KR20200035781A - Fiber materials for air filter - Google Patents

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KR20200035781A
KR20200035781A KR1020180115324A KR20180115324A KR20200035781A KR 20200035781 A KR20200035781 A KR 20200035781A KR 1020180115324 A KR1020180115324 A KR 1020180115324A KR 20180115324 A KR20180115324 A KR 20180115324A KR 20200035781 A KR20200035781 A KR 20200035781A
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윤해성
박민성
전광승
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a fiber material for an air filter. By including polymer beads between microfibers constituting the fiber material in an optimized form, the thickness and the porosity of the fiber material are optimized simultaneously, and high particle removal efficiency and low differential pressure can be realized.

Description

에어 필터용 섬유 소재 {FIBER MATERIALS FOR AIR FILTER}Fiber material for air filters {FIBER MATERIALS FOR AIR FILTER}

본 발명은 에어 필터용 섬유 소재에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 섬유 소재를 구성하는 미세 섬유 사이에 고분자 비드를 포함하여 섬유 소재의 두께와 공극 분포를 최적화하여 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현하는 에어 필터용 섬유 소재와 이를 제조하는 방법, 및 이를 이용한 에어 필터에 관한 것이다. The present invention relates to a fiber material for an air filter, and more specifically, includes a polymer bead between fine fibers constituting the fiber material to optimize the thickness and pore distribution of the fiber material to obtain high particle removal efficiency and low differential pressure characteristics. It relates to a fiber material for implementing an air filter and a method for manufacturing the same, and an air filter using the same.

내연기관, 가스터빈, 공기청정기, 에어컨 등의 다양한 기기에서 공기 중에 함유된 각종 이물질을 여과하여 제거할 목적으로 공기정화기가 설치되어 있으며, 이러한 공기정화기에는 여과매체로서 다양한 종류의 필터 소재가 장착된다. Air purifiers are installed for the purpose of filtering and removing various foreign substances contained in the air from various devices such as internal combustion engines, gas turbines, air purifiers, and air conditioners, and various kinds of filter materials are installed as filter media in these air purifiers. .

상기와 같이 공기정화기에 장착되는 필터 소재는, 기기 작동을 위하여 공급되는 공기 중에 함유된 각종 이물질을 여과함으로써, 상기 기기의 정상적인 작동을 보장하고 기기 수명을 연장시키는 역할을 수행한다. 따라서, 이러한 필터 소재는 이물질을 효과적으로 포집하는 높은 여과효율 및 장기간의 여과수명을 동시에 지녀야 하는 것이 필수적이다. 그런데, 실제로 공기 중의 각종 이물질을 효율적으로 포집하기 위해서는 필터 소재의 통기공을 미세하게 형성해야 하는데, 그렇게 되면 통기공이 조기에 폐쇄되어 필터 소재의 여과수명이 단축된다. The filter material mounted on the air purifier as described above filters the various foreign substances contained in the air supplied for the operation of the device, thereby guaranteeing the normal operation of the device and extending the life of the device. Therefore, it is essential for such a filter material to have a high filtration efficiency and a long filtration life at the same time to effectively collect foreign substances. However, in order to actually collect various foreign substances in the air, it is necessary to finely form the air vents of the filter material, in which case the air vents are closed early to shorten the filter life of the filter material.

이와 반대로, 필터 소재의 통기공을 크게 형성하게 되면 여과수명이 연장되는 대신, 상기 통기공을 통하여 미세한 이물질이 빠져나가게 되므로 필터 소재의 여과효율이 대폭 저하된다. 그러므로, 이물질을 효과적으로 포집하는 여과효율과 장기간의 여과수명을 동시에 지닌 공기정화용 필터 소재의 개발이 절실하게 요구되고 있다.On the contrary, if the air permeation of the filter material is largely formed, instead of extending the life of the filtration, fine foreign matters are discharged through the air perforation, thereby significantly reducing the filtering efficiency of the filter material. Therefore, there is an urgent need to develop a filter material for air purification having both a filtration efficiency for effectively collecting foreign substances and a long filtration life.

한편, 일본 특공소 63-51725호에는 공기청정기의 소재포로 사용하는 부직포로서 멜트블로운 부직포의 양면에 스펀본드형 부직포를 배치하고, 각 섬유층을 수지 접착제를 이용하여 접착시킨 부직포가 개시되어 있다. 또한, 일본 특공소 62-2060호에는 연신된 섬유로 된 스펀본드 부직포에 미고화 상태의 멜트블로운 부직포를 접합시킨 필터가 개시되어 있다.On the other hand, Japanese Patent Application No. 63-51725 discloses a nonwoven fabric in which a spunbond type nonwoven fabric is disposed on both sides of a meltblown nonwoven fabric as a nonwoven fabric used as a material fabric for an air purifier, and each fiber layer is bonded using a resin adhesive. In addition, Japanese Patent Application No. 62-2060 discloses a filter in which a spunbonded nonwoven fabric made of stretched fibers is bonded to a melt-blown nonwoven fabric in an unsolidified state.

그러나, 종래의 에어 필터 소재는 합지 공정에서 차압이 지나치게 높아지고 압력손실이 많이 발생할 뿐 아니라 포집 효율 향상에 한계가 있었다. 특히 지지체 사이에 소재층을 구비하는 3층 이상의 에어필터의 경우 기능성 부여를 목적으로 합지를 하기 때문에 제거율의 향상보다는 압력손실이 상당히 증가하는 문제가 있었다.However, in the conventional air filter material, the differential pressure is excessively high in the lamination process, and a lot of pressure loss is generated, and there is a limitation in improving the collection efficiency. In particular, in the case of three or more air filters having a material layer between supports, there is a problem in that pressure loss is significantly increased rather than an improvement in removal rate because lamination is performed for the purpose of imparting functionality.

또한, 전기방사를 이용하여 제조하는 에어 필터 소재는 나노 섬유가 밀집된 형태로, 두께가 얇은 특징이 있다. 이처럼 에어 필터 소재에서 두께가 얇은 경우 섬유의 높은 충진율을 의미하며 이는 우수한 제거 효율을 달성할 수 있으나, 공기의 흐름을 막아 차압의 상승을 유발하는 단점이 있다. 더욱이, 전기방사법을 이용하여 나노 섬유 제조 시 섬유가 적층 될수록 섬유가 서로 압착되어 두께 상승폭이 감소하여 충진율이 상승한다. 이러한 문제를 해결하고자 무기입자 (TiO2, SiO2)등을 사용하는 경우가 있으나, 무기입자 사용 시 제조 과정에서 응집 현상, 무기입자의 이탈 등의 현상이 발생할 수 있다. In addition, the air filter material manufactured by using electrospinning is characterized by dense nanofibers and a thin thickness. As such, when the thickness of the air filter material is thin, it means a high filling rate of the fiber, which can achieve excellent removal efficiency, but has a disadvantage of blocking the flow of air and causing a differential pressure to rise. Moreover, when the nanofibers are manufactured by using the electrospinning method, as the fibers are laminated, the fibers are compressed to each other, so that the thickness increase width decreases and the filling rate increases. In order to solve this problem, inorganic particles (TiO 2 , SiO 2 ) may be used, but when using inorganic particles, a phenomenon such as agglomeration and separation of inorganic particles may occur in the manufacturing process.

이에 따라, 별도의 무기 입자 등을 사용하지 않고도 효과적으로 섬유 소재의 두께를 조절하여 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있는 에어 필터용 섬유 소재에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다. Accordingly, there is a continuous need for the development of a fiber material for an air filter capable of effectively controlling the thickness of the fiber material without using separate inorganic particles and the like to achieve high particle removal efficiency and low differential pressure characteristics.

본 발명은 별도의 무기 입자 등을 사용하지 않고도 효과적으로 섬유 소재의 두께와 함께 공극 분포를 최적화하여 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있는 에어 필터용 섬유 소재와 이를 제조하는 방법, 및 이를 이용한 에어 필터를 제공하고자 한다.The present invention effectively optimizes the pore distribution along with the thickness of the fiber material without using separate inorganic particles and the like, and a method for manufacturing the fiber material for an air filter capable of realizing low differential pressure with high particle removal efficiency, and a method for manufacturing the same It is intended to provide an air filter using the same.

발명의 일 구현예에 따르면, 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유, 및 상기 미세 섬유 사이에 존재하는 고분자 비드를 포함하고, 상기 고분자 비드의 직경은 5 ㎛ 내지 10 ㎛인, 에어 필터용 섬유 소재가 제공된다. According to one embodiment of the invention, the diameter of the fiber comprises a fine fiber having a diameter of 550 nm to 2.0 µm, and polymer beads present between the fine fibers, and the diameter of the polymer bead is 5 µm to 10 µm, an air filter Dragon fiber material is provided.

또한, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 전기방사법 또는 용액방사법(Solution blowing)으로, 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유를 형성시키고, 비드의 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 고분자 비드를 상기 미세 섬유 사이에 형성시키는 단계;를 포함하며, 상술한 바와 같은 에어 필터용 섬유 소재를 제조하는 방법이 제공된다. In addition, according to another embodiment of the invention, by electrospinning or solution spinning (Solution blowing), to form fine fibers having a fiber diameter of 550 nm to 2.0 μm, and beads of polymer having a diameter of 5 μm to 10 μm. The step of forming between the fine fibers; includes, and provides a method for producing a fiber material for an air filter as described above.

또한, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 에어 필터용 섬유 소재를 사용한 필터 팩을 장착한 에어 필터가 제공된다. In addition, according to another embodiment of the invention, there is provided an air filter equipped with a filter pack using the fiber material for the air filter as described above.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 섬유 소재를 구성하는 미세 섬유 사이에 고분자 비드를 포함하여 섬유 충진율을 감소시켜 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있는 우수한 효과가 있다. As described above, according to the present invention, by including the polymer beads between the fine fibers constituting the fiber material, there is an excellent effect that can realize the characteristics of low differential pressure with high particle removal efficiency by reducing the fiber filling rate.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 에어 필터용 섬유 소재에 대한 전자현미경 사진이다(좌측: 5,500 배 확대, 우측: 5,500 배 확대).
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 에어 필터용 섬유 소재에 대한 전자현미경 사진이다 (좌측: 5,5000 배 확대, 우측:4,000배 확대).
도 3은 본 발명의 실시예 1와 비교예 1에 따라 제조된 에어 필터용 섬유 소재에 대하여 캐필러리 플로우 포어미터(Capillary flow porometer)를 이용해 측정한 공극 구조 분포 그래프이다.
1 is an electron micrograph of the fiber material for an air filter manufactured according to Example 1 of the present invention (left: 5,500 times magnification, right: 5,500 times magnification).
2 is an electron micrograph of the fiber material for an air filter prepared according to Comparative Example 1 of the present invention (left: 5,5000 times magnification, right: 4,000 times magnification).
FIG. 3 is a graph of pore structure distribution measured using a capillary flow porometer for an air filter fiber material prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as first and second are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms used in this specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include", "have" or "have" are intended to indicate the presence of implemented features, numbers, steps, elements or combinations thereof, one or more other features or It should be understood that the existence or addition possibilities of numbers, steps, elements, or combinations thereof are not excluded in advance.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood that all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 별도의 무기 입자 등을 사용하지 않고도 섬유 소재의 두께와 공극 분포를 최적화하여 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있는 에어 필터용 섬유 소재와 이를 제조하는 방법, 이를 이용한 에어 필터가 제공된다. The present invention optimizes the thickness and pore distribution of the fiber material without using separate inorganic particles and the like, and a fiber material for an air filter capable of realizing low differential pressure with high particle removal efficiency and a method for manufacturing the same, and air using the same Filters are provided.

특히, 본 발명은 섬유 소재를 구성하는 미세 섬유 사이에 고분자 비드가 개별적인 형태로 포함되도록 구성하면서, 상기 미세 섬유와 고분자 비드의 직경을 최적화함으로써, 별도의 무기 입자 등을 사용하지 않고도 섬유 소재의 두께와 공극 분포를 조절하여 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. In particular, the present invention is to configure the polymer beads to be included in individual forms between the fine fibers constituting the fiber material, and by optimizing the diameter of the fine fibers and the polymer beads, the thickness of the fiber material without using separate inorganic particles or the like. And it is characterized in that it is possible to implement the characteristics of low differential pressure with high particle removal efficiency by adjusting the pore distribution.

발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에어 필터용 섬유 소재는 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유, 및 상기 미세 섬유 사이에 비드의 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 고분자 비드가 형성되어 있다. According to one embodiment of the invention, the fiber material for the air filter is formed of fine fibers having a fiber diameter of 550 nm to 2.0 μm, and polymer beads having a bead diameter of 5 μm to 10 μm between the fine fibers. .

상기 에어 필터용 섬유 소재는 후술되는 바와 같은 전기 방사법이나 용액 방사법을 통해 형성되어, 부직포 등의 형태로 서로 얽혀 있는 구조를 갖는 섬유집합체를 형성하는 것이 될 수 있다. 여기서, 섬유 소재는 원단(fabric)이나 부직포, 여과재 등으로 지칭될 수 있다. The fiber material for the air filter may be formed through an electrospinning method or a solution spinning method, which will be described later, to form a fiber aggregate having a structure intertwined with each other in the form of a nonwoven fabric. Here, the fiber material may be referred to as a fabric, a nonwoven fabric, or a filter material.

상기 에어 필터용 섬유 소재에서 미세 섬유는 높은 충진율로 우수한 제거효율을 달성할 수 있도록 하는 것으로, 구체적으로는 미세 섬유의 직경은 550 nm 내지 2.0 ㎛이거나, 혹은 600 nm 내지 1.5 ㎛, 혹은 700 nm 내지 1.2 ㎛일 수 있다. 이러한 미세 섬유의 평균 직경은 750 nm 내지 1.3 ㎛, 혹은 800 nm 내지 1.15 ㎛, 혹은 850 nm 내지 1.0 ㎛일 수 있다. 상기 미세 섬유의 직경은 섬유 충진율 제어의 측면에서 550 nm 이상이 되어야 하고, 전기 방사 등을 이용한 섬유 제조시 생산 속도 저하를 방지하는 측면에서 2.0 ㎛ 이하가 되어야 한다. 미세 섬유의 직경이 550 nm 이하일 경우 섬유 직경이 공극을 채워 충진율에 영향을 주어 차압의 상승이 발생할 수 있다. In the fiber material for air filters, the fine fibers are capable of achieving excellent removal efficiency with a high filling rate. Specifically, the diameter of the fine fibers is 550 nm to 2.0 μm, or 600 nm to 1.5 μm, or 700 nm to 1.2 μm. The average diameter of these fine fibers may be 750 nm to 1.3 μm, or 800 nm to 1.15 μm, or 850 nm to 1.0 μm. The diameter of the fine fibers should be 550 nm or more in terms of controlling the fiber filling rate, and should be 2.0 μm or less in terms of preventing a decrease in production speed when manufacturing fibers using electrospinning. When the diameter of the fine fibers is 550 nm or less, the fiber diameter fills the voids and affects the filling rate, so that an increase in differential pressure may occur.

본 발명의 에어 필터용 섬유 소재에서 미세 섬유라 함은, 방사법이나 용액 방사법을 통해 형성되었을 때 섬유 직경이 최소한 약 0.1 nm 이상 혹은 약 0.5 nm 이상이 되는 것을 지칭한다. 섬유 소재로 사용한 미세 섬유는 거미줄과 같은 나노 네트(nano net) 형태가 아닌 독립된 섬유로 존재하며, 원통형으로 섬유장의 끊김 없이 최소한 약 20 ㎛ 이상 혹은 약 30 ㎛ 이상의 길이가 연속되는 긴 형태를 갖는다. In the fiber material for an air filter of the present invention, the term “fine fiber” refers to a fiber diameter of at least about 0.1 nm or about 0.5 nm when formed through a spinning method or a solution spinning method. The fine fiber used as the fiber material exists as an independent fiber, not a nano net shape such as a spider web, and has a long shape in a cylindrical shape with a continuous length of at least about 20 μm or more or about 30 μm without breaking the fiber length.

본 발명의 에어 필터용 섬유 소재는, 상술한 바와 같은 나노 네트(nano net) 형태의 구성 없이 미세 섬유(nanofiber)와 고분자 비드(bead) 로만 구성된 형태일 수 있다. 이처럼 미세 섬유(nanofiber)와 고분자 비드(bead)로만 구성된 형태는, 나노 네트 형태보다 차압 감소 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있다. 상기 나노 네트 형태에서는 공극의 크기가 매우 작아 에어 필터 원단으로 사용 시 높은 차압이 발생할 가능성이 높다. 이러한 경우 실제 사용 환경에서 에너지 효율 감소 및 소음 발생의 원인이 될 수 있다.The fiber material for the air filter of the present invention may be in the form of only a fine fiber (nanofiber) and a polymer bead (bead) without the configuration of a nano net (nano net) as described above. In this way, the form composed of only the fine fibers (nanofiber) and the polymer bead (bead), can obtain an excellent effect in terms of reducing the pressure difference than the nano-net form. In the nano-net form, the size of the pores is very small, and thus it is highly likely that a high pressure difference occurs when used as an air filter fabric. In this case, energy efficiency may be reduced and noise may be generated in an actual use environment.

또한, 상기 미세 섬유의 사이에 형성된 고분자 비드는 미세 섬유 에어 필터의 충진율 제어하여 에어 필터용 섬유 소재에 공기의 흐름을 원활히 할 수 있어 유사한 제거 효율에서 보다 차압 (Pressure drop)을 낮출 수 있도록 하는 것으로, 구체적으로는 고분자 비드의 직경은 5 ㎛ 내지 10 ㎛이거나, 또는 5.15 ㎛ 내지 8.5 ㎛, 또는 5.3 ㎛ 내지 7 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 고분자 비드의 평균 직경은 약 5 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 혹은 약 5.2 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 약 5.5 ㎛ 내지 약 6.5 ㎛일 수 있다. 상기 고분자 비드유의 직경은 충분한 공극률 확보를 위하여 5 ㎛ 이상이 되어야 하고, 균일한 형태의 원단 제조 측면에서 10 ㎛ 이하가 되어야 한다. In addition, the polymer beads formed between the fine fibers can control the filling rate of the fine fiber air filter to smooth the flow of air to the fiber material for the air filter, so as to lower the pressure drop at similar removal efficiency. , Specifically, the diameter of the polymer beads may be 5 μm to 10 μm, or 5.15 μm to 8.5 μm, or 5.3 μm to 7 μm. Further, the average diameter of the polymer beads may be about 5 μm to about 8 μm, or about 5.2 μm to about 7 μm, and about 5.5 μm to about 6.5 μm. The diameter of the polymer bead oil should be 5 µm or more in order to secure a sufficient porosity, and should be 10 µm or less in terms of manufacturing a uniform fabric.

상기 고분자 비드는 폴리비닐리덴 디플루오라이드 (PVDF, polyvinylidenedifluroride), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO, Polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl pyrollidone) 또는 그의 혼합물로 이루어진 것일 수 있다.The polymer beads may be made of polyvinylidene difluoride (PVDF), polyethylene oxide (PEO), polyvinyl pyrollidone (PVP), or a mixture thereof.

또한, 상기 미세 섬유는 폴리 아크릴로니트릴 (PAN, polyacrylonitrile), 폴리아마이드 (Polyamid6, Polyamide 6,6), 폴리에테르 술폰산 (PES, Polyethyer sulfone), 폴리우레탄 (Polyurethane), 폴리이미드 (Polyimide), 폴리부틸렌 숙시네이트 (Polybutylene succinate), 폴리에틸렌 옥사이드 (Polyethylene oxide), 폴리 염화비닐 (Polyvinyl chloride), 폴리비닐알코올 (PVA, Polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 셀룰로오스 아세테이트 (Cellulose acetate) 또는 그의 혼합물 로 이루어진 것일 수 있다. In addition, the fine fibers are polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile), polyamide (Polyamid6, Polyamide 6,6), polyether sulfonic acid (PES, Polyethyer sulfone), polyurethane (Polyurethane), polyimide (Polyimide), poly Polybutylene succinate, Polyethylene oxide, Polyvinyl chloride, Polyvinyl alcohol (PVA), Polyethylene terephthalate, Cellulose acetate or the like It may be made of a mixture.

상기 고분자 비드는 상기 미세 섬유와 동일한 고분자 성분으로 이루어지거나, 또는 상기 미세 섬유와 상이한 고분자 성분으로 이루어지는 것일 수 있다.The polymer beads may be made of the same polymer component as the fine fiber, or may be made of a polymer component different from the fine fiber.

한편, 상기 고분자 비드는 상기 미세 섬유와 일체화된 형태가 아닌 별도의 형태로 존재하는 것으로, 상기 미세 섬유와 물리적으로 분리 가능한 형태로 존재하는 것일 수 있다. 이는 미세 섬유와, 비드가 물리적/화학적으로 부착 또는 결합되지 않은 상태를 의미한다. 이러한 고분자 비드의 형태는 미세 섬유와 일체화된 형태에 비하여 충진률 제어 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있다. 일체화된 형태의 섬유의 경우 비드의 크기를 5 ㎛ 이상 포함시킬 경우 미세 섬유 형성에 어려움이 있으며 이로 인해 생산성 저하 및 균일한 섬유 제조에 어려움이 있다.On the other hand, the polymer beads exist in a separate form rather than in an integrated form with the fine fibers, and may exist in a form physically separable from the fine fibers. This means that the fine fibers and the beads are not physically or chemically attached or bound. The form of the polymer bead can obtain an excellent effect in terms of filling rate control compared to the form integrated with the fine fibers. In the case of the integral type of fiber, if the size of the bead is included in the size of 5 µm or more, it is difficult to form fine fibers, and thus there is difficulty in productivity reduction and uniform fiber production.

상기 고분자 비드는 구형(globular shape)을 비롯하여 3차원 구조를 갖는 원뿔(cone shape), 원기둥(cylinder shape), 육면체(hexahedron, cubic shape) 등 다양한 형태를 갖는 것일 수 있다.The polymer beads may have various shapes such as a cone shape, a cylinder shape, a hexagonal shape, and a cubic shape, including a spherical shape.

본 발명의 에어 필터용 섬유 소재는 미세 섬유와 고분자 비드의 직경을 최적화하여 미세 섬유 사이에 고분자 비드가 개별적인 형태로 포함되도록 구성함으로써, 섬유 충진율을 효과적으로 감소시켜 높은 입자 제거 효율과 함께 저차압을 특성을 구현할 수 있다. The fiber material for the air filter of the present invention optimizes the diameters of the microfibers and the polymer beads so that the polymer beads are included between the microfibers in a separate form, effectively reducing the fiber filling rate, and with high particle removal efficiency and low differential pressure. You can implement

상기 에어 필터용 섬유 소재는 적용 풍량 32 L/min (면풍속 5.33 ㎝/sec) 조건 하에서 직경 0.3 ㎛인 염화나트륨(NaCl) 입자의 포집 효율이 85% 이상, 혹은 90% 이상, 혹은 95% 이상일 수 있다. The fiber material for the air filter may have a collection efficiency of sodium chloride (NaCl) particles having a diameter of 0.3 µm of 85% or more, or 90% or more, or 95% or more under conditions of an applied air volume of 32 L / min (cotton wind velocity of 5.33 cm / sec). have.

또한, 상기 에어 필터용 섬유 소재는 적용 풍량 32 L/min (면풍속 5.33㎝/sec) 조건 하에서 섬유 소재 통과 전후의 압력 손실 값으로부터 측정한 차압이 범위에서 5.8 mmAQ 이하가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 에어 필터용 섬유 소재는, 95% 이상의 제거효율 범위에서 5.8 mmAQ 이하, 혹은 90% 이상 95% 미만의 제거효율 범위에서 4.0 mmAQ 이하, 혹은 80% 이상 90% 미만의 제거효율 범위에서 3.5 mmAQ 이하, 80% 이하의 제거효율 범위에서 2.0 mmAQ 이하가 될 수 있다. In addition, the fiber material for the air filter may have a differential pressure measured from a pressure loss value before and after passing the fiber material under a condition of an applied air volume of 32 L / min (cotton wind velocity of 5.33 cm / sec) and may be 5.8 mmAQ or less in the range. Specifically, the fiber material for the air filter is 5.8 mmAQ or less in the removal efficiency range of 95% or more, or 4.0 mmAQ or less in the removal efficiency range of 90% or more and less than 95%, or 80% or more in the removal efficiency range of less than 90%. It can be less than or equal to 2.0 mmAQ in the range of removal efficiency of less than or equal to 3.5 mmAQ and less than 80%.

일반적으로, 에어필터 분야에서 차압은 공기정화능력(Clean air delivery rate)에 매우 중요한 영향을 주는 값으로, 특히 공기청정기 분야에서는 에너지효율과 청정 면적을 결정한다. 차압이 높은 에어필터를 사용할 경우 정화된 공기의 공급량이 급격히 감소하며, 이를 보완하고자 할 경우 공기청정기에 부착된 팬(FAN)의 출력을 높여야 한다. 이와 같은 경우 공기청정기의 소비전력이 증가하게 되며, 소음이 발생할 수 있다. 팬의 출력을 변경하지 않을 경우, 에어필터를 적용한 장치의 청정 가능 면적이 급격히 감소하며, 이러한 경우 실내 공기 질을 정화하기에 어려움이 발생한다.In general, the differential pressure in the air filter field has a very important effect on the clean air delivery rate, and particularly in the air cleaner field, determines energy efficiency and clean area. When an air filter with a high differential pressure is used, the supply of purified air decreases rapidly, and to compensate for this, the output of the fan attached to the air purifier must be increased. In this case, the power consumption of the air cleaner increases, and noise may occur. If the output of the fan is not changed, the cleanable area of the device to which the air filter is applied decreases rapidly, and in this case, it is difficult to purify the indoor air quality.

특히, 물리적 포집 방식을 이용한 에어필터의 경우 대부분 높은 차압이 발생하게 되어 기존 정전부직포 필터를 사용하는 실내용 공기청정기 적용에 한계가 있다. 하지만 정전기적 포집 방식에 비해 주변 환경에 의한 먼지 제거 성능의 감소가 발생하지 않으며, 사용기간 동안 일정한 정화 능력을 유지할 수 있다. 본 발명의 에어 필터용 섬유 소재는 물리적 포집 방식을 이용함에도 낮은 차압을 구현할 수 있는 특징이 있다. In particular, in the case of an air filter using a physical collection method, a high differential pressure is mostly generated, and thus there is a limit to the application of an indoor air purifier using an existing electrostatic nonwoven fabric filter. However, there is no reduction in dust removal performance by the surrounding environment compared to the electrostatic collection method, and it is possible to maintain a constant purification ability during the use period. The fiber material for an air filter of the present invention has a feature that can realize a low differential pressure even when using a physical collection method.

상기 에어 필터용 섬유 소재는, 섬유 충진율이 약 0.01 내지 약 0.25일 수 있다. The fiber material for the air filter may have a fiber filling rate of about 0.01 to about 0.25.

상기 에어 필터용 섬유 소재는, 섬유 소재로 제작한 원단의 면적과 무게를 측정하여 계산한 평량이 20 g/㎡ 내지 50 g/㎡, 혹은 25 g/㎡ 내지 45 g/㎡, 혹은 30 g/㎡ 내지 40 g/㎡일 수 있고, 디지털 두께 측정기(Mitutoyo, 507-401)를 이용하여 측정한 두께가 120 ㎛ 내지 200 ㎛, 혹은 130 ㎛ 내지 180 ㎛, 혹은 140 ㎛ 내지 170 ㎛일 수 있다. 상기 평량은 필터의 입자 포집 효율 측면에서 20 g/㎡ 이상일 수 있으며, 평량이 50 g/㎡를 초과할 경우 입자 포집 효율 대비 차압이 급격하게 상승할 수 있다. 또한, 상기 두께는 평량 대비 120 ㎛ 미만일 경우 차압이 급격하게 상승하게 된다. 평량 대비 두께가 크게 증가하며 200 ㎛를 초과할 경우에는 입자 포집 효율이 떨어질 수 있으며, 원단의 형태가 균일하게 형성되지 않을 수 있다. The fiber material for the air filter, the basis weight calculated by measuring the area and weight of the fabric made of a fiber material is 20 g / m 2 to 50 g / m 2, or 25 g / m 2 to 45 g / m 2, or 30 g / It may be from m 2 to 40 g / m 2, and the thickness measured using a digital thickness meter (Mitutoyo, 507-401) may be 120 μm to 200 μm, or 130 μm to 180 μm, or 140 μm to 170 μm. The basis weight may be 20 g / m 2 or more in terms of particle collection efficiency of the filter, and when the basis weight exceeds 50 g / m 2, a differential pressure may be rapidly increased compared to particle collection efficiency. In addition, when the thickness is less than 120 µm compared to the basis weight, the differential pressure rapidly increases. The thickness compared to the basis weight is greatly increased, and if it exceeds 200 μm, particle collection efficiency may decrease, and the shape of the fabric may not be uniformly formed.

상기 에어 필터용 섬유 소재는, 평균 공극 크기가 약 1.5 내지 약 4.5 ㎛, 혹은 약 1.8 내지 약 4.0 ㎛, 혹은 약 2.0 내지 약 3.8 ㎛일 수 있다. 상기 평균 공극 크기는 필터의 입자 포집 효율 측면에서 4.5 ㎛ 이하일 수 있으며, 약 1.5 ㎛ 미만인 경우에는 입자 포집 효율 대비 차압이 급격하게 상승할 수 있다. 여기서, 상기 에어 필터용 섬유 소재의 평균 공극 크기는 캐필러리 플로우 포어미터(Capillary flow porometer; PMI, Porous materials, Inc, USA)를 이용하여 방법으로 공극 크기를 측정하고, 하기의 식 1로 표시되는 Washburn equation에 의해 자동으로 산측된 값을 얻을 수 있다. 이때, 45.9 dynes/㎝의 표면장력을 가지는 습윤 물질(Galwick 용액)을 사용할 수 있다.The fiber material for the air filter may have an average pore size of about 1.5 to about 4.5 μm, or about 1.8 to about 4.0 μm, or about 2.0 to about 3.8 μm. The average pore size may be 4.5 µm or less in terms of particle collection efficiency of the filter, and when it is less than about 1.5 µm, a differential pressure may be rapidly increased compared to particle collection efficiency. Here, the average pore size of the fiber material for the air filter is measured by a method using a capillary flow porometer (PMI, Porous materials, Inc, USA), and represented by Equation 1 below. The calculated value can be obtained automatically by the Washburn equation. At this time, a wet material (Galwick solution) having a surface tension of 45.9 dynes / cm can be used.

[식 1][Equation 1]

D = 4γ × cos θ × 1/PD = 4γ × cos θ × 1 / P

상기 식 1에서, In the above formula 1,

D는 에어 필터 원단의 공극 크기(㎛)이고, D is the air filter fabric pore size (㎛),

γ는 측정에서 사용한 용액의 표면장력(Galwick, 45.9 dynes/cm)이고,γ is the surface tension of the solution used in the measurement (Galwick, 45.9 dynes / cm),

θ는 측정에 사용한 용액의 접촉각이고, θ is the contact angle of the solution used for measurement,

P는 측정시 적용한 기체 압력(단위: psi)이다. P is the gas pressure applied in measurement (unit: psi).

상기 섬유 소재의 공극 크기를 측정할 때, 용액은 예컨대, 45.9 dynes/㎝의 표면장력을 가지는 습윤 물질(Galwick 용액: Galwick, silwick, water)을 사용할 수 있고, 기체는 공기, 질소 등을 사용할 수 있다. 이러한 용액의 표면장력(γ)은 15 내지 72 dynes/㎝일 수 있고, 용액의 접촉각(θ)은 0 내지 180 도일 수 있고, 측정시 적용한 기체 압력(P)는 0.01 내지100 psi일 수 있다. 특히, 일반적으로 섬유 소재의 공극 크기 측정에 사용하는 용액은 섬유 소재에 흡수가 가능한 용액을 이용하므로 상기 식 1의 cos θ = 1을 사용한다.When measuring the pore size of the fiber material, for example, a wet material having a surface tension of 45.9 dynes / cm (Galwick solution: Galwick, silwick, water) may be used, and air or nitrogen may be used as the gas. have. The surface tension (γ) of the solution may be 15 to 72 dynes / cm, the contact angle (θ) of the solution may be 0 to 180 degrees, and the gas pressure (P) applied during the measurement may be 0.01 to 100 psi. In particular, the solution used for the measurement of the pore size of a fiber material generally uses a solution that can be absorbed in the fiber material, so cos θ = 1 of Equation 1 is used.

한편, 발명의 다른 일 구현예에서, 상술한 바와 같은 에어 필터용 섬유 소재를 제조하는 방법이 제공된다. Meanwhile, in another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a fiber material for an air filter as described above is provided.

상기 에어 필터용 섬유 소재의 제조 방법은 전기방사법 또는 용액방사법(Solution blowing)으로, 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유를 형성시키고, 비드의 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 고분자 비드를 상기 미세 섬유 사이에 형성시키는 단계;를 포함한다. The manufacturing method of the fiber material for the air filter is an electrospinning method or a solution blowing method (Solution blowing) to form fine fibers having a fiber diameter of 550 nm to 2.0 μm, and polymer beads having a bead diameter of 5 μm to 10 μm. And forming between the fine fibers.

여기서, 미세 섬유 및 고분자 비드, 섬유 소재 관련한 특징은 전술한 바와 같으며, 구체적인 설명은 생략한다. Here, the characteristics related to the fine fiber, the polymer beads, and the fiber material are as described above, and detailed description is omitted.

상기 전기방사법은 노즐 형태의 전기방사 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 것으로 노즐형태로 구성된 통상의 전기방사 장치를 이용하여 미세섬유 제조용 용액, 고분자 비드 제조용 용액을 각각 사용하여 수행할 수 있다.The electrospinning method is characterized by using an electrospinning device in the form of a nozzle, and can be performed using a solution for manufacturing microfibers and a solution for preparing polymer beads, respectively, using a conventional electrospinning device configured in the form of a nozzle.

또한, 상기 용액방사법(Solution blowing)은 섬유의 미세화를 고압의 공기를 이용한 것을 특징으로 하는 것으로 통상의 용액방사용 장치를 이용하여 미세섬유 제조용 용액, 고분자 비드 제조용 용액을 각각 사용하여 수행할 수 있다.In addition, the solution spinning method (Solution blowing) is characterized in that the use of high-pressure air to refine the fiber can be carried out using a solution for producing a fine fiber and a solution for producing a polymer fiber using a conventional solution spinning device, respectively. .

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에서, 상술한 바와 같은 에어 필터용 섬유 소재를 사용한 필터 팩을 장착한 에어 필터가 제공된다. On the other hand, in another embodiment of the invention, an air filter equipped with a filter pack using the fiber material for the air filter as described above is provided.

상기 에어 필터는 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유, 및 상기 미세 섬유 사이에 존재하는 고분자 비드를 포함하고, 상기 고분자 비드의 직경은 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 섬유 소재를 사용한 필터 팩을 장착한 것을 특징으로 한다. The air filter includes a microfiber having a fiber diameter of 550 nm to 2.0 μm, and polymer beads present between the microfibers, and a filter pack using a fiber material having a diameter of the polymer bead of 5 μm to 10 μm. It is characterized by being mounted.

여기서, 미세 섬유 및 고분자 비드, 섬유 소재 관련한 특징은 전술한 바와 같으며, 구체적인 설명은 생략한다. Here, the characteristics related to the fine fiber, the polymer beads, and the fiber material are as described above, and detailed description is omitted.

상기 에어 필터는 입자 제거를 위해 사용하는 필터용 원단을 특징으로 하는 것으로, 상기 에어 필터는 추가로 보호층으로 사용 가능한 메쉬, 부직포 또는 절곡을 위한 기재 등을 포함할 수 있다. The air filter is characterized by a filter fabric used for particle removal, and the air filter may further include a mesh, a non-woven fabric, or a substrate for bending, which can be used as a protective layer.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited thereby.

<에어 필터용 섬유 소재의 제조><Production of fiber materials for air filters>

실시예Example 1 One

전기 방사 장치로 Nano NC사의 Machine-5 장치를 이용하여 폴리 아크릴로니트릴 (PAN, polyacrylonitrile)과 폴리비닐리덴 디플루오라이드 (PVDF, polyvinylidene difluroride)를 동시에 방사하여 에어 필터용 섬유 소재를 제조하였다. A fiber material for an air filter was prepared by simultaneously spinning polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile) and polyvinylidene difluroride (PVDF) using a Nano-5 Machine-5 device as an electrospinning device.

이 때, 비드 형성용 방사 용액으로 PVDF를 디메틸포름아미드(DMF, dimethylformamide)에 10 wt% 농도로 용해하였으며, 미세 섬유 형성용 방사 용액으로 PAN을 DMF에 11 wt% 농도로 용해하였다. 그리고나서, PVDF 및 PAN을 포함하는 각각의 방사 용액을 주입 속도 1.5 mL/hr로 30 kV 전압 조건에서 동시에 전기 방사하였다. 이때, 비드 형성용 노즐 직경 형성은 0.86 mm이었으며, 미세 섬유 형성용 노즐 직경 형성은 0.86 mm이었으며, 이러한 노즐을 전기방사구로 이용하여 전기방사하였다. At this time, PVDF was dissolved in dimethylformamide (DMF) at a concentration of 10 wt% as a spinning solution for forming beads, and PAN was dissolved at a concentration of 11 wt% in DMF as a spinning solution for forming fine fibers. Then, each spinning solution containing PVDF and PAN was simultaneously electrospinned at a 30 kV voltage condition at an injection rate of 1.5 mL / hr. At this time, the nozzle diameter for bead formation was 0.86 mm, and the nozzle diameter for fine fiber formation was 0.86 mm, and electrospinning was performed using these nozzles as an electrospinning tool.

실시예Example 2 2

전기 방사 공정에서 방사 용액의 주입 시간을 조절하여 용액 주입량을 실시예 1 대비 50%로 달리하여 섬유 소재의 평량을 조절하여 80% 내외의 성능을 갖도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어 필터용 섬유 소재를 제조하였다. The same method as in Example 1, except that the injection time of the spinning solution in the electrospinning process was varied to 50% compared to Example 1 to adjust the basis weight of the fiber material so that the performance was around 80%. As an air filter fiber material was prepared.

비교예Comparative example 1 One

전기 방사 장치로 Nano NC사의 Machine-5 장치를 이용하여 PAN과 PVDF를 동시에 방사하여 에어 필터용 섬유 소재를 제조하였다. As an electrospinning device, PAN and PVDF were simultaneously spun using Nano NC's Machine-5 device to produce a fiber material for air filters.

이 때, 비드 형성용 방사 용액으로 PVDF를 DMF에 10 wt% 농도로 용해하였으며, 미세 섬유 형성용 방사 용액으로 PAN을 DMF에 8 wt% 농도로 용해하였다. 그리고나서, PVDF 및 PAN을 포함하는 각각의 방사 용액을 1.5 mL/hr 속도로 30 kV 전압 조건에서 동시에 전기 방사하였다. 이때, 비드 형성용 노즐 직경은 0.41 mm이었으며, 미세 섬유 형성용 노즐 직경 형성은 0.86 mm이었으며, 이러한 노즐을 전기방사구로 이용하여 전기방사하였다. At this time, PVDF was dissolved in DMF at a concentration of 10 wt% as a spinning solution for forming beads, and PAN was dissolved at 8 wt% in DMF as a spinning solution for forming fine fibers. Then, each spinning solution containing PVDF and PAN was electrospinned simultaneously at 30 kV voltage at a rate of 1.5 mL / hr. At this time, the nozzle diameter for forming beads was 0.41 mm, and the nozzle diameter for forming fine fibers was 0.86 mm, and electrospinning was performed using these nozzles as an electrospinning tool.

비교예Comparative example 2 2

전기 방사 공정에서 방사 용액의 주입 시간을 조절하여 용액 주입량을 비교예 1 대비 50%로 달리하여 섬유 소재의 평량을 조절하여 80% 내외의 성능을 갖도록 한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 에어 필터용 섬유 소재를 제조하였다. The same method as in Comparative Example 1, except that the injection time of the spinning solution was adjusted in the electrospinning process to change the solution injection amount to 50% compared to Comparative Example 1, so that the basis weight of the fiber material was adjusted to have a performance of about 80%. As an air filter fiber material was prepared.

비교예Comparative example 3 3

이 때, 비드 형성용 방사 용액으로 PVDF를 디메틸포름아미드(DMF, dimethylformamide)에 10 wt% 농도로 용해하였으며, 미세 섬유 형성용 방사 용액으로 PAN을 DMF에 8 wt% 농도로 용해하였다. 그리고나서, PVDF 및 PAN을 포함하는 각각의 방사 용액을 주입 속도 1.5 mL/hr로 30 kV 전압 조건에서 동시에 전기 방사하였다. 이때, 비드 형성용 노즐 직경 형성은 0.86 mm이었으며, 미세 섬유 형성용 노즐 직경 형성은 0.86 mm이었으며, 이러한 노즐을 전기방사구로 이용하여 전기방사하였다. At this time, PVDF was dissolved in dimethylformamide (DMF) at a concentration of 10 wt% as a spinning solution for forming beads, and PAN was dissolved at 8 wt% in DMF as a spinning solution for forming fine fibers. Then, each spinning solution containing PVDF and PAN was simultaneously electrospinned at a 30 kV voltage condition at an injection rate of 1.5 mL / hr. At this time, the nozzle diameter for bead formation was 0.86 mm, and the nozzle diameter for fine fiber formation was 0.86 mm, and electrospinning was performed using these nozzles as an electrospinning tool.

<에어 필터 원단의 물성 및 성능 평가> <Physical properties and performance evaluation of air filter fabric>

시험예Test example 1 One

실시예 및 비교예 따라 얻어진 에어 필터 원단에 대하여, 다음과 같은 방법으로 물성 평가를 수행하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. For the air filter fabric obtained according to Examples and Comparative Examples, physical properties were evaluated in the following manner and the results are shown in Table 1 below.

1) 미세 섬유의 1) of fine fibers 직경diameter 및 고분자  And polymers 비드의Bead 직경diameter (㎛) (㎛)

실시예 및 비교예 따라 얻어진 에어 필터 원단을 백금코팅한 후 전자주사현미경 (JSM-7610, HITACHI-S4800, 일본)을 이용하여 전자현미경 분석을 수행하였다. 전자주사현미경으로 촬영한 사진을 이용하여 미세 섬유의 직경과 고분자 비드의 직경을 측정하고 각각의 평균값을 산측하였다. 이 때 미세 섬유는 직경이 최소한 0.1 nm 이상이며, 원통형의 형상을 갖는 섬유를 대상으로 한 것이며, 고분자 비드는 직경이 최소한 1㎛ 이상인 비드를 대상으로 하였다. After the platinum coating of the air filter fabric obtained according to Examples and Comparative Examples, an electron microscope analysis was performed using an electron scanning microscope (JSM-7610, HITACHI-S4800, Japan). The diameter of the fine fibers and the diameter of the polymer beads were measured using a photograph taken with an electron scanning microscope, and the average value of each was calculated. At this time, the fine fibers were targeted to fibers having a diameter of at least 0.1 nm and having a cylindrical shape, and polymer beads were targeted to beads having a diameter of at least 1 μm or more.

2) 평균 공극 크기 (㎛)2) Average pore size (㎛)

캐필러리 플로우 포어미터(Capillary flow porometer; PMI, Porous materials, Inc, USA)를 이용하여 방법으로 공극 크기를 측정하고, 하기의 식 1로 표시되는 Washburn equation을 이용하여 계산하였다.The pore size was measured by a method using a capillary flow porometer (PMI, Porous materials, Inc, USA), and calculated using the Washburn equation represented by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

D = 4γ × cos θ × 1/PD = 4γ × cos θ × 1 / P

상기 식 1에서, In the above formula 1,

D는 에어 필터 원단의 공극 크기(㎛)이고, D is the air filter fabric pore size (㎛),

γ는 측정에서 사용한 용액의 표면장력(Galwick, 45.9 dynes/cm)이고,γ is the surface tension of the solution used in the measurement (Galwick, 45.9 dynes / cm),

θ는 측정에 사용한 용액의 접촉각이고, θ is the contact angle of the solution used for measurement,

P는 측정시 적용한 기체 압력(단위: psi)이다. P is the gas pressure applied in measurement (unit: psi).

3) 섬유 소재의 3) Fiber material 평량Basis weight (Basis weight, g/㎡)(Basis weight, g / ㎡)

기재로 폴리에스테르(Polyester) 부직포를 사용하여, 기재를 포함한 실시예 및 비교예의 에어백용 섬유 소재를 4㎝ x 4㎝ 크기로 샘플을 3개 이상 준비하여 질량을 측정하고 평균값을 산측하였다. 접착제만을 도포한 기재를 동일한 방법으로 측정한 후, 상기 실측값에서 제외하는 방법으로 실시예 및 비교예의 에어백용 섬유 소재의 평량을 확인하였다. Using a polyester (Polyester) nonwoven fabric as a substrate, three or more samples of 4 cm x 4 cm in size for the airbag fiber material of Examples and Comparative Examples including the substrate were prepared to measure the mass and calculate the average value. After measuring the substrate coated with only the adhesive in the same manner, the basis weight of the fiber material for the airbags of Examples and Comparative Examples was checked by a method that is excluded from the measured values.

4) 섬유소재의 두께 (㎛)4) Fiber material thickness (㎛)

기재로 폴리에스테르(Polyester) 부직포를 사용하여, 기재를 포함한 실시예 및 비교예의 에어백용 섬유 소재를 4㎝ x 4㎝ 크기로 샘플을 3개 이상 준비하여 Mitutoyo 두께 게이지를 이용, 샘플의 전체 면적 중 5 영역 이상을 균등 분할하여 각 샘플의 동일한 위치에서 각각 두께를 측정 후 평균값을 산측하였다. Using a polyester (Polyester) non-woven fabric as a substrate, three or more samples of 4 cm x 4 cm of fiber material for airbags of Examples and Comparative Examples including a substrate were prepared and used a Mitutoyo thickness gauge, among the total area of the sample After equally dividing over 5 areas, the thickness was measured at the same location of each sample, and the average value was calculated.

미세 섬유
직경 범위
(㎛)
Fine fiber
Diameter range
(㎛)
미세 섬유
평균 직경
(㎛)
Fine fiber
Average diameter
(㎛)
고분자 비드
직경 범위
(㎛)
Polymer beads
Diameter range
(㎛)
고분자 비드 평균 직경
(㎛)
Polymer beads average diameter
(㎛)
섬유 소재
평량
(g/㎡)
Textile material
Basis weight
(g / ㎡)
섬유 소재
두께
(㎛)
Textile material
thickness
(㎛)
평균 공극 크기
(㎛)
Average pore size
(㎛)
실시예 1Example 1 0.72 -1.130.72 -1.13 0.950.95 5.65 - 6.215.65-6.21 5.965.96 37.1737.17 163163 2.332.33 비교예 1Comparative Example 1 0.33 - 1.500.33-1.50 0.450.45 1.90 - 3.621.90-3.62 2.832.83 35.0235.02 153153 1.381.38 실시예 2Example 2 0.72 -1.130.72 -1.13 0.950.95 5.65 - 6.215.65-6.21 5.965.96 35.0135.01 148148 3.613.61 비교예 2Comparative Example 2 0.33 - 1.500.33-1.50 0.450.45 1.90 - 3.621.90-3.62 2.832.83 32.1932.19 139139 2.62.6 비교예 3Comparative Example 3 0.33 - 1.500.33-1.50 0.450.45 5.65 - 6.215.65-6.21 5.965.96 35.0735.07 151151 1.241.24

한편, 본 발명의 실시예 1와 비교예 1에 따라 제조된 에어 필터용 섬유 소재에 대하여 캐필러리 플로우 포어미터(Capillary flow porometer)를 이용해 측정한 공극 구조 분포 그래프를 도 3에 나타내었다. 도 3의 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 에어 필터용 섬유 소재는 거의 모든 측정값이 비교예 1의 평균 공극 크기인 1.38 ㎛보다 큰 쪽에 분포하고 있음을 알 수 있으며, 이에 따라 실시예 1의 에어 필터용 섬유 소재는 평균 공극 크기가 2.33 ㎛로 현저한 차이로 크게 나타남을 알 수 있다. On the other hand, the graph of the pore structure distribution measured using a capillary flow porometer (Capillary flow porometer) for the air filter fiber material prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention is shown in FIG. As shown in the graph of FIG. 3, it can be seen that the fiber material for the air filter of Example 1 according to the present invention has almost all measured values distributed to a side larger than the average pore size of Comparative Example 1 of 1.38 μm. Accordingly, it can be seen that the fiber material for the air filter of Example 1 has an average pore size of 2.33 µm, which is significantly different.

시험예Test example 2 2

실시예 및 비교예 따라 얻어진 에어 필터 원단에 대하여, 다음과 같은 방법으로 필터 성능 평가를 수행하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. For the air filter fabric obtained according to Examples and Comparative Examples, filter performance evaluation was performed in the following manner and the results are shown in Table 2 below.

1) 입자 제거 효율 (1) Particle removal efficiency ( %% ))

필터 자동화 측정 장치를 이용하여 입자 제거 효율(%)을 측정하였다. 이때, TSI사(USA)의 필터자동화 측정장치인 TSI 8130A 장비를 이용하여 32 L/min의 유량으로 측정하였다. 입자로는 NaCl을 Aerogel 형태로 분사한 것을 이용하였다. Particle removal efficiency (%) was measured using an automated filter measurement device. At this time, it was measured at a flow rate of 32 L / min using the TSI 8130A equipment, a filter automation measurement device of TSI (USA). As the particles, NaCl was sprayed in the form of an Aerogel.

2) 2) 차압Foreclosure ( ( mmAQmmAQ ))

필터 자동화 측정 장치를 이용하여 차압(mmAQ)을 측정하였다. 이때, TSI사(USA)의 필터자동화 측정장치인 TSI 8130A 장비를 이용하여 32 L/min(면풍속 5.33 ㎝/sec)의 유량으로 측정하였다.The differential pressure (mmAQ) was measured using an automatic filter measurement device. At this time, it was measured at a flow rate of 32 L / min (surface wind velocity 5.33 cm / sec) using TSI 8130A equipment, a filter automation measurement device of TSI (USA).

입자 제거 효율 (%)Particle removal efficiency (%) 차압 (mmAQ)Differential pressure (mmAQ) 실시예 1Example 1 95.3595.35 5.85.8 비교예 1Comparative Example 1 99.1099.10 9.79.7 실시예 2Example 2 86.2286.22 2.52.5 비교예 2Comparative Example 2 88.4088.40 4.04.0 비교예 3Comparative Example 3 97.7897.78 6.16.1

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 고분자 비드 지름 5.65 내지 6.21 ㎛, 섬유 직경 720 nm 내지 1.13 ㎛의 미세 섬유로 구성된 실시예 1의 경우, 고분자 비드 지름 1.90 내지 3.62 ㎛, 섬유 직경 330 nm 내지 1.50 ㎛의 미세 섬유로 구성된 비교예 1과 유사한 정도의 입자 제거 효율에서 약 3 mmAQ 만큼의 차압 개선 효과를 확인할 수 있다. 특히, 미세 섬유의 평균 직경이 450 nm인 비교예 1에서는 섬유 소재 두께가 실시예 1 대비 10 ㎛ 가량 낮으며, 평균 공극 크기 또한 1.38 ㎛에 불과한 것으로 확인되었으며, 이로 인해 차압이 크게 증가되었음을 알 수 있다. 또한, 실시예 2는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하여 중성능 필터에 적용하기 위해 제작한 것으로, 비교예 1과 동일한 방법으로 제작한 비교예 2와 유사한 입자 제거효율에서 약 1.5 mmAQ의 차압 개선 효과를 나타내었다. 이로써, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2를 적용한 에어필터의 경우, 물리적 포집 방식을 이용하면서도 낮은 차압 구현이 가능하여, 정화된 공기의 공급량이 크게 증가될 뿐만 아니라 우수한 에너지효율과 청정 면적을 제공할 수 있으며, 주변 환경에 의한 먼지 제거 성능의 감소가 발생하지 않으며, 사용기간 동안 일정한 정화 능력을 유지하는 우수한 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 2, in the case of Example 1 consisting of fine fibers having a polymer bead diameter of 5.65 to 6.21 μm and a fiber diameter of 720 nm to 1.13 μm according to the present invention, a polymer bead diameter of 1.90 to 3.62 μm and a fiber diameter of 330 nm The effect of improving the differential pressure by about 3 mmAQ can be confirmed at a particle removal efficiency similar to that of Comparative Example 1 composed of fine fibers of 1.50 µm. Particularly, in Comparative Example 1 in which the average diameter of the fine fibers was 450 nm, the thickness of the fiber material was about 10 μm lower than in Example 1, and the average pore size was also confirmed to be only 1.38 μm, indicating that the differential pressure was significantly increased. have. In addition, Example 2 was prepared to be applied to a medium performance filter by the same method as Example 1, and improved the differential pressure of about 1.5 mmAQ in the particle removal efficiency similar to Comparative Example 2 produced by the same method as Comparative Example 1. It showed an effect. As a result, in the case of the air filters to which Examples 1 and 2 according to the present invention are applied, it is possible to implement a low differential pressure while using a physical collection method, so that the supply of purified air is greatly increased, and excellent energy efficiency and clean area are provided. It can be seen that the reduction of dust removal performance by the surrounding environment does not occur, and it is possible to obtain an excellent effect of maintaining a constant purification ability during the use period.

한편, 비교예 3은 고분자 비드의 지름이 실시예 1과 동일한 정도로 5.65 내지 6.21 ㎛로 적용하였음에도 불구하고, 실시예 1에 비해 필터 소재의 두께가 감소하였으며, 차압 대비 효율이 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해, 고분자 비드가 형성되는 미세 섬유의 직경이 감소할 경우 공극 구조 감소가 발생하며 그로 인해 차압이 증가하게 됨을 알 수 있다. On the other hand, in Comparative Example 3, although the diameter of the polymer beads was applied to 5.65 to 6.21 μm to the same extent as in Example 1, it was confirmed that the thickness of the filter material was reduced compared to Example 1 and the efficiency compared to the differential pressure was decreased. Through this, it can be seen that when the diameter of the microfibers on which the polymer beads are formed decreases, the pore structure decreases and the differential pressure increases.

Claims (11)

섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유, 및 상기 미세 섬유 사이에 존재하는 고분자 비드를 포함하고,
상기 고분자 비드의 직경은 5 ㎛ 내지 10 ㎛인,
에어 필터용 섬유 소재.
Fine fibers having a diameter of 550 nm to 2.0 µm, and polymer beads present between the fine fibers,
The diameter of the polymer beads is 5 ㎛ to 10 ㎛,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
상기 미세 섬유의 평균 직경은 750 nm 내지 1.3 ㎛이고, 상기 고분자 비드의 평균 직경은 5 ㎛ 내지 8 ㎛인 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
The fine fiber has an average diameter of 750 nm to 1.3 μm, and the average diameter of the polymer beads is 5 μm to 8 μm,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
상기 고분자 비드는 폴리비닐리덴 디플루오라이드 (PVDF, polyvinylidene difluroride), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO, Polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl pyrollidone) 또는 그의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
The polymer beads are made of polyvinylidene difluoride (PVDF), polyethylene oxide (PEO, Polyethylene oxide), polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinyl pyrollidone), or a mixture thereof.
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
상기 미세 섬유는 폴리 아크릴로니트릴 (PAN, polyacrylonitrile), 폴리아마이드 (Polyamid6, Polyamide 6,6), 폴리에테르 술폰산 (PES, Polyethyer sulfone), 폴리우레탄 (Polyurethane), 폴리이미드 (Polyimide), 폴리부틸렌 숙시네이트 (Polybutylene succinate), 폴리에틸렌 옥사이드 (Polyethylene oxide), 폴리 염화비닐 (Polyvinyl chloride), 폴리비닐알코올 (PVA, Polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 셀룰로오스 아세테이트 (Cellulose acetate) 또는 그의 혼합물 로 이루어진 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
The fine fiber is polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile), polyamide (Polyamid6, Polyamide 6,6), polyether sulfonic acid (PES, Polyethyer sulfone), polyurethane (Polyurethane), polyimide (Polyimide), polybutylene With succinate (Polybutylene succinate), Polyethylene oxide, Polyvinyl chloride, Polyvinyl alcohol (PVA), Polyethylene terephthalate, Cellulose acetate or mixtures thereof Characterized in that made,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
상기 고분자 비드는 상기 미세 섬유와 물리적으로 분리 가능한 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
The polymer beads are characterized in that they exist in a form physically separable from the fine fibers,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
적용 풍량 32 L/min 조건 하에서 직경 0.3 ㎛인 염화나트륨(NaCl) 입자의 포집 효율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
Characterized in that the collection efficiency of sodium chloride (NaCl) particles having a diameter of 0.3 μm under an applied air volume of 32 L / min is 85% or more,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
적용 풍량 32 L/min 조건 하에서 섬유 소재 통과 전후의 압력 손실 값으로부터 측정한 차압이 5.8 mmAq 이하인 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
Characterized in that the differential pressure measured from the pressure loss value before and after passing the fiber material under the applied air flow rate of 32 L / min is 5.8 mmAq or less,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
평량이 20 g/㎡ 내지 50 g/㎡이고, 두께가 120 ㎛ 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
Characterized in that the basis weight is 20 g / m 2 to 50 g / m 2 and the thickness is 120 μm to 200 μm,
Fiber material for air filters.
제1항에 있어서,
평균 공극 크기가 1.5 내지 4.5 ㎛인 것을 특징으로 하는,
에어 필터용 섬유 소재.
According to claim 1,
Characterized in that the average pore size is 1.5 to 4.5 μm,
Fiber material for air filters.
전기방사법 또는 용액방사법(Solution blowing)으로, 섬유의 직경이 550 nm 내지 2.0 ㎛인 미세 섬유를 형성시키고, 비드의 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛인 고분자 비드를 상기 미세 섬유 사이에 형성시키는 단계;
를 포함하는, 에어 필터용 섬유 소재의 제조 방법.
Forming microfibers having a fiber diameter of 550 nm to 2.0 μm and forming polymer beads having a bead diameter of 5 μm to 10 μm between the microfibers by electrospinning or solution blowing;
The manufacturing method of the fiber material for air filters containing.
제1항에 따른 섬유 소재를 사용한 필터 팩을 장착한 에어 필터.
An air filter equipped with a filter pack using the fiber material according to claim 1.
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