WO2021251678A1 - 공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품 - Google Patents

공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품 Download PDF

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WO2021251678A1
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air filter
nonwoven fabric
point polyester
melting point
melting
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조경제
김대희
이광교
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도레이첨단소재 주식회사
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    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
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    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
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    • D04H1/542—Adhesive fibres
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
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    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing

Definitions

  • Nonwoven fabric for an air filter Disclosed are a nonwoven fabric for an air filter, a method for manufacturing the same, and an article. More specifically, a nonwoven fabric for an air filter having excellent shape stability and air permeability, a method for manufacturing the same, and an article are disclosed.
  • Air filters especially cabin air filters for automobiles or cartridge filters for air purifiers, are used by introducing external air into the room when cooling or heating the vehicle, or circulating air inside when the indoor air purifier is running.
  • a material used to filter out particles it is usually divided into an electrostatic type filter that filters out particles and a combination filter that adds antibacterial and deodorizing effects.
  • filters are classified according to which layers they contain or whether they are electrostatically treated, but they are basically composed of a support-membrane-separation layer-activated carbon (no electrostatic type)-support type.
  • the role of actually filtering particles is played by the membrane, and the role of removing the toxic gas is played by the activated carbon layer.
  • the role of maintaining the shape of the filter material performing the above function and maximizing the surface area of the filter to improve the filtration efficiency, as well as maintaining an appropriate porosity to always constant the differential pressure, thereby extending the life of the filter as a whole. support will be in charge. Accordingly, as a material that can provide a competitive price to consumers through mass production while exhibiting physical properties meeting the above purpose, it can be said that a nonwoven material is representative.
  • polyester based nonwovens are usually used in fields requiring shape stability or durability.
  • polyester-based spunbond nonwoven fabric produced by conventional thermal bonding, single component or core-sheath composite fibers are spun and laminated, and then thermally bonded with an embossing roll to impart strength and rigidity, usually 5 to 30% Because it gives a level of embossing bonding rate, it also has deformation followability while expressing appropriate level of tensile strength and elongation.
  • the bonding is excessive in a specific region rather than the bonding between the entire fibers constituting the nonwoven fabric, and the thermal adhesion between the entire fibers of the nonwoven fabric is weak, causing fluff or the overall sheet stiffness required for a specific application. This is insufficient, or when the thermocompression bonding rate is too high, a decrease in air permeability and an increase in differential pressure are caused.
  • the so-called hot air through method in which a high-temperature hot air is passed through the fibers to increase the thermal fusion bonding between the fibers, is used for thermal bonding.
  • a high temperature of at least 200°C is required, and the amount of hot air used at this time is also required.
  • the shape stability (ie, stiffness) of the final product is often less than the level required for filters.
  • One embodiment of the present invention provides a nonwoven fabric for an air filter having excellent shape stability and air permeability.
  • Another aspect of the present invention provides a method for manufacturing the nonwoven fabric for an air filter.
  • Another aspect of the present invention provides an article comprising the nonwoven fabric for an air filter.
  • One aspect of the present invention is
  • a core comprising a high melting point polyester
  • nonwoven fabric for an air filter having an MD direction compressive strength and a CD direction compressive strength measured according to JIS P8126 of 8 to 25N independently of each other, and irreversible bendability.
  • the intrinsic viscosity (IV) of the high melting point polyester and the intrinsic viscosity (IV) of the low melting point polyester are each independently from 0.640 to 0.660, and the weight ratio of the high melting point polyester to the low melting point polyester is 70:30 ⁇ 90:10, the melting point of the high melting point polyester is 250 ⁇ 260 °C, the melting point of the low melting point polyester may be 200 ⁇ 230 °C.
  • the air filter nonwoven fabric may have a maximum irreversible bending height of 25 to 60 mm after bending.
  • the nonwoven fabric for air filter may be configured such that an irreversible bending width gradually increases from the top to the valley after bending.
  • the basis weight of the nonwoven fabric for the air filter may be 50 to 80 gsm.
  • the air permeability of the nonwoven fabric for the air filter may be 200 ccs or more, and the thickness may be 0.20 to 0.50 mm.
  • the nonwoven fabric for the air filter does not have an embossed pattern on the surface, and may have a fineness of 10 to 15 denier.
  • Another aspect of the present invention is
  • An article comprising the nonwoven fabric for an air filter is provided.
  • the article may be a support for a mask, a support for an air filter, an air filter or an air purifier.
  • Another aspect of the present invention is
  • the manufacturing method of the nonwoven fabric for an air filter includes preliminarily thermal bonding the nonwoven web formed in step (S20) with a calender roll without a pattern, followed by a hot air method, an embossing roll method having a thermal compression ratio of 5 to 15%, or a combination thereof to 180 It may further include the step (S30) of thermal bonding at ⁇ 240 °C.
  • a hot air method, an embossing roll method having a thermal compression ratio of 5 to 15%, or a combination thereof to heat bonding at 180 to 240° C. (S30) It provides a method of manufacturing a nonwoven fabric for an air filter.
  • the thermal bonding step (S30) may be performed through a contact type, a non-contact type, or a thermal bonding method combining these two methods under a temperature condition of 180 to 240 °C.
  • the nonwoven fabric according to an embodiment of the present invention is spun in a sheath/core form with a higher fineness (10 denier or more) than a polyethylene terephthalate (PET) spunbond nonwoven fabric used and produced in the past, and is non-contact thermal bonding rather than thermal bonding by embossing.
  • a method air through bonding, etc.
  • filter support It is possible to secure the required air permeability and shape stability.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a bent form after bending processing of a nonwoven fabric for an air filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a bent form after bending of a nonwoven fabric for an air filter according to the prior art.
  • the term "irreversible pleating property” refers to when bending is performed using a pleating machine, the bent shape is not deformed in a state where no external force is applied, and the original bent shape is intact. It means to retain the property.
  • maximum irreversible pleated height means the maximum bending height at which irreversible bending can be realized. Therefore, when an attempt is made to bend to a height higher than the maximum irreversible bending height, irreversible bending is not performed and the original bent shape cannot be maintained. For reference, as the bending height increases, irreversible bending becomes difficult.
  • the term "irreversible pleated width” refers to the width between two inclined surfaces facing each other after bending that realizes the maximum irreversible bending height.
  • the nonwoven fabric for an air filter includes a core portion including high-melting-point polyester and a sheath portion including low-melting-point polyester.
  • the intrinsic viscosity (I.V) of the high-melting-point polyester and the intrinsic viscosity (I.V) of the low-melting-point polyester may be each independently of each other from 0.640 to 0.660.
  • the weight ratio of the high melting point polyester to the low melting point polyester may be 70:30 ⁇ 90:10.
  • the melting point of the high melting point polyester is 250 ⁇ 260 °C
  • the melting point of the low melting point polyester may be 200 ⁇ 230 °C.
  • the high melting point polyester is polyethylene naphthalate (PEN), polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polyhydroxyalkanoate (PHA), polyhydroxybutyrate (PHB) , polyethylene adipate (PEA), polybutylene succinate (PBS), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), Vectran, or a combination thereof may include
  • the low melting point polyester may include a copolymerized polyethylene terephthalate such as poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) or poly(ethylene terephthalate-co-isophthalate).
  • PHBV poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)
  • PHBV poly(ethylene terephthalate-co-isophthalate).
  • the nonwoven fabric for air filter has a compressive strength in an MD direction and a compressive strength in a CD direction measured according to JIS P8126, each independently of each other, of 8 to 25N (Newton).
  • a compressive strength in an MD direction and a compressive strength in a CD direction measured according to JIS P8126 each independently of each other, of 8 to 25N (Newton).
  • the nonwoven fabric for an air filter has irreversible bendability.
  • the air filter nonwoven fabric may have a maximum irreversible bending height of 25 to 60 mm after bending.
  • the nonwoven fabric for an air filter may be configured such that the irreversible bending width gradually increases from the top to the valley after bending.
  • the nonwoven fabric for air filter is not configured so that the irreversible bending width after bending increases from the top to the valley portion and then decreases, decreases and then increases, increases and then decreases, then increases again, decreases and then increases and then decreases again.
  • the base weight of the nonwoven fabric for the air filter may be 50 to 80 gsm (g/m 2 ).
  • the air permeability of the nonwoven fabric for the air filter may be 200 ccs (cm 3 /cm 2 /sec) or more.
  • the thickness of the nonwoven fabric for the air filter may be 0.20 to 0.50 mm.
  • the nonwoven fabric for the air filter may not have an embossed pattern on its surface.
  • constituent fineness of the nonwoven fabric for an air filter may be 10 to 15 denier.
  • Another aspect of the present invention provides an article comprising the nonwoven fabric for an air filter.
  • the article may be a support for a mask, a support for an air filter, an air filter or an air purifier.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a bent form after bending processing of a nonwoven fabric 10 for an air filter according to an embodiment of the present invention.
  • the nonwoven fabric 10 for an air filter according to an embodiment of the present invention has a maximum irreversible bending height (Hm) and an irreversible bending width (dn, dn-1, dn-2, dn) after bending. -3, etc.; where n is an integer greater than or equal to 4).
  • the maximum irreversible bending height (Hm) may be 25-60 mm.
  • the irreversible bending width (dn, dn-1, dn-2, dn-3, etc.; where n is an integer greater than or equal to 4) may gradually increase from the top portion 11 to the valley portion 12 . Specifically, it may be in the order of dn > dn-1 > dn-2 > dn-3.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the bent shape after bending of the nonwoven fabric 20 for an air filter according to the prior art.
  • the nonwoven fabric 20 for an air filter may not have an irreversible bending height after bending. Specifically, the non-woven fabric 20 for an air filter cannot achieve irreversible bending no matter how low the bending height is.
  • the nonwoven fabric 20 for an air filter has a maximum irreversible bending height (Hm) and an irreversible bending width (dn, dn-1, dn-2, dn-3, etc.; where n is 4 or more is an integer).
  • the irreversible bending width (dn, dn-1, dn-2, dn-3, etc.; where n is an integer greater than or equal to 4) increases from the top 21 to the valley 22 and then decreases or decreases. It can increase, increase and then decrease and then increase again, or decrease and increase and then decrease again. For example, it may be dn > dn-1, dn-1 ⁇ dn-2, and dn-2 > dn-3.
  • the method of manufacturing a nonwoven fabric for an air filter according to an embodiment of the present invention includes a composite fiber forming step (S10) and a nonwoven web forming step (S20).
  • the composite fiber forming step (S10) is a step of melting and spinning the high melting point polyester and the low melting point polyester so that the high melting point polyester forms a core and the low melting point polyester forms a sheath to form a composite fiber .
  • the intrinsic viscosity (IV) of the high melting point polyester and the intrinsic viscosity (IV) of the low melting point polyester are each independently from 0.640 to 0.660, and the weight ratio of the high melting point polyester to the low melting point polyester is 70:30 ⁇ 90:10, the melting point of the high melting point polyester is 250 ⁇ 260 °C, the melting point of the low melting point polyester may be 200 ⁇ 230 °C.
  • the spinning speed in the composite fiber forming step (S10) may be adjusted to 3800 ⁇ 4400mpm (m / min).
  • the nonwoven web forming step (S20) is a step of forming a nonwoven web by integrating the formed composite fibers on a continuously driven porous screen belt.
  • the driving speed of the porous screen belt may be adjusted so that the weight of the nonwoven web formed in the nonwoven web forming step (S20) is 50 to 80 gsm.
  • the method of manufacturing the nonwoven fabric for an air filter may further include a thermal bonding step (S30) of pre-heat bonding the integrated nonwoven web with a calender roll without a pattern and then thermal bonding at 180 to 240° C. in a hot air method.
  • S30 thermal bonding step of pre-heat bonding the integrated nonwoven web with a calender roll without a pattern and then thermal bonding at 180 to 240° C. in a hot air method.
  • the thermal bonding step (S30) may be performed through a contact type, a non-contact type, or a thermal bonding method combining these two methods under a temperature condition of 180 ⁇ 240 °C.
  • the method for manufacturing a nonwoven fabric for an air filter according to an embodiment of the present invention having the above configuration includes (i) a spinning speed of 3800 to 4400 mpm, (ii) a weight of the nonwoven web of 50 to 80 gsm, and (iii) a non-contact type or
  • a spinning speed of 3800 to 4400 mpm 3800 to 4400 mpm
  • a weight of the nonwoven web 50 to 80 gsm
  • a non-contact type By providing all the manufacturing conditions for thermal bonding through contact type thermal bonding, it has excellent compressive strength and air permeability, has irreversible bendability, and after bending, the irreversible bending width gradually increases from the top to the valley. It is possible to provide a nonwoven fabric for an air filter that is constructed.
  • the manufacturing method of the nonwoven fabric for air filter does not use low-melting raw materials with a level of less than 200°C (normally 120-180°C), so the drying time can be shortened, and stable melting and discharging are possible during spinning, which is advantageous for continuous production. have an advantage
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly( 24 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filament was thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 65 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220° C. by a hot air method and then additionally thermally bonded at 190° C. with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 70 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 50gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filament was thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 80gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm was obtained by further thermally bonding the pre-heat-bonded filament at 215° C. with an embossing roll having a thermal compression ratio of 40%.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filament was thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 90 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C using a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 40 gsm.
  • PET polyethylene terephthalate
  • IV intrinsic viscosity
  • Tm melting point
  • CoPET poly ( 30 parts by weight of ethylene terephthalate-co-isophthalate)
  • the formed filaments were randomly integrated on a porous conveyor belt with a controlled driving speed, and then preliminary thermal bonding was performed at 180° C. with a calender roll without a pattern. Thereafter, the pre-heat-bonded filaments were thermally bonded at 220°C in a hot air method and then additionally thermally bonded at 190°C with an embossing roll having a thermal compression ratio of 10% to obtain a nonwoven fabric having a basis weight of 60 gsm.
  • Thickness Measure manually using a dial gauge and calculate the average value
  • Ring crush compressive strength measurement method JIS P8126 method, test speed 10mpm, 15cm x 3cm size sample is made into a ring shape with an inner diameter of 4.5cm, and the overlapping sheet is fixed with a stapler, followed by a compressive strength test Measure the load applied when the shape sheet is pressed
  • the nonwoven fabrics prepared in Examples 1 to 7 have excellent air permeability, MD direction compressive strength, and CD direction compressive strength, and have low width shrinkage during sheet production, and irreversible bendability. , the shape of the irreversible bending width after bending was also found to be good.
  • the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 2 has excellent air permeability, compressive strength in the MD direction and compressive strength in the CD direction, and has a low width shrinkage during sheet production, and has irreversible bendability, but has an irreversible bending width form after bending was found to be poor.
  • the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 3 had low width shrinkage during sheet production, but low air permeability, low compressive strength in the MD direction and compressive strength in the CD direction, and showed no irreversible bendability.
  • the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 4 was excellent in both compressive strength in the MD direction and the compressive strength in the CD direction, and had a low width shrinkage during sheet production, but had low air permeability and had no irreversible bendability.
  • the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 5 had excellent air permeability and low width shrinkage during sheet production, but had low compressive strength in the MD direction and compressive strength in the CD direction, and did not have irreversible bendability.
  • the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 6 has excellent air permeability, low width shrinkage during sheet production, and irreversible bendability, but has a lower bending height compared to the nonwoven fabric of Examples 1-7, MD direction compressive strength and CD The directional compressive strength was also low, and the shape of the irreversible bending width after bending was found to be poor.

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Abstract

공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품이 개시된다. 개시된 공기 필터용 부직포는 고융점 폴리에스테르를 포함하는 코어부 및 저융점 폴리에스테르를 포함하는 시스부를 포함하고, JIS P8126에 따라 측정된 MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 각각 서로 독립적으로 8~25N이고, 비가역적 절곡성을 갖는다.

Description

공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품
공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품이 개시된다. 보다 상세하게는, 형태 안정성 및 통기성이 우수한 공기 필터용 부직포와 그의 제조방법, 및 물품이 개시된다.
공기 필터, 특히 자동차용 캐빈 공기 필터(Cabin air filter)나 공기청정기용 카트리지 필터(Cartridge filter)는 차량의 냉 난방시 외부의 공기를 실내로 유입시켜 사용하거나, 실내 공기청정기 가동시 내부의 순환 공기를 걸러주는데 사용하는 소재로서, 통상 파티클(particles)을 걸러주는 정전식 타입의 필터와 항균 및 방취효과를 추가한 콤비네이션 필터로 구분한다.
이러한 두 가지 타입의 필터는 어떤 층들을 포함하느냐, 혹은 정전처리를 했느냐에 따라서 구분되지만 기본적으로 지지체-멤브레인-분리층-활성탄(정전식의 경우 없음)-지지체 형태로 구성된다. 이때, 실제로 입자를 걸러주는 역할은 멤브레인이 담당하며, 유독가스를 제거하는 역할은 활성탄 층이 맡게 된다. 그러나, 상기 기능을 수행하는 필터소재의 형태를 유지하고 필터의 표면적을 최대화하여 여과효율을 향상시킴은 물론 적절한 공극율을 유지하여 차압을 항상 일정하게 해 줌으로써 필터 전체의 수명을 연장시켜 주는 역할은 상기 지지체가 담당하게 된다. 따라서, 상기의 목적에 부합하는 물리적 특성을 보이면서 동시에 대량 생산을 통해 소비자에게 가격 경쟁력이 있는 가격을 제시할 수 있는 소재로는 부직포 소재가 대표적이라 할 수 있다.
종래에 공지된 폴리프로필렌 또는 폴리올레핀 부직포 등의 경우 형태 안정성이나 인장강도면에서 폴리에스테르계 부직포에 비해 열위하기 때문에, 형태 안정성이나 내구성이 필요한 분야에서는 통상 폴리에스테르계 부직포가 사용된다. 또한, 통상적으로 열접착 방식으로 제조된 폴리에스테르계 스펀본드 부직포의 경우 단성분 또는 심초형 복합 섬유를 방사하여 적층한 후, 엠보싱 롤로 열접착하여 강도와 강성을 부여하게 되는데, 통상 5~30% 수준의 엠보싱 본딩율을 부여하기 때문에, 적당한 수준의 인장강도와 신율을 발현하면서 변형 추종성도 갖게 된다. 그러나, 엠보싱 본딩 방법의 경우 부직포를 구성하는 전체적인 섬유간의 결합이 아닌 특정 부위에 결합이 과중하게 되며 부직포 전체적인 섬유간의 열 접착력이 약하여, 보풀이 발생하거나 특정 용도에서 요구되는 시트 전체의 강성(Stiffness)이 부족하게 되거나, 열압착율이 지나치게 높은 경우 통기성의 저하 및 차압의 증가 등을 유발하게 된다.
이러한 방식을 개선하기 위해서 섬유와 섬유간의 열융착 결합을 증가시키는 방법으로 고온의 열풍을 섬유 사이로 통과시켜 열접착시키는, 이른바 Hot air through 방식을 많이 채택한다. 그러나, 폴리에스테르를 열융착시키기 위해서는 최소 200℃ 이상의 높은 온도가 필요하며, 이때 사용되는 열풍(Hot air)의 풍량 또한 다량 필요하기 때문에 고속의 연속적 부직포 생산 방식인 스펀본드 등에서 사용되는 Bonding drum 설비의 경우 상당한 수준의 고사양 및 고가의 장비를 사용하게 된다. 또한 최종적인 제품의 형태 안정성(즉, 강성)도 필터에 요구되는 수준에 못미치는 경우가 많다.
이를 극복하기 위해 저사양의 설비로도 상술한 기능을 발휘하기 위해서 일부는 폴리에스테르 원료의 개질을 통해 용융점이 200℃ 미만 (통상 120~180℃) 수준의 저융점 원료를 사용하기도 하지만, 당해 원료는 통상의 폴리에스테르 원료나 200℃ 이상의 용융점으로 개질한 폴리에스테르 원료 대비 건조시간이 몇 배 이상 소요되며, 방사시 안정적인 용융 및 토출이 어려워져서 연속 생산에 불리한 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 형태 안정성 및 통기성이 우수한 공기 필터용 부직포를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 공기 필터용 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 공기 필터용 부직포를 포함하는 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
고융점 폴리에스테르를 포함하는 코어부; 및
저융점 폴리에스테르를 포함하는 시스부를 포함하고,
JIS P8126에 따라 측정된 MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 각각 서로 독립적으로 8~25N이고, 비가역적 절곡성을 갖는 공기 필터용 부직포를 제공한다.
상기 고융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V) 및 상기 저융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V)는 각각 서로 독립적으로 0.640~0.660이고, 상기 고융점 폴리에스테르 대 상기 저융점 폴리에스테르의 중량비는 70:30~90:10이고, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점은 250~260℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점은 200~230℃일 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포는 절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이가 25~60mm일 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포는 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 점진적으로 증가하도록 구성될 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포의 기본 중량은 50~80gsm일 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포의 공기 투과도는 200ccs이상이고, 두께는 0.20~0.50mm일 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포는 표면에 엠보 패턴을 가지지 않으며, 구성 섬도는 10~15데니어일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
상기 공기 필터용 부직포를 포함하는 물품을 제공한다.
상기 물품은 마스크용 지지체, 공기 필터용 지지체, 공기 필터 또는 공기 청정기일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
고융점 폴리에스테르가 코어를 형성하고 저융점 폴리에스테르가 시스를 형성하도록, 상기 고융점 폴리에스테르와 상기 저융점 폴리에스테르를 용융 및 방사하여 복합섬유를 형성하는 단계로서, 방사속도를 3800~4400mpm으로 조절하는 단계(S10); 및
상기 형성된 복합섬유를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계로서, 상기 형성된 부직포 웹의 중량이 50~80gsm이 되도록 상기 다공성 스크린 벨트의 구동속도를 조절하는 단계(S20)를 포함하는 공기 필터용 부직포의 제조방법을 제공한다.
상기 공기 필터용 부직포의 제조방법은 상기 단계(S20)에서 형성된 부직포 웹을 패턴이 없는 캘린더 롤로 예비 열접착시킨 후, 열풍 방식, 열 압착률이 5~15%인 엠보싱 롤 방식 또는 이들을 조합하여 180~240℃에서 열접착시키는 단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
상기 집적된 부직포 웹을 패턴이 없는 캘린더 롤로 예비 열접착시킨 후, 열풍 방식, 열 압착률이 5~15%인 엠보싱 롤 방식 또는 이들을 조합하여 180~240℃에서 열접착시키는 단계(S30)를 포함하는 공기 필터용 부직포의 제조방법을 제공한다.
상기 열접착 단계(S30)는 180~240℃ 온도 조건의 접촉식, 비접촉식 또는 이들 두가지의 방법을 조합한 열접착 방식을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 부직포는 종래 사용 생산되던 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 스펀본드 부직포 대비 높은 섬도(10 데니어 이상)로 시스/코어 형태로 방사하여, 엠보싱에 의한 열접착이 아닌 비접촉식 열결합 방법(Air through bonding등)으로 제조하여, 섬유간의 전체적인 열접착성을 향상시키고, 열융착화되는 면을 최소화하여, 생산성이 불리한 초저융점 원료나 고성능의 air through drum을 사용하지 않고도, 필터용 지지체에서 요구되는 공기 투과도 및 형태 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포의 절곡 가공 후 절곡된 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 공기 필터용 부직포의 절곡 가공 후 절곡된 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포를 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "비가역적 절곡성(irreversible pleating property)"이란 절곡기(pleating machine)를 이용하여 절곡 가공하였을 때, 외력이 인가되지 않는 상태에서 절곡된 형태가 변형되지 않고 최초 절곡된 형태를 그대로 유지하는 성질을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "최대 비가역적 절곡 높이(maximum irreversible pleated height)"란 비가역적 절곡이 실현될 수 있는 최대 절곡 높이를 의미한다. 따라서, 최대 비가역적 절곡 높이 보다 높은 높이로 절곡하고자 시도할 경우에는 비가역적 절곡이 이루어지지 않고 최초 절곡된 형태가 유지되지 못한다. 참고로, 절곡 높이가 증가할수록 비가역적 절곡이 어려워진다.
또한 본 명세서에서, "비가역적 절곡 폭(irreversible pleated width)"이란 최대 비가역적 절곡 높이를 실현한 절곡 가공 후 서로 마주보는 두 빗면 사이의 폭을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포는 고융점 폴리에스테르를 포함하는 코어부 및 저융점 폴리에스테르를 포함하는 시스부를 포함한다.
상기 고융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V) 및 상기 저융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V)는 각각 서로 독립적으로 0.640~0.660일 수 있다.
또한, 상기 고융점 폴리에스테르 대 상기 저융점 폴리에스테르의 중량비는 70:30~90:10일 수 있다.
또한, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점은 250~260℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점은 200~230℃일 수 있다.
상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 폴리히드록시부티레이트(PHB), 폴리에틸렌 아디페이트(PEA), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 벡트란(Vectran) 또는 이들을 조합을 포함할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르는 폴리(3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시발레레이트)(PHBV) 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)와 같은 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포는 JIS P8126에 따라 측정된 MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 각각 서로 독립적으로 8~25N(Newton)이다. 상기 각각의 압축강도가 8N 미만인 경우에는 제품의 외형이 외력에 의해 쉽게 변형될 수 있고 고유 형상을 유지하기 어렵기 때문에 제품의 내구성 저하 및 차압의 상승 등을 야기할 수 있으며, 25N을 초과할 경우에는 절곡 작업이 쉽지 않아 가공이 어려울 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포는 비가역적 절곡성을 갖는다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포는 절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이가 25~60mm일 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포는 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 점진적으로 증가하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 공기 필터용 부직포는 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 증가하다가 감소하거나, 감소하다가 증가하거나, 증가하다가 감소한 후 다시 증가하거나, 감소하다가 증가한 후 다시 감소하도록 구성되지 않을 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포의 기본 중량은 50~80gsm(g/m2)일 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포의 공기 투과도는 200ccs(cm3/cm2/sec)이상일 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포의 두께는 0.20~0.50mm일 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포는 표면에 엠보 패턴을 가지지 않을 수 있다.
또한, 상기 공기 필터용 부직포의 구성 섬도는 10~15데니어일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기 공기 필터용 부직포를 포함하는 물품을 제공한다.
상기 물품은 마스크용 지지체, 공기 필터용 지지체, 공기 필터 또는 공기 청정기일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포(10)의 절곡 가공 후 절곡된 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포(10)는 절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이(Hm) 및 비가역적 절곡 폭(dn, dn-1, dn-2, dn-3 등; 여기서, n은 4 이상의 정수임)을 갖는다.
최대 비가역적 절곡 높이(Hm)는 25~60mm일 수 있다.
또한, 비가역적 절곡 폭(dn, dn-1, dn-2, dn-3 등; 여기서, n은 4 이상의 정수임)은 정상부(11)에서 골짜기부(12)로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 구체적으로, dn > dn-1 > dn-2 > dn-3 등의 순서일 수 있다.
도 2는 종래기술에 따른 공기 필터용 부직포(20)의 절곡 가공 후 절곡된 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 공기 필터용 부직포(20)는 절곡 가공 후 비가역적 절곡 높이를 갖지 않을 수 있다. 구체적으로, 공기 필터용 부직포(20)는 절곡 높이를 아무리 낮추더라도 비가역적 절곡이 실현될 수 없다.
다르게는, 종래기술에 따른 공기 필터용 부직포(20)는 최대 비가역적 절곡 높이(Hm) 및 비가역적 절곡 폭(dn, dn-1, dn-2, dn-3 등; 여기서, n은 4 이상의 정수임)을 가질 수 있다.
또한, 비가역적 절곡 폭(dn, dn-1, dn-2, dn-3 등; 여기서, n은 4 이상의 정수임)은 정상부(21)에서 골짜기부(22)로 갈수록 증가하다가 감소하거나, 감소하다가 증가하거나, 증가하다가 감소한 후 다시 증가하거나, 감소하다가 증가한 후 다시 감소할 수 있다. 예를 들어, dn > dn-1이고, dn-1 < dn-2이고, dn-2 > dn-3일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포의 제조방법은 복합섬유 형성 단계(S10) 및 부직포 웹 형성 단계(S20)를 포함한다.
복합섬유 형성 단계(S10)는 고융점 폴리에스테르가 코어를 형성하고 저융점 폴리에스테르가 시스를 형성하도록, 상기 고융점 폴리에스테르와 상기 저융점 폴리에스테르를 용융 및 방사하여 복합섬유를 형성하는 단계이다.
상기 고융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V) 및 상기 저융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V)는 각각 서로 독립적으로 0.640~0.660이고, 상기 고융점 폴리에스테르 대 상기 저융점 폴리에스테르의 중량비는 70:30~90:10이고, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점은 250~260℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점은 200~230℃일 수 있다.
또한, 상기 복합섬유 형성 단계(S10)에서 방사속도는 3800~4400mpm(m/min)으로 조절될 수 있다.
부직포 웹 형성 단계(S20)는 상기 형성된 복합섬유를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계이다.
또한, 상기 부직포 웹 형성 단계(S20)에서 상기 형성된 부직포 웹의 중량이 50~80gsm이 되도록 상기 다공성 스크린 벨트의 구동속도를 조절할 수 있다.
상기 공기 필터용 부직포의 제조방법은 상기 집적된 부직포 웹을 패턴이 없는 캘린더 롤로 예비 열접착시킨 후 열풍 방식으로 180~240℃에서 열접착시키는 열접착 단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열접착 단계(S30)는 180~240℃ 온도 조건의 접촉식, 비접촉식 또는 이들 두가지의 방법을 조합한 열접착 방식을 통해 수행될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 필터용 부직포의 제조방법은 (i) 3800~4400mpm의 방사속도, (ii) 50~80gsm의 부직포 웹의 중량, 및 (iii) 비접촉식 또는 접촉식 열접착 방식을 통한 열접착의 제조조건을 모두 구비함으로써, 압축강도 및 공기 투과도가 우수하고, 비가역적 절곡성을 가지며, 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 점진적으로 증가하도록 구성된 공기 필터용 부직포를 제공할 수 있다.
또한, 공기 필터용 부직포의 제조방법은 200℃ 미만 (통상 120~180℃) 수준의 저융점 원료를 사용하지 않아 건조시간을 단축할 수 있으며, 방사시 안정적인 용융 및 토출이 가능하여 연속 생산에 유리한 이점을 갖는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 76중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 24중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4200mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 2: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4300mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 65gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 3: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4300mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 70gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 4: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 3800mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 5: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4400mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 6: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4300mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 50gsm인 부직포를 얻었다.
실시예 7: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4300mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 80gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 1: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 3700mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 2: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4700mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 3: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4500mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열 압착률이 40%인 엠보싱 롤로 215℃에서 추가로 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 4: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4400mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 90gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 5: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4400mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 40gsm인 부직포를 얻었다.
비교예 6: 부직포의 제조
고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 256℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 70중량부 및 고유점도(IV)가 0.650 dl/g이고 융점(Tm)이 220℃인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)(CoPET) 30중량부를 각각 별개의 익스트루더에 투입하여 용융 및 토출시켰다. 이후, 복수의 원형 홀을 갖는 노즐을 통하여, 상기 토출된 각각의 폴리에스테르를 심부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 초부는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-co-이소프탈레이트)로 구성된 심초형 섬유 형태로 방사속도 4500mpm으로 용융 방사하여 필라멘트를 형성하였다. 이후, 상기 형성된 필라멘트를 구동속도가 조절된 다공성의 컨베이어벨트에 랜덤하게 집적한 후 패턴이 없는 캘린더 롤로 180℃에서 예비 열접착을 실시하였다. 이후, 상기 예비 열접착된 필라멘트를 열풍 방식으로 220℃에서 열접착후 열 압착률이 10%인 엠보싱 롤로 190℃에서 추가 열접착함으로써 기본 중량이 60gsm인 부직포를 얻었다.
평가예
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~6에서 제조된 부직포의 물성을 하기와 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 기본 중량(weight): KS K 0514
(2) 두께: 다이얼 게이지을 이용하여 수동으로 측정하여 평균값 산출
(4) 공기 투과도: JIS L 1906-A법(38 inch size, 125Pa 조건, 측정설비 FX 3300)
(5) Ring crush 압축 강도 측정법: JIS P8126법, 시험속도 10mpm, 15㎝ x 3㎝ 크기의 샘플을 내경 4.5㎝의 고리모양으로 만들고 시트가 겹치는 부분을 스테이플러로 고정시킨 후 압축 강도 시험 진행하여 고리모양 시트를 누를 때 걸리는 하중값 측정
(6) 절곡 가공 및 평가: 절곡기(삼성기계 제작, SKP 1700LBS)를 사용하여 다양한 절곡 높이로 절곡 가공하여 비가역적 절곡성, 최대 비가역적 절곡 높이 및 비가역적 절곡 폭 형태를 평가. 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 점진적으로 증가하는 경우에는(도 1 참조) "양호"로 평가하고, 그렇지 않은 경우에는(도 2 참조) "불량"으로 평가하였다.
실시예
1 2 3 4 5 6 7
공기 투과도(ccs) 456 405 356 426 416 512 253
두께(mm) 0.31 0.32 0.33 0.3 0.31 0.25 0.35
MD 압축강도(N) 10.4 12.1 15.6 11.4 9.3 8.2 18.8
CD 압축강도(N) 11.3 12.3 14.5 12.4 10.2 9.3 20.1
시트 제작시
폭 수축률(%)		 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1
비가역적 절곡성 유 유 유 유 유 유 유
절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이(mm) 30 40 50 30 30 25 60
절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭 형태 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
비교예
1 2 3 4 5 6
공기 투과도(ccs) 384 412 196 182 550 415
두께(mm) 0.27 0.28 0.24 0.35 0.23 0.29
MD 압축강도(N) 6.2 9.4 7.2 26.4 5.2 7.5
CD 압축강도(N) 6.3 9.8 7.7 27.2 6.2 7.8
시트 제작시 폭 수축률(%) 3 < 1 < 1 < 1 <1 <1
비가역적 절곡성 무 유 무 무 무 유
절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이(mm) - 30 - - - 20
절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭 형태 - 불량 - - - 불량
상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 1~7에서 제조된 부직포는 공기 투과도, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 모두 우수하고, 시트 제작시 폭 수축률도 낮으며, 비가역적 절곡성을 가지며, 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭 형태도 양호한 것으로 나타났다.
반면에, 비교예 1에서 제조된 부직포는 공기 투과도는 우수하지만, 시트 제작시 폭방향 수축이 많이 일어나며, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 모두 낮고, 비가역적 절곡성도 갖지 않는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 2에서 제조된 부직포는 공기 투과도, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 모두 우수하고, 시트 제작시 폭 수축률도 낮으며, 비가역적 절곡성도 갖지만, 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭 형태가 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 3에서 제조된 부직포는 시트 제작시 폭 수축률은 낮지만, 공기 투과도가 낮고, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도도 모두 낮으며, 비가역적 절곡성도 갖지 않는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 4에서 제조된 부직포는 MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 모두 우수하고, 시트 제작시 폭 수축률도 낮지만, 공기 투과도가 낮고, 비가역적 절곡성도 갖지 않는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 5에서 제조된 부직포는 공기 투과도가 우수하고, 시트 제작시 폭 수축률도 낮지만, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도도 낮고, 비가역적 절곡성도 갖지 않는 것으로 나타났다.
또한, 비교예 6에서 제조된 부직포는 공기 투과도가 우수하고, 시트 제작시 폭 수축률도 낮으며, 비가역적 절곡성도 갖지만, 실시예 1~7의 부직포 대비 절곡 높이가 낮고, MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도도 낮으며, 절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭 형태도 불량한 것으로 나타났다.
본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 고융점 폴리에스테르를 포함하는 코어부; 및
    저융점 폴리에스테르를 포함하는 시스부를 포함하고,
    JIS P8126에 따라 측정된 MD 방향 압축강도 및 CD 방향 압축강도가 각각 서로 독립적으로 8~25N이고, 비가역적 절곡성을 갖는 공기 필터용 부직포.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V) 및 상기 저융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V)는 각각 서로 독립적으로 0.640~0.660이고,
    상기 고융점 폴리에스테르 대 상기 저융점 폴리에스테르의 중량비는 70:30~90:10이고,
    상기 고융점 폴리에스테르의 융점은 250~260℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점은 200~230℃인 공기 필터용 부직포.
  3. 제1항에 있어서,
    절곡 가공 후 최대 비가역적 절곡 높이가 25~60mm인 공기 필터용 부직포.
  4. 제1항에 있어서,
    절곡 가공 후 비가역적 절곡 폭이 정상부에서 골짜기부로 갈수록 점진적으로 증가하도록 구성된 공기 필터용 부직포.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기 필터용 부직포의 기본 중량은 50~80gsm인 공기 필터용 부직포.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기 필터용 부직포의 공기 투과도는 200ccs이상이고, 두께는 0.20~0.50mm인 공기 필터용 부직포.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공기 필터용 부직포는 구성 섬도가 10~15데니어인 공기 필터용 부직포.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 공기 필터용 부직포를 포함하는 물품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 물품은 마스크용 지지체, 공기 필터용 지지체, 공기 필터 또는 공기 청정기인 물품.
  10. 고융점 폴리에스테르가 코어를 형성하고 저융점 폴리에스테르가 시스를 형성하도록, 상기 고융점 폴리에스테르와 상기 저융점 폴리에스테르를 용융 및 방사하여 복합섬유를 형성하는 단계로서, 방사속도를 3800~4400mpm으로 조절하는 단계(S10); 및
    상기 형성된 복합섬유를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계로서, 상기 형성된 부직포 웹의 중량이 50~80gsm이 되도록 상기 다공성 스크린 벨트의 구동속도를 조절하는 단계(S20)를 포함하는 공기 필터용 부직포의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단계(S20)에서 형성된 부직포 웹을 패턴이 없는 캘린더 롤로 예비 열접착시킨 후, 열풍 방식, 열 압착률이 5~15%인 엠보싱 롤 방식 또는 이들을 조합하여 180~240℃에서 열접착시키는 단계(S30)를 더 포함하는 공기 필터용 부직포의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V) 및 상기 저융점 폴리에스테르의 고유점도(I.V)는 각각 서로 독립적으로 0.640~0.660이고,
    상기 고융점 폴리에스테르 대 상기 저융점 폴리에스테르의 중량비는 70:30~90:10이고,
    상기 고융점 폴리에스테르의 융점은 250~260℃이고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점은 200~230℃인 공기 필터용 부직포의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열접착 단계(S30)는 180~240℃ 온도 조건의 접촉식, 비접촉식 또는 이들 두가지의 방법을 조합한 열접착 방식을 통해 수행되는 공기 필터용 부직포의 제조방법.
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