KR950001973B1 - 자동차 공기청정기용 여재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

자동차 공기청정기용 여재 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 1실시예로서 롤과 매쉬를 이용하여 조면층 표면에 요철모양을 형성시키는 과정을 예시한 개략도.
제2도는 제1도에 나타난 매쉬의 평면개략도.
제3도는 본 발명의 다른 실시예로서, 캔드라이어를 이용하여 매끄럽게 형성시키는 과정을 나타낸 개략도.
제4도는 본 발명에 의해 제조되는 여재의 구성을 나타낸 개략단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 밑면층 2 : 중간층
3 : 조면층 4 : 웨브(web)
5, 6' : 함침롤 8 : 매쉬
A : 캔드라이어
본 발명은 자동차의 엔진 연소실로 공급되는 공기를 청정하는데 사용되는 공기청정기의 여재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 밑면층과 중간층 및 조면층으로 이루어지는 3개층의 부직포를 접합 제조하여 분진의 크기에 따른 단계적 포집작용이 이루어지도록 하면서 여과 효율 극대화 효과 및 사용수명의 연장효과를 공히 기대할 수 있도록 한 자동차 공기청정기용 여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 운행되고 있는 각종 자동차에는 엔진 연소실로 흡입되는 공기의 유통로상에 공기청정기를 배열설치하여 흡입공기에 섞여 있게 되는 먼지등의 분진을 걸러내 주도록 함으로서, 분진에 의한 연소효율의 저하 우려 및 엔진의 조기 손상우려를 미연에 방지해 주고 있는 실정이다.
이와 같은 목적으로 설치되고 있는 공기청정기의 여재로서는 통상적으로 종이재의 휠타가 적용되고 있으며, 이러한 종래의 종이재 휠타는 일정치 이상의 분지 여과 능력 및 공기 투과효율을 공히 부여해주어야만 하는 관계로 소정 두께를 갖는 단층구조로 제조될 수 밖에 없었던바, 분진의 포집효율이 극히 낮았음은 물론 재질 자체가 습기에 약한 특성을 갖고 있어 그 사용수명이 매우 짧았던 폐단이 있었고, 다른 한편으로는 휠타 재질이 종이재로 이루어져 있어 포집된 분진의 제거작업이 불가능했던 관계로 휠타의 재사용을 생각할 수 없게 되는 바, 휠타에 어느정도의 분진이 포집되게 되면 새로운 공기청정기로 교환해주어야만 하는 경제적 손실을 감수해야만 했으며, 또한 제작되는 휠타의 색채가 사용이 끝난 후 종이의 특성상 짙은 암회색을 띄게 되면서 육안으로는 분진 포집상태의 확인이 어려웠던 관계로 공기청정기의 적절한 교환시기를 가름하기가 상당히 곤란하였으며 그에 따라 공기청정기의 교환시기를 놓치게 되면서 엔진에 악영향을 끼치게 되는 경우도 비일비재 하였던 등 여러가지의 문제점이 노출되고 있었다.
본 발명은 이와 같은 여러가지 문제점을 감안하여 이를 효과적으로 해소하고자 연구개발된 것으로, 고도의 공기통기성을 보유하면서도 재질자체가 질긴 부직포를 3개층으로 접합제조하여 공기청정기용 여재를 이루되, 각층을 이루는 부직포의 섬유장 및 그 굵기를 달리하면서 그 여과공극에 차등을 두어 분진 입자의 크기에 따른 선별적 여과작용이 이루어지도록 하면서 분진포집효율의 극대화 효과를 얻을 수 있도록 하는데 그 첫째 목적이 있고, 다층구조의 부직포재로서 여재를 구성함에 따른 물적특성에 의해 그 사용수명의 연장 효과를 얻도록 함은 물론 압축공기 분사작업의 실시로 여재에 포집된 상태의 분진제거가 가능토록 하면서 공기청정기를 반복적으로 재사용할 수 있도록 하는데 그 둘째 목적이 있으며, 유기안료나 무기안료를 첨가 하면서 여재자체에 핑크빛 등 밝은색 계통의 색채를 부여해주는 간단한 방법을 채택하여 여재에의 분진 포집상태를 쉽게 확인할 수 있도록 함으로서, 분진의 제거나 공기청정기의 교환등 후속조처를 가장 알맞는 시기에 실행할 수 있도록 하는데 그 셋째 목적이 있는 것인바, 그 제조과정 및 구성과 그에 따른 작용효과를 각 실시예별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
비스코스레이온(Viscose Rayon)(섬도 1.5d(데니어)) 섬유장 38m/m)과 코튼(Cotton)(섬도 2.0d, 섬유장 25-35m/m)으로 이루어지는 밑면층(1), 비스코스레이온(섬도 3d, 섬유장 51m/m)과 폴리에스테르(Polyester)(섬도 2.0-7.0d, 섬유장 51m/m)로 이루어지는 중간층(2), 비스코스레이온(섬도 3.0d, 섬유장 51m/m)과 폴리에스테르(섬도 2.0-3.0d, 섬유장51m/m)로 이루어지는 조면층(3)의 3개층으로 구성되는 70중량%의 웨브(web)(4)를 일방향으로 니들링(Needling)하여 각 섬유간을 일차적으로 약하게 결합시킨다.
이때의 침밀도는 70분/㎠, 침심은 4-5m/m로 니들링한다. 상기 과정으로 각 섬유간이 약하게 결합된 상태인 3층구조의 웨브(4)를 얻은 다음, 제1도에 도시된 바와 같이, 2개의 함침롤(6,6') 사이로 통과시켜 가압접합되도록 하되, 일축의 함침롤에는 제2도에 도시된 바와 같이 소공(7)이 무수히 전공된 메쉬(Mesh)(8)를 감아준 상태에서 아크릴계 수지와 멜라닌(Melanine)계 수지, 폴리비닐아세테이트(Poly Vinyl Acetate)계 수지, 계면활성제, 침투제, 촉매제, 물 및 핑크색등 밝은색 계통의 안료를 복합한 30중량%의 수지를 마련하여 각각의 함침롤사이에 거품상태로 함침시켜줌으로서, 수지 도포에 의한 3층 구조의 웨브(4)를 완전 접합하는 효과 및 메쉬에 의한 요철모양의 형성에 따른 표면적 증대효과를 공히 얻도록 하면서, 표면에 요철 모양이 형성된 3층 구조의 여재를 얻었다.
이때 웨브(4)의 단위 면적당 최종중량은 270gr/㎡를 유지토록 하고, 각 함침롤(6,6') 사이의 간격은 0.2-0.3m/m, 거품수지의 중량은 300-350g/ℓ를 유지토록 하는 것이 바람직한바, 이와 같은 설정수치는, 각 함침롤(6,6')사이의 간격을 0.2m/m-0.3m/m 이상 또는 그 이하로 설정하여 실시해본 결과 및 수지 거품의 중량은 300g/ℓ -350g/ℓ이하 또는 그 이상으로 설정하여 실시한 결과를 보면 웨브(4) 조면층의 요철모양이 양호한 상태로 형성되지 못했음은 물론 웨브(4)에 도포되는 수지층의 비율이 두껍거나 얇게되면 공기 투과율이 너무 낮거나 분진포집효율이 크게 저하된다는 결론을 얻게 되었음에 따라 가장 적절한 수치로 설정된 것이다.
이와 같은 본 발명의 실시예 1에 의해 얻어지는 여재를 KSR 1041, JIS D 1612D의 규정에 따른 공기청정기 시험방법을 적용하면서 시험용 먼지로서는 JIS 8종을 사용하여 20㎝/sec에서 측정하고, 수명청정효율은 초기통기저항 300㎜ H20까지 증가시의 효율로 측정하였다.
그 시험으로 얻은 종래 휠타와 본 발명 여재의 성능 비교결과는 표 1과 같았다.
상기 표 1을 통해 확연하게 알 수 있는 바와 같이 다층 구조의 부직포재로 이루어진 본 발명의 여재는 단층구조인 종래의 종이재 휠타에 비해 현저히 높은 수명청정효율 및 3배 이상의 먼지 포집능력을 보유하고 있으며 또한 3배 이상의 수명연장효과를 겸비하는 여재임을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 여재와 종래 휠타의 물리적 물성을 비교 측정해보고자 본 발명의 여재와 종래 종이 휠타에서 가로, 세로 5㎝×15㎝의 시편을 종·횡방향으로 각 10매씩 채취하여 인장력 시험기를 통한 평균인장강도와 뮬렌(Mullen)형 파열강도시험기를 통한 파열강도 및 Frazile형 통기도 시험기를 통한 통기도(이때의 시험조건은 P=12.7mmAg일때의 공기량을 5회 측정)를 측정하여 비교해 본 결과 표 2와 같은 비교결과를 얻을 수 있었다.
상기 표 2를 통해 확연히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 여재는 종래의 종이재 휠타에 비해 현저히 우수한 인장강도와 파열강도를 유지하고 있어 여재로서의 내구성이 우수하면서도 종이보다 훨씬 높은 통기도를 발휘하고 있음에 따라 엔진 연소실로의 공기 흡기 작용이 더욱 원활하게 이루어지도록 하게 되며, 그에 따라 엔진에 걸리는 부하 감소효과까지도 기대할 수 있다.
[실시예 2]
비스코스레이온(섬도 1.5데니어, 섬유장 38m/m)과 폴리플로필렌(Poly Propylene)(섬도 0.9-1. 5데니어,섬유장 38-51m/m)으로 이루어지는 밑면층(1), 비스코스레이온 이온 (섬도 3d, 섬유장51m/m)과 폴리에스테르(섬도 1.4-6d, 섬유장 38m/m)로 이루어지는 중간층(2), 비스코스레이온 (섬도 3.0d, 섬유장 51m/m)과 저융점 폴리에스테르(섬도 2.0-3.0데니어, 섬유장51m/m)로 이루어지는 조면층(3)의 3개 부직포층으로 구성되는 73중량%의 웨브(4)를 일방향 및 그 반대방향으로 각각 니들링하여 각 섬유간을 일차적으로 약하게 결합시켰다.
이때의 침밀도는 63본/㎠, 침심은 3.0-9.0m/m로 니들링하였다. 상기 과정으로 각 섬유간이 약하게 결합된 상태인 3층구조의 웨브(4)를 얻은 다음, 상단롤은 상온, 하단롤은 115℃를 유지하는 히트프레스(Heat Press)를 사이로 통과시켜 저융점 폴리에스테르가 포함된 조면층 (3)을 살짝녹여 줌으로써 뜯김방지 효과를 얻도록 하고 이때의 틀 간격은 1.0m/m 로 설정하였다.
상기 과정으로 조면층(3) 표면이 살짝녹혀진 상태의 웨브(4)를 얻은 다음, 제1도에 도시된 바와 같이, 2개의 함침롤 구(6,6')사이로 통과시켜 가압접합 되도록 하되, 전술한 실시예 1의 예와 같이 아크릴계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐 아세테이트계 수지, 계면활성제, 침투제, 촉매제, 물 및 핑크색등 밝은색 계통의 안료를 복합한 27중량%의 수지를 마련하여 각각의 함침롤(6,6´)사이에 거품상태로 함침시켜줍으로서, 건조후 수지가 도포되면서 완전히 접합된 3층 구조의 웨브(4)를 얻을 수 있었다.
이때의 롤 간격은 0.3m/m 거품수지중량은 270g/ℓ로 선정하였다.
상기 과정으로 얻어진 웨브(4)구성요소중 폴리프로필렌이 혼합된 밑면층(1) 표면을 종이처럼 매끄럽게 형성해 주기 위해, 각기 다른 온도가 부여되는 10개의 캔드라이어(CAN DRYER)(A)를 제3도에 도시된 바와 같이 지그재그 형태로서 2열 종설시킨 상태에서 각각의 캔드라이어(A)사이로 웨브(4)를 통과시켜줌으로서, 밑면층(1) 표면이 매끄럽게 형성된 3층구조의 부직포재 여재를 얻을 수 있었다.
이때의 성형조건으로, 1번, 3번, 6번 캔드라이어는 1.4Kg/㎠의 스팀압력을, 5번, 7번, 8번, 9번, 10번 캔드라이어는 4.5Kg/㎠의 스팀압력을, 2번,4번 캔드라이어는 상온에서 처리해야만 밑면층(1)의 주름 형성이 방지되면서 매끈한 표면을 얻을 수 있었던바, 이러한 설정수치는 반복되는 시험과정을 통해 얻어진 것이다.
이와 같은 과정으로 얻어진, 밑면층(1)이 매끄러운 3층 구조의 여재는 공기청정기의 여재로서 유용하게 적용할 수 있게 되며, 종래의 종이 휠타와 본 실시예에서 얻어진 여재의 성능 및 물리적 물성비교치는 상기한 제1실시예에서 인용된 표 1 및 표 2와 거의 동등하다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 얻어지는 여재는 3개층의 부직포재로 접합구성되면서 고도의 공기통기성을 보유하면서도 그 물성이 강하여 장기간에 걸쳐서 고유 기능을 발휘하게 됨으로서, 그 사용수명의 연장효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 여재를 구성하는 각각의 부직포층, 즉 밑면층과 중간층 및 조면층의 섬도 및 섬유장이 각기 다르게 형성되어 있음에 따라 분진 입자의 크기에 따른 선별적 포집작용이 이루어지게 되면서 고도의 분진 포집효율을 얻게 되며, 필요에 따라서는 여재에 포집된 상태의 분진을 압축공기분사로 손쉽게 제거한 후 재사용할 수도 있게되는 한편, 특정 안료의 첨가로 핑크빛 밝은색 계통의 색채를 부여해주는 간단한 방법을 채택하여 여제에의 분진 포집상태를 육안으로 쉽게 판별하면서 가장 적절한 시기에 분진은 제거해주거나 공기청정기를 교체해 줄수 있도록 하게 되는 등 여러가지의 잇점을 겸비하는 우수한 발명인 것이다.

Claims (10)

  1. 섬도 1.5데니어, 섬유장 38m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0데니어, 섬유장 25-35m/m의 코튼으로 이루어지는 밑면층, 섬도 3데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0-7.0데니어, 섬유장51m/m의 폴리에스테르로 이루어지는 중간층, 섬도 3.0데니어 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0-3.0데니어, 섬유장 51m/m의 폴리에스테르로 이루어지는 조면층의 3개층으로 구성되는 70중량%의 웨브(web)를 일방향으로 니들링 하여 각 섬유간을 일차적으로 약하게 결합시킨 다음, 상호 근접설치되는 2개의 함침롤 사이로 통과시키되, 일측의 함침롤에는 소공이 무수히 천공된 매쉬(8)를 감아준 상태에서 아크릴계 수지와 멜라민계 수지, 폴리비닐 아세테이트계 수지, 계면활성제, 침투제, 촉매제, 물 및 핑크색 등 밝은색 계통의 안료를 복합한 30중량%의 수지를 마련하여 각각의 함침롤 사이에 거품상태로 함침시키면서 롤 사이를 통과하는 웨브에 도포하도록 함으로서 건조후 표면에 요철모양이 형성됨과 동시에 3개층이 수지에 의해 완전히 접합된 상태인 부직포재의 여재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 3개층으로 구성되는 웨브의 니들링 작업시 침밀도는 70㎠ 침심은 4-5m/m로 실시하고, 상기 과정으로 얻어진 웨브를 통과시키는 각 함침롤 사이의 간격은 0.2-3.0m/m로, 거품수지의 중량은 300-350g/l로 각각 설정하여 부직포재로 이루어진 3층구조의 여재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여제 제조방법.
  3. 밑면층과 중간층 및 조면층이 상호 결합되면서 3층 구조를 갖늦 부직포재의 웨브에 수지가 도포됨과 동시에 조면층의 표면에는 요철모양이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재.
  4. 제3항에 있어서, 웨브를 이루는 밑면층은 섬도 1.5데니어, 섬유장 38m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0데니어 섬유장 25-35m/m의 코튼으로 복합구성되고, 중간층은 섬도 3데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0-7.0데니어 섬유장 51m/m의 폴리에스테르로 복합구성되며 조면층은 섬도 3.0 데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0-3.0데니어, 섬유장 51m/m의 폴리에스테르로 복합구성 된 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재.
  5. 제3항에 있어서, 3층 구조의 웨브에 도포되는 수지는 아크릴계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지, 계면활성제, 침투제, 촉매제 , 물 및 핑크색이나 백색 등 밝은색 계통의 안료가 소정량씩 혼합구성된 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재.
  6. 섬도 1.5데니어 섬유장 38m/m의 비스코스레이온과 섬도 0.9-1.5데니어 섬유장 38-51m/m의 폴리플로필렌으로 이루어지는 밑면층, 섬도 3데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 1.4-6데니어 섬유장 38m/m 폴리에스테르로 이루어지는 중간층, 섬도 3.0데니어, 섬유장 51m/m의 비스코레이온과 섬도 2.0-3.0데니어, 섬유장 51m/m의 저융점 폴리에스테르로 이루어지는 조면층의 3개층으로 구성되는 73중량%의 웨브를 일방향 및 그 반대 방향으로 각각 니들링 하여 각 섬유간을 일차적으로 약하게 결합시킨 다음, 상단롤은 상온, 하단롤은 115℃를 유지하는 히트프레스의 롤 사이로 통과시켜 저융점 폴리에스테르가 혼합된 조면층을 살짝 녹여 줌으로서 뜯김방지효과를 얻도록 한 상태에서, 함침롤(6,6')사이로 통과시켜 가압접합되도록 하되, 아크릴계 수지와 멜라민계 수지, 폴리비닐아세테이트계 수지, 계면활성제, 침투제, 촉매제,물 및 핑크색등 밝은색 계통의 안료를 복합한 27중량%의 수치를 마련하여 각각의 함침롤 사이에 거품상태로 함침시키면서 롤 사이를 통과하는 웨브에 도포되도록 함으로서 각각의 층이 완전히 접합된 3층구조의 웨브를 얻도록 하고, 상기 과정으로 얻어진 웨브를 지그재그 형태로서 2열로 종설되면서 각기 다른 온도가 부여되는 10개의 캔드라이어(A) 사이로 통과시켜 폴리플로필렌에 혼합된 밑면층의 표면이 매끄럽게 성형된 상태인 3층 구조의 부직포재 여재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 3개층의 부직포로 구성되는 웨브의 니들링 작업시 침밀도는 63본/㎠ 침심은 3.0-9.0m/m로 실시하고 상기 과정을 거친 상태의 웨브를 통과시키게 되는 히트 프레스의 롤 간격은 1.0m/m로 설정하며, 2개의 함침롤 사이의 간격은 0.3m/m로, 거품수지 중량은 270g/l로 각각 설정하여 부직포재로 이루어진 3층 구조의 여재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여제 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 웨브를 이루는 밑면층의 표면을 매끄럽게 성형하기 위해 각기 다른 온도가 부여되면서 2열로 종설되는 캔드라이어(A) 중 1번, 3번, 6ㅓㄴ 캔드라이어는 1.4kg/㎠의 스팀압력을 5번, 7번, 8번, 9번, 10번 캔드라이어는 4,5kg/㎠의 스팀압력을, 2번, 4번 캔드라이어는 상온에서 처리토록 하면서 밑면층의 표면이 종이처럼 매끄럽게 성형된 상태인 3층 구조의 부직포재 여재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재 제조방법.
  9. 밑면층과 중간층 및 조면층이 상호 접합되면서 3층 구조를 갖는 부직포재의 웨브에 수지가 도포되되, 웨브를 이루는 조면층 표면은 융융성형되어 뜯김현상이 방지되도록 되고, 밑면층의 표면은 종이처럼 매끄럽게 성형된 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재.
  10. 제9항에 있어서, 웨브를 이루는 밑면층은 섬도 1.5데니어, 섬유장 38m/m의 비스코스레이온과 섬도 0.9-1.5데니어, 섬유장 38-51m/m의 폴리플로필렌으로 복합구성되고, 중간층은 섬도 3데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 1.4-6데니어 섬유장 38m/m의 폴리에스테르로 복합구성되며, 조면층은 섬도 3.0데니어, 섬유장 51m/m의 비스코스레이온과 섬도 2.0-3.0데니어, 섬유장 51m/m의 저융점 폴리에스테로 복합구성된 것을 특징으로 하는 자동차 공기청정기용 여재.
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