 에어 필터가 사용되고 있다.
캐빈 에어 필터는 소비자의 건강과 실내 쾌적성에 대한 요구로 인하여, 외부 물질 유입에 의한 내부 부품 파손 방지의 기본 기능 외에 초미세먼지의 포집 기능 확대가 중요 이슈로 부상하고 있다.
캐빈필터는 일반적인 미세먼지를 제거하는 필터와, 담배연기나 각종 VOC와 같은 유해가스를 동시에 제거하는 콤비네이션 필터로 구분된다.
기존 캐빈 에어 필터는 여과재로서 정전 처리된 멜트-블로운(Melt-blown) 폴리프로필렌(PP) 부직포가 사용되고 있으나, 그 섬유 굵기가 굵어서 높은 초미세먼지 포집 효율이 확보되지 못하였다.
이를 보완하고자 기존 멜트-블로운(Melt-brown) 폴리프로필렌(PP) 부직포에 섬유 굵기가 얇은 집진층을 추가하여 초미세먼지 효율을 높였으나 정전력에 따라 초미세먼지 포집효율에 편차가 발생하는 문제가 발생하였다.
압력손실 및 먼지 제거 효율이 우수한 부직포 적층체, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 캐빈 에어 필터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체는 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층; 제 1 부직포 층 상에 형성되고, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어지는 나노 섬유 층; 및 나노 섬유 층 상에 형성되고, 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층을 포함한다.
제 1 부직포 층의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm이고, 나노 섬유 층의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이고, 제 2 부직포 층의 두께는 0.01mm 내지 1mm 일 수 있다.
제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다.
나노 섬유 층을 이루는 나노 섬유는 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다.
나노 섬유 층의 상면 또는 하면에 형성되고, 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체 제조 방법은 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층을 준비하는 단계; 제 1 부직포 층 상에 고분자 용액을 전기 방사하여, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유 층을 형성하는 단계; 및 나노 섬유 층 상에 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층을 적층하고 합지하는 단계를 포함한다.
제 1 부직포 층의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm이고, 나노 섬유 층의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이고, 제 2 부직포 층의 두께는 0.01mm 내지 1mm 일 수 있다.
제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계에서 고분자 용액은 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 고분자 용액의 농도는 5 내지 15 중량%일 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 전기 방사 시 인가 전압은 5 내지 20kV일 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 전기 방사 시간은 5 내지 30 분일 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계 이전에, 제 1 부직포 층 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나노 섬유 층을 형성하는 단계 이후에, 나노 섬유 층 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 캐빈 에어 필터는 전술한 부직포 적층체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체는 나노 섬유 층이 형성되어 있으며, 이 나노 섬유 층은 단위 면적당 표면적 비가 높기 때문에 초미세 먼지 제거 효율이 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체는 미세 기공이 많아 공극률이 커서 압력 손실이 낮다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체는 초미세 먼지에 대한 포집량이 증대되며, 아울러 필터 수명이 증대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 적층체 단면의 개략도이다.
도 2는 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 부직포 적층체 단면의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 제조예에서 제조한 나노 섬유층의 평면의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 부직포 적층체 단면의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 제조예에서 제조한 나노 섬유층의 평면의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "열가소성 수지"는 고분자 수지에 용융점보다 높은 열을 가해 융해시키고 냉각시켜 고화시키는 작업을 반복적으로 할 수 있는 수지를 의미한다. 이러한 열가소성 수지는 고분자의 결정화도 크기에 따라 결정성과 비결정성으로 나눌 수 있다. 결정성 열가소성 수지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등이 포함되고, 비결정성 열가소성 수지에는 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등이 포함된다.
또한 본 명세서에 사용되는 용어 "폴리프로필렌"은 프로필렌의 단독 중합체 뿐만 아니라, 반복단위 40% 이상의 프로필렌 단위인 공중합체도 포함한다.
또한 본 명세서에서 사용되는 용어 "폴리올레핀"은 탄소 및 수소 원자로만 이루어진 포화된 개방 사슬의 중합체 탄화수소 계열 중 임의의 것을 의미한다. 일반적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐 및 에틸렌, 프로필렌 및 메틸펜텐 단량체의 다양한 배합물을 포함한다.
또한 본 명세서에서 사용되는 용어 "폴리에스테르"는 에스테르 단위의 형성에 의해 연결되고 반복 단위 85% 이상이 디카르복실산과 디히드록시 알코올과의 축합 생성물인 중합체를 포함하는 개념이다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화 이산 및 이알콜을 포함한다. 또한 "폴리에스테르"는 공중합체 및 블렌드, 그리고 이들의 변형물을 포함한다. 폴리에스테르의 일반적인 예는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산과의 축합 생성물인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다.
또한 본 명세서에서 사용되는 용어 "부직포"는 개별 섬유, 극세사 또는 실이 편성물과 대조적으로 패턴 없이 불규칙한 랜덤 방식으로 배치됨으로써 평면 물질을 형성하는, 개별 섬유, 극세사 또는 실로 구성된 구조물을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체(100)는 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층(10); 제 1 부직포 층(10) 상에 형성되고, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어지는 나노 섬유 층(20); 및 나노 섬유 층(20) 상에 형성되고, 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층(30)을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 적층체(100)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 나타나듯이, 부직포 적층체(100)는 제 1 부직포 층(10); 제 1 부직포 층(10) 상에 형성되는 나노 섬유 층(20); 및 나노 섬유 층(20) 상에 형성되는 제 2 부직포 층(30)을 포함한다. 필요에 따라 부직포 적층체(100)는 다른 층을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 각 구성별로 더욱 상세하게 설명한다.
제 1 부직포 층(10)은 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루진다. 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 원단의 stiffness가 약하게 되어 필터 상태에서 절곡 모양이 무너져서 압력손실을 증가시키고, 그에 따른 제품 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한 압력손실 증가 및 먼지를 포집할 수 있는 공간이 작아져서 필터의 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발 생할 수 있다. 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 정전기를 차징할 수 있는 면적이 적어져 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 섬유 굵기를 갖는 부직포를 사용할 수 있다.
제 1 부직포 층(10)의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm가 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실에는 유리하지만 기계적 포집능력이 떨어져 필터 수명이 짧아지는 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 부직포의 두께를 조절할 수 있다.
제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유는 열가소성 고분자 섬유가 될 수 있다. 구체적으로 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 프로필렌을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 50,000 내지 150,000이 될 수 있다.
나노 섬유 층(20)은 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어진다. 나노 섬유 층(20)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 나노 섬유 층(20)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 필터 표면적이 상대적으로 작기 때문에 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 굵기를 갖는 나노 섬유를 사용할 수 있다.
나노 섬유 층(20)의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 섬유층이 손상될 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 두꺼운 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 나노 섬유 층(20)의 두께를 조절할 수 있다.
나노 섬유 층(20)을 이루는 나노 섬유는 열가소성 고분자 섬유가 될 수 있다. 구체적으로 나노 섬유 층(20)을 이루는 섬유는 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 우레탄을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 10,000 내지 500,000이 될 수 있다.
제 1 부직포 층(10), 나노 섬유 층(20) 및 제 2 부직포 층(30)을 조합할 시, 본 발명의 일 실시예와 같이 제 1 부직포 층(10) 및 제 2 부직포 층(30) 사이에 나노 섬유 층(20)을 개재하는 것이 가능하나, 제 2 부직포 층(30) 없이, 제 1 부직포 층(10)의 한 면에 나노 섬유 층(20)을 적층하거나(도 2의 (b)), 제 1 부직포 층(10)의 상면 및 제 2 부직포 층(30)의 하면에 각각 나노 섬유 층(20)을 적층하는 것도 가능하다(도 2의 (c)).
본 발명의 일 실시예와 같이 제 1 부직포 층(10) 및 제 2 부직포 층(30) 사이에 나노 섬유 층(20)을 개재할 시, 압력손실 및 먼지 제거 효율이 모두 우수하다.
반면, 제 2 부직포 층(30) 없이, 제 1 부직포 층(10)의 한 면에 나노 섬유 층(20)을 적층할 경우(도 2의 (b)), 압력손실은 우수하나, 본 발명의 일 실시예에 비해 빠른 속도로 먼지가 통과하는 이유로 인하여 먼지 제거 효율이 떨어지게 된다.
또한, 제 1 부직포 층(10)의 상면 및 제 2 부직포 층(30)의 하면에 각각 나노 섬유 층(20)을 적층하는 경우(도 2의 (c)), 필터 표면의 나노층에 많은 먼지가 부착되어, 압력손실 및 먼지 제거 효율이 모두 떨어지게 된다.
나노 섬유 층(20)은 제 1 부직포 층(10) 상에 전기 방사를 통해 제조할 수 있으며, 전기 방사 시 고분자 용액의 농도, 전압, 시간 등의 제어 조건을 통해 압력손실 및 먼지 제거 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
구체적으로 고분자 용액의 농도는 5 내지 15 중량%로 하고, 전압은 5 내지 20kV로 하고, 전기 방사 시간은 5 내지 30 분으로 제어할 수 있다. 보다 구체적인 내용은 후술할 부직포 적층체의 제조 방법에서 설명하고, 중복되는 설명을 생략한다.
제 2 부직포 층(30)은 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루진다. 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 원단의 stiffness가 약하게 되어 필터 상태에서 절곡 모양이 무너져서 압력손실을 증가시키고, 그에 따른 제품 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한 압력손실 증가 및 먼지를 포집할 수 있는 공간이 작아져서 필터의 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 정전기를 차징할 수 있는 면적이 적어져 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 섬유 굵기를 갖는 부직포를 사용할 수 있다.
제 2 부직포 층(30)의 두께는 0.01mm 내지 1mm가 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실에는 유리하지만 기계적 포집능력이 떨어져 필터 수명이 짧아지는 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 부직포의 두께를 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.1mm 내지 0.5mm가 될 수 있다.
제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유는 열가소성 고분자 섬유가 될 수 있다. 구체적으로 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 프로필렌을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 50,000 내지 150,000이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 적층체는 나노 섬유 층(20)의 상면 또는 하면에 형성되고, 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 더 포함할 수 있다. 활성탄 층을 더 포함함으로써 유해가스를 제거하는 콤비 필터로서 활용이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 캐빈 에어 필터는 전술한 부직포 적층체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 부직포 적층체 제조 방법은 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층(10)을 준비하는 단계; 제 1 부직포 층 상에 고분자 용액을 전기 방사하여, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유 층(20)을 형성하는 단계; 및 나노 섬유 층 상에 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층을 적층하고 합지하는 단계를 포함한다.
먼저 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층(10)을 준비한다.
제 1 부직포 층(10)은 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루진다. 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 원단의 stiffness가 약하게 되어 필터 상태에서 절곡 모양이 무너져서 압력손실을 증가시키고, 그에 따른 제품 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한 압력손실 증가 및 먼지를 포집할 수 있는 공간이 작아져서 필터의 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발 생할 수 있다. 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 정전기를 차징할 수 있는 면적이 적어져 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 섬유 굵기를 갖는 부직포를 사용할 수 있다.
제 1 부직포 층(10)의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm가 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실에는 유리하지만 기계적 포집능력이 떨어져 필터 수명이 짧아지는 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 부직포의 두께를 조절할 수 있다.
제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유는 열가소성 고분자 섬유가 될 수 있다. 구체적으로 제 1 부직포 층(10)을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 프로필렌을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 50,000 내지 150,000이 될 수 있다.
다음으로, 제 1 부직포 층(10) 상에 고분자 용액을 전기 방사하여, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유 층(20)을 형성한다.
나노 섬유 층(20)은 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어진다. 나노 섬유 층(20)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 나노 섬유 층(20)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 필터 표면적이 상대적으로 작기 때문에 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 굵기를 갖는 나노 섬유를 사용할 수 있다.
나노 섬유 층(20)의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 섬유층이 손상될 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 두꺼운 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 나노 섬유 층(20)의 두께를 조절할 수 있다.
나노 섬유 층(20)을 형성하는 고분자 용액은 열가소성 고분자를 포함하는 용액이 될 수 있다. 구체적으로 고분자 용액은 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 우레탄을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 10,000 내지 500,000이 될 수 있다.
고분자 용액의 용매로는 디메틸아세트아마이드(DMAc):아세톤(Acetone)(90:10, 80:20, 70:30, 60:40), 디메틸포름아마이드(DMF):아세톤(90:10, 80:20, 70:30, 60:40), 디메틸아세트아마이드(DMAc):테트라하이드로퓨란(THF)(90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70), 디메틸포름아마이드 (DMF):테트라하이드로퓨란(THF)(90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70) 등의 혼합 용매가 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 혼합 용매의 비율은 부피비를 나타낸다.
전기 방사 방법 및 전기 방사 장치는 일반적으로 알려진 방법 및 장치를 제한없이 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 전기 방사 과정에서의 고분자 용액의 농도, 전압, 시간 등의 제어 조건을 통해 압력손실 및 먼지 제거 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
고분자 용액의 농도는 5 내지 15 중량%일 수 있다. 고분자 용액의 농도가 너무 낮으면, 고분자 용액 내 고분자 이온의 숫자가 적어 이온이 전기적으로 정전기가 유도되지 못하여 방사가 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 고분자 용액의 농도가 너무 높으면, 높은 점도로 용액 내 고분자 이온에 발생되는 척력보다 용액의 표면장력이 높아져 방사가 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 고분자 용액의 농도를 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 고분자 용액의 농도는 7 내지 9 중량%가 될 수 있다.
전기 방사 시 인가 전압은 5 내지 20kV일 수 있다. 전압이 너무 낮으면, 고분자 용액내로 충분한 정전기가 대전되지 않고, 전기장이 형성되지 않아 고분자가 충분히 인장이 되지 않으므로 나노섬유를 생산할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 전압이 너무 높으면, 고분자가 신장이 되는 과정에서 충분한 solution feed rate을 주지 않으면 콜렉터에 닿기 전에 공기 중으로 솔벤트가 증발하여 나노섬유를 형성할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 전압을 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 전압은 7 내지 13 kV가 될 수 있다.
전기 방사 시간은 5 내지 30 분이 될 수 있다. 시간이 너무 짧으면, 너무 얇고 정해진 면적을 채우지 못하기 때문에 충분한 기공 사이즈를 만들지 못하므로 먼지제거효율 및 나노섬유의 기계적 강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 시간이 너무 길면, 너무 두꺼운 나노층이 형성되어 압력손실 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 전기 방사 시간을 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 전기 방사 시간은 15 내지 25분이 될 수 있다.
다음으로, 나노 섬유 층(20) 상에 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층(30)을 적층하고 합지한다.
제 2 부직포 층(30)은 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루진다. 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 얇은 경우, 원단의 stiffness가 약하게 되어 필터 상태에서 절곡 모양이 무너져서 압력손실을 증가시키고, 그에 따른 제품 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한 압력손실 증가 및 먼지를 포집할 수 있는 공간이 작아져서 필터의 수명이 짧아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유의 굵기가 너무 두꺼운 경우 정전기를 차징할 수 있는 면적이 적어져 먼지제거효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위의 섬유 굵기를 갖는 부직포를 사용할 수 있다.
제 2 부직포 층(30)의 두께는 0.01mm 내지 1mm가 될 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실에는 유리하지만 기계적 포집능력이 떨어져 필터 수명이 짧아지는 문제가 발생할 수 있다. 두께가 너무 얇은 경우, 압력손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 부직포의 두께를 조절할 수 있다.
제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유는 열가소성 고분자 섬유가 될 수 있다. 구체적으로 제 2 부직포 층(30)을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 구체적으로 폴리 프로필렌을 포함할 수 있으며, 중량 평균 분자량은 50,000 내지 150,000이 될 수 있다.
제 2 부직포 층(30)을 합지하는 방법은 특별히 제한되지 아니한다. 예컨데, 접착제를 사용할 수 있으며, 접착제 없이 열융착하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 적층체는 나노 섬유 층(20)의 상면 또는 하면에 형성되고, 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 더 포함할 수 있다. 활성탄 층을 더 포함함으로써 유해가스를 제거하는 콤비 필터로서 활용이 가능하다.
활성탄 층을 형성하기 위해 나노 섬유 층(20)을 형성하는 단계 이전에, 제 1 부직포 층(10) 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함하거나, 나노 섬유 층(20)을 형성하는 단계 이후에, 나노 섬유 층(20) 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
: 나노 섬유 층 제조
제 1 부직포 층으로서, 캐빈 에어 필터용 멜트 블로운 폴리프로필렌 부직포(제조사:한국필터텍, 상품명:AF932)를 준비하였다. 부직포의 섬유 굵기는 25㎛이고, 부직포의 두께는 약 0.9mm이다.
준비한 부직포를 폭 0.5m 고속 전기방사 장치에 투입하고, 이에 폴리 우레탄 용액을 전기방사 하여 나노 섬유 층을 제조하였다. 이 때, 폴리 우레탄의 농도, 인가 전압 및 방사 시간을 하기 표 1과 같이 변형하였다. 약 3.5㎛ 두께의 나노 섬유 층을 형성하였다.
나노 섬유 층을 부직포로부터 분리하고, 각 나노 섬유 층에 대한 압력손실 및 먼지 제거 효율을 측정하였다.
TSI 8130 model을 이용해 32l/min의 공기 흐름에 대해 입도가 0.1 내지 1㎛인 NaCl 에어로졸 입자를 통과시켜 먼지 제거 효율을 측정하였고, 필터 전후의 압력을 측정하여 그 차이를 계산하는 방법으로 압력손실을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
| 고분자 용액 농도(중량%) | 인가 전압(kV) | 방사 시간(분) | 압력손실 (Pa) | 먼지제거효율 (%) | |
| 제조예 1 | 8 | 10 | 10 | 3.5 | 64 |
| 제조예 2 | 8 | 10 | 15 | 3.7 | 69 |
| 제조예 3 | 8 | 10 | 20 | 3.7 | 75 |
| 제조예 4 | 8 | 15 | 10 | 3.5 | 63 |
| 제조예 5 | 8 | 15 | 15 | 3.9 | 68 |
| 제조예 6 | 8 | 15 | 20 | 3.9 | 69 |
| 제조예 7 | 10 | 10 | 10 | 4 | 63 |
| 제조예 8 | 10 | 10 | 15 | 4.4 | 65 |
| 제조예 9 | 10 | 10 | 20 | 4.9 | 69 |
| 제조예 10 | 10 | 15 | 10 | 4.1 | 61 |
| 제조예 11 | 10 | 15 | 15 | 4.3 | 64 |
| 제조예 12 | 10 | 15 | 20 | 4.8 | 70 |
| 제조예 13 | 12 | 10 | 10 | 4.2 | 59 |
| 제조예 14 | 12 | 10 | 15 | 4.5 | 64 |
| 제조예 15 | 12 | 10 | 20 | 4.7 | 66 |
| 제조예 16 | 12 | 15 | 10 | 4.6 | 62 |
| 제조예 17 | 12 | 15 | 15 | 5 | 61 |
| 제조예 18 | 12 | 15 | 20 | 5.5 | 63 |
표 1에서 나타나듯이, 전체 제조예에서 압력손실 및 먼지 제거 효율이 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 제조예 3에서 제조한 나노 섬유 층이 먼지 제거 효율이 75%로 가장 우수하였으며, 압력손실도 3.7Pa로서, 우수한 측에 속하는 것을 확인할 수 있었다.
도 3은 제조예에서 제조한 나노 섬유층의 평면의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 4 및 도 5는 도 3의 원 부분을 확대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 미세한 나노 섬유가 촘촘히 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
실시예
: 부직포
적층체
제조
제조예 3의 값으로 폴리 우레탄의 농도, 인가 전압 및 방사 시간을 조절하여 제 1 부직포 층 상에 나노 섬유 층을 형성하였다. 나노 섬유 층을 제거하지 아니하고, 나노 섬유 층 상에, 제 2 부직포 층으로서, 섬유 굵기는 5㎛이고, 두께가 약 0.3mm인 폴리프로필렌 부직포(제조사:한국필터텍, 상품명:AF937)를 적층하고, 합지하였다.
도 1에서 그 단면의 개략도를 나타내었다.
비교예
1
나노 섬유 층을 형성하지 아니하고, 제 1 부직포 층으로서, 섬유 굵기가 25㎛이고, 두께가 약 0.9mm인 폴리프로필렌 부직포(제조사:한국필터텍, 상품명:AF932)와 제 2 부직포 층으로서, 섬유 굵기는 5㎛이고, 두께가 약 0.3mm인 폴리프로필렌 부직포(제조사:한국필터텍, 상품명:AF937)를 적층하고, 합지하였다.
도 2의 (a)에서 그 단면의 개략도를 나타내었다.
비교예
2
제조예 3의 값으로 폴리 우레탄의 농도, 인가 전압 및 방사 시간을 조절하여 제 1 부직포 층 상에 나노 섬유 층을 형성하였다. 제 2 부직포 층을 합지하지 않았다.
도 2의 (b)에서 그 단면의 개략도를 나타내었다.
비교예
3
제조예 3의 값으로 폴리 우레탄의 농도, 인가 전압 및 방사 시간을 조절하여 제 1 부직포 층 상에 나노 섬유 층을 형성하였다.
동일한 방법으로 제 2 부직포 층으로서, 섬유 굵기는 5㎛이고, 두께가 약 0.3mm인 폴리프로필렌 부직포(제조사:한국필터텍, 상품명:AF937) 상에 나노 섬유 층을 형성하였다.
나노 섬유 층이 형성되지 아니한 면이 맞닿도록 제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층을 적층하여 합지하였다.
도 2의 (c)에서 그 단면의 개략도를 나타내었다.
실험예
1 : 압력손실 및 먼지 제거 효율 평가
실시예 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 부직포 적층체를 TSI 8130 model을 이용해 32l/min의 공기 흐름에 대해 입도가 0.1 내지 1㎛인 NaCl 에어로졸 입자를 통과시켜 먼지 제거 효율을 측정하였고, 필터 전후의 압력을 측정하여 그 차이를 계산하는 방법으로 압력손실을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 정리하였다.
| 압력손실(Pa) | 먼지 제거 효율(%) | |
| 실시예 | 6.2 | 72 |
| 비교예 1 | 8 | 71 |
| 비교예 2 | 4.1 | 60 |
| 비교예 3 | 7.5 | 65 |
표 2에서 나타나듯이, 실시예가 압력손실 및 먼지 제거 효율이 우수함을 확인할 수 있다.
비교예 1의 경우 먼지 제거 효율은 우수하나, 압력손실 면에서 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 먼지가 제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층에 부착되어 여과 될 시, 부직포 안쪽으로의 분진 침투가 어려워지고 기공이 차단되어 압력손실에 악영향을 미친 것으로 분석된다.
비교예 2의 경우, 압력손실은 우수하나, 먼지 제거 효율 면에서 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 실시예의 나노층에 비해 빠른 속도로 먼지가 통과하여 먼지제거효율이 떨어지게 되는 것으로 분석된다.
비교예 3의 경우, 압력손실 및 먼지 제거 효율 모두 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다.필터 표면의 나노층에 많은 먼지가 부착되어 압력손실이 증가하고 효율이 떨어지는 것으로 분석된다.
실험예
2 : 먼지 크기별 제거 효율, 압력손실 및 먼지
포집량
평가
실시예 및 비교예 1에서 제조한 부직포 적층체를 TSI 8130 model을 이용해 32l/min의 공기 흐름에 대해 입도가 0.3 내지 0.5㎛, 0.5 내지 1.0㎛, 1.0 내지 3.0㎛인 NaCl 에어로졸 입자를 통과시켜 각 크기별로 먼지 제거 효율을 측정하였다.
측정이 모두 끝난 후, 압력 손실 및 먼지 포집량을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 먼지 제거 효율(%) | 압력손실(Pa) | 먼지 포집량(g/m2) | |||
| 0.3~0.5㎛ | 0.5~1.0㎛ | 1.0~3.0㎛ | |||
| 실시예 | 94 | 95 | 96.7 | 45 | 39.6 |
| 비교예 1 | 88.9 | 90.7 | 93.9 | 40 | 13.8 |
표 3에 나타나듯이, 입도 3.0㎛ 이하의 먼지 제거 효율면에서 실시예가 비교예 1 보다 5 내지 10% 우수함을 확인할 수 있다. 또한 먼지 포집량도 실시예가 비교예 1에 비해 약 3배 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 증가된 먼지 포집량에 비해 압력 손실은 거의 증가되지 않았음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 부직포 적층체
10 : 제 1 부직포 층
20 : 나노 섬유 층 30 : 제 2 부직포 층
20 : 나노 섬유 층 30 : 제 2 부직포 층
Claims (15)
- 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층;
상기 제 1 부직포 층 상에 형성되고, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유로 이루어지는 나노 섬유 층; 및
상기 나노 섬유 층 상에 형성되고, 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층
을 포함하는 부직포 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제 1 부직포 층의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm이고, 상기 나노 섬유 층의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이고, 상기 제 2 부직포 층의 두께는 0.01mm 내지 1mm인 부직포 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함하는 부직포 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 이루는 나노 섬유는 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함하는 부직포 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 나노 섬유 층의 상면 또는 하면에 형성되고, 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 더 포함하는 부직포 적층체. - 굵기가 20 내지 30 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 1 부직포 층을 준비하는 단계;
상기 제 1 부직포 층 상에 고분자 용액을 전기 방사하여, 굵기가 0.1 내지 1㎛인 나노 섬유 층을 형성하는 단계; 및
상기 나노 섬유 층 상에 굵기가 3 내지 10 ㎛인 섬유로 이루어지는 제 2 부직포 층을 적층하고 합지하는 단계;
를 포함하는 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제 1 부직포 층의 두께는 0.3mm 내지 1.5mm이고, 상기 나노 섬유 층의 두께는 3㎛ 내지 5㎛이고, 상기 제 2 부직포 층의 두께는 0.01mm 내지 1mm인 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
제 1 부직포 층 및 제 2 부직포 층을 이루는 섬유는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 또는 아크릴을 포함하는 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계에서 상기 고분자 용액은 폴리 우레탄, 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA, Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리 스티렌(PS, Polystyene), 나일론6, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리 에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리 아크릴로니트릴(PAN, Polyacrylonitrile)을 포함하는 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 상기 고분자 용액의 농도는 5 내지 15 중량%인 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 전기 방사 시 인가 전압은 5 내지 20kV인 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계에서, 전기 방사 시간은 5 내지 30 분인 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 제 1 부직포 층 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 부직포 적층체의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 나노 섬유 층을 형성하는 단계 이후에, 상기 나노 섬유 층 상에 활성탄을 포함하는 활성탄 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 부직포 적층체의 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 부직포 적층체를 포함하는 차량용 캐빈 에어 필터.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111038055A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-21 | 南通大学 | 一种汽车、工业用润滑油过滤毡及其制备方法 |
| WO2021177690A1 (ko) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 남양부직포 주식회사 | 폴리카보네이트 나노섬유를 포함하는 에어 필터 및 이의 제조방법 |
| WO2021194248A1 (ko) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 도레이첨단소재 주식회사 | 복합 부직포 및 이를 포함하는 물품 |
| EP3818845A4 (en) * | 2018-07-06 | 2022-03-30 | KT&G Corporation | SMOKE COMPONENT REDUCING CIGARETTE FILTER, CIGARETTE AND METHOD OF MAKING THE SAME |
| KR20220081854A (ko) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 주식회사 나노렉스 | 서로 다른 패턴층을 갖는 나노섬유 웹이 구비된 공기정화용 에어필터 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102245240B1 (ko) * | 2019-02-08 | 2021-04-28 | 경기대학교 산학협력단 | 미세 먼지 포집용 필터 및 이를 포함하는 필터링 시스템 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512067B1 (ko) * | 2003-10-20 | 2005-09-05 | (주)삼신크리에이션 | 공기정화용 필터여재 및 그 제조방법 |
| JP2007301436A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Kanai Juyo Kogyo Co Ltd | エアフィルタ用濾材 |
| JP2009233550A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Kuraray Co Ltd | 気体フィルター用濾材 |
| KR101484510B1 (ko) * | 2013-08-01 | 2015-01-21 | (주)에프티이앤이 | 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법 |
| KR20150040709A (ko) * | 2013-10-07 | 2015-04-15 | (주)에프티이앤이 | 폴리우레탄 - 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 |
| JP2016093805A (ja) * | 2009-07-22 | 2016-05-26 | ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド | Ｈｅｐａ効率および臭気制御のためのフィルター媒体構築物 |
-
2016
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512067B1 (ko) * | 2003-10-20 | 2005-09-05 | (주)삼신크리에이션 | 공기정화용 필터여재 및 그 제조방법 |
| JP2007301436A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Kanai Juyo Kogyo Co Ltd | エアフィルタ用濾材 |
| JP2009233550A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Kuraray Co Ltd | 気体フィルター用濾材 |
| JP2016093805A (ja) * | 2009-07-22 | 2016-05-26 | ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド | Ｈｅｐａ効率および臭気制御のためのフィルター媒体構築物 |
| KR101484510B1 (ko) * | 2013-08-01 | 2015-01-21 | (주)에프티이앤이 | 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법 |
| KR20150040709A (ko) * | 2013-10-07 | 2015-04-15 | (주)에프티이앤이 | 폴리우레탄 - 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3818845A4 (en) * | 2018-07-06 | 2022-03-30 | KT&G Corporation | SMOKE COMPONENT REDUCING CIGARETTE FILTER, CIGARETTE AND METHOD OF MAKING THE SAME |
| CN111038055A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-21 | 南通大学 | 一种汽车、工业用润滑油过滤毡及其制备方法 |
| WO2021177690A1 (ko) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 남양부직포 주식회사 | 폴리카보네이트 나노섬유를 포함하는 에어 필터 및 이의 제조방법 |
| WO2021194248A1 (ko) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 도레이첨단소재 주식회사 | 복합 부직포 및 이를 포함하는 물품 |
| KR20220081854A (ko) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 주식회사 나노렉스 | 서로 다른 패턴층을 갖는 나노섬유 웹이 구비된 공기정화용 에어필터 |
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