WO2016013836A1 - 탈취용 필터재 및 이를 이용한 탈취방진 복합필터 - Google Patents

탈취용 필터재 및 이를 이용한 탈취방진 복합필터 Download PDF

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WO2016013836A1
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filter material
deodorizing
bulky layer
activated carbon
thermal adhesive
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English (en)
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변성원
위철호
김연상
여상영
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B60H3/06—Filtering

Definitions

  • the present invention relates to a deodorizing filter material and a deodorization dustproof composite filter using the same, and more particularly, a thermally bonded carded web manufactured by using a herbicidal composite yarn as a support for supporting activated carbon particles for deodorization.
  • a thermally bonded carded web manufactured by using a herbicidal composite yarn as a support for supporting activated carbon particles for deodorization.
  • a method of including activated carbon in an air filter used for automobile air conditioning for deodorization or for removing hydrocarbons is to insert an activated carbon layer between two nonwoven fabrics.
  • the activated carbon layer in the case of forming the activated carbon layer according to this method, it is common to disperse together with an adhesive, for example, hot-melt powder, which is fixed therein in order to prevent the falling of the activated carbon to be inserted, and then thermally bond to the adhesive. As a result, the effective amount of activated carbon was reduced, and the air permeability of the entire filter material was inevitable. In addition, in this method, in order to fix as much activated carbon as necessary, the structure of the "active carbon layer / adhesive layer" has often to be repeated, which has caused a worsening of breathability.
  • an adhesive for example, hot-melt powder
  • KR2009-0015347A discloses a dense layer, a middle layer, a bulky layer, and an air cleaner filter for automobiles, which are thermally fused by activated carbon fibers on the dense layer including Cisco-type low melting polyethylene terephthalate fibers.
  • the formation of the dense layer, the intermediate layer and the bulky layer is controlled by the method of varying the fineness of the fibers constituting each layer.
  • the method of forming the bulky layer by varying the fineness of the fibers may be additionally referred to as disclosed in KR1998-072079A, KR2001-0089865A KR2006-0016283A, and the like.
  • KR2007-0035344A prepares a web made of short fibers in which high melting point yarns and low melting point yarns are mixed, and then heats to form a bulky nonwoven fabric having a lower surface where the high melting point yarns are bound to each other due to the molten low melting point yarns.
  • a method of manufacturing a composite filter by spraying a deodorizing powder on a bulky nonwoven fabric and then laminating a meltblown nonwoven fabric and a spunbond nonwoven fabric is disclosed.
  • KR2008-0112560 discloses a nonwoven fabric produced by using a fiber obtained by stretching a polyolefin resin and then crimping it.
  • Another object of the present invention is to provide a deodorizing and dustproof composite filter using the filter material.
  • the present invention provides a thermally bonded carded web (TBCW) formed by thermally bonding a carded web; A bulky layer formed by carding short fibers on the card TBCW and then needle punching; Activated carbon powder dispersed in the bulky layer; And a second thermal adhesive card web laminated on the bulky layer.
  • TBCW thermally bonded carded web
  • the fibrous material of the first thermal adhesive card web, the bulky layer, and the second thermal adhesive card web is a sheath type PP / PE composite yarn or LM-PET.
  • the composite yarn has a fineness of 2 to 20 denier.
  • the weight of the first thermal adhesive card web and the second thermal adhesive card web is independently 20 to 150g / m 2 It is preferable.
  • the weight of the bulky layer is preferably 20 to 90 g / m 2 .
  • the activated carbon particles fixed in the bulky layer are preferably 200-400 g / m 2 .
  • the first thermal adhesive card web and the second thermal adhesive card web each have an air permeability of at least 600 cm 3 / cm 2 -sec measured by the ISO 9237 method;
  • the air permeability after the bulky layer fixed on the first and thermally bonded carded webs is formed is 500 cm 3 / cm 2 -sec or more;
  • the air permeability after the second heat adhesive filter material is laminated is preferably 200 cm 3 / cm 2 -sec or more.
  • the present invention provides a deodorization-dustproof composite filter in which a melt blown nonwoven fabric is laminated on one surface of the deodorizing filter material.
  • the air permeability measured by the ISO 9237 method of the composite filter is 80 cm 3 / cm 2 -sec or more.
  • Deodorizing filter material according to the present invention by forming a bulky layer on the support and fixing the activated carbon in the formed bulky layer, the air permeability measured by the ISO 9237 method has an excellent breathability of 200cm 3 / cm 2 -sec or more, By using the dust-absorbing melt blown nonwoven fabric laminated on one surface of the filter material for deodorization, a composite filter for deodorization and dustproof having an air permeability of 80 cm 3 / cm 2 -sec or more can be manufactured.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the deodorization-dust filter of the present invention.
  • a deodorizing filter material 10 includes a first thermally bonded carded web (TBCW) 11 formed by thermally bonding a carded web. ; A bulky layer 12 formed by carding short fibers 14 on the card TBCW and then needle punching; Activated carbon powder 15 included in the bulky layer 12; And a second heat-adhesive card web 13 stacked on the bulky layer 12.
  • TBCW thermally bonded carded web
  • a first feature in an embodiment of the present invention is the use of thermally bonded carded webs 11, 13 as a support for supporting the bulky layer 12 comprising activated carbon powder 15.
  • the thermally bonded carded web may be manufactured by carding a fibrous material and then thermally bonding according to a conventional method.
  • a sheath-core type composite yarn is used to obtain a low breathable high heat adhesive card web.
  • the sympo composite yarn used for this purpose the one disclosed in Republic of Korea Registration No. 1296615 may be used.
  • it is prepared using PP / PE composite yarn or LM-PET.
  • the fiber material used to manufacture the heat-bonded card web is preferably used 2 to 20 denier.
  • the heat-adhesive card web manufactured is inferior in breathability. This is considered to be because the density is too high or the space formed between the fibers is small.
  • more than 20 denier fibrous material may drop out of the activated carbon particles scattered thereon.
  • the weight of the heat-adhesive card web made of the above-described material and fineness is preferably 20 to 150g / m 2 .
  • the weight of the web does not reach 20 g / m 2 , not only is not suitable for use as a support due to the decrease in strength, but also dropout of activated carbon particles may occur due to breakage occurring during needle punching described later.
  • the air permeability fall will become clear.
  • the air permeability of the heat-adhesive card web itself used as a support in the deodorizing filter material composed of a multilayer should be at least 600 cm 3 / cm 2 -sec.
  • the material generally used as the support in the prior art is a spunbond nonwoven of polypropylene or polyester.
  • the filter medium produced therefrom also has a large differential pressure due to its low breathability.
  • a heat-adhesive card web manufactured by using a polyethylene terephthalate (PET) spunbond nonwoven fabric of the same weight and a deep-sealing low melting point composite yarn (LM-PET) also made of polyethylene terephthalate is used as a support.
  • PET polyethylene terephthalate
  • LM-PET deep-sealing low melting point composite yarn
  • the bulky layer 12 is a layer for fixing the activated carbon particles 15.
  • the bulky layer 14 is formed by carding short fibers 14 on the thermally bonded carded web 11 described above and then needle punching.
  • the weight of the bulky layer 12 is preferably 20 to 90g / m 2 . If the weight of the bulky layer does not reach 20g / m 2 It is insufficient to fix the activated carbon particles to be described later to drop the particles when a large amount of activated carbon particles to be fixed. On the other hand, when it exceeds 90g / m 2 may cause a decrease in breathability.
  • the needle density of needle punching for fixing the bulky layer 12 and the first thermally bonded carded web 11 for example, the conventional pre-punching and the present punching density. It can be carried out at 500 ⁇ 4000 pieces / m 2 .
  • the activated carbon particles 15 When activated carbon particles are sprayed on the bulky layer 12, the activated carbon particles 15 are positioned in a space formed between the short fibers 14 of the bulky layer 12. In part, the activated carbon particles 15 may pass through the bulky layer 12 to be distributed on the first thermally bonded carded web. On the other hand, when spraying, suction is performed under the first heat-adhesive card web 11 on the lower surface to increase the packing density of the deodorizing powders.
  • the activated carbon can be used without limitation so long as it has a function of removing hydrocarbon gas or other odors.
  • an average particle diameter of 100 to 1500 ⁇ m is usually used.
  • Another advantage of the deodorizing filter material according to the present invention is that a large amount of activated carbon particles can be fixed without a separate adhesive such as hot melt powder. Specifically, it was confirmed that, according to experiments by the inventors of the weight of 30g / m 2 and a particle application amount of activated carbon in the case of forming the bee kicheung 200g / m 2 or more is possible, can be applied even 400g / m 2.
  • the thing of 30-100 mm in length of a short fiber it is preferable to use the thing of 30-100 mm in length of a short fiber. If the length of the short fibers does not reach 30 mm, inter-fiber entanglement is not sufficient, and if the length exceeds 100 mm, a process problem such as curling of the fiber on the roll during carding process increases.
  • the ventilation in the fixed state by needle punching is adjusted to 500 cm 3 / cm 2 -sec or more It is desirable to be.
  • the filter medium 10 according to the present invention is formed by laminating and then fixing a second thermal adhesive card web 13 on the bulky layer 12 fixed by the needle punching.
  • the fixing may be performed by needle punching or by pressing at the same time dissolving only the low-melting sheath portion of the core sheath composite yarn without intervening the adhesive.
  • the material and manufacturing method of the second thermal adhesive card web 13 are the same as those of the first thermal adhesive card web 13.
  • the weights of the first and second thermally adhesive card webs 11 and 13 may be the same or different.
  • the weights of the first and second thermal adhesive card webs 11 and 13 may be equally designed.
  • the weight of the second thermal adhesive card web can be reduced to minimize the loss of air permeability.
  • the weight of the first and second heat-adhesive card webs (11, 13) may be the same or different, and in any case, the deodorizing filter media (10) has a ventilation of 200 cm 3 / cm 2 -sec or more is preferably adjusted.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the layer structure of a deodorizing dustproof composite filter according to the present invention.
  • the above-described deodorizing filter material 10 may be combined or stacked with the anti-vibration filter material 21 to be manufactured as a composite filter 20 having both deodorization and dustproof functions at the same time.
  • Typical examples of the dustproof filter material 21 used for the above purpose are melt blown nonwoven fabrics.
  • the meltblown nonwoven fabric exhibits excellent characteristics as a filter of medium and high performance.
  • the medium and high performance filters refer to the filters corresponding to the MERV 7 to 16 level of the American Air Filter Standard ANSI / ASHRAE 52.2 (1999), and the dust-proof melt-blown nonwoven fabric of the present invention is not limited as long as it is a dust-proof filter conforming to this standard. Can be used as
  • the dustproof filter material 21 is a meltblown nonwoven fabric
  • the support or fixing function for activated carbon particles may be simultaneously performed.
  • the thermal adhesive card nonwoven fabric contacting the meltblown nonwoven fabric is omitted, and the composite The filter may be manufactured in a form in which the first heat-adhesive card web, the bulky layer to which activated carbon is fixed, and the meltblown nonwoven fabric are sequentially laminated and bonded.
  • the deodorizing filter material 10 and the dustproof filter material 21 may be, for example, a variety of known materials such as needle punching, heat bonding such as calendering, adhesive using a pressure-sensitive adhesive or an adhesive such as powder or non-woven hot melt adhesive. It can be glued by means.
  • one or both surfaces of the deodorization-dustproof composite filter 20 of the present invention consisting of the deodorizing filter material 10 and the dustproof filter material 21 may be provided with additional layers having various purposes.
  • a spunbond nonwoven fabric may be laminated on the dustproof filter material or between the deodorizing filter material and the dustproof filter material to protect the filter material or to impart the shape stability of the composite filter.
  • the deodorization-dustproof filter may be further subjected to electrostatic treatment according to a known method after lamination.
  • a widely used electrostatic treatment method is to process the wire type corona charging method at room temperature, but is not limited thereto.
  • cardiac herbaceous composite yarn (LM-PET, 10 denier) whose supercomponent is co-PET and core component is PET, and then thermally bonded (130 ° C., 1ton / cm 2 ) to 30 g / m 2 first thermal adhesive Preparing a Card Web
  • the air permeability of the first thermally adhesive card web was 700 cm 3 / cm 2 -sec.
  • the prepared needle punched nonwoven fabric was used as a lower supporter, and 20 to 40 mesh of activated carbon particles were uniformly dispersed in an amount of 200 g / m 2 thereon.
  • a 20g / m 2 polypropylene meltblown nonwoven fabric (1-10 denier) laminated with a spunbond nonwoven fabric was covered on the applied activated carbon and thermally bonded at a temperature of 200 ° C. using a laminate to prepare a filter for deodorization and dustproofing.
  • Deodorizing and dustproof filters were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of scattering of activated carbon particles was increased to 300 g / m 2 .
  • the first thermal adhesive card web / bulky layer made in the same manner as in Example 1 was dispersed with 20 to 40 mesh of activated carbon particles in an amount of 200 g / m 2 , and then carded with a deep sheath composite yarn (LMPET 10 denier).
  • LMPET 10 denier a deep sheath composite yarn
  • the melt blown nonwoven fabric was laminated on the prepared deodorizing filter material on the second heat-adhesive card web, and thermally bonded at a temperature of 200 ° C. using a laminate to prepare a deodorization-dustproof filter.
  • Deodorizing and dust-proof filters were prepared in the same manner as in Example 1, except that 30 g / m 2 PET spunbond nonwoven fabric was used as a support instead of the first heat-adhesive card web.
  • Deodorizing and dustproof filters were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of scattering of activated carbon particles was increased to 300 g / m 2 .
  • a deodorization-dustproof filter was prepared by directly dispersing activated carbon particles at a weight of 300 g / m 2 on a first heat-adhesive card web, then laminating a meltblown nonwoven fabric and thermally bonding it. .
  • Deodorizing and dustproof filters were prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the activated carbon particles were directly dispersed on the first heat-adhesive card web at a weight of 200 g / m 2 .
  • the thickness of the sample was measured using a thickness gauge of MITUTOYO according to KS K ISO 9073-1, and the basis weight was calculated as g / m 2 based on KS K 0514.
  • the air permeability of the prepared activated carbon composite filter media was measured three times by taking samples from the left, right, and middle parts except for the edge part using a Prezier type air permeability tester (AP-360) of ISO 9237 standard. Calculated. The air pressure used for the measurement was 125 Pa.
  • AP-360 Prezier type air permeability tester
  • the unit was manufactured with the media of the prepared sample, and the toxic gas removal efficiency was measured.
  • the flow rate was set to 150 m 3 / h and the toluene gas concentration was set to 80 ppm as the noxious gas. While measuring the inlet gas concentration after 5 minutes, the adsorption efficiency was measured.
  • the deodorization-dustproof filter manufactured in the embodiments according to the present invention has good activated carbon leaving state, high gas removal efficiency, and high air permeability, so it is preferable to use as filter medium.
  • Comparative Example 3 was the highest among the prepared filter media, the lack of a binder for fixing activated carbon showed a phenomenon that the activated carbon was released, which was not preferable for use as a filter media.
  • the prototypes made in Comparative Examples 1 and 2 had good activated carbon leaving state, but because the air permeability is very low, it is expected to take a lot of differential pressure when used as a filter, this is also not preferable to use as a filter medium.
  • the composite filter of the present invention can be used as a cabin air filter, an air conditioner or an air cleaning filter for automobiles.
  • Short fibers 15. Activated carbon particles

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Abstract

본 발명서는 카드 웹(carded web)을 열접착하여 형성된 제1 열접착 카드 웹(thermally bonded carded web, TBCW); 상기 카드 TBCW 상에 단섬유를 카딩한 다음 니들펀칭하여 형성된 벌키층; 상기 벌키층에 산포되어 포함된 활성탄 분말; 및 상기 벌키층 상에 적층된 제2 열접착 카드 웹;을 포함하는 탈취용 필터재 및 이를 이용항 탈취-방진용 필터를 제공한다. 본 발명에 따르는 탈취용 필터재는 ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 200cm3/cm2-sec 이상의 우수한 통기성을 가진다.

Description

탈취용 필터재 및 이를 이용한 탈취방진 복합필터
본 발명은 탈취용 필터재 및 이를 이용한 탈취방진 복합필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈취용 활성탄 입자를 지지하는 지지체로서 심초형 복합사를 이용하여 제조된 열접착 카드 웹(thermally bonded carded web) 상에 벌키층을 형성함으로써, 통기성이 향상된 탈취용 필터재 및 이를 이용하여 제조되는 탈취-방진용 필터에 관한 것이다.
자동차 공조용으로 사용되는 에어필터에 소취용 또는 탄화수소류(예, 스티렌)의 제거용으로 활성탄을 포함시키는 방법으로 일반적으로 사용되는 방법은 두 매의 부직포 사이에 활성탄층을 삽입하는 방법이다.
그러나 이 방법에 따라 활성탄층을 형성하는 경우, 삽입되는 활성탄의 탈락을 방지하기 위하여 이들을 고정하는 접착제, 예를 들어 핫-멜트 파우더와 함께 분산한 다음 열접착하는 방법이 통상적이고 이 경우, 접착제에 의하여 활성탄의 유효량감소, 필터재 전체의 통기성 감소가 필연적이었다. 또한 이 방법의 경우, 필요한 만큼의 활성탄을 고정하기 위하여는 `활성탄층/접착제층`의 구조가 반복되어야 하는 경우가 많았고, 이는 통기성이 더욱 악화되는 원인이 되어 왔다.
상기 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 벌키층을 포함하여 다층으로 형성된 공조용 필터재에 관하여 다양한 선행기술이 알려져 있다.
예를 들어, KR2009-0015347A에는 시스코아형 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 포함하는 조밀층, 중간층, 벌키층 및 상기 조밀층 상에 활성탄소 섬유 적층되어 열융착된 자동차용 에어클리너 필터가 개시되어 있다. 상기 문헌에서, 조밀층, 중간층 및 벌키층의 형성은 각 층을 구성하는 섬유의 섬도를 달리하는 방법으로 조절된다.
섬유의 섬도를 달리하여 벌키층을 형성하는 방법은 추가적으로 KR1998-072079A, KR2001-0089865A KR2006-0016283A 등에 개시된 바를 참조할 수 있다.
한편, KR2007-0035344A에는 고융점사와 저융점사가 혼합된 단섬유들로 이루어진 웹을 준비한 다음 열을 가하여 고융점사들이 용융된 저융점사들로 인해 서로 결착된 하면을 갖는 벌키 부직포를 형성하고, 상기 벌키 부직포에 탈취분말을 스프레이한 다음 멜트블로운 부직포 및 스펀본드 부직포를 적층하여 복합필터를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
상기 특허문헌과 유사한 방법으로서, KR2006-0108418A에는저융점섬유가 혼합된 섬유면을 통상의 부직포 제조공법에 따라 카딩하고 성형하여 단섬유 웨브 상태로 공급하고, 그 하부에 멜트블로운 부직포시트를 도입하여 이층구조로 하고 이를 연속하여 니들펀칭하고 열칼렌더링하는 것을 특징으로 하는 고효율 기체 필터용 다층 복합부직포의 제조방법의 개시되어 있다.
한편, KR2008-0112560에는 폴리올레핀계 수지를 연신한 다음 크림핑시켜 얻은 섬유를 이용하여 제조되는 부직포가 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행기술들에 의한 경우도 통기량 감소문제는 여전히 해결되지 않고 있다.
본 발명의 목적은 지지체 상에 벌키층을 형성하하여 통기성이 향상된 탈취용 필터재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 필터재를 이용한 탈취-방진용 복합필터를 제공하는 것이다.
본 발명서는 카드 웹(carded web)을 열접착하여 형성된 제1 열접착 카드 웹(thermally bonded carded web, TBCW); 상기 카드 TBCW 상에 단섬유를 카딩한 다음 니들펀칭하여 형성된 벌키층; 상기 벌키층에 산포되어 포함된 활성탄 분말; 및 상기 벌키층 상에 적층된 제2 열접착 카드 웹;을 포함하는 탈취용 필터재를 제공한다.
상기 제1 열접착 카드 웹, 벌키층 및 제2 열접착 카드 웹의 섬유소재는 심초형 PP/PE 복합사 또는 LM-PET인 것이 바람직하다.
상기 복합사는 섬도가 2 내지 20데니어인 것이 바람직하다.
상기 제1 열접착 카드 웹 및 제2 열접착 카드 웹의 무게는 독립적으로 20 내지 150g/m2인 것이 바람직하다.
상기 벌키층의 무게는 20 내지 90g/m2인 것이 바람직하다.
상기 벌키층에 고정된 활성탄소 입자는 200-400g/m2인 것이 바람직하다.
상기 제1 열접착 카드 웹 및 제2 열접착 카드웹은 ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 각각 600cm3/cm2-sec 이상이고; 상기 제1 및 열접착 카드 웹 상에 고정된 벌키층이 형성된 후의 공기투과도는 500cm3/cm2-sec 이상이며; 상기 제2 열접착 필터재가 적층된 후의 공기투과도는 200cm3/cm2-sec 이상;인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기 탈취용 필터재의 일면에 멜트블로운 부직포가 적층된 탈취-방진용 복합필터를 제공한다.
상기 복합필터의, ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 80cm3/cm2-sec 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 탈취용 필터재는 지지체 상에 벌키층을 형성하고 상기 형성된 벌키층에 활성탄소를 고정함으로써, ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 200cm3/cm2-sec 이상인 우수한 통기성을 가지며, 이를 이용하여, 상기 탈취용 필터재의 일면에 방진용 멜트블로운 부직포를 적층함으로써 공기투과도가 80cm3/cm2-sec 이상인 탈취-방진용 복합필터를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 탈취용 필터재의 실시형태에 대한 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 탈취-방진 필터의 다른 실시형태에 대한 모식적 단면도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 탈취용 필터재를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 탈취용 필터재(10)는 카드 웹(carded web)을 열접착하여 형성된 제1 열접착 카드 웹(thermally bonded carded web, TBCW)(11); 상기 카드 TBCW 상에 단섬유(14)를 카딩한 다음 니들펀칭하여 형성된 벌키층(12); 상기 벌키층(12)에 포함된 활성탄 분말(15); 및 상기 벌키층(12) 상에 적층된 제2 열접착 카드 웹(13);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
1. 제1 열접착 카드 웹(11)
본 발명의 실시형태에서 첫 번째 특징은 활성탄 분말(15)을 포함하는 벌키층(12)을 지지하는 지지체로서 열접착 카드 웹(11, 13)을 사용한다는 점이다. 상기 열접착 카드 웹은 통상의 방법에 따라, 섬유소재를 카딩한 다음 열접착하는 방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는 낮은 통기성이 높은 열접착 카드 웹을 얻기 위하여 심초형(sheath-core type)의 복합사를 사용한다. 이 목적으로 사용되는 심포형 복합사에 관하여는 대한민국 등록허 제1296615에 개시된 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 PP/PE 복합사 또는 LM-PET를 사용하여 제조한다.
본 발명에서, 상기 열접착 카드 웹을 제조하는데 사용되는 섬유소재는 바람직하게는 2 내지 20데니어의 것을 사용한다. 2데니어 미만의 섬유소재를 사용하는 경우에는 제조되는 열접착 카드 웹의 통기성이 떨어진다. 이는 밀도가 너무 높거나 또는 섬유사이에 형성되는 공간이 작기 때문으로 여겨진다. 한편 20데니어를 초과하는 섬유소재를 사용하는 경우에는 그 위에 산포되는 활성탄소 입자의 탈락이 발생할 수 있다.
한편 상술한 재질과 섬도로 제조되는 열접착 카드 웹의 무게는 20 내지 150g/m2인 것이 바람직하다. 웹의 무게가 20g/m2에 이르지 못하면 강도 저하로 인하여 지지체로 사용하는데 적합하지 않게 될 뿐만 아니라, 후술하는 니들펀칭시에 발생하는 파손으로 인한 활성탄 입자의 탈락이 발생할 수 있다. 한편, 150g/m2을 초과하는 경우에는 통기성 저하가 뚜렷하게 된다.
더욱 바람직하게는, 다층으로 구성되는 탈취용 필터재에서 지지체로 사용되는 열접착 카드 웹 자체의 통기도는 600cm3/cm2-sec 이상이어야 한다.
종래의 기술에서 상기 지지체로 일반적으로 사용되는 소재는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 소재의 스펀본드 부직포이다. 그러나, 이를 부직포를 지지체로 사용하는 경우에는 자체의 낮은 통기성으로 인하여 그로부터 제조되는 필터여재 역시 차압이 크다는 문제점이 있다. 발명자들의 반복실험에 의하면, 동일 중량의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 스펀본드 부직포와, 역시 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질의 심초형 저융점 복합사(LM-PET)를 사용하여 제조된 열접착 카드 웹을 지지체로서 비교한 경우, 통기량이 약 2배 이상으로 차이가 날 수 있음을 확인하였다.
2. 벌키층(12)
본 발명의 일 실시태양에 따르는 탈취용 필터재(10)에서, 벌키층(12)은 활성탄 입자(15)를 고정하기 위한 층이다. 상기 벌키층(14)은 상술한 열접착 카드 웹(11) 상에 단섬유(14)를 카딩한 다음, 니들펀칭하여 형성된다.
한편, 상기 벌키층(12)의 무게는 20 내지 90g/m2인 것이 바람직하다. 상기 벌키층의 무게가 20g/m2에 이르지 못하면 후술하는 활성탄소 입자의 고정이 충분치 못하여 다량의 활성탄소 입자를 고정하여야 하는 경우 입자의 탈락이 발생한다. 한편 90g/m2를 초과하는 경우에는 통기성 저하의 원인이 될 수 있다.
본 발명에서, 상기 벌키층(12)과 제1 열접착 카드 웹(11)을 고정하기 위한 니들펀칭의 침밀도에 관하여는 특별한 제한이 없어, 예를 들어, 통상적인 예비펀칭 및 본 펀칭 밀도인 500~4000 pieces/m2으로 실시할 수 있다.
상기 벌키층(12) 상에 활성탄 입자가 스프레이 되면 벌키층(12)의 단섬유(14) 사이에 형성되는 공간에 활성탄 입자(15)가 위치하게 된다. 부분적으로는 상기 활성탄 입자(15)는 상기 벌키층(12)을 통과하여 제1 열접착 카드 웹에 분포할 수도 있다. 한편, 스프레이 하는 때에, 하면의 제1 열접착 카드 웹(11)의 아래에서 석션(Suction)을 행하면 탈취분말들의 충진밀도를 높일 수 있다.
상기 활성탄은 탄화수소가스나 기타 악취를 제거하는 기능을 갖는 것이면 제한 없이 사용될 수 있다. 이 목적으로는 통상 평균입경 100~1,500㎛의 것이 사용된다.
본 발명에 따르는 탈취용 필터재의 다른 장점은 핫멜트 파우더와 같은 별도의 접착재 없이 많은 양의 활성탄 입자를 고정할 수 있다는 점이다. 구체적으로, 발명자들의 실험에 따르면 30g/m2의 무게로 상기 벌키층을 형성하는 경우에 활성탄 입자 도포량을 200g/m2 이상이 가능하고, 400g/m2 까지도 도포할 수 있음을 확인하였다.
종래의 방법에서 부직포 사이에 활성탄을 고정하는 방법으로서 핫멜트 파우더를 이용하여 활성탄/활성탄 입자 사이 또는 활성탄/부직포층을 고정하는 방법이 사용되었다. 그러나, 상기 핫멜트 접착제를 사용하는 경우 본 발명에서는 통기성 저하의 원인이 될 뿐만이 아니라, 특히, 많은 양의 활성탄을 고정하는 경우에는 `활성탄/핫멜트 파우더`를 순서대로 다층으로 적층시켜야 한다는 문제점이 있다. 본 발명에서는 벌키층(12)을 형성하는 단섬유 사이에 형성된 공간에 활성탄 입자(15)를 고정함으로써 상술한 문제점을 해결하여, 많은 양의 활성탄 입자를 고정하면서도 통기도의 저하가 없는 탈취용 필터재를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 상기 단섬유의 소재는 예를 들어, 추가적으로 열접착 공정이 필요한 경우를 고려하면 상술한 제1 열접착 카드 웹과 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 단섬유의 섬도에 관한 제한은 특별히 없다.
한편, 단섬유의 길이는 30 내지 100mm 길이의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 단섬유의 길이가 30mm에 이르지 못하면 섬유간 교락이 충분치 않고, 100mm를 초과하는 경우에는 카딩공정시 롤에 섬유가 말리는 등의 공정상의 문제점이 발생할 가능성이 커진다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시태양에서는 제1 열접착 카드 웹(11)상에 벌키층(12)이 적층된 다음, 니들펀칭으로 고정된 상태에서의 통기도는 500cm3/cm2-sec 이상으로 조절되는 것이 바람직하다.
3. 제2 열접착 카드 웹(13)
본 발명에 따르는 필터여재(10)는 상기 니들펀칭으로 고정된 벌키층(12) 상에 제 2 열접착 카드 웹(13)이 적층된 다음 고정되어 형성된다.
상기 고정은, 니들펀칭으로 수행되거나 접착제의 개재 없이, 심초형 복합사의 저융점 시스 부분만을 용해시킴과 동시에 압착하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 제2 열접착 카드 웹(13)의 소재와 제조방법에 관하여는 제1 열접착 카드 웹(13)과 동일하다.
한편, 본 발명에 따르는 탈취용 필터재에서, 제1 및 제2 열접착 카드 웹(11, 13)의 무게는 동일하거나 또는 다를 수 있다. 예를 들어, 제조된 탈취용 필터재가 단독으로 사용되는 경우에는 상기 제1 및 제2 열접착 카드 웹(11, 13)의 무게가 동일하게 설계될 수 있다. 다른 예로서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 제2열 접착 카드 웹의 상면에 다른 소재가 적층되어 사용되는 경우에는 제2열 접착 카드 웹의 무게를 줄여 통기도의 손실을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 제1 및 제2 열접착 카드 웹(11, 13)의 무게가 동일하거나 또는 다르게 설계될 수 있고, 어느 경우나 상기 탈취용 필터여재(10)는 통기도가 200cm3/cm2-sec 이상으로 조절되는 것이 바람직하다.
4. 탈취-방진 복합필터
도 2는 본 발명에 따르는 탈취방진 복합필터의 층구성을 설명하는 모식적 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 탈취용 필터재(10)는 방진용 필터재(21)와 결합 또는 적층되어 탈취-방진기능을 동시에 가지는 복합필터(20)로 제조될 수 있다.
상기 목적으로 사용되는 방진용 필터재(21)로서 대표적인 것은 멜트블로운 부직포이다. 상기 멜트블로운 부직포는 중·고성능의 필터로서 우수한 특성을 발휘한다. 중·고성능 필터란 미국 공기필터규격 ANSI/ASHRAE 52.2(1999)의 MERV 7 내지 16 수준에 해당하는 필터들을 지칭하며, 이 규격에 부합하는 방진용 필터라면 제한 없이 본 발명의 방진용 멜트블로운 부직포로 사용될 수 있다.
한편, 방진용 필터재(21)가 멜트블로운 부직포인 경우에는 활성탄 입자에 대한 지지 또는 고정기능을 동시에 수행할 수 있으며, 이 경우에는 멜트블로운 부직포에 접하는 열접착 카드 부직포가 생략되어, 복합필터가 제1 열접착 카드 웹, 활성탄이 고정된 벌키층 및 멜트블로운 부직포가 순서대로 적층 및 접착된 형태로 제작될 수 있다.
탈취용 필터재(10)와 방진용 필터재(21)는 예를 들어, 니들펀칭, 칼렌더링과 같은 열접착, 감압성 점착제나 파우더나 부직포 형태의 핫멜트 접착제 등 접착제를 이용한 접착 등 다양한 공지의 수단으로 접착될 수 있다.
한편, 상기 탈취용 필터재(10) 및 방진용 필터재(21)로 이루어진 본 발명의 탈취-방진 복합필터(20)의 일면 또는 양면에는 다양한 목적을 가진 추가 층들이 구비될 수 있다. 예를 들어 상기 방진용 필터재 위에, 또는 탈취용 필터재와 방진용 필터재 사이에 필터재를 보호하거나 또는 복합필터의 형태안정성도 부여할 목적으로 스펀본드 부직포가 적층될 수 있다. 또한, 상기 탈취-방진용 필터는 적층 후에 공지의 방법에 따라 정전처리가 추가로 수행될 수 있다. 널리 사용되는 정전처리 방식은 상온상태에서 와이어(wire) 타입의 코로나 대전방식으로 처리하는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저, 초성분이 co-PET이고 심성분이 PET인 심초형 복합사(LM-PET, 10데니어)를 카딩한 다음 열접착하여(130℃, 1ton/cm2) 30g/m2의 제1 열접착 카드 웹을 준비하였다 상기 제1 열접착 카드 웹의 공기투과도는 700cm3/cm2-sec이었다.
다음으로, 10데니어의 LM-PET를 상기 제 1 열접착 카드 웹 상에 카딩한 다음 15~30mm 간격으로 니들펀칭하여 벌키층을 형성하였다. 상기 제조된 제1 열접착 카드 웹/벌키층으로 구성된 2층의 공기투과도는 550cm3/cm2-sec이었다.
제조된 니들펀칭 부직포를 하부지지체로 하고, 그 위에 20~40mesh 크기의 활성탄 입자를 200g/m2의 양으로 균일하게 산포하였다.
스펀본드 부직포가 합지된 20g/m2 폴리프로필렌 멜트블로운 부직포(1~10데니어)를 도포된 활성탄 위에 덮어서 라미네이트를 이용하여 200℃의 온도에서 열접착하여 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
실시예 2
활성탄 입자의 산포량을 300g/m2으로 증량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 만든 제1 열접착 카드 웹/벌키층에 20~40mesh 크기의 활성탄 입자를 200g/m2의 양으로 산포한 다음, 그 위에 심초형 복합사(LMPET 10데니어)를 카딩하여 제2 열접착 카드 웹으로(제1 열접착 카드 웹과 동일한 무게) 덮은 후, 라미네이트를 이용하여 200℃의 온도에서 열접착하여 의 탈취용 필터재를 제조하였다.
제조된 탈취용 필터재에 멜트블로운 부직포를 제 2 열접착 카드 웹 상에 적층하여 라미네이트를 이용하여 200℃의 온도에서 열접착하여 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
비교예 1
제1 열접착 카드 웹 대신에 30g/m2의 PET 스펀본드 부직포를 지지체로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
비교예 2
활성탄 입자의 산포량을 300g/m2으로 증량한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
비교예 3
벌키층을 형성하지 않은 채, 제1 열접착 카드 웹 상에 직접 활성탄 입자를 300g/m2의 무게로 산포한 다음 멜트블로운 부직포를 적층하고 열접착하는 방법으로 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
비교예 4
제1 열접착 카드 웹 상에 직접 활성탄 입자를 200g/m2의 무게로 산포한 것을 제외하고는 비교예 3과 동일한 방법으로 탈취-방진용 필터를 제조하였다.
평가
1. 두께 및 평량
시료의 두께는 KS K ISO 9073-1에 의거 MITUTOYO의 두께 측정기를 사용하였고 평량은 KS K 0514에 의거하여 g/m2로 계산하였다.
2. 공기투과도
제조된 활성탄 복합필터 여재의 공기투과도는 ISO 9237 규격의 프레지어형 공기투과도 시험기(AP-360)를 이용하여, 변부를 제외한 좌, 우, 중간부분에서 각각 샘플을 채취하여 3회 측정한 뒤 평균값을 계산하였다. 측정에 사용된 공기압력은 125Pa이었다.
3. 가스제거 효율
제조된 시료의 여재로 유닛을 제조하여 유해가스제거효율을 측정하였다. 유해가스제거효율 평가 장비(PAF 113,TOPAS GMBH)를 이용하여 유량을 150m3/h, 유해가스로서 톨루엔 가스 농도를 80ppm으로 설정하고 초기 유입가스 의 농도를 측정한 다음 시간에 따른 유출농도를 측정하면서 5분 후의 유입가스 농도를 측정하여 흡착효율을 측정하였다.
4. 활성탄의 이탈상태
탈취-방진용 여재를 유닛으로 제조하는 절곡공정(Pleating)에서, 여재 사이로 활성탄이 50ea/m2 이하로 탈락하면 `양호`로, 이를 초과하는 양으로 탈락하면 `이탈`로 기록하였다.
실시예 및 비교예들에 대한 상기 물성평가결과를 아래의 표에 정리하였다.
표 1
공기투과도cm3/cm2-sec 활성탄 이탈상태 가스제거효율(%)
실시예 1 157 양호 50
실시예 2 120 양호 73
실시예 3 166 양호 50
비교예 1 85 양호 49
비교예 2 49 양호 65
비교예 3 159 이탈 40
비교예 4 124 이탈 58
본 발명에 따르는 실시예들에서 제조된 탈취-방진필터는 활성탄 이탈상태도 양호하였고, 가스제거효율도 높았으며, 통기도도 높은 수준이어서서 필터여재로 사용하기에 바람직하다.
반면, 제조된 필터여재 중에서 비교예 3의 통기도가 가장 높았으나, 활성탄을 고정시켜 주는 바인더가 부족하여 활성탄이 이탈하는 현상을 보여서 이는 필터여재로 사용하기에 바람직하지 못하였다. 또한, 비교예 1과 2에서 만든 시제품은 활성탄 이탈상태는 양호하였으나, 통기도가 매우 낮아서 필터로 사용시 차압이 많이 걸릴 것으로 예상되므로, 이 것도 필터여재로 사용하기에 바람직하지 못하다.
본 발명의 복합필터는 자동차의 캐빈 에어필터, 공조용 또는 공기청정용 필터 등으로 사용될 수 있다.
10.. 탈취용 필터재 11.. 제1 열접착 카드 웹
12.. 벌키층 13.. 제2 열접착 카드 웹
14.. 단섬유 15.. 활성탄 입자
20.. 탈취-방진 복합필터 21.. 방진용 필터재

Claims (8)

  1. 카드 웹(carded web)을 열접착하여 형성된 제1 열접착 카드 웹(thermally bonded carded web, TBCW);
    상기 카드 TBCW 상에 단섬유를 카딩한 다음 니들펀칭하여 형성된 벌키층;
    상기 벌키층에 산포되어 포함된 활성탄 분말; 및
    상기 벌키층 상에 적층된 제2 열접착 카드 웹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 열접착 카드 웹, 벌키층 및 제2 열접착 카드 웹의 섬유소재는 심초형 PP/PE 복합사 또는 LM-PET인 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복합사는 섬도가 2 내지 20데니어이고; 상기 제1 열접착 카드 웹 및 제2 열접착 카드 웹의 무게는 독립적으로 20 내지 150g/m2인 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 벌키층의 무게는 20 내지 90g/m2인 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 벌키층에 고정된 활성탄소 입자는 200 내지 400g/m2인 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열접착 카드 웹 및 제2 열접착 카드웹은 ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 각각 600cm3/cm2-sec 이상이고;
    상기 제1 및 열접착 카드 웹 상에 고정된 벌키층이 형성된 후의 공기투과도는 500cm3/cm2-sec 이상이며;
    상기 제2 열접착 필터재가 적층된 후의 공기투과도는 200cm3/cm2-s 이상;인 것을 특징으로 하는 탈취용 필터재.
  7. 제1항의 탈취용 필터재의 일면에 멜트블로운 부직포가 적층된 탈취-방진용 복합필터.
  8. 제7항에 있어서, ISO 9237 방법으로 측정된 공기투과도가 80cm3/cm2-sec 이상인 것을 특징으로 하는 탈취-방진용 복합필터.
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