KR20230080856A

KR20230080856A - 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법, 장치, 및 이에 의해 제조된 공기정화용 복합필터

Info

Publication number: KR20230080856A
Application number: KR1020210168374A
Authority: KR
Inventors: 양병진; 오현주; 김도군; 남인우; 최영옥; 김정연
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-06-07

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 공기정화용 복합필터를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법은, 생분해성 고분자를 포함하는 멜트폴리머를 마련하는 단계; 멜트폴리머를 용융하여 멜트 주입블록에 주입하는 단계; 멜트 주입블록의 멜트폴리머를 노즐부로 공급하는 단계; 멜트폴리머와 함께 핫 에어를 노즐부에 주입하되, 노즐부의 노즐 영역에서 멜트폴리머를 가압 분사하며 핫 에어로 가압하여 섬유로 방사하는 단계; 노즐부의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들을 콜렉터 상에 적층시켜 수집하는 단계; 및 콜렉터 상에 방사 및 수집되는 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계를 포함한다.

Description

습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법, 장치, 및 이에 의해 제조된 공기정화용 복합필터{MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS OF BIODEGRADABLE MELT BLOWN FILTER MEDIA WITH IMPROVED WET RESISTANCE, AND COMPOSITE FILTER FOR AIR PURIFICATION MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 여과재를 멜트블로운 방식으로 만드는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법, 장치 및 이에 의해 제조된 공기정화용 복합필터에 관한 것이다.

일반적으로, 산업 현장에 미세한 유해물질이 발생되는 작업 환경이 상당수 존재하며, 황사 및 미세 먼지로 인한 대기질의 악화로 인해서, 면 마스크의 사용보다는 필터 성능을 보증하는 여과 소재가 사용된 제품들이 주로 사용된다.

마스크 제품들로는, 수술실에서 주로 사용되고 비말 차단용 위생마스크, 기침 목아픔 등 호흡기 증상이 있는 경우, 또는 건강취약계층과 기저질환자가 다른 사람과 접하는 경우 착용하도록 만든 KF80 이상의 마스크가 있다.

특히, 최근에는 코로나 팬데믹 사태로 인해, 미세 필터 성능이 있어 코로나 19 의심환자를 돌보는 의료인이나 관계자가 착용하도록 만든 KF94가 주로 사용되고 있다. KF94 마스크는 코로나바이러스 차단을 위해 일반인도 상당수 착용하고 있는 상황이다.

KF80 및 KF94마스크는, 비말차단용 마스크에 비해서, 미세 입자까지 차단하도록 필터 성능이 보장된 것으로서, 호흡이 용이하지 않고, 마스크를 장시간 착용해야 하는 경우나, 습윤한 여름철 및 호흡이 불편한 환경에는 호흡에 상당한 불편함을 겪게 된다.

이러한 보건용 마스크 소재는, 착용 후 호흡 시 발생되는 수분에 의한 습윤 환경 하에서 초기 효율이 극심하게 저하됨에 따라 호흡용 마스크의 사용 환경을 고려하여 여과의 습윤 저항성을 개선할 필요성이 제기되고 있다.

특히, 고효율 필터 소재는 호흡 시에 차압도 같이 높아짐에 따라, 즉 KF94 이상의 마스크를 장시간 착용하는 경우에는, 마스크 외부와 내부 사이의 비교적 높은 차압으로 호흡에 어려움을 더욱 겪으므로 호흡성이 개선된 고효율이면서 낮은 차압을 제공하는 마스크 여과재의 소재 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다.

한편, 현재의 국내에서 마스크 여과재의 제조에는, 주로 고분자 물질을 녹여 노즐에서 유출함과 동시에 송풍에 의해 섬유질로 방사하여 부직포를 만드는 멜트블로운 방식이 주로 사용되고 있다.

이러한 멜트블로운 방식에서 사용되고 있는 노즐은, 대부분 일정한 형상과 배치로 구비된 것으로서, 제조된 부직포의 섬유 직경의 분포가 균일함에 따라 호흡 성능 및 차압 개선에 한계로 작용했다.

기존의 멜트블로운 방식의 제조장비에 관한 기술로는, 선행문헌 1에 개시된 “램덤하고 벌키한 멜트블로운 섬유웹의 제조방법 및 그 제조장치가”, 선행문헌 2에 대시된 “원통형 카트리지 필터 제조를 위한 방사노즐의 배열 방법 및 이를 이용한 멜트블로운 장치”, 선행문헌 3에 개시된 “높은 벌키성을 갖는 멜트블로운 부직포의 제조방법”, 선행문헌 4에 개시된 멜트블로운 섬유웹의 제조방법 및 그 제조장가 있다.

선행문헌 1은 복수 개의 기체분사부 각각에서 분사속도와 분사량이 연속적으로 랜덤하게 가변되는 기체를 제공하여 방사되는 멜트블로운 파이버가 랜덤한 형상을 구비하도록 구성되어 있다.

선행문헌 2는 각각의 노즐의 직경이 변경되기도 하고 이에 의한 조합이 형성되기는 하나, 대경노즐 사이에 소경노즐이 단순히 배치되고, 각각의 노즐에 대한 별도의 노즐 제어를 수행하도록 구성되어 있지 않다.

선행문헌 3은 각각 다른 직경의 섬유사들을 각각 별도로 제조한 후에 해당 섬유사들을 혼합하고 열처리를 수행함으로써 부직포를 생성하도록 구성되어 있다.

선행문헌 4는 필라멘트를 향해 제1방향에 대해 제1각돌 기체를 분사하고, 또한, 제1방향에 대해 제2각도로 기체를 분사함으로써 필라멘트에 대한 제어를 수행하여 섬유웹이 형성되도록 구성된다.

상기와 같은 기존의 선행문헌들은, 노즐의 형상과 배치가 일정하거나, 다른 구경을 갖는 노즐들의 분사 순서의 제어가 세밀하게 이루어지지 않으므로, 호흡성 및 호흡 시에 차압을 줄일 수 있는 벌키구조를 만드는 분사 구조들을 충분히 개시 및 제공하고 있지 않다.

한편, 보건용 마스크의 여과층의 핵심소재로 사용되는 멜트블로운 및 스펀본드 부직포의 주원료로는, 가공 안정성이 우수한 비분해성 고분자인 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)이 사용되고 있으며, 급격한 마스크 사용량 증가 인해 폐기물 처리에 대한 환경 문제 및 부담이 증가되고 있다.

선행특허 5는 생분해성 PLA의 촉감 개선, 흡수성, 부피감 개선을 위한 멜트블로운 섬유와 PLA와 펄프로 형성된 부직포층의 적층을 통해 여과재를 제조하는 방법을 제시하고 있다.

이러한 선행특허 5는 노즐의 형상과 배치가 일정하거나, 다른 구경을 갖는 노즐들의 분사 순서의 제어가 세밀하게 이루어지지 않으므로, 호흡성 및 호흡 시에 차압을 줄일 수 있는 벌키구조를 만드는 분사 구조들을 충분히 개시 및 제공하고 있지 않다.

선행특허 6은 생분해성 고분자를 이용한 섬유 멤브레인 층 제조를 위하여 나노섬유의 배향 및 랜덤 네트워크의 형성을 통해 섬유 내부의 벌키성을 확보하는 기술을 제시하고 있다.

이러한 선행특허 6은 생분해성 고분자 방사를 위한 전기방사 공정에, DMF, CF, DCM과 같은 유기용매가 사용되어 제조된 여과재의 잔류 용매 가능성이 있고, 대량생산에 한계가 있었다.

더욱이, 기존의 멜트블로운 방식으로 제조된 생분해성 고분자인 PLA로 제조된 멜트블로운 부직포는, 친수성 소재로 습윤 환경에 노출 시 분진포집 여과효율 감소되어 장기간 사용이 어려우며, 차징된 멜트블로운 여과재의 정전효과가 휘발성 유기화합물의 흡착, 섬유 표면의 물리적 변화, 장기간 보관에 의해 감소될 수 있고, 온습도 증가에 의해 표면에 부여된 전하가 중화되어 효율이 감소되며, 보건용 마스크의 경우, 호흡에 의해 마스크 내부의 습도 및 온도가 높은 환경으로 생분해성 마스크 필터의 초기 성능 저하가 급격히 발생될 수 있었다.

1. KR 10-2013-0122154 2. KR 10-2013-0131751 3. KR 10-1282785 4. KR 10-2011-0122566 5. KR 10-1520226 6. KR 10-2021-0126261

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 용매 사용 공정이 없는 용융 방사형 부직포 제조 공정인 멜트블로운 공정으로 제조하되, 생분해성 멜트블로운 여과층 제조 시, 교차 배열화된 이형 노즐을 통해 부직포 층에 직경이 크게 차이가 나는 이종의 섬유가 랜덤하게 적층되면서 비교적 굵은 직경을 갖는 섬유가 공간을 벌려주는 구조를 제공하여 차압을 낮추며, 벌키층 형성에 의한 표면으로 노출된 섬유가 감소되어 여과재의 전하소실을 감소시킬 수 있는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법, 장치, 및 이에 의해 제조된 복합필터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 생분해성 고분자를 포함하는 멜트폴리머를 마련하는 단계; 상기 멜트폴리머를 용융하여 멜트 주입블록에 주입하는 단계; 상기 멜트 주입블록의 멜트폴리머를 노즐부로 공급하는 단계; 상기 멜트폴리머와 함께 핫 에어를 노즐부에 주입하되, 상기 노즐부의 노즐 영역에서 상기 멜트폴리머를 가압 분사하며 상기 핫 에어로 가압하여 섬유로 방사하는 단계; 상기 노즐부의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들을 콜렉터 상에 적층시켜 수집하는 단계; 및 상기 콜렉터 상에 방사 및 수집되는 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계를 포함하며, 상기 멜트폴리머를 섬유로 방사하는 단계에서는, 상기 노즐 영역이 상호 다른 직경의 이형 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀로 마련됨으로써 상기 멜트폴리머가 이형의 교차 배열 복합 홀을 통해 분사되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 멜트폴리머를 마련하는 단계에서는, 상기 멜트폴리머 100wt%를 기준으로, 상기 생분해성 고분자에 실리카계열 또는 불소계열, 무기입자 등의 소수성 첨가물을 0.5 내지 10 wt% 범위로 첨가할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계에서는, 하이드로 차징을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 교차 배열 복합 홀들은, 직경이 다른 제1 홀과 제2 홀을 상호 다른 일정 개수로 반복 배치하여 마련하되, 상기 제1 홀에서 방사되는 섬유는 여과재의 벌키층을 형성하며, 상기 제2 홀에서 방사되는 섬유는 여과층을 형성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 10 내지 15이하의 범위이며, 상기 제2 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 5 내지 10 이하일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.3mm ~ 0.5mm이며, 상기 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 0.1mm ~ 0.25mm일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀을 A라고, 상기 제2 홀을 B라 정하면, 상기 교차 배열 복합 홀은, ABBBBA 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 콜렉터 상에 수집 적층된 마련되는 섬유 웹과 생분해성 스펀본드 부직포를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 콜렉터는 컨베이어 벨트로 마련되되, 상기 콜렉터 상에 수집되는 섬유 웹을 상기 생분해성 스펀본드 부직포와 합착하여 와인딩기로 감는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구성은, 전술한 제조 방법에 의해 제조된 복합필터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 구성은, 복수의 멜트폴리머가 주입되어 각각 통과하도록 마련되는 멜트 주입블록; 상기 멜트 주입블록에 결합되되, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 주입되어 통과하며, 핫 에어가 주입되어 통과하는 혼입분사블록; 상기 혼입분사블록에 연결되어 위치하며, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 상기 핫 에어로 가압되어 분사되는 복수의 노즐 영역이 마련된 노즐부; 상기 복수의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들이 적층 수집되는 콜렉터; 상기 콜렉터 상에 위치하며, 차징된 고압수를 제트 스프레이하도록 차징된 제트노즐; 및 상기 콜렉터 상에 위치하며, 수분 건조를 위한 에어를 공급하는 건조노즐을 포함하며, 상기 복수의 노즐 영역은, 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀들로 마련되는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 복수의 노즐 영역은, 제1 홀, 및 제1 홀보다 작은 제2 홀을 포함하며, 상기 교차 배열 복합 홀들은, 상기 제1 홀과 제2 홀이 상호 다른 일정 개수로 반복 배치되어 마련될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀은 직경이 0.3mm~0.5mm이며, 상기 제2 홀은 0.1mm~0.25mm 일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 4 ㎛ ~ 10 ㎛ 이며, 상기 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.6 ㎛ ~ 4 ㎛ 일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 노즐부는, 상기 혼입분사블록에 이동 가능하게 결합되되, 복수의 교차 배열 복합 홀이 일정 간격으로 마련된 노즐판; 상기 혼입분사블록에서 노즐판의 위치를 조절하는 교차 배열 조절부; 및 상기 혼입분사블록에 상기 복수의 교차 배열 복합 홀이 선택적으로 대응되도록 상기 교차 배열 조절부를 제어하는 교차 배열 제어부를 포함하며, 상기 교차 배열 제어부가 상기 교차 배열 조절부를 조절함에 따라 상기 혼입분사블록에 대해 상기 노즐판의 복수 교차 배열 복합 홀 중 어느 하나의 교차 배열 복합 홀이 선택되어 연결될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 용매 사용 공정이 없는 용융 방사형 부직포 제조 공정인 멜트블로운 공정으로 제조하되, 생분해성 멜트블로운 여과층 제조 시, 교차 배열화된 이형 노즐을 통해 부직포 층에 직경이 크게 차이가 나는 이종의 섬유가 랜덤하게 적층되면서 비교적 굵은 직경을 갖는 섬유가 공간을 벌려주는 구조를 제공하여 차압을 낮추며 벌키층 형성에 의한 표면으로 노출된 섬유가 감소되어 여과재의 전하소실을 감소시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 노즐부의 확대도이다.
도 3은 도 2의 노즐부의 노즐 영역의 예시도이다.
도 4는 도 1의 혼입분사블록의 입체도이다.
도 5는 도 4에서 a영역에 마련된 노즐부의 단면도이다.
도 6은 도 2의 노즐부에 교차 배열 조절부가 도시된 상세도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법의 순서도이다.
도 8은 도 7에서 제조된 여과재의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 소수성 물질 첨가 전과 첨가 후의 수분 입자의 표면장력 상태를 나타낸 확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 일정 유량의 시간에 따른 여과 효율을 나타낸 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 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 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조장치의 개념도이며, 도 2는 도 1의 노즐부의 확대도이고, 도 3은 도 2의 노즐부의 노즐 영역의 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법에 사용되는 장치(100)는, 복수의 멜트폴리머의 주입에 대응한 수지 펠릿을 공급하는 복수의 호퍼(101), 복수의 호퍼(101)에 각각 결합되어 수지 펠릿을 공급받고 수지 펠릿을 녹여 가압하는 복수의 멜트폴리머 공급부(110), 멜트폴리머 공급부(110)와 멜트 주입블록(130)을 연결하며 멜트폴리머 공급부(110)에서 공급된 멜트폴리머를 멜트 주입블록(130)으로 가압하여 공급하는 멜트 펌프(120), 멜트 펌프(120)에 연결된 멜트 주입블록(130), 멜트 주입블록(130)에 결합되는 혼입분사블록(140), 혼입분사블록(140)에 마련되는 노즐부(150), 및 섬유들이 적층 수집되는 콜렉터(180)를 포함한다.

호퍼(101)는 멜트폴리머의 주원료인 생분해성 펠릿 수지가 투입되어 저장되며, 하부의 배출구를 통해 멜트폴리머 공급부(110) 측에 펠릿 수지를 공급하게 된다.

멜트폴리머 공급부(110)는 호퍼(101)의 하단부가 연결된 것으로서, 펠릿 수지를 녹여 가압할 수 있도록 실린더에 스크류와 히터, 및 용융온도를 측정하는 온도센서를 구비한 용융 가압방식의 압출기로 마련될 수 있다.

멜트 펌프(120)는 멜트 주입블록(130) 측으로 용융된 멜트폴리머를 가압하여 이송할 수 있는, 실질적으로 멜트폴리머의 분사 압력을 제공하는 것으로서, 한 쌍의 기어가 내부에서 물려 있는 기어 펌프로 마련될 수 있다.

멜트 주입블록(130)은 멜트폴리머 공급부(110)에 멜트 펌프(120)를 매개로 연결되어 가압 이송되는 멜트폴리머를 제공받는 것으로서, 복수의 멜트폴리머가 주입되어 각각 통과하도록 내부 통로가 마련될 수 있으며, 양측에서 동일 또는 다른 성분의 멜트폴리머가 내부 통로에 주입될 수 있도록 양측에 주입구를 갖는 주입 통로(131)가 마련된다. 복수의 멜트폴리머는 멜트 펌프(120)에 연결된 파이프라인으로 제공되는 것으로서, 동일 또는 이형성분일 수 있다.

혼입분사블록(140)은 멜트 주입블록(130)의 하부에 결합되어 양측 주입 통로(131)와 내부 통로를 통해 멜트폴리머를 공급받는 것으로서, 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 주입되어 통과하며 핫 에어가 주입 통과하는 구조를 갖는다.

이러한 혼입분사블록(140)에는 주입 통로(131)에 연결되는 멜트 저장공간(141)과 멜트 저장공간(141)의 하부로 좁혀지는 테이퍼 통로(142)가 마련된다.

혼입분사블록(140)에서 주입 통로(131), 멜트 저장공간(141), 및 테이퍼 통로(142)는 주입되는 복수의 멜트폴리머에 각각 대응하도록 복수의 멜트폴리머에 상응하는 개수만큼 마련된다. 이는 각각의 멜트폴리머가 외기로 분사되기 전까지 복수의 멜트폴리머의 유동 통로가 모두 구별되도록 유지된다.

도 4는 도 1의 혼입분사블록의 입체도이며, 도 5는 도 4에서 a영역에 마련된 노즐부의 단면도이다.

도 1과 도 2및 도 4와 도 5를 참조하면, 노즐부(150)는 혼입분사블록(140)의 테이퍼 통로(142)에 연결되어 멜트폴리머를 주입받되, 가압된 멜트폴리머를 공급받아 콜렉터(180) 측으로 분사하는 것으로서, 테이퍼 통로(142)보다 더 좁혀지는 분사 통로(151)와 핫 에어가 통과하는 에어 통로(152)가 마련된다.

이러한 노즐부(150)는 혼입분사블록(140)에 연결되어 위치하며 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 핫 에어로 가압되어 분사되는 복수의 노즐 영역(155)이 마련된다.

도 1과 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 복수의 노즐 영역(155)은, 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀(160)들로 마련된다.

실질적으로, 복수의 노즐 영역(155)에서 교차 배열 복합 홀(160)들은, 평면에 배치되는 간격을 두고 배치되는 복수 라인 또는 원주 방향으로 일정 각도 간격으로 배치되는 복수 라인으로 마련될 수 있다.

예를 들어, 복수의 노즐 영역(155)은, 제1 홀(161), 및 제1 홀(161)보다 작은 제2 홀(162)을 포함하며, 교차 배열 복합 홀(160)들은 제1 홀(161)과 제2 홀(162)이 상호 다른 일정 개수로 반복 배치되어 마련될 수 있다.

교차 배열 복합 홀(160)은 크기가 상이하여 확연히 직경이 구별되는 제1 홀(161)과 제2 홀(162)의 규칙적인 배치로 구성되는 것으로서, 제1 홀(161)과 제2 홀(162)의 배치 양상에 따라 여러 줄의 교차 배열 복합 홀(160)이 마련될 수 있다.

제1 홀(161)은 직경이 0.3mm~0.5mm이며, 제2 홀(162)은 직경이 0.1mm~0.25mm 일 수 있다.

또한, 제1 홀(161)의 길이와 직경의 비율(L/D)는 10 내지 15이하의 범위이며, 제2 홀(162)의 길이와 직경의 비율(L/D)는 5 내지 10 이하로 마련됨이 적절하다.

제1 홀(161)에서 분사되는 멜트폴리머는 제1 홀(161)보다 작은 직경으로 방사될 수 있으며, 마찬가지로 제2 홀(162)에서 분사되는 멜트폴리머는 제2 홀(162)보다 작은 직경으로 방사될 수 있다.

제1 홀(161)과 제2 홀(162)에서 분사되어 콜렉터(180) 상에 방사되는 섬유들은 상호 다른 직경의 섬유들이 얽힌 섬유 웹 구조를 형성하며 콜렉터(180) 상에 적층 부착된다.

제1 홀(161)에서 방사되는 섬유는 여과재(10)의 지지구조로 사용되는 벌키층을 형성하며, 제2 홀(162)에서 방사되는 섬유는 여과층을 형성할 수 있다.

한편, 상기 제1 홀(161)을 A라고, 제2 홀(162)을 B라 정하면, 교차 배열 복합 홀(160)들은, ABBBBA, AABBBAABBB 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함할 수 있다.

ABBBBA 교차 배열 복합 홀(160)은 다수의 제2 홀(162) 양측에 제1 홀(161)이 배치되는 구조로서, 제2 홀(162)에서 방사되는 다수의 미세 섬유가 양측 제1 홀(161)에서 방사되는 두 줄의 굵은 섬유에 얽히는 구조를 만들게 된다.

AABBBAABBB 교차배열 홀은 복수의 제2 홀(162)의 양측에 제 1 홀(161)이 두개씩 또는 제 1홀(161) 사이에 제 2홀(162)가 세 개씩 배치되는 구조로, 제 2홀(162)에서 방사되는 복수의 미세 섬유가 제 1홀(161)에서 방사되는 양 쪽의 네 줄의 굵은 지지 섬유에 미세 섬유가 얽히는 구조로 벌키 공간을 더욱 늘이기 위한 구조로 만들게 된다.

또한, ABBABBA 교차 배열 복합 홀(160)은 복수의 제2 홀(162)의 양측에 제1 홀(161)이 배치되는 구조로서, 제2 홀(162)에서 방사되는 복수의 미세 섬유가 제1 홀(161)에서 방사되는 두 줄의 굵은 섬유와 더 얽히며, 제1 홀(161) 간의 간격이 협소하여 제1 홀(161)에서 방사되는 굵은 섬유들이 쉽게 얽히는 구조를 만들게 된다.

노즐부(150)는 각기 교차 배열 복합 홀(160)들이 배치된 여러 개의 노즐블록을 준비하여 혼입분사블록(140)에서 교체할 수 있지만, 여과재(10)의 사양에 따른 미세 섬유와 굵은 섬유의 얽힘과 구성 비율이 자동 조절되도록 혼입분사블록(140)에 대해 복수의 교차 배열 복합 홀(160)을 조절하는 구성을 포함할 수 있다.

도 6은 도 2의 노즐부에 교차 배열 조절부가 도시된 상세도이다.

도 3과 도 6을 참조하면, 노즐부(150)는 혼입분사블록(140)에 이동 가능하게 결합되며 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 일정 간격으로 마련된 노즐판(165), 혼입분사블록(140)에서 노즐판(165)의 위치를 조절하는 교차 배열 조절부(170), 및 혼입분사블록(140)에 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 선택적으로 대응되도록 교차 배열 조절부(170)를 제어하는 교차 배열 제어부(175)를 포함할 수 있다.

이러한 노즐부(150)는 교차 배열 제어부(175)가 교차 배열 조절부(170)를 조절함에 따라 혼입분사블록(140)에 대해 노즐판(165)의 복수 교차 배열 복합 홀(160) 중 어느 하나의 교차 배열 복합 홀(160)이 선택되어 연결될 수 있다.

실질적으로, 노즐부(150)의 노즐판(165)에 복수의 교차 배열 복합 홀(160)이 횡 방향으로 간격을 두고 배치되어 있고, 교차 배열 조절부(170)가 노즐판(165)을 횡 방향 이동 및 정지시켜, 혼입분사블록(140)의 테이퍼 통로(142)에 어느 하나의 교차 배열 복합 홀(160)이 정렬되도록 교차 배열 제어부(175)의 제어가 이루어질 수 있다.

이러한 교차 배열 조절부(170)의 노즐판(165) 조절과 교차 배열 제어부(175)의 위치 제어는, 노즐부(150)의 노즐판(165)이 혼입분사블록(140)에 슬라이드 이동 가능하게 혼입분사블록(140)의 하부에 결합되며, 교차 배열 조절부(170)가 노즐판(165)의 위치 이동을 정밀하게 조절할 수 있는 모터 및 리드스크류 조합의 액추에이터로 마련되고, 액추에이터의 선형 위치 제어가 교차 배열 제어부(175)에 의해 수행됨으로써 가능하다.

노즐의 교차 배열, 직경, 토출량, 섬유의 흐름성(MI) 범위의 제한은 섬유 내부의 벌키층 형성에 의한 부피감에 영향을 미친다. 이에, 노즐부(150)의 노즐판(165)에서 방사되는 섬유는, 교차 배열 복합 홀(160)들의 배열, 홀들의 사이즈, 토출량, 및 멜트폴리머 공급부(110)를 구성하는 압출기의 길이/지름(length/diameter, L/D) 비율을 변수로 하여 굵기, 적층 교차 배열, 적층 속도, 얽힘 구조 등이 조절되도록 제어될 수 있다.

또 한편, 본 실시 예에 사용되는 복수의 멜트폴리머는, 단일 성분, 또는 복합 성분으로 마련된다. 멜트폴리머의 복합 성분은 100 중량부를 기준으로 0.5~10 중량부의 실리콘 및 불소 계열수지, 소수성 입자를 포함할 수 있다.

복수의 멜트폴리머가 단일 성분으로 마련되는 경우에는, 흐름성을 확인하는 지표인 멜트 인덱스가 차이 나는 고분자 수지를 이용할 수 있으며, 이형 성분인 복합 성분의 경우에는, 벌키층(11) 형성부와 기능성 소재가 첨가된 여과층(12)을 구분하여 구성하기 위해 사용할 수 있다.

이러한 실리콘, 불소 계열수지 및 소수성 입자는, 여과재(10)의 표면에 습윤 저항성을 높여주어 제조된 필터 여과층의 수분에 의한 전하 소실을 완화시켜 준다.

한편, 도 1을 다시 참조하면, 콜렉터(180)는 복수의 노즐 영역(155)에서 방사되는 섬유들이 적층 수집되는 것으로서, 컨베이어 벨트으로 마련될 수 있으며, 콜렉터(180)에 연결되어 여과재(10)를 감는 와인더(190)에 연결되어 배치될 수 있다.

노즐부(150)의 상부에는 분사되는 섬유들을 콜렉터(180) 측으로 송풍하여 방사시키는 송풍기나 에어를 분사하는 에어 노즐이 더 배치될 수 있다.

콜렉터(160, collector)에서 수집 적층되는 섬유들은 차징되어 정전 처리될 수 있는데, 전하를 제공하는 고압수분으로 하이드로 차징을 사용할 수 있다.

콜렉터(160)는 컨베이어 벨트로 마련되며, 콜렉터(160)의 로우 차징(Low charging)이 주로 사용된다. 콜렉터(160)인 로우 차징된 컨베이어 벨트 상에는 차징된 고압수를 부재포 기재(15) 상으로 제트 스프레이하도록 차징된 제트노즐(185)과, 고압수의 수분 건조를 위한 에어를 공급하는 건조노즐(186)이 배치될 수 있다.

또한, 콜렉터(160)로서, 컨베이어 벨트의 배출 라인 측에는, 부재포 기재(15)와 합지시키기 위한 스펀본드 부직포(20)를 연속 공급하는 공급 롤(191)과 가이드 롤러(192)가 배치될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생분해성 멜트블로운 여과재를 사용한 복합필터의 제조방법에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법의 순서도이며, 도 8은 도 7에서 제조된 여과재의 확대도이다.

도 1 내지 도 5, 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법은, 생분해성 고분자를 포함하는 멜트폴리머를 마련하는 단계(P10); 멜트폴리머를 용융하여 멜트 주입블록(130)에 주입하는 단계(P20); 멜트 주입블록(130)의 멜트폴리머를 노즐부(150)로 공급하며, 멜트폴리머와 함께 핫 에어를 노즐부(150)에 주입하되, 노즐부(150)의 노즐 영역(155)에서 멜트폴리머를 가압 분사하며 핫 에어로 가압하여 섬유로 방사하는 단계(P30); 노즐부(150)의 노즐 영역(155)에서 방사되는 섬유들을 콜렉터(160) 상에 적층시켜 수집하는 단계(P40); 및 콜렉터(160) 상에 방사 및 수집되는 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계(P50)을 포함한다.

생분해성 고분자인 PLA(Total-Corbion, Nethaland)의 MFI는 70(Flow, 210℃/2.16kg)으로 융점이 175℃인 원료를 사용하였고, 실리콘 계열의 고분자(Silaplast TM ES7722)를 10wt%로 PLA마스터 배치를 제조하여, 최종 방사시 섬유에 첨가물 함량이 5 wt%되도록 PLA에 혼합하였다.

생분해성 폴리머는, Polyglycolide(PGA), Poly-L-lactide(PLLA), Poly-D-L-lactide(PDLLA), PBS(Poly Butylene Succinate), PBAT(Poly Butyrate Adipate Terephthalate), Poly-ε-caprolactone(PCL), Poly-1,4-dioxane-2-one(PDO), Polytrimethylenecarbonate(PTMC), 및 Poly-β-hydroxybutyrate(PHB) 등 생분해성 고분자 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

멜트폴리머를 마련하는 단계(P10)에서는, 멜트폴리머 100wt%를 기준으로, 생분해성 고분자에 실리카계열 또는 불소계열 및 무기계열의 소수성 첨가물을 0.5 내지 10 wt% 범위로 첨가할 수 있다.

이러한 생분해성 고분자에 실리카계열 또는 불소계열 및 무기계열의 소수성 첨가물을 0.5 내지 10 wt% 이하의 범위로 첨가하여, 마스터 배치를 제조할 수 있고, 친수성 특성을 갖는 생분해성 부직포의 표면특성을 제어할 수 있게 된다.

실리콘, 불소 계열수지 및 소수성 입자는, 여과재(10)의 표면에 습윤 저항성을 높여주어 제조된 필터 여과층의 수분에 의한 전하 소실을 완화시켜 준다.

즉, 생분해성 고분자는 소수성 고분자가 첨가되므로, 표면의 소수 특성 강화를 통해 표면의 전하감소 완화 효과를 얻을 수 있으며, 제조되는 여과재(10)의 습윤 저항성을 향상시킬 수 있다.

이처럼 마련된 멜트폴리머는 펠릿 형태로 호퍼(101)에 제공될 수 있으며, 호퍼(101)에 연결된 멜트폴리머 공급부(110)로 용융 가압되어 멜트 펌프(120)로 이송된다.

멜트폴리머 공급부(110)에서 멜트폴리머를 용융하여 멜트 주입블록(130)에 주입하는 단계(P20)에서는, 멜트 펌프(120)와 이송 안내를 위한 파이프라인이 사용된다.

상기 섬유로 방사하는 단계(P30)에 포함된 멜트 주입블록(130)의 멜트폴리머를 노즐부(150)로 공급하는 과정에서는, 복수의 멜트 폴리머 중 하나 이상이 혼입분사블록(140)에 주입되어 혼입분사블록(140)을 통과하며, 혼입분사블록(140)의 일측에 핫 에어가 주입되며 멜트폴리머와 분리되어 통과하게 된다.

또한, 상기 섬유로 방사하는 단계(P30)에 포함된 핫 에어로 가압하여 분사하는 과정에서는, 복수의 노즐 영역(155)이 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀(160)들로 마련됨으로써 교차 배열 복합 홀(160)들 중 어느 하나를 통해 멜트폴리머가 분사된다.

이에 따라 노즐부(150)에서 교차 배열 복합 홀(160)의 선택에 따라 방사 적층되는 섬유 구조를 원하는 사양, 예를 들어 굵은 섬유와 미세 섬유가 방사하면서 얽히되, 굵은 섬유로 벌키층이 형성되며 미세 섬유로 여과층이 마련될 수 있다.

한편, 콜렉터(160, collector)에서 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계(P50)에서는, 전하를 제공하는 고압수분으로 하이드로 차징을 사용할 수 있다.

콜렉터(160)는 컨베이어 벨트로 마련되며, 콜렉터(160)의 로우 차징(Low charging)이 주로 사용된다. 콜렉터(160)인 컨베이어 벨트 상에는 차징된 고압수를 제트 스프레이하도록 차징된 제트노즐(185)과, 수분 건조를 위한 에어를 공급하는 건조노즐(186)이 배치될 수 있다.

기존의 정전 차징법은 건식 코로나 방법으로 고전압 형성을 통해 유전체인 고분자 물질 표면에 전하를 도입하여 부직포를 정전물질(Electret)로 만들고, 여과 시 기계적 포집 및 정전기력 포집이 가능한 고효율의 필터성능을 보인다. 필터에 부여된 정전효과는 온습도 증가, 휘발성 유기화합물의 흡착, 섬유 표면의 물리적 변화 등 장기간 보관에 의해 성능이 감소되는 현상이 있다.

하이드로 차징은 습식법으로서 차징된 고압수분의 극성 스프레이 제트(Spraying jet)로 부직포 표면에 전하를 도입하여 부직포를 정전물질(Electret)로 만드는 공정으로서, 기존 코로나 차징과 비교하여 필터 성능 및 정전기 유지성능이 더 나은 장점이 있다.

도 3 내지 도 5, 및 도 8을 참조하면, 교차 배열 복합 홀(160)들은, 직경이 다른 제1 홀(161)과 제2 홀(162)을 상호 다른 일정 개수로 반복 배치하여 마련하되, 제1 홀(161)에서 방사되는 섬유는 여과재(10)의 벌키층(11)을 형성하며, 제2 홀(162)에서 방사되는 섬유는 여과층(12)을 형성할 수 있다.

제1 홀(161)에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.3 mm~0.5 mm 이며, 제2 홀(162)에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.1 mm~0.25 mm 일 수 있다.

제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 4 ㎛ ~ 10 ㎛로 변화되어 가늘어지며, 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.6 ㎛ ~ 4 ㎛로 변화되어 가늘어질 수 있다.

벌키층(11)은 여과층(12)과 구별되는 굵은 섬유들로 이루어진 것으로서, 공극이 커서 공기 투과를 쉽게 하고 여과층(12)과 얽히어 여과층(12)을 지지하는 섬유 구조를 만들며, 여과층(12)은 벌키층(11)과 구별되는 미세 또는 극미세 섬유들로 이루어진 것으로서 실질적으로 미세 및 초미세 먼지와 같은 미세 물질을 필터링하는 작용을 하게 된다.

제1 홀(161)을 A라고, 제2 홀(162)을 B라 정하면, 교차 배열 복합 홀(160)은, ABBBBA 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서는, 콜렉터(160) 상에 수집 적층되어 마련되는 섬유 웹 구조의 여과재(10)가 적층된 부직포 기재(15)와 생분해성 스펀본드 부직포(20)를 결합하여 필터소재로 사용 가능한 복합필터(30)를 제조할 수 있다.

즉, 콜렉터(160)인 컨베이어 벨트에서 적층된 생분해성 섬유 웹을 갖는 부직포 기재(15)는, 양측에서 생분해성 스펀본드 부직포(20)와 합지되어 공기 청정기 및 마스크 등의 복합필터(30)로 사용될 수 있다. 컨베이어 벨트의 배출 라인 측에는, 스펀본드 부직포(20)를 연속 공급하는 공급 롤(191)과 가이드 롤러(192)가 배치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 소수성 물질 첨가 전과 첨가 후의 수분 입자의 표면장력 상태를 나타낸 확대도이다.

도 9를 참조하면, 생분해성 고분자는 소수성 고분자가 첨가되므로, 표면의 소수 특성 강화를 통해 표면의 전하감소 완화 효과에 따른 표면장력의 강화를 제공할 수 있다. 이에 따라 제조되는 여과재는 습윤 저항성이 향상된다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 일정 유량의 시간에 따른 여과 효율을 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 블루라인은 본 실시 예에서 제조된 복합필터이며, 블랙라인은 기존의 여과재를 나타낸 것이다. 이를 보면, 본 실시 예에서 제조된 복합필터는 일정한 유량에서 상당 시간이 지나도 여과 효율이 80퍼센트 이상 유지되지만, 기존의 여과재는 시간이 지남에 따라 여과 효율이 현저하게 감소함을 보여준다.

이처럼 본 실시 예에서 제조된 복합필터(30)는, 굵은 섬유로 벌키층(11)이 형성되며, 미세 섬유로 여과층(12)이 형성된 생분해성 여과재(10)와 생분해성 스펀본드 부직포(20)로 구성됨으로서, 교차 배열 복합 홀(160)들의 조절에 따라 다양한 구조로 제조될 수 있으며, 폐기 시에 쉽게 분해되므로 환경오염을 방지하며, 여과 효율이 상당 시간 유지되는 장점이 있다.

상기와 같은 본 실시 예들에 따르면, 용매 사용 공정이 없는 용융 방사형 부직포 제조 공정인 멜트블로운 공정으로 제조하되, 생분해성 멜트블로운 여과재 제조 시, 교차 배열화된 이형 노즐을 통해 부직포 층에 직경이 크게 차이가 나는 이종의 섬유가 랜덤하게 적층되면서, 비교적 굵은 직경을 갖는 섬유가 공간을 벌려주는 구조를 제공하여 차압을 낮추며, 벌키층 형성에 의한 표면으로 노출된 섬유가 감소되어 여과재의 전하소실을 감소시킬 수 있는 습윤 저항성이 향상된 복합필터를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 예들에 따르면, 노즐의 구경이 다른 복수의 노즐에 대한 동일 및 이형 성분의 노즐 패터닝 분사 및 노즐 직경과 토출량 제어를 통해 직경이 구별되는 섬유를 방사함으로써 부직포 웹상에서의 벌키층을 충분히 형성하여 호흡을 편안하게 만들며 습윤 저항성이 개선된 여과재 및 복합필터를 제조할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 예들에서 제조된 여과재는, 직경이 작은 섬유가 여과 층을 이루며, 직경이 큰 섬유가 벌키층을 형성하는 것으로서, 직경이 작은 섬유만 사용되는 것보다 직경이 굵은 섬유가 보완 및 보강됨으로써 기계적 강도가 우수하게 된다.

더욱이, 본 실시 예들에서 제조된 여과 소재로서, 부직포는 벌키층 형성에 의해 동일 중량에서 표면층 면적이 적고, 표면의 전하소실이 줄어들어 차징된 여과재의 전하소실의 지연이 이루어지며, 더욱이 실리콘 계열의 0.5~10% 첨가되는 수지를 혼합 방사하여 만들면 습윤 저항성이 향상된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 여과재 11: 벌키층
12: 여과층 15: 부직포 기재
20: 스펀 본드 부직포
30: 복합필터
100: 제조 장치
101: 호퍼 110: 멜트폴리머 공급부
120: 멜트 펌프 130: 멜트 주입블록
131: 주입 통로 140: 혼입분사블록
141: 멜트 저장공간 142: 테이퍼 통로
150: 노즐부 151: 분사 통로
152: 에어 통로
155: 노즐 영역 160: 교차 배열 복합 홀
161: 제1 홀 162: 제2 홀
165: 노즐판 170: 교차 배열 조절부
175: 교차 배열 제어부 180: 콜렉터
185: 제트노즐 190: 와인더
191: 공급 롤 192: 가이드 롤러

Claims

생분해성 고분자를 포함하는 멜트폴리머를 마련하는 단계;
상기 멜트폴리머를 용융하여 멜트 주입블록에 주입하는 단계;
상기 멜트 주입블록의 멜트폴리머를 노즐부로 공급하는 단계;
상기 멜트폴리머와 함께 핫 에어를 노즐부에 주입하되, 상기 노즐부의 노즐 영역에서 상기 멜트폴리머를 가압 분사하며 상기 핫 에어로 가압하여 섬유로 방사하는 단계;
상기 노즐부의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들을 콜렉터 상에 적층시켜 수집하는 단계; 및
상기 콜렉터 상에 방사 및 수집되는 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계를 포함하며,
상기 멜트폴리머를 섬유로 방사하는 단계에서는, 상기 노즐 영역이 상호 다른 직경의 이형 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀로 마련됨으로써 상기 멜트폴리머가 이형의 교차 배열 복합 홀을 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 멜트폴리머를 마련하는 단계에서는, 상기 멜트폴리머 100wt%를 기준으로, 상기 생분해성 고분자에 실리카계열, 불소계열, 및 무기계열 중에서 선택된 하나 이상의 소수성 첨가물을 0.5 내지 10 wt% 범위로 첨가하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 섬유들을 차징하여 정전 처리하는 단계에서는, 하이드로 차징을 사용하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 교차 배열 복합 홀들은, 직경이 다른 제1 홀과 제2 홀을 상호 다른 일정 개수로 반복 배치하여 마련하되,
상기 제1 홀에서 방사되는 섬유는 여과재의 벌키층을 형성하며, 상기 제2 홀에서 방사되는 섬유는 여과층을 형성하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.3mm ~ 0.5mm며, 상기 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이0.1mm ~ 0.25mm 인 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 10 내지 15이하의 범위이며, 상기 제2 홀의 길이와 직경의 비율(L/D)는 5 내지 10 이하인 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 홀을 A라고, 상기 제2 홀을 B라 정하면,
상기 교차 배열 복합 홀은, ABBBBA 및 ABBABBA 중 하나 이상의 교차 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 콜렉터 상에 수집 적층된 마련되는 섬유 웹과 생분해성 스펀본드 부직포를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 콜렉터는 컨베이어 벨트로 마련되되, 상기 콜렉터 상에 수집되는 섬유 웹을 상기 생분해성 스펀본드 부직포와 합착하여 와인딩기로 감는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 향상된 생분해성 멜트블로운 여과재의 제조방법.
청구항 1 내지 9 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 복합필터.
복수의 멜트폴리머가 주입되어 각각 통과하도록 마련되는 멜트 주입블록;
상기 멜트 주입블록에 결합되되, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 주입되어 통과하며, 핫 에어가 주입되어 통과하는 혼입분사블록;
상기 혼입분사블록에 연결되어 위치하며, 상기 복수의 멜트폴리머 중 하나 이상이 상기 핫 에어로 가압되어 분사되는 복수의 노즐 영역이 마련된 노즐부;
상기 복수의 노즐 영역에서 방사되는 섬유들이 적층 수집되는 콜렉터;
상기 콜렉터 상에 위치하며, 차징된 고압수를 제트 스프레이하도록 차징된 제트노즐; 및
상기 콜렉터 상에 위치하며, 수분 건조를 위한 에어를 공급하는 건조노즐을 포함하며,
상기 복수의 노즐 영역은, 상호 다른 직경의 홀들이 교차 배열을 갖고 배치되는 교차 배열 복합 홀들로 마련되는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 복수의 노즐 영역은, 제1 홀, 및 제1 홀보다 작은 제2 홀을 포함하며,
상기 교차 배열 복합 홀들은, 상기 제1 홀과 제2 홀이 상호 다른 일정 개수로 반복 배치되어 마련되는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 홀은 직경이 0.3mm~0.5mm이며, 상기 제2 홀은 직경이 0.1mm~0.25mm 인 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 4㎛ ~ 10 ㎛ 이며, 상기 제2 홀에서 분사되어 방사되는 섬유는, 직경이 0.6 ㎛ ~ 4 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 노즐부는,
상기 혼입분사블록에 이동 가능하게 결합되되, 복수의 교차 배열 복합 홀이 일정 간격으로 마련된 노즐판;
상기 혼입분사블록에서 노즐판의 위치를 조절하는 교차 배열 조절부; 및
상기 혼입분사블록에 상기 복수의 교차 배열 복합 홀이 선택적으로 대응되도록 상기 교차 배열 조절부를 제어하는 교차 배열 제어부를 포함하며,
상기 교차 배열 제어부가 상기 교차 배열 조절부를 조절함에 따라 상기 혼입분사블록에 대해 상기 노즐판의 복수 교차 배열 복합 홀 중 어느 하나의 교차 배열 복합 홀이 선택되어 연결되는 것을 특징으로 하는 습윤 저항성이 우수한 멜트블로운 필터 여과층 제조 장치.