KR102053777B1 - 공기청정용 필터 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고, 인체에 무해한 것은 물론, 패턴화된 핫멜트필름를 합본하여 일체화함으로써 슬림형으로 제조할 수 있으며, 목초액과 활성탄을 각각 함침하여 항균 및 탈취 기능을 발현하는 동시에 절곡 홈을 형성함으로써 우수한 분진포집효율을 갖는 공기청정용 필터 제조방법에 관한 것으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬에 목초액을 코팅, 건조 가공하여 프리필터를 제조하는 단계; 상기 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계; 및 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 목초액과 활성탄이 분산 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공된 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 공기청정용 필터 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고, 인체에 무해한 것은 물론, 패턴화된 핫멜트필름를 합본하여 일체화함으로써 슬림형으로 제조할 수 있으며, 목초액과 활성탄을 각각 함침하여 항균 및 탈취 기능을 발현하는 동시에 우수한 분진포집효율을 갖는 공기청정용 필터 제조방법에 관한 것이다.
산업의 발달 및 도시화에 의해서 대기오염이 점점 증가하고 있고 실내 및 실외 공기가 심각한 오염을 수반하고 있다. 실제로, 먼지, 분진, 꽃가루 등의 세균성 미립자와 배기가스로부터 배출되는 벤젠, 톨루엔 등의 각종 유해물질이 실내로 유입되게 된다. 특히 날씨가 춥거나 습한 날에 히터나 에어콘을 가동하게 되면, 각종 유해물질이 실내로 유입됨으로써 불쾌감을 주게 된다. 이에 따라, 실내를 쾌적한 상태로 유지하고자 하는 욕구가 점차 증대되고 있고, 오염된 공기를 정화하기 위하여 다양한 종류의 필터가 사용 및 개발되고 있다.
차량용 공조장치 또는 가정용 공기청정기 등에는 상기와 같은 세균성 미립자나 유해물질이 차 실내로 유입되는 것을 방지하여 공기를 정화하기 위한 에어 필터가 장착되어 있다.
일반적으로 에어컨, 공기청정기, 산업용 공조설비는 공기 중에 포함되어 있는 먼지나 이물질 등을 포집하여 여과하기 위하여 집진필터를 사용하고 있으며, 집진필터는 전처리용 프리필터 및 후처리용 미디엄 필터, 및 헤파 필터등으로 적용되고 있다. 이러한 필터들은 외부에서 유입되는 미생물 등의 악취물질 또는 부패성 물질 등이 필터 외측 및 필터에 흡착될 수 있어 주기적으로 교체되며, 관리되고 있다.
한국등록특허 제10-1447081호는 공기 중에 포함된 미세 먼지나 이물질을 효과적으로 걸러내기 위한 집진용 초극세사 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 복수 개의 멀티필라멘트를 그물형으로 엮어서 구성된 것으로, 상기 멀티필라멘트는 24 ~48 가닥의 모노필라멘트를 연사하여 50 ~ 100 데니어로 형성된 것임을 특징으로 하는 집진용 초극세사 필터를 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-1409421호는 초극세 섬유가 연속적으로 랜덤하게 배치되어 있으며, 기공 크기 분포에서 최대 빈도의 기공 크기가 0.1~2 ㎛인 섬유상 다공체, 그리고 이방성 나노재료가 배치되어 있으며, 기공 크기 분포에서 최대 빈도의 기공 크기가 1~100 nm인 나노네트층(nanonet layer)을 갖는 여과층을 포함하는 섬유상 필터를 개시하고 있다.
본 발명은 천연 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고, 인체에 무해한 것은 물론, 패턴화된 핫멜트필름를 합본하여 일체화함으로써 슬림형으로 제조할 수 있으며, 목초액과 활성탄을 각각 함침하여 항균 및 탈취 기능을 발현하는 동시에 우수한 분진포집효율을 갖는 공기청정용 필터 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 천연 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고, 인체에 무해한 것은 물론, 패턴화된 핫멜트필름를 합본하여 일체화함으로써 슬림형으로 제조할 수 있으며, 목초액과 활성탄을 각각 함침하여 항균 및 탈취 기능을 발현하는 동시에 절곡 홈을 형성함으로써 우수한 분진포집효율을 갖는 공기청정용 필터 제조방법에 관한 것으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬에 목초액을 코팅, 건조 가공하여 프리필터를 제조하는 단계; 상기 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계; 및 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 목초액과 활성탄이 분산 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공된 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계 이후, 합포된 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 길이방향을 따라 등간격으로 다수 개의 절곡 홈을 형성하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 프리필터를 제조하는 단계는 250 내지 270℃의 융점을 갖는 코어부와, 140 내지 195℃의 융점을 갖는 시스부로 이루어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사로 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 제조하는 메쉬제조공정; 상기 메쉬제조공정에서 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 목초액과 아크릴 바인더가 혼합된 제1혼합액에 함침하는 함침공정; 및 상기 함침공정 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 건조로에서 170 내지 190℃의 온도에서 건조 가공하는 건조공정;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사는, 150 내지 500㎛의 공극 사이즈를 가지며, 1:1 평직으로 제직되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1혼합액은 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10 내지 15 중량%와, 아크릴 바인더 5 내지 10 중량%와, 순수 80 내지 85 중량%로 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기 함침공정과 상기 건조공정에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬는 30 내지 60m/min의 속도로 이송되는 것을 특징으로 한다.
상기 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계는, 핫멜트를 필름화하는 공정; 상기 핫멜트를 필름화하는 공정을 통해 필름화한 핫멜트필름과 프리필터를 핫프레스 롤러에 통과시켜 합포하는 핫프레스 공정; 상기 핫프레스 공정을 통해 합포된 핫멜트필름과 프리필터에 대해 초음파를 이용하여 핫멜트필름 표면에 천공을 발생시키는 초음파 천공 공정; 및 상기 초음파 천공 공정을 거친 합포된 핫멜트필름과 프리필터를 순차적으로 가열 및 냉각하는 후처리 공정;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 핫멜트는, 에틸렌비닐아세테이트 20 내지 50 중량%와, 로진 또는 로진유도체 16 내지 22 중량%와, 왁스 16 내지 22 중량%와, 파라핀 또는 방향족 오일 8 내지 12 중량%와, 탄산칼슘과 진흙 혼합물 7 내지 12 중량%와, 다이머산 3 내지 12 중량%로 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기 초음파 천공 공정에서는 600 내지 1200 와트(watt)의 출력과 15 내지 28kHz의 주파수를 가지는 초음파가 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포는, 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10 내지 15 중량%와, 아크릴 바인더 5 내지 10 중량%와, 활성탄 20 내지 30 중량%와, 순수 55 내지 60 중량%가 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공된 것을 특징으로 한다.
상기 활성탄은 45㎛ 내지 180㎛ 입자사이즈를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계에서, 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름과, 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포는 핫프레스 롤러를 통과하여 합포되되, 1 내지 5kg/cm의 선압 및 80 내지 160℃의 온도에서 압착하여 합포되는 것을 특징으로 한다.
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계에서 사용되는 핫프레스 롤러는 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 측을 압착하는 80 내지 120℃로 가열된 제1핫프레스 롤러와, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포 측을 압착하는 100 내지 160℃로 가열된 제2핫프레스 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터는 목 초액 및 활성탄 등과 같이 종래에 폐기되던 천연 부산물을 재활용할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터는 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화함에 따라 전면적에 걸쳐 고른 투과율을 갖고, 전처리 효과는 물론, 내구성 향상 및 우수한 분진포집효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터는 CMIT, OIT, MIT 등과 같은 살생균제를 함유하지 않고도 우수한 항균, 탈취 기능 및 우수한 분진포집효율을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기청정용 필터는 종래의 일반적인 제품(탈취필터)의 가스농도감소율(탈취효율)이 대략 70% 정도임을 감안할 때, 상대적으로 높은 90% 이상의 가스농도감소율(탈취효율)을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터는 절곡 홈을 형성함에 따라 단면적을 증가시켜 분진포집효율을 보다 증가시킬 수 있음은 물론, 압력손실도 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터를 광학 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 이루고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사의 함침공정 및 건조공정 전, 후에 단면을 도식화한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 함침공정 및 건조공정을 도식화한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화한 것을 광학 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 광학 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계를 도식화한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 항균 및 탈취 기능을 갖는 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 항균성 시험 성적서이다.
도 10은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 분진포집효율 시험 성적서이다.
도 11은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 살생균제를 검출 시험성적서이다.
도 12는 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 탈취시험 성적서이다.
도 13은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터에 절곡 홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터를 광학 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 이루고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사의 함침공정 및 건조공정 전, 후에 단면을 도식화한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 함침공정 및 건조공정을 도식화한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화한 것을 광학 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 광학 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계를 도식화한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 항균 및 탈취 기능을 갖는 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 항균성 시험 성적서이다.
도 10은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 분진포집효율 시험 성적서이다.
도 11은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 살생균제를 검출 시험성적서이다.
도 12는 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 탈취시험 성적서이다.
도 13은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터에 절곡 홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 공기청정용 필터 제조방법에 대한 구체적인 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기청정용 필터 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)에 목초액을 코팅, 건조 가공하여 프리필터를 제조하는 단계(S100)와, 상기 프리필터를 제조하는 단계(S100)에서 제조된 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계(S200)와, 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 프리필터를 제조하는 단계(S100)는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 제조하는 메쉬제조공정(S110)과, 상기 메쉬제조공정(S110)에서 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 목초액과 아크릴 바인더가 혼합된 제1혼합액에 함침하는 함침공정(S120)과, 상기 함침공정(S120) 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 건조 가공하는 건조공정(S130)으로 구성된다.
도 2는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터를 광학 촬영한 사진이고, 도 3은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 이루고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사의 함침공정 및 건조공정 전, 후에 단면을 도식화한 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 함침공정 및 건조공정을 도식화한 도면이다.
도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 상기 메쉬제조공정(S110)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 제조하기 위한 공정으로서, 핫멜트필름(200)과의 접착력을 높이기 위하여 모노가 아닌 여러 가닥의 실을 꼬아서 만든 멀티 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사(111)를 사용하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사(111)의 굵기는 50~70 데니어(Denier)를 사용하였으며, 650~1200 T/M(Twist per Meter)의 꼬임을 주어 80~130℃ 로 열고정하였으며, 밀도는 50~150 메쉬(mesh)가 되도록 1:1 평직으로 제직하였다.
특히, 제직된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사는 150 내지 500㎛의 공극사이즈를 갖는 것이 바람직하다.
이때, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사(111)는 250~270℃의 융점을 갖는 코어부(111-1)와, 140~195℃의 융점을 갖는 시스부(111-2)로 이루어진다.
상기 함침공정(S120)은, 상기 메쉬제조공정(S110)을 통해 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)에 목초액을 코팅하여 항균성을 부여하기 위한 공정으로서, 상기 메쉬제조공정(S110)에서 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10~15 중량%, 아크릴 바인더 5~10 중량%, 순수 80~85 중량%로 조성된 제1혼합액에 함침하였다.
상기 건조공정(S130)은, 상기 제1혼합액(목초액 10~15 중량%, 아크릴 바인더 5~10 중량%, 순수 80~85 중량%로 조성)에 함침함으로써, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)에 목초액이 안정적으로 코팅되도록 하여 항균 유효성분의 분해나 파괴를 예방할 수 있도록 하는 공정으로서, 250~270℃의 융점을 갖는 코어부(111-1)와, 140~195℃의 융점을 갖는 시스부(111-2)로 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사(111)의 시스부(111-2)에 목초액이 안정적으로 코팅될 수 있도록 건조로(Drying Oven)에서 170~190℃의 온도에서 건조 가공하였다.
특히, 메쉬롤(Mesh Roll)로부터 귄출되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 상기 제1혼합액(목초액 10~15 중량%, 아크릴 바인더 5~10 중량%, 순수 80~85 중량%로 조성)에 함침하는 함침공정(S120) 및 함침공정(S120) 후 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 건조로(Drying Oven)에서 건조 가공되는 건조공정(S130)에서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)에 목초액이 코팅되는 과정에서 항균 유효성분의 분해나 파괴를 예방할 수 있도록 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬(110)를 30~60m/min의 속도로 이송시켰다.
도 5는 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화한 것을 광학 촬영한 사진이고, 도 6은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에서 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 광학 촬영한 사진이다.
도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 상기 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴하는 단계(S200)는, 상기 프리필터를 제조하는 공정(S100)에서 순차적으로 메쉬제조공정(S110), 함침공정(S120)및 건조공정(S130)을 통해 제조된 프리필터(100)에 핫멜트필름(200)을 합포하여 패턴화하는 단계로서, 핫멜트필름을 필름화하는 공정(S210)과, 상기 핫멜트필름을 필름화하는 공정(S210)을 통해 필름화한 핫멜트필름(200)과 프리필터(100)를 핫프레스 롤러에 통과시켜 합포하는 핫프레스 공정(S220)과, 상기 핫프레스 공정(S220)을 통해 합포된 핫멜트필름(200)과 프리필터(100)에 대해 초음파를 이용하여 표면에 천공을 발생시키는 초음파 천공 공정(S230)과 상기 초음파 천공공정(S230)을 거친 합포된 핫멜트필름(200)과 프리필터(100)를 순차적으로 가열 및 냉각하는 후처리 공정(S240);으로 구성된다.
상기 핫멜트필름을 필름화하는 공정(S210)에서 상기 핫멜트필름(200)은 핫멜트를 필름화한 것으로서, 이때, 핫멜트는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)계열의 핫멜트(Hot melt)를 사용하였으며, 특히 에틸렌모노머와 비닐아세테이트모노머가 공중합되어 생성되는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 100 중량%에 대해 에틸렌모노머의 함유량이 90중량% 이상이 되도록 조정하여 강도를 부가하였으며, 전체 핫멜트 조성물과 대비하여서는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체가 약 20~50 중량%를 유지하도록 하였다. 구체적으로는 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 30 중량%를 사용하였으며, 첨가물로는 로진 또는 로진유도체 등의 점착부여수지 20 중량%, 왁스 20 중량%, 그리고 파라핀, 방향족 오일 등의 가소제 10 중량%, 탄산칼슘과 진흙 혼합물 10 중량%를 충전제로 사용하였으며, 틱소트로피(thixotropy)를 부여하기 위해 다이머산 10 중량%를 첨가하여 핫멜트를 제조한 후, 가열하여 얇게 가공하여 25~100㎛ 두께로 제조하였다.
상기 핫프레스 공정(S220)은, 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)를 합포하기 위한 공정으로서, 상기 프리필터를 제조하는 단계(S100)에서 제조된 프리필터(100)와, 상기 핫멜트필름을 필름화하는 공정(S210)에서 제조된 핫멜트필름(200)을 핫프레스 롤러에 동시에 통과시켜 압착하는데, 이때, 핫프레스 롤러의 온도는 100~180℃로 작업하였고, 압력은 1~5kg/cm의 선압으로 작업하였고, 1~20m/min의 속도로 이송시켰다.
상기 초음파 천공 공정(S230)은, 합포된 핫멜트필름(200)의 표면에 천공(미세한 구멍)을 형성시키는 공정으로서, 합포된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)은 고온의 이형제에 함침시켜 통과시킨 다음 600~1,200W의 출력과 15~28kHz주파수의 초음파를 이용하여 핫멜트필름(200) 표면에 천공을 발생시킨다.
상기 후처리 공정(S240)은, 상기 초음파 천공 공정(S230)을 거친 합포된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)을 다시 가열하여 핫멜트필름(200)에 형성된 천공이 커지면서 일정한 패턴을 형성되도록 하여 합포된 핫멀트필름(200)에 투시성 및 통공성을 확보하기 위한 공정으로서, 80~180℃ 온도로 다시 가열하여 핫멜트필름에 형성된 천공이 커지면서 일정한 패턴을 형성하게 되는 것이며, 이 후, 10~40℃의 온도에서 충분히 냉각을 거침으로써 합포하여 패턴화된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)을 제조하였다.
도 7은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법의 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계를 도식화한 도면이고, 도 8은 본 발명에 의한 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터를 촬영한 사진이다.
도 1 내지 8에 도시된 바와 같이, 한편, 상기 합포하여 패턴화된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포(300)와 합포하는 단계(S300)에서 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포(300)는 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10~15 중량%와, 아크릴 바인더 5~10 중량%와, 활성탄 20~30 중량%와, 순수 55~60 중량%가 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공하였다.
이때, 상기 제2혼합액(정제하여 불순물이 제거된 목초액 10~15 중량%와, 아크릴 바인더 5~10 중량%와, 활성탄 20~30 중량%와, 순수 55~60 중량%로 조성)에서 사용되는 활성탄은 탈취 기능을 부여하기 위한 것으로 45㎛ 내지 180㎛ 입자사이즈를 갖는 것을 사용하였다.
특히, 상기 제2혼합액(정제하여 불순물이 제거된 목초액 10~15 중량%와, 아크릴 바인더 5~10 중량%와, 활성탄 20~30 중량%와, 순수 55~60 중량%로 조성)에 함침한 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포(300)와, 합포하여 패턴화된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200)은 동시에 핫프레스 롤러(400)를 통과하켜 압착시킴으로써 공기청정용 필터를 제조할 수 있다.
이때, 핫프레스 롤러(400)의 온도는 80~160℃로 작업하였고, 압력은 1~5kg/cm의 선압으로 작업하였으며, 5~10m/min의 속도로 이송시켰다.
보다 구체적으로 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계(S300)에서 사용하는 핫프레스 롤러(400)는 합포하여 패턴화된 프리필터(100)와 핫멜트필름(200) 측을 압착하는 제1핫프레스 롤러(410)와, 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포(300) 측을 압착하는 제2핫프레스 롤러(420)로 이루어지는데, 이때, 상기 제1핫프레스 롤러(410)는 80~120℃로 가열된 상태이며, 상기 제2핫프레스 롤러(420)는 100~160℃로 가열된 상태로 압착시킴으로써 공기청정용 필터를 제조할 수 있다.
본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터는 목 초액 및 활성탄 등과 같이 종래에 폐기되던 천연 부산물을 재활용할 수 있는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 항균성 시험 성적서이고, 도 10은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 분진포집효율 시험 성적서이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 특히, 항균성 시험은 KS K 0693:2016에 따른 방법으로 진행하였으며, 분진포집효율 시험은 ASHRAE STANDARD 52.1, 중량법에 따른 방법으로 진행하였다.
그 결과 본 발명의 항균 및 탈취 기능을 갖는 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 항균 및 탈취 기능을 갖는 공기청정용 필터는 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화함에 따라 전면적에 걸쳐 고른 투과율을 갖고, 전처리 효과는 물론, 우수한 내구성 및 분진포집효율을 갖는 것을 확인하였다.
도 11은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 살생균제를 검출 시험성적서이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터는 위해우려 제품 지정 및 안전·표시 기준(환경부 고시 제2017-150호(2017.08.22))에 따른 안전기준에 적합한 것은 물론, CMIT, OIT, MIT 등과 같은 살생균제를 함유하지 않음을 확인하였다.
도 12는 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법을 통해 제조된 공기청정용 필터의 탈취시험 성적서이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터를 KS I 2218에 따른 방법을 이용하여 시험하였으며, 종래의 일반적인 제품(탈취필터)의 가스농도감소율(탈취효율)이 대략70% 정도임을 감안할 때, 상대적으로 높은 90% 이상의 가스농도감소율(탈취효율)을 갖는 것을 확인하였다.
도 13은 본 발명의 공기청정용 필터 제조방법에 의해 제조된 공기청정용 필터에 절곡 홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 공기청정용 필터 제조방법은 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계 이후, 합포된 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 길이 방향을 따라 등간격으로 다수 개의 절곡 홈을 형성하는 단계;가 더 포함될 수 있다.
이는 단면적을 증가시켜 분진포집효율을 증가시킴과 동시에 압력손실도 감소시켜 내구성을 향상시키기 위함이다.
즉, 공기유량과 단면적에 따른 압력은 P(압력) = F(유량) / A(단면적)와 같은 상관관계를 나타내기 때문에, 절곡 홈을 형성함으로써 단면적을 대략 5배정도 넓힐 수 있어 보다 향상된 분진포집효율을 가질 수 있는 것은 물론, 공기유량에 대해 필터에 가해지는 압력이 저하되어 필터의 내구성을 확보할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예를에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
S100: 프리필터를 제조하는 단계 S110: 메쉬제조공정
S120: 함침공정 S130: 건조공정
S200: 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계
S210: 핫멜트필름을 필름화하는 공정 S220: 핫프레스 공정
S230: 초음파 천공 공정 S240: 후처리 공정
S300: 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 합포하는 단계
S400: 절곡 홈을 형성하는 단계
100: 프리필터
110: 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬
111: 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사
111-1: 코어부 111-2: 시스부
200: 핫멜트필름
300: 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포
400: 핫프레스 롤러
410: 제1핫프레스 롤러 420: 제2핫프레스 롤러
S120: 함침공정 S130: 건조공정
S200: 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계
S210: 핫멜트필름을 필름화하는 공정 S220: 핫프레스 공정
S230: 초음파 천공 공정 S240: 후처리 공정
S300: 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 합포하는 단계
S400: 절곡 홈을 형성하는 단계
100: 프리필터
110: 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬
111: 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사
111-1: 코어부 111-2: 시스부
200: 핫멜트필름
300: 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포
400: 핫프레스 롤러
410: 제1핫프레스 롤러 420: 제2핫프레스 롤러
Claims (13)
- 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬에 목초액을 코팅, 건조 가공하여 프리필터를 제조하는 단계;
상기 프리필터를 제조하는 단계에서 제조된 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계; 및
합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 목초액과 활성탄이 분산 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공된 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계;가 포함되고,
상기 프리필터를 제조하는 단계는,
250 내지 270℃의 융점을 갖는 코어부와, 140 내지 195℃의 융점을 갖는 시스부로 이루어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사로 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 제조하는 메쉬제조공정;
상기 메쉬제조공정에서 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 목초액과 아크릴 바인더가 혼합된 제1혼합액에 함침하는 함침공정; 및
상기 함침공정 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬를 건조로에서 170 내지 190℃의 온도에서 건조 가공하는 건조공정;으로 구성되며,
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사는,
150 내지 500㎛의 공극 사이즈를 가지며, 1:1 평직으로 제직되고,
상기 제1혼합액은 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10 내지 15 중량%와, 아크릴 바인더 5 내지 10 중량%와, 순수 80 내지 85 중량%로 조성되며,
상기 함침공정과 상기 건조공정에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 저융착사 메쉬는 30 내지 60m/min의 속도로 이송되고,
상기 프리필터에 핫멜트필름을 합포하여 패턴화하는 단계는,
핫멜트를 필름화하는 공정;
상기 핫멜트를 필름화하는 공정을 통해 필름화한 핫멜트필름과 프리필터를 핫프레스 롤러에 통과시켜 합포하는 핫프레스 공정;
상기 핫프레스 공정을 통해 합포된 핫멜트필름과 프리필터에 대해 초음파를 이용하여 핫멜트필름 표면에 천공을 발생시키는 초음파 천공 공정; 및
상기 초음파 천공 공정을 거친 합포된 핫멜트필름과 프리필터를 순차적으로 가열 및 냉각하는 후처리 공정;으로 구성되며,
상기 핫멜트는, 에틸렌비닐아세테이트 20 내지 50 중량%와, 로진 또는 로진유도체 16 내지 22 중량%와, 왁스 16 내지 22 중량%와, 파라핀 또는 방향족 오일 8 내지 12 중량%와, 탄산칼슘과 진흙 혼합물 7 내지 12 중량%와, 다이머산 3 내지 12 중량%로 조성되고,
상기 초음파 천공 공정에서는 600 내지 1200 와트(watt)의 출력과 15 내지 28kHz의 주파수를 가지는 초음파가 사용되며,
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포는, 정제하여 불순물이 제거된 목초액 10 내지 15 중량%와, 아크릴 바인더 5 내지 10 중량%와, 활성탄 20 내지 30 중량%와, 순수 55 내지 60 중량%가 혼합된 제2혼합액에 함침하여 건조 가공되고,
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계에서,
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름과, 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포는 핫프레스 롤러를 통과하여 합포되되, 1 내지 5kg/cm의 선압 및 80 내지 160℃의 온도에서 압착하여 합포되며,
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계에서 사용되는 핫프레스 롤러는 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 측을 압착하는 80 내지 120℃로 가열된 제1핫프레스 롤러와, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포 측을 압착하는 100 내지 160℃로 가열된 제2핫프레스 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기청정용 필터 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름을 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포와 합포하는 단계 이후,
합포된 상기 합포하여 패턴화된 프리필터와 핫멜트필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 길이방향을 따라 등간격으로 다수 개의 절곡 홈을 형성하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기청정용 필터 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 활성탄은 45㎛ 내지 180㎛ 입자사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 공기청정용 필터 제조방법.
- 삭제
- 삭제
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