KR20190063789A - 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20190063789A
KR20190063789A KR1020170162827A KR20170162827A KR20190063789A KR 20190063789 A KR20190063789 A KR 20190063789A KR 1020170162827 A KR1020170162827 A KR 1020170162827A KR 20170162827 A KR20170162827 A KR 20170162827A KR 20190063789 A KR20190063789 A KR 20190063789A
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진범석
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케이씨에어필터텍 주식회사
박정화
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Abstract

본 발명은 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히 스크림(Scrim)의 일측면에는 고밀도 부직포층에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 코팅 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 여과층이 구비되고, 스크림의 타측면에는 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 지지층이 구비되어 절곡된 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 종래의 코팅액의 함침법에 의하여 제조된 카트리지 필터 여과재와 비교하여 현저히 우수한 절곡성, 내마모성, 내가수분해성 및 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 80℃ 이상의 중/고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 장점이 있으며, 특히 PPS, Polyamide, Polyimide 등 고온용 섬유의 부직포에 페놀수지 에멀젼을 여과층에도 적용할 경우 고온용 가스의 여과에 적합한 카트리지 필터 여과재를 제공할 수 있으며, 상기 필터 여과재를 카트리지 필터에 적용할 경우 종래의 카트리지 필터에 비하여 필터교체의 주기가 현저히 길어지게 하는 장점이 있다.

Description

카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법{A cartridge filter media and a manufacturing method for the same}
본 발명은 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 최근에 개발된 수지의 함침법에 의하여 제조된 카트리지 필터 여과재와 비교하여 현저히 우수한 절곡성, 내마모성, 내가수분해성, 생산성 및 굴곡강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 장점이 있는 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
집진장치는 일종의 공기정화장치로서, 분진 등을 포함하는 가스를 필터링한 후, 실내로 다시 유입시키거나 외부로 배출시키는 장치이다.
집진장치에 사용되는 필터는 원통형(자루형) 백필터 또는 카트리지 필터가 사용되며, 상대적으로 여과면적이 큰 카트리지 필터가 최근 각광받고 있다.
종래 카트리지 필터 여과재는 폴리에스테르 장섬유(Spunbond) Thermal bonding 부직포가 널리 사용되었다. 상기 폴리에스테르 장섬유 Thermal bonding 부직포는 저렴하고 니들펀칭 부직포에 비하여 절곡성이 우수한 장점이 있으나, Thermal bonding을 위한 저융점 섬유를 많이 사용하기 때문에 내가수분해성(가수분해 : 물과 반응하여 큰분자가 몇 개의 이온이나 분자로 분해되는 반응으로 온도가 높을수록 반응이 촉진된다)이 나쁘며, 열가소성인 폴리에스테르 섬유의 특성상 높은 온도에서 절곡 유지성이 나쁜 문제점이 있었다.
또한 필터의 재료에 대한 개발이 꾸준히 진행되고 있으며, 일예로 대한민국특허 제10-1732368호가 제시되었다.
상기 특허는 scrim을 중심으로 그 표면과 이면에 폴리에스테르 부직포층을 형성하여 니들 펀칭에 의해 일체화된 3중층 구조의 부직포로 이루어진 백필터용 부직포 여과재에 있어서, 상기 표면층은 0.7 ∼ 0.8 데니어로 이루어짐과 아울러 상기 이면층은 1.0 ∼ 1.4 데니어로 이루어지고, 상기 scrim은 4 ∼ 5 데니어 폴리에스테르 180 ∼ 250본을 로빙하여 얻어진 1000 데니어의 필라멘트로 이루어지고, 상기 일체화된 부직포의 질량 345 ∼ 390g/㎡ 중에 에폭시와 아크릴이 1:1의 중량비로 혼합된 수지가 함침법에 의하여 25 ∼ 40g/㎡ 함유된 것을 개시하고 있다.
그러나 상기 특허의 경우 절곡성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 함침범에 의하여 수지를 부직포에 제공하기 때문에 함침시 수지가 scrim 주위에 몰려 부직포 상에 균일한 수지를 분포시키기가 어려우며, 수지가 몰려 절곡된 scrim 부분이 굴곡피로강도가 현저히 떨어지며, 폴리에스테르 섬유 또는 함침된 수지의 물성으로 인해 사용온도 80℃ 이상의 집진장치에 사용 시 카트리지 필터의 형태 유지성이 나빠 여과효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한 카트리지 필터 여과재에 초미세기공을 형성하기 위한 대한민국특허 제10-1013157호는 거품 발생기에서 상기 에멀젼액을 교반하여 생성된 수지 거품을 부직포에 공급하는 거품 코팅기를 포함하며, a) 상기 부직포에 아크릴 수지와 분산매인 물을 혼합한 아크릴 에멀젼에 담지시키는 단계; b) 상기 거품 발생기에서 수지 거품을 생성하는 단계; c) 상기 거품 코팅기에서 상기 아크릴 에멀젼이 담지된 부직포의 표면에 상기 평균 직경 1~5 ㎛인 수지 거품을 코팅하여 평균 직경 1~10 ㎛인 삼차원 초미세 기공을 형성하는 단계; d) 상기 c)단계에서 수지거품을 코팅한 부직포를 건조하는 단계; 및 e) 상기 d)단계에서 건조된 부직포를 절곡하는 단계를 포함하는 집진용 카트리지 필터의 제조방법을 포함한다. 그러나 상기 특허는 기본 부직포의 표면에 초미세 기공을 형성시키는 카트리지 필터의 제조방법으로 코팅에멀젼이 부직포의 표면에만 집중되고 높은 온도에서 절곡의 형태유지성이 떨어지는 단점이 있으며, 집진장치에 사용 시 내마모성, 내구성 및 80℃ 이상의 중/고온에서의 카트리지 필터의 형태 유지성이 나빠지는 문제점이 있었다.
이에 따라 절곡성이 우수하며, 내마모성, 내가수분해성 및 굴곡피로강도가 우수하여 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 80℃ 이상의 중/고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수하여 원통형(자루형) 필터백과 마찬가지로 최대사용온도가 130℃ 인 폴리에스테르 카트리지 필터 여과재에 대한 요청이 절실히 대두되고 있다.
특허문헌 1: 대한민국특허 제10-1732368호 특허문헌 2: 대한민국특허 제10-1013157호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 카트리지 필터 여과재에 비하여 절곡성, 내마모성, 내가수분해성, 생산성 및 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 카트리지 필터 여과재에 비하여 특히 80℃ 이상의 중/고온 가스의 여과에 적합하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수한 카트리지 필터 여과재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 종래의 카트리지 필터에 비하여 필터교체의 주기가 현저히 길어진 카트리지 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 종래의 카트리지 필터에 비하여 특히 80℃ 이상의 중/고온 가스의 여과에 적합한 카트리지 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따른 카트리지 필터 여과재는,
스크림(Scrim)의 일측면에는 고밀도 부직포층에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 여과층이 구비되고, 스크림의 타측면에는 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 지지층이 구비되어 절곡된 카트리지 필터 여과재를 제공한다.
상기 여과층은 열경화성인 페놀수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 것일 수 있다.
상기 열가소성 수지 에멀젼은 도전성 물질, 난연제, 또는 발수제를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
상기 고밀도 부직포층은 0.5 내지 0.7 데니어의 폴리에스터(PE)로 형성된 단섬유층일 수 있다.
또한 본 발명은
S1단계) 스크림(Scrim)에 고밀도 부직포층과 중밀도 부직포층을 형성하는 단계;
S2단계) 상기 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 지지층을 형성하는 단계;
S3단계) 상기 고밀도 부직포 층에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 여과층을 형성하는 단계; 및
S4단계) 상기 지지층과 여과층이 형성된 필터 여과재를 절곡하는 단계
를 포함하는 카트리지 필터 여과재의 제조방법을 제공한다.
상기 열경화성 수지 에멀젼은 페놀수지 에멀젼인 것일 수 있다.
상기 열가소성 수지 에멀젼은 도전성 물질, 난연제, 또는 발수제를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
상기 스크림(Scrim), 고밀도 부직포층, 중밀도 부직포 층은 PPS, Polyamide, 또는 Polyimide로 제조되며, Scrim 양면에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 절곡된 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 카트리지 필터 여과재를 포함하는 카트리지 필터를 제공한다.
본 발명에 따른 카트리지 필터 여과재는 종래의 코팅액의 함침법에 의하여 제조된 카트리지 필터 여과재와 비교하여 현저히 우수한 절곡성, 내마모성, 내가수분해성 및 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 장점이 있으며, 특히 내열성 및 내가수분해성이 우수한 페놀수지 에멀젼을 여과층에도 적용할 경우 고온용 가스의 여과에 적합한 카트리지 필터 여과재를 제공할 수 있으며, 상기 필터 여과재를 카트리지 필터에 적용할 경우 종래의 카트리지 필터에 비하여 필터교체의 주기가 현저히 길어지게 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법에 사용되는 수지거품 코팅장치의 개략적인 측면도이다.
도 4는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법에 사용되는 양면에 수지거품을 코팅하는 코팅장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터의 여과층과 지지층이 다름을 보여주는 카트리지 필터의 상부 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 모식도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법의 모식도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법에 사용되는 수지거품 코팅장치의 개략적인 측면도이고, 도 4는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 제조방법에 사용되는 양면에 수지거품을 코팅하는 코팅장치의 개략적인 측면도이고, 도 5는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터 여과재의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지 필터의 여과층과 지지층이 다름을 보여주는 카트리지 필터의 상부 사진이다.
본 발명의 특징에 따른 카트리지 필터 여과재(100)는, 스크림(120)(Scrim)의 일측면에는 고밀도 부직포층에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 코팅 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 여과층(110)이 구비되고, 스크림(120)의 타측면에는 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 지지층(130)이 구비되어 절곡된 카트리지 필터 여과재(100)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 카트리지 필터 여과재(100)는 고밀도 부직포층, 스크림(120)(scrim: 기포) 및 중밀도 부직포층이 차례로 적층되어 니들펀칭에 의해 일체화된 3중 구조의 부직포를 사용하여 여과재의 표면과 이면의 섬유의 굵기를 기능에 따라 차별화하였다. 즉, 표면(고밀도 부직포층)은 미세분진 제거 기능을, 이면(중밀도 부직포층)은 내구성을 보강하였다.
상기 스크림(120)(Scrim)은 필터 여과재에 사용되는 공지의 필터 여과재가 사용될 수 있으며, 일예로 폴리에스터(PE) 재질의 DTY 300De(96h) 원사 36×22로 기포(Scrim)를 형성하는 것 일수 있다. 더욱 구체적으로 DTY 300De(96h) Scrim은 적절한 인장강도를 유지하면서도 Scrim에서 필요 이상의 중량 증가를 억제할 수 있다.
상기 고밀도 부직포층은 필터 여과재로 사용되는 니들펀칭 부직포의 공지의 재료들이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로 0.5 내지 0.7 데니어의 폴리에스터(PE)로 형성된 단섬유층일 수 있다.
상기 중밀도 부직포층은 필터 여과재로 사용되는 니들펀칭 부직포의 공지의 재료들이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로 1.5 내지 2.5 데니어의 폴리에스터(PE)로 형성된 단섬유층일 수 있다.
또한 상기 필터 여과재(100)는 고밀도 부직포층, 스크림(120)(scrim: 기포) 및 중밀도 부직포층은 고온용 카트리지 필터를 목적으로 하는 경우 PPS, Polyamide 또는 Polyimide 등의 내열성 섬유로 재료로 필터 여과재(100)을 제조할 수도 있다.
본 발명에서 니들펀칭에 의하여 고밀도 부직포층, 스크림(scrim: 기포) 및 중밀도 부직포층으로 구성된 일체화된 3중 구조를 형성하는 방법은 공지의 방법이 적용될 수 있으며, 구체적인 일예로 대한민국특허 제10-1732368호에 기재된 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 지지층(130)은 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 것을 특징으로 한다. 상기 열경화성 수지 거품코팅은 여과재에 우수한 절곡성, 내마모성, 내가수분해성을 부여하며, 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 장점이 있다.
바람직하기로 상기 열경화성 수지 에멀젼은 페놀수지 에멀젼이다. 페놀수지 에멀젼의 경우 특히 우수한 절곡성, 굴곡피로강도를 나타내며, 내마모성 및 내구성 면에서 다른 열경화성 수지 에멀젼에 비하여 현저히 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 구체적인 페놀수지 에멀젼으로는 강남화성 BIB 600이 사용될 수 있다. 바람직하기로 상기 열경화성 수지 에멀젼은 건조중량으로 50 내지 80g/m2, 지지층(130)의 부직포 100 중량부에 페놀수지 45 내지 73부로 지지층(130)에 함유되게 하는 것이 좋다. 상기 범위내인 경우 우수한 절곡성, 내열성, 내가수분해성, 굴곡피로강도, 내마모성 및 내구성을 동시에 만족시킬 수 있다.
본 발명의 상기 여과층(110)에는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 거품코팅되어 건조된다. 상기 열가소성 수지에는 거품가공에 사용되는 공지의 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지가 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 상기 수지는 아크릴 수지가 좋다. 상기 열가소성 수지의 함량은 건조중량으로 25 내지 35g/m2, 여과층의 부직포 100 중량부에 열가소성 수지 23 내지 34 중량부로 여과층(110)에 함유되게 하는 것이 좋다. 상기 범위내인 경우 우수한 절곡성, 굴곡피로강도, 내마모성 및 내구성을 동시에 만족시킬 수 있다.
상기 여과층(110)이 열경화성 수지가 거품코팅되어 건조된 경우 특히 고온용 가스의 여과에 적합하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수한 카트리지 필터 여과재를 제공할 수 있다.
바람직하기로 상기 여과층(110)은 기능성 물질을 수지 에멀젼에 더욱 포함시켜 기능성을 가지는 여과층(110)으로 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 기능성으로는 도전성, 발수성, 난연성 일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
더욱 구체적으로 도전성을 부여하여 집진장치에 사용 시 정전기에 의한 스파크 방지 및 탈진효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 도전성 부여는 도전성 섬유를 여과층(110) 부직포에 포함시키는 대한민국특허 제10-1732368에 비해 월등한 도전성을 가진다. 또한 상기 여과층(110)은 발수성을 더욱 부여할 수도 있다. 상기 발수성 부여는 카트리지 필터의 여과효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 여과층(110)은 난연성을 더욱 부여할 수도 있다. 상기 난연성 부여는 집진장치의 탈진시 발생하는 화재를 현저하게 감소시키는 작용을 할 수 있다.
상기 여과층(110)에 기능성을 부여하는 방법은 수지 에멀젼에 공지의 도전성 물질, 난연제 또는 발수제를 포함시켜 거품코팅하는 방법을 취할 수 있으며, 도전성 물질, 난연제 또는 발수제는 각각 수지 에멀젼 100 중량부에 0.1 내지 20 중량부의 양으로 포함시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카트리지 필터 여과재(100)는 지지층(130)과 여과층(110)에 별도의 기능성을 부여하는 것이 가능하며, 특히 집진장치의 카트리지 필터에 적용되어 내부(도 5 및 도 7의 엷은 밤색부분)는 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조되어 있으며, 외부에는 열가소성 수지 에멀젼(도 5 내지 도 7의 검은색 부분은 아크릴 수지로 거품코팅하여 건조한 도전성 여과층을 나타낸다.) 또는 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 여과재에 우수한 절곡성, 내마모성, 내가수분해성을 부여하며, 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 80℃ 이상의 중/고온에서도 절곡의 형태유지성이 우수한 장점이 있다.
바람직하기로 본 발명에 따른 카트리지 필터 여과재(100)는 대한민국특허 제10-1732368호와 대비하여 하기 표 1과 같은 재원을 가질 수 있다.
구 분 특허 제10-1732368호 본 발명
소 재 중 량
(g/m2)		 소 재 중 량
(g/m2)
부직포 표면층 PET 0.7∼0.8 De (제전사 2.0 De 3%) 110 PET 0.5∼0.7 De 110
Scrim PET 1000De/200h 160 PET 300De/96h 80
이면층 PET 1.0∼1.4 De 60 PET 2.0 De 110
수지 가공방법 함침 거품코팅
종류 아크릴 + 에폭시
(1 : 1)		 35 아크릴 + 카본분말 30
페놀수지 70
합 계 365 400
본 발명에 따른 카트리지 필터 여과재(100)는 구체적인 일예로 S1단계) 스크림(120)(Scrim)에 고밀도 부직포층과 중밀도 부직포층을 형성하는 단계; S2단계) 상기 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 지지층(130)을 형성하는 단계; S3단계) 상기 고밀도 부직포 층에 열가소 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 여과층(110)을 형성하는 단계; 및 S4단계) 상기 지지층(130)과 여과층(110)이 형성된 필터 여과재를 절곡하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 S1단계)는 스크림(120)(Scrim)에 선정된 고밀도 부직포와 중밀도 부직포를 니들펀칭하는 방법이 적용될 수 있으며, 구체적인 예로 대한민국특허 제10-1732368호의 니들펀칭방법이 사용될 수 있다.
상기 S2단계)와 상기 S3단계)는 각각의 에멀젼을 거품코팅하여 건조하는 단계이며, 지지층(130)을 먼저 형성할 수도 있고, 여과층(110)을 먼저 형성할 수도 있으며, 열경화성 수지를 지지층(130)과 여과층(110)에 동시에 거품코팅할 수도 있다.
본 발명에서 거품코팅에 사용되는 거품코팅기는 공지의 거품코팅기가 사용될 수 있으며, 바람직한 일예로 대한민국특허 제10-1013157호에 기재된 수지거품 코팅장치가 사용될 수 있다.
구체적으로 상기 거품발생기(1)는 외벽을 형성하는 스테이터(11), 중심부에 로터(12), 상기 로터(12)에 수직으로 고정되어 세워져 있으며, 핀의 굵기가 4∼5 ㎜인 로터측 핀(13), 상기 스테이터(11)에 고정되어 세워져 있으며, 핀의 굵기가 4∼5 ㎜인 스테이터측 핀(14)과 스테이터(11) 내로 원료를 투입하기 위하여 스테이터(11) 상단부에 설치된 에멀젼액 공급관(15), 공기압 공급관(16), 가교제 공급관(17)으로 구성될 수 있다. 상기 로터측핀(13), 및 스테이터측 핀(14)은 4∼5 ㎜의 굵기를 가지며, 각각 250∼350 여개의 개수로 스테이터(11) 중심부의 로터(12)와 스테이터(11)에 고정되어 세워지며, 상기 로터(12)가 50∼500 rpm의 속도로 회전하면서 스테이터(11) 상단부에 설치된 에멀젼액 공급관(15), 공기압 공급관(16), 가교제 공급관(17)을 통해 공급된 원료가 혼합하여 수지거품이 발생될 수 있다. 또한 상기 거품코팅기(2)는 거품발생기(1)에서 생성된 수지거품(23)을 부직포(22)에 공급하기 위한 거품공급 노즐(21), 상기 부직포(22)를 이송하기 위한 롤러(24), 및 상기 부직포(22)에 코팅된 수지거품(23)을 균일하게 코팅하기 위하여 부직포 상부에 수직 방향으로 위치하며, 부직포와 닿는 부분이 라운드(round)형인 코팅 나이프(25)로 구성될 수 있다.
상기 거품공급 노즐(21)은 부직포(22) 진행방향의 횡방향으로 설치되며, 분당 5∼30 회 왕복의 속도로 부직포(22)에 수지거품을 공급한다. 상기 거품공급 노즐(21)을 통하여 부직포(22)에 공급된 수지거품(23)은 거품코팅기(2) 외부에 위치하는 코팅 나이프(25)에 의하여 균일하게 부직포 위에 코팅되며, 상기 코팅 나이프(25)와 부직포(22) 표면에 공급된 수지거품(23)이 닿는 부분은 라운드(26)형으로 함으로써 코팅 나이프(25)에 수지거품(23)이 누적되거나, 수지거품(23)의 직경이 코팅 나이프(25)의 과도한 압력에 의해 커지는 것을 방지할 수 있다.
바람직하기로 상기 여과층(110)에 사용되는 에멀젼에는 전도성 부여, 난연성 부여 또는 발수성 부여를 위하여 전도성 부여 물질, 발수제 또는 발수성 부여 물질을 더욱 포함할 수 있다. 또한 에멀젼에는 거품제, 거품안정제, 또는 증점제를 선택적으로 더욱 포함할 수 있으며, 공지의 거품제, 거품안정제, 또는 증점제가 사용될 수 있음은 물론이다.
코팅되는 거품의 양과 거품의 크기는 임의로 조절할 수 있으며, 건조시 수지 함량을 계산하여 목적하는 수지함량에 30 내지 50 중량%를 더 하여 거품코팅을 진행할 수 있으며, 거품의 크기는 구체적으로 1 내지 50 um의 크기를 가질 수 있다. 거품의 크기 및 반감기를 조절하여 수지의 픽업량을 조절할 수 있다.
본 특허는 거품을 이용해 부직포에 기능성을 부여하는 가공으로 건조 후 거품 형상을 유지하는 것이 중요한 특징은 아니나 거품 형상을 유지할 수도 있다.
상기 건조는 당업계에서 실시하는 통상의 방법으로 실시할 수 있으며, 특히 하기와 같이 겔화→건조→열처리의 3 단계로 구분하여 실시될 수 있다.
즉, 상기에서 수지거품이 코팅된 여과재를 50∼90 ℃의 약풍(풍속 1 m/sec 이하)으로 30 초 내지 1 분 동안 코팅표면을 겔화시키고, 상기 겔화시킨 여과재를 100∼150 ℃의 온도로 1 분 내지 3 분 동안 건조시킨 후, 상기 건조된 여과재의 코팅피막을 150∼190 ℃의 온도로 20 초∼2 분 동안 열처리시킬 수 있다.
상기 겔화는 수지거품이 코팅된 여과재를 급격히 건조시킬 경우에 우려되는 수지의 기능성이 파괴되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 건조는 건조온도가 100 ℃ 미만일 경우에는 건조속도가 느리고, 150 ℃를 초과할 경우에는 균열이 생기고 코팅피막이 약해진다는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에서 상기 S4단계)는 지지층(130)과 여과층(110)에 수지거품이 형성된 일체화된 여과재를 절곡하는 단계이다.
상기 절곡은 당업계에서 사용하는 통상의 절곡기를 사용하여 절곡할 수 있다.
본 발명의 카트리지 여과재 제조방법은 열경화성 수지 에멀젼을 지지층(130)에 거품코팅하여 건조하고, 여과층(110)에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅하여 건조함으로써 여과재에 투입되는 수지 에멀젼의 양을 미세하게 조절할 수 있으며, 특히 종래에는 니들펀칭 폴리에스터(PE)에 적용된 적이 없었던 열경화성 수지를 단독으로 거품코팅을 통하여 적용함으로써 카트리지 여과재에 우수한 절곡성, 내마모성, 내열성, 내가수분해성을 부여하며, 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 80℃ 이상의 중/고온에서도 우수한 절곡의 형태유지성을 부여할 수 있다.
본 발명은 상기 카트리지 여과재(100)를 포함하는 카트리지 필터를 제공한다. 상기 카트리지 필터는 상기 본 발명의 카트리지 여과재를 사용한 것을 제외하고는 공지의 카트리지 필터의 구성요소가 포함될 수 있으며, 구체적인 예로 도 6 및 7에 기재된 카트리지 필터일 수 있다. 본 발명의 카트리지 필터는 여과재의 내부(지지층)에 열경화성 수지를 거품코팅을 통하여 적용(엷은 밤색)함으로써 우수한 절곡성, 내마모성, 내열성, 내가수분해성을 부여하며, 굴곡피로강도가 우수하며 장시간 사용에도 여과재의 내구성이 우수하며, 고온에서도 우수한 절곡의 형태유지성을 부여할 수 있으며, PPS, Polyamide, Polyimide 등 고온용 섬유의 부직포에는 여과층에도 열경화성 수지를 거품코팅하는 경우 특히 고온용 가스의 여과에 적합한 카트리지 필터를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 스크림(Scrim)의 일측면에는 고밀도 부직포층에 열가소성 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 코팅 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 여과층이 구비되고, 스크림의 타측면에는 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 지지층이 구비되어 절곡된 카트리지 필터 여과재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과층은 페놀수지 에멀젼이 거품코팅되어 건조된 것을 특징으로 하는 카트리지 필터 여과재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 에멀젼은 도전성 물질, 난연제, 또는 발수제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 필터 여과재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 부직포층은 0.5 내지 0.7 데니어의 폴리에스터(PE)로 형성된 단섬유층인 것을 특징으로 하는 카트리지 필터 여과재.
  5. S1단계) 스크림(Scrim)에 고밀도 부직포층과 중밀도 부직포층을 형성하는 단계;
    S2단계) 상기 중밀도 부직포 층에 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 지지층을 형성하는 단계;
    S3단계) 상기 고밀도 부직포 층에 열가소 수지 에멀젼 또는 열경화성 수지 에멀젼을 거품코팅 후 건조하여 여과층을 형성하는 단계; 및
    S4단계) 상기 지지층과 여과층이 형성된 필터 여과재를 절곡하는 단계
    를 포함하는 카트리지 필터 여과재의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열경화성 수지 에멀젼은 페놀수지 에멀젼인 것을 특징으로 하는 카트리지 필터 여과재의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 에멀젼은 도전성 물질, 난연제, 또는 발수제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 카트리지 필터 여과재의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 스크림(Scrim), 고밀도 부직포층, 중밀도 부직포 층은 PPS, Polyamide, 또는 Polyimide로 제조되며, Scrim 양면에 열경화성 수지 에멀젼이 거품코팅되어 절곡된 것을 특징으로 하는 카트리지 필터 여과재의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 기재의 필터 여과재를 포함하는 카트리지 필터.
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KR101732368B1 (ko) 2016-10-11 2017-05-24 오원이 주름성형이 가능한 부직포 여과재

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