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KR20210007248A - 경제형 흡기필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

경제형 흡기필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Publication number
KR20210007248A
KR20210007248A KR1020190083366A KR20190083366A KR20210007248A KR 20210007248 A KR20210007248 A KR 20210007248A KR 1020190083366 A KR1020190083366 A KR 1020190083366A KR 20190083366 A KR20190083366 A KR 20190083366A KR 20210007248 A KR20210007248 A KR 20210007248A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
intake filter
section
fiber
layer
nonwoven fabric
Prior art date
Application number
KR1020190083366A
Other languages
English (en)
Inventor
서용교
장용석
안상준
정정우
정형도
김영해
황경호
김수현
김동은
김남훈
Original Assignee
현대자동차주식회사
프로이덴버그바이린필트레이션테크놀로지코리아 주식회사
주식회사 만앤휴멜코리아
말레동현필터시스템 주식회사
기아자동차주식회사
주식회사 휴비스
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Filing date
Publication date
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Priority to EP24175187.4A priority patent/EP4438155A2/en
Priority to EP19210861.1A priority patent/EP3763430A1/en
Priority to US16/694,275 priority patent/US20210008476A1/en
Priority to CN201911194661.1A priority patent/CN112206582A/zh
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Priority to US18/355,691 priority patent/US20230356124A1/en

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Abstract

본 발명은 시스-코어형(sheath-core)인 이형단면 흡기필터용 복합섬유, 이를 포함하는 경제형 흡기 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 상기 본 발명에 따른 경제형 흡기필터는 종래 흡기필터와 동일한 성능을 유지하면서도 원가와 중량을 절감할 수 있고, 발수 성능을 향상시켜 흡압 상승 차단 및 엔진의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있으며, 여지 재질을 폴리프로필렌인 친환경적 소재를 사용하므로써 흡기필터의 재활용성이 뛰어나다. 또한, 본 발명에 따른 경제형 흡기필터 제조방법은 여지 재질을 폴리프로필렌(단일재)만을 사용하여 별도의 바인더 처리 공정 등이 없는 최적의 공정조건을 통해 경제형 흡기 필터를 제조하므로, 부품수 및 공정수를 절감하여 경제성이 있으면서도 종래 흡기필터와 동일 이상의 성능이 유지되는 상품성이 뛰어난 경제형 흡기필터를 제공할 수 있다.

Description

경제형 흡기필터 및 이의 제조방법{Economical intake filter and manufacturing method thereof}
본 발명은 시스-코어형(sheath-core)인 이형단면 흡기필터용 복합섬유, 이를 포함하는 경제형 흡기 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 자동차 산업은 안정성이 높고 지능화된 자동차를 개발함과 더불어 에너지 효율은 높이면서 환경을 보호하는 방향으로 발전하고 있다. 이에 따라, 스마트 자동차 개발 뿐 아니라 친환경 자동차의 개발 및 소재 경량화를 위한 노력이 진행되고 있는 실정이다.
한편, 최근 자동차에 사용되는 흡기 필터는 인조견(Viscose rayon) 및 목화실을 수입하여 제조하고 있다. 이에, 원가가 높은 문제점이 있었고, 상기 인조견은 흡기 필터를 제조하기 위하여 섬유를 제조할 경우 이황화탄소 및 가성 소다의 사용으로 환경유해물질을 방출하는 문제점이 있었고, 흡기 필터에 사용되는 바인더 또한 폐기 시에 환경유해물질을 방출하는 문제점이 있었다.
이에, 흡기 필터 구조를 단순화시키기 위해, 소재를 개선하여 원가, 중량 및 공정수를 절감하면서도, 친환경적이고 경제성 있는 흡기 필터 및 이를 제조할 수 있는 방법이 필요한 실정이었다.
한국등록특허 10-0405318
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 구체적인 목적은 다음과 같다.
본 발명은 폴리프로필렌을 포함하는 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하는 경제형 흡기필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 경제형 흡기필터를 제조하기 위해, 폴리프로필렌 재료에 따른 경제형 흡기필터 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 개질 폴리프로필렌 수지를 포함하는 시스부 및 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어부를 포함한다.
상기 시스부는 40~60중량%; 및 상기 코어부는 40~60중량%일 수 있다.
상기 개질 폴리프로필렌 수지는 프로필렌, 에틸렌, 부텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있다.
상기 개질 폴리프로필렌 수지는 랜덤 코폴리머(Random copolymer), 랜덤 터폴리머(Random terpolymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있다.
상기 시스부는 퍼옥사이드(Peroxide)를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 폴리프로필렌 수지는 녹는점이 130~135℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 17~23g/10min 일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 녹는점 160~163℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 13~19g/10min 일 수 있다.
상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 섬도가 1~5데니어(Denier)일 수 있다.
상기 이형단면은 원형, 타원형, 직사각형, 요철구조, 중공구조, 원 또는 직사각형이 일렬로 붙어있는 형태 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 형태를 포함할 수 있다.
상기 이형단면과 상기 코어부의 단면이 동일 형태 및 서로 다른 형태 중 적어도 어느 하나의 단면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터는 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하고, 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는부직포 층을 포함한다.
상기 조밀층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.33~0.81, 상기 섬유의 직경이 10~30μm 및 중량이 20~150g/m2 일 수 있다.
상기 중간층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.42~0.81, 상기 섬유의 직경이 20~50μm 및 중량이 10~50g/m2 일 수 있다.
상기 벌크층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.11~0.18, 상기 섬유의 직경이 30~80μm 및 중량이 10~50g/m2 일 수 있다.
상기 경제형 흡기필터는 포집효율 82~89%, 압력손실 2.6~3.1mmAq, 공기저항 47.80~48.20mmAq, 초기효율 98.40~98.70%, 말기효율 99.50~99.65% 및 수명성능평가(Dirt holding capacity; D.H.C)가 170~188g일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터의 제조방법은 카딩 공정(Carding)으로 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 제조하는 단계, 상기 부직포 층을 펀치(Needle punch) 공정하여 복합부직포를 제작하는 단계, 상기 복합부직포를 열성형(Heat treatment) 공정하는 단계 및 상기 열성형한 복합부직포를 권취(Winding)하는 단계를 포함한다.
상기 펀치공정은 펀치회수가 부직포 층 1cm2당 10~100회이고, 부직포 층을 뚫고 들어가는 길이가 2~15mm일 수 있다.
상기 열성형 공정은 온도가 100~170℃이고, 시간은 10~30초일 수 있다.
상기 권취 속도는 5M/min~30M/min일 수 있다.
본 발명에 따른 경제형 흡기필터는 폴리프로필렌(단일재)으로 제조된 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하여 제공되므로, 종래 흡기필터와 동일한 성능을 유지하면서도 재질 단순화를 통해 원가와 중량을 절감할 수 있고, 발수 성능을 향상시켜 수증기의 엔진유입을 차단시켜 흡압 상승 차단 및 엔진의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있으며, 종래 흡기필터에 비해 환경유해물질인 인조견 및 바인더 등을 포함하지 않고 여지 재질을 폴리프로필렌인 친환경적 소재를 사용하므로써 흡기필터의 재활용성이 뛰어나다.
또한, 본 발명에 따른 경제형 흡기필터 제조방법은 여지 재질을 폴리프로필렌(단일재)만을 사용하여 별도의 바인더 처리 공정 등이 없는 최적의 공정조건을 통해 경제형 흡기 필터를 제조하므로, 부품수 및 공정수를 절감하여 경제성이 있으면서도 종래 흡기필터와 동일 이상의 성능이 유지되는 상품성이 뛰어난 경제형 흡기필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 시스-코어(sheath-core) 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2h는 흡기필터용 복합섬유의 이형 단면의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 부직포 층의 구조를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 경제형 흡기필터의 제조방법을 간략하게 나타낸 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명의 일 실시에에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 개질 폴리프로필렌 수지를 포함하는 시스부 40~60중량% 및 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어부 40~60중량%를 포함하고, 상기 시스부는 퍼옥사이드(Peroxide)를 더 포함할 수 있다.
이하 설명할 상기 흡기필터용 복합섬유의 각 성분의 함량은 상기 흡기필터용 복합섬유 100중량%를 기준으로 한 것임을 미리 밝힌다. 만약 그 기준이 달라지는 경우에는 항상 변경된 기준을 명시할 것이므로 통상의 지식을 가진 자라면 어떠한 구성을 기준으로 함량을 기술한 것인지 명확하게 알 수 있을 것이다.
이형단면 흡기필터용 복합섬유
(1) 시스부
본 발명의 일 실시예에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유(1)에 포함된 시스부(10)는 기존 섬유에 비해 30%이상 중량 저감이 가능하고, 코어부에 비하여 녹는점에 차이가 있어 바인더 섬유(Binder fiber) 기능을 할 수 있는 것으로서, 도 1에 나타난 바와 같이 복합섬유에 포함되어 있는 코어부를 감싸는 구조이면 특별하게 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 시스부는 단일재를 개질한 수지일 수 있으며, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐을 개질한 수지일 수 있고, 기존 섬유에 비해 30%이상 중량 저감이 가능하고 발수능력이 뛰어나 물 차단 기능이 뛰어난 폴리프로필렌을 개질한 개질 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시스부에 포함된 개질 폴리프로필렌 수지는 저융점(Low melt; LM) 폴리프로필렌 수지, 유리장섬유를 컴파운딩한 폴리프로필렌 수지, 친수성 폴리프로필렌 수지 등이 있을 수 있고, 바인더 섬유 기능을 위해 폴리프로필렌에 비해 녹는점을 20℃이상 낮출 수 있는 저융점(Low melt; LM) 폴리프로필렌 수지인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 개질 폴리프로필렌 수지는 랜덤 코폴리머(Random copolymer), 랜덤 터폴리머(Random terpolymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있고, 분자구조를 효율적으로 개질한 저융점(Low melt; LM) 폴리프로필렌 수지를 얻기 위해 랜덤 터폴리머(Random terpolymer)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 개질 폴리프로필렌 수지는 랜덤 코폴리머(Random copolymer), 또는 랜덤 터폴리머(Random terpolymer)를 포함할 수 있는 바, 프로필렌과 에틸렌 및 부텐을 코모노머(co-monomer)로 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 시스부는 방사공정성 개선을 위한 물질을 더 첨가할 수 있고, 용융흐름지수를 효율적으로 조정할 수 있는 퍼옥사이드를 더 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 첨가하는 퍼옥사이드는 바람직하게 50~350ppm을 소량으로 첨가하는것이 바람직하다. 50ppm 미만이면 시스부 수지의 용융흐름점도가 코어부 수지 대비 높아질 수 있어 시스부가 코어부를 감쌀 때의 이형단면 형상이 불량일 수 있고, 350ppm을 초과하면 흐름성이 과다하여 제사성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따른 시스부에 첨가되는 퍼옥사이드는 퍼옥사이드 크래커(Peroxide cracker)에 의한 과산화 분해를 유도하므로 효율적으로 용융흐름지수를 조정할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 시스부에 포함된 개질 폴리프로필렌 수지는 녹는점이 130~135℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 17~23g/10min이다. 용융흐름지수가 17g/10min미만이면 시스부가 코어부를 감쌀 때의 이형단면 형상이 불량일 수 있고, 23g/10min초과하면 흐름성이 과다하여 제사성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따른 시스부는 중량이 40~60중량%인 것이 바람직하다. 40중량% 미만이면 부직포 제작시 접착성 저하로 인한 부직포 물성 저하의 원인이 될 수 있고, 60중량%을 초과하면 코어부 중량% 감소로 인한 원사 물성이 저하 될 수 있는 단점이 있다.
즉, 본 발명인 개질폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어부에 비하여 녹는점이 20℃이상 차이가 있어 바인더 섬유(Binder fiber) 기능을 하면서도, 퍼옥사이드를 첨가하므로서 흐름성이 향상되어 공정성이 우수한 특징이 있다.
(2) 코어부
본 발명의 일 실시예에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유(1)에 포함된 코어부(20)는 기존 섬유에 비해 30%이상 중량 저감이 가능한 것으로써, 도 1에 나타난 바와 같이, 복합섬유의 중심부에 위치하는 구조이면 특별하게 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 코어부는 단일 모노머를 중합한 호모폴리머(homo polymer) 수지일 수 있으며, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐 수지일 수 있으나, 기존 섬유에 비해 30%이상 중량 저감이 가능하고 발수능력이 뛰어나 물 차단 기능이 뛰어난 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 코어부에 포함된 폴리프로필렌 수지는 녹는점 160~163℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 13~19g/10min인 것이 바람직하다. 용융흐름지수가 13g/10min미만이면 시스부와 흐름성 차이로 인한 제사성이 불량할 수 있는 단점이 있고, 19g/10min초과하면 흐름성이 과다하여 시스부가 코어부를 감싸는 단면형상이 불량할 수 있다.
본 발명에 따른 코어부는 중량이 40~60중량%인 것이 바람직하다. 40중량% 미만이면 코어부 중량% 감소로 인한 원사 물성이 저하 될 수 있는 단점이 있고, 60중량%을 초과하면 부직포 제작시 접착성 저하로 인한 부직포 물성 저하의 원인이 될 수 있다.
(3) 시스-코어(Sheath-core)형 이형단면 흡기필터용 복합섬유
본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 이형단면의 이형비(B/A)는 1.5이상인 것이 바람직하다. 이형비가 1.5 미만이면 고밀도 부직포의 특징을 유지할 수 없게 되어 흡기필터로서의 기능을 갖지 못할 수 있다. 이에 상기 이형비의 범위를 만족하기 위하여, 본 발명에 따른 이형단면은 도 2a에 나타난 바와 같은 원형, 도 2b에 나타난 바와 같은 타원형, 도 2c에 나타난 바와 같은 직사각형, 도 2d에 나타난 바와 같은 요철구조, 도 2e에 나타난 바와 같은 중공구조, 도 2f 및 도 2g에 나타난 바와 같은 원이 일렬로 붙어있는 형태 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 형태를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 이형단면의 형태가 요철구조를 갖는 경우 표면적의 증가로 필터 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있고, 중공구조인 경우 동일 부피 대비 경량화 효과가 있으며, 바람직하게, 본 발명에 따른 이형단면의 형태는 타원형 구조 또는 요철 구조일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 흡기필터용 복합섬유의 이형단면은 도 2h에 나타난 바와 같이 코어부의 단면과 동일 형태 및 서로 다른 형태 중 적어도 어느 하나의 단면일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 시스-코어(Sheath-core)형 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하는 경제형 흡기필터는 상기 이형단면의 형태적 특징을 이용하여 포집 효율이 우수한 특징이 있다.
또한, 상기 이형단면을 포함하는 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 섬도가 1~5데니어(Denier)일 수 있다. 섬도가 1데니어 미만이면 카딩공정에서 말림현상 등으로 인한 공정성이 불량 할 수 있는 단점이 있고, 5 데니어 초과이면 동일 중량 대비 밀도 증가로 인한 필터 효율이 감소하는 단점이 있으며, 바람직하게는 섬도는 1.5데니어 일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유는 섬유 중간에 코어(core)부, 상기 코어부 표면을 감싸는 시스부(sheath)를 포함한다. 즉, 본 발명은 시스부가 바인더 역할을 하고, 코어부는 형태 유지 및 섬유 사이 공간 조절 기능을 수행할 수 있다는 특징이 있다. 즉, 상기 복합섬유를 포함하는 부직포층을 포함하는 경제형 흡기필터에서 부직포 형상을 코어부를 통해 고정할 수 있고, 추후 본 발명에 따른 흡기필터 제조방법에 포함된 열가공을 통하여 바인더 처리 공정 없이도 시스부의 상대적으로 낮은 융점으로 인해 부직포 형상을 한번 더 단단하게 고정할 수 있는 특징이 있다. 또한, 폴리프로필렌만으로 시스부 및 코어부를 구성되므로 재질 특성상 기존 복합섬유에 비해 중량이 30%이상 저감되며 발수성능이 우수하다는 특징이 있다.
경제형 흡기필터
본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터는 상기 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하고, 기능이 각각 다르고 조성비가 다른 3층 구조를 포함할 수 있다. 상기 3층 구조는 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 포함할 수 있다.
(1) 조밀층(fine layer)
본 발명에 따른 조밀층(30)은 여과효율 및 통기도 성능이 우수하면서도 내절곡성이 우수하여 형태 유지 기능이 뛰어나는 조성물을 포함하는 것으로써, 도 3에 나타난 바와 같이 3층 구조 중 제일 위에 층에서 적층되는 것이면 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 조밀층은 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 상기 기능에 맞게 비율 등을 조절할 수 있으며, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 조밀층 중량%에 대하여 55~75중량%로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.33~0.81 인 것이 바람직하다. 상기 비율이 55중량% 미만이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 단점이 있으며, 75%중량을 초과하면 공기저항 증가와 먼지 포집량 하락의 단점이 있다. 또한, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 중량% 이외에도 상기 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 직경이 10~30μm인 것이 바람직하며, 중량이 20~150g/m2인 것이 바람직하다. 상기 직경이 10μm 미만이면 공기저항 증가와 먼지 포집량 하락의 단점이 있으며, 30μm 초과이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 단점이 있다. 또한, 상기 중량이 20g/m2 미만이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 단점이 있으며, 150 g/m2 초과이면 공기저항 증가와 먼지 포집량 하락의 단점이 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 조밀층(fine layer)은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.33~0.81, 상기 섬유의 직경이 10~30μm 및 중량이 20~150g/m2인 것이 바람직하며, 상기 조건을 만족할 때, 흡기필터의 흡기부압 및 초기효율과 같은 여과효율 및 통기도 성능이 우수하면서도 내절곡성 및 형태 유지 기능이 우수한 특징이 있다.
(2) 중간층(middle layer)
본 발명에 따른 중간층(40)은 통기저항 능력이 우수하고, 말기 효율 및 먼지포집량 성능이 우수하게 하는 조성물인 것으로써, 도 3에 나타난 바와 같이 3층 구조 중간에서 적층되는 것이면 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 중간층은 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 상기 기능에 맞게 비율 등을 조절할 수 있으며, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 조밀층 중량%에 대하여 45~55중량%로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.42~0.81 인 것이 바람직하다. 상기 비율이 45중량% 미만이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 단점이 있으며, 55%중량을 초과하면 먼지 포집량 하락의 단점이 있다. 또한, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 중량% 이외에도 상기 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 직경이 20~50μm인 것이 바람직하며, 중량이 10~50g/m2인 것이 바람직하다. 상기 직경이 20μm 미만이면 먼지 포집량 하락의 단점이 있으며, 50μm 초과이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 단점이 있다. 또한, 상기 중량이 10g/m2 미만이면 먼지 제거 효율 성능이 하락하는 인 단점이 있으며, 50 g/m2 초과이면 먼지 포집량 하락의 단점이 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 중간층(middle layer)은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.42~0.81, 상기 섬유의 직경이 20~50μm 및 중량이 10~50g/m2인 것이 바람직하며, 상기 조건을 만족할 때, 흡기필터의 통기저항 능력이 우수하고, 말기 효율 및 먼지포집량 성능이 우수하여 수명성능이 우수한 특징이 있다.
(3) 벌크층(bulk layer)
본 발명에 따른 벌크층(50)은 통기저항 능력이 우수하고, 먼지포집량 성능이 우수하게 하는 조성물을 포함하는 도 3에 나타난 바와 같이 3층 구조 하부에서 적층되는 것이면 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 벌크층은 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 상기 기능에 맞게 비율 등을 조절할 수 있으며, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 조밀층 중량%에 대하여 10~15중량%로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.11~0.18 인 것이 바람직하다. 상기 비율이 10중량% 미만 또는 15% 초과하면 먼지 포집량 하락의 단점이 있다. 또한, 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 중량% 이외에도 상기 폴리프로필렌 섬유 및 본 발명에 따른 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 직경이 30~80μm인 것이 바람직하며, 중량이 10~50g/m2인 것이 바람직하다. 상기 직경이 30μm 미만 또는 80 μm 초과이면 먼지 포집량 하락의 단점이 있다. 또한, 상기 중량이 10g/m2 미만 또는 50 g/m2 초과이면 먼지 포집량 하락의 단점이 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 벌크층(bulk layer)은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.11~0.18, 상기 섬유의 직경이 30~80μm 및 중량이 10~50g/m2인 것이 바람직하며, 상기 조건을 만족할 때, 흡기필터의 통기저항 능력이 우수하고, 먼지포집량 성능이 우수하여 수명성능이 우수한 특징이 있다.
(4) 흡기필터
본 발명에 따른 상기 3층 구조를 포함하는 부직포층을 포함하는 흡기필터는 중력효과(Gravitation), 관성효과(Inertia), 차단효과(Interception) 및 확산효과(Diffusion)로 인하여 불순물을 효과적으로 포집할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 경제형 흡기필터는 폴리프로필렌을 여지 재질로 사용하여 발수성을 증대시킴으로서 물 차단효과를 높이는 바, 먼지가 수분에 의해 필터에 눌러 붙어 공기층을 차단하여 흡압을 증대시키는 것을 차단하는 특징이 있다. 이에, 본 발명에 따른 경제형 흡기 필터는 포집효율 82~89%, 압력손실 2.6~3.1mmAq, 공기저항 47.80~48.20mmAq, 초기효율 98.40~98.70%, 말기효율 99.50~99.65% 및 수명성능평가(Dirt holding capacity; D.H.C)가 170~188g 일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 경제형 흡기 필터는 두께가 2.0~3.5mm일 수 있으며 바람직하게는 3mm일 수 있다. 2.0mm미만이면 공기저항이 상승하고 먼지 포집량 하락의 단점이 있고, 3.5mm를 초과하면 먼지 제거효율이 감소하는 단점이 있다.
경제형 흡기필터의 제조방법
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 이를 참조하면, 카딩 공정(Carding)으로 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 제조하는 단계(S10), 상기 부직포 층을 펀치(Needle punch) 공정하여 복합부직포를 제작하는 단계(S20), 상기 복합부직포를 열성형(Heat treatment) 공정하는 단계(S30) 및 상기 열성형한 복합부직포를 권취(Winding)하는 단계(S40)를 포함한다.
상기 카딩 공정(Carding)으로 부직포 층을 제조하는 단계(S10)는 부직포 층에 포함되는 3개 층 구조인 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 카딩 공정으로 제조하는 단계이다. 본 발명에 따른 카딩 공정은 최소 3대 이상의 카딩 장비를 사용하여, 섬유 함유율 및 중량 등을 변경하여 밀도가 서로 다른 3개층 이상의 부직포를 제조할 수 있다. 상기 부직포 층에 포함된 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)의 섬유 함유율, 중량 및 섬유의 직경은 상기에 기재한 바와 같다.
상기 펀치(Needle punch) 공정하는 단계(S20)는 카딩 공정으로 제조한 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 펀치 공정하여 복합부직포를 제작하는 단계이다. 이 때, 상기 펀치의 횟수와 깊이에 따라서 복합 부직포의 특성 및 물성을 변화시킬 수 있는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 니들 펀치 공정은 상기 부직포 층을 결합시키고 본 발명에 적합한 물성으로 변경시키기 위하여 부직포를 뚫고 들어가는 바늘의 깊이를 2 ~ 15mm로 조정할 수 있고, 펀치 횟수를 부직포 1cm2당 10 ~ 100회로 조정할 수 있다. 바늘 깊이가 2mm 미만이면 형태 안정성이 떨어지는 단점이 있고, 15mm를 초과하면 공기저항 증가 및 먼지 포집량 감소의 단점이 있다. 또한, 펀치회수가 1cm2당 10회 미만이면 형태 안정성이 떨어지는 단점이 있고, 100회를 초과하면 공기저항 증가 및 먼지 포집량 감소의 단점이 있다. 상기 조건을 충족시켜 펀치 공정을 진행하면 제작된 복합부직포의 인장 강도 및 인장 신율을 균일화 시킬 수 있다.
상기 복합부직포를 열성형(Heat treatment) 공정하는 단계(S30)는 상기 펀치 공정으로 제조된 복합부직포를 열성형하여, 복합부직포에 포함된 이형단면 흡기필터용 복합섬유에 포함된 시스부가 녹아 복합부직포를 물리적으로 더 단단하게 결합시키는 단계이다. 본 발명에 따른 열성형 공정 또한 적절한 온도 및 시간에 따라 복합 부직포의 특성 및 물성을 변화시킬 수 있는 특징이 있고, 특히 여지 기재로 폴리프로필렌을 사용하는 본 발명에서는 시스부와 코어부의 녹는점 차이가 크지 않으므로 온도 및 시간 조건을 더욱 더 정밀하게 조정해야 하는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열성형 공정은 온도를 100~170℃ 및 시간을 10~30초로 조정하는 것이 바람직하다. 온도가 100℃ 미만이면 형태 안정성이 떨어지는 단점이 있고, 170℃를 초과하면 섬유가 용해되어 부직포 형성이 되지 않는 단점이 있다. 또한, 열성형 공정 시간을 10초 미만으로 공정하면 형태 안정성이 떨어지는 단점이 있고 30초를 초과하면 섬유가 용해되어 부직포 형성이 되지 않는 단점이 있다.
상기 권취(Sinding)하는 단계(S40)는 상기 열성형한 복합 부직포를 권취하여 상품성이 있는 복합부직포를 제작하는 단계이다. 즉, 권취공정은 복합부직포의 제조속도에 따라 권취 속도를 적절하게 조절해야 상품성 있는 외관의 복합부직포를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 권취단계는 권취 속도를 5M/min~30M/min로 하는 것이 바람직하다. 5M/min 미만이면 섬유가 용해되어 부직포 형성이 되지 않는 단점이 있고, 30M/min을 초과하면 형태 안정성이 떨어지는 단점이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(흡기필터용 복합섬유) 부직포 층에 포함되는 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 제조하였다. 구체적으로, 코모노머(co-monomer)로 프로필렌, 부텐 및 에틸렌을 반응시켜 랜덤 터폴리머(Random terpolymer)인 저융점 폴리프로필렌 수지를 제조하였고, 퍼옥사이드 150ppm를 첨가하여 시스부를 제조하였다. 이에, 상시 시스부에 호모폴리머인 폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어부를 포함하여 시스부 50중량% 및 코어부 50중량%인 흡기필터용 복합섬유를 제조하였다. 이 때, 상기 흡기필터용 복합섬유의 이형단면은 타원형이고, 섬도는 1.5 데니어였다.
(S10) 카딩 공정으로 3대 이상의 카딩 장비를 사용하여 부직포 층을 포함하는 3개 층 구조인 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 각각 제조하였다.
구체적으로, 조밀층은 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 조밀층 중량%에 대하여 65중량%으로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.53이고, 상기 섬유의 직경이 10 ~ 25μm이었으며, 중량이 80 ~ 150g/m2으로 카딩 공정을 통해 제조되었고, 중간층은 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 중간층 중량%에 대하여 중량%으로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.81이고, 상기 섬유의 직경이 20 ~ 50μm이었으며, 중량이 20 ~50g/m2으로 카딩 공정을 통해 제조되었으며, 벌크층은 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 전체 벌크층 중량%에 대하여 10중량%으로서, 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.11이고, 상기 섬유의 직경이 40 ~ 80 μm이었으며, 중량이 20 ~ 50g/m2으로 카딩 공정을 통해 제조되었다.
(S20) 상기 카딩 공정을 통해 제조된, 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 적층시키고, 바늘 깊이 5 ~ 12mm, 펀치회수 20 ~ 80회의 펀치 공정을 통해 상기 부직포 층을 결합시켜 복합부직포를 제조하였다.
(S30 및 S40) 상기 제조된 복합부직포를 온도 145℃ 및 시간 20 ~ 60초의 열성형 공정하여 부직포간의 물리적 결합을 강화 시켰다. 그 후, 상기 열성형한 복합 부직포를 10 ~ 30M/min으로 권취하여 흡기필터를 제조하였다.
실시예 2 ~ 실시예 3
실시예 1과 비교하였을 때, 흡기필터용 복합섬유의 이형단면을 요철구조로 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 비교하였을 때, 코모노머(co-monomer)로 프로필렌 및 에틸렌을 반응시켜 랜덤 코폴리머(Random copolymer)인 저융점 폴리프로필렌 수지를 사용하여 흡기필터용 복합섬유를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
실시예 5
실시예 4과 비교하였을 때, 흡기필터용 복합섬유의 이형단면을 요철구조로 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
실시예 6
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 60중량%로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
실시예 7
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 70중량%로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
실시예 8
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 55중량%로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 비교했을 때, 호모 폴리머(Homo polymer)인 폴리프로필렌 수지를 포함하는 시스부를 사용하여 흡기필터용 복합섬유를 제조한 것(이형단면은 원형)을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 비교했을 때, 코모노머(co-monomer)로 프로필렌 및 에틸렌을 반응시켜 블록 코폴리머(Random copolymer)인 저융점 폴리프로필렌 수지를 사용하여 흡기필터용 복합섬유를 제조한 것(이형단면은 원형)을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 3
실시예 1과 비교했을 때, 코모노머(co-monomer)로 프로필렌 및 에틸렌을 반응시켜 랜덤 코폴리머(Random copolymer)인 저융점 폴리프로필렌 수지를 사용하여 흡기필터용 복합섬유를 제조한 것(이형단면은 원형)을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 50중량%로, 열성형 온도를 135℃로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 5
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 40중량%로 열성형 온도를 135℃로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 6
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 35중량%로 열성형 온도를 130℃로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 7
실시예 1과 비교하였을 때, 조밀층의 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 전체 조밀층 중량%에 대하여 30중량%로 열성형 온도를 130℃로 경제형 흡기필터를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡기필터를 제조하였다.
비교예 8
종래 기술 필터인 AC-3421 흡기필터이다.
실험예 1 - 시스부의 결합 방식 및 흡기필터용 복합섬유의 이형단면에 따른 흡기필터 성능 측정
시스부의 결합 방식 및 복합섬유의 이형단면 달리하여 흡기필터의 성능인 포집효율과 압력손실을 측정한 결과 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
구분(단위) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
시스부 랜덤터폴리머(random terpolymer) 랜덤터폴리머
(random terpolymer)		 랜덤터폴리머
(random terpolymer)		 랜덤코폴리머
(random copolymer)		 랜덤코폴리머
(random copolymer)
퍼옥사이드함량(ppm) 150 150 150 150 150
단면 타원형 요철 구조 요철 구조 타원형 요철 구조
섬도(Denier) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
필터
기재		 중량(g/m2) 30 30 30 30 30
두께(mm) 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
필터
성능		 포집효율(%) 89 85 88 83 84
압력손실
(mmAq)		 3 2.8 3.7 2.7 2.7
<측정 방식>
- 포집효율(%) : 공기속도 3m/min으로 대기법으로 측정, 측정 시 입자크기 0.3 내지 10micron 범위 내에서 표집 효율 조사, 5micron 이하 입자의 포집율을 표집 효율로 표기.
- 압력손실(mmAq) : 공기속도 3m/min으로 대기법으로 측정, 측정 시 초기압력손실 기록.
구분(단위) 비교예 1 비교예 2 비교예 3
시스부 호모 폴리머(homo polymer) 블록 폴리머
(block polymer)		 랜덤 폴리머
(random polymer)
퍼옥사이드함량(ppm) 150 150 150
단면 원형 원형 원형
섬도(Denier) 1.5 1.5 1.5
필터
기재		 중량(g/m2) 부직포 제조 불가 부직포 제조 불가 30
두께(mm) - - 3.0
필터
성능		 포집효율(%) - - 80
압력손실
(mmAq)		 - - 2.6
<측정 방식>
- 포집효율(%) : 공기속도 3m/min으로 대기법으로 측정, 측정 시 입자크기 0.3 내지 10micron 범위 내에서 표집 효율 조사, 5micron 이하 입자의 포집율을 표집 효율로 표기.
- 압력손실(mmAq) : 공기속도 3m/min으로 대기법으로 측정, 측정 시 초기압력손실 기록.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터 제조하고 측정한 결과, 흡기필터용 복합섬유의 이형단면이 이형비 1.5를 만족시키지 못하는 원형으로 제조하는 경우 이를 포함하는 부직포 자체가 제작되지 않는다는 것을 알 수 있었다.
또한, 흡기필터용 복합섬유의 이형단면을 타원형이나 요철 구조로 제조하여 부직포가 제작될 수 있어 경제형 흡기필터를 제조할 수 있을 지라도, 시스부의 결합형태가 랜덤 터폴리머인 경우가 랜덤코폴리머보다 흡기필터의 포집효율이 높고 압력손실성능이 우수하였다.
또한, 이형단면 중 타원형과 요철 구조 중에서도 타원형인 이형단면으로 복합섬유를 제조하는 경우 요철 구조보다는 흡기필터의 성능이 좀 더 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2 - 조밀층의 흡기필터용 복합섬유 비율에 따른 흡기필터 성능 측정
전체 조밀층 중량%에 대한 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율을 달리하여 흡기필터 성능을 측정하였다. 측정은 시험표준 KS R ISO 5011 : 2008 에 따라 시험 진행하였으며, 정격 공기량은 5.2m2/min 으로 진행하였다. 그 결과를 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
성능평가기준(단위) 실시예 1 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 8
공기 저항
(Filter restriction)
(mmAq)		 47.85 46.83 48.14 46.51 49.42
초기 효율(Initial efficiency)
(%)		 98.64 98.48 98.69 98.21 98.75
말기 효율(Final efficiency)
(%)		 99.58 99.51 99.62 99.56 99.52
수명 성능 평가(Dirt holding capacity; D.H.C)
(g)		 186.24 186.24 172.64 182.42 187
<목표 기준>
*초기 효율 : 98.4% 이상
*말기 효율 : 99.5% 이상
*수명 성능 평가 : 180g 이상
Cf) 수명 성능 평가의 경우, 엔진 배기량 또는 에어클리너 용량에 따라 포집량이 상이하다. 중량(g)은 150~200g을 목표로 한다. 200g는 목표 최고치
성능평가기준(단위) 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8
공기 저항
(Filter restriction)
(mmAq)		 42.23 40.10 47.17 49.42 49.42
초기 효율(Initial efficiency)
(%)		 97.62 96.12 96.79 96.19 98.75
말기 효율(Final efficiency)
(%)		 99.23 98.20 98.94 98.48 99.52
수명 성능 평가(Dirt holding capacity; D.H.C)
(g)		 181.62 172.53 177.73 167.94 187
<목표 기준>
*초기 효율 : 98.4% 이상
*말기 효율 : 99.5% 이상
*수명 성능 평가 : 180g 이상
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 조밀층의 흡기필터용 복합섬유의 비율을 달리하여 경제형 흡기필터를 제조하고 성능평가기준에 따라 흡기필터의 성능을 측정한 결과, 실시예 1 및 실시예 6~8 따라 제조한 흡기필터에서 목표치 이상의 성능을 보였으며, 특히 실시예 1에 따라 제조한 흡기필터는 종래 흡기 필터(비교예 8)와 거의 동등한 수준의 필터 성능을 확보한 것을 확인 할 수 있다.
반면에, 비교예 4~7에 따라 제조한 흡기필터의 경우는 종래 흡기 필터의 공기 저항 성능을 못 미치는 42.23~47.52mmAq 이었고, 초기 효율도 목표치 98.4% 미만, 말기 효율도 목표치 99.5% 미만이었으며, 수명 성능 평가에서도 목표치 180g 미만인 것을 확인 하였는 바, 실시예 1 및 실시예 6~8에 비하여 필터 성능이 떨어진다는 것을 확인 할 수 있었다.
결과적으로, 실시예 1 및 실시예 6~8과 같이 조밀층의 흡기필터용 복합섬유의 비율을 55~75%로 흡기필터를 제조하였을 때 필터 성능이 목표치 이상인 것을 확인 할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 경제형 흡기필터는 여지 재질인 폴리프로필렌(단일재)의 적절한 비율 및 열성형 조건 등 최적의 조건으로 제조함으로써 부품 및 재료 종류 절감, 공정수 절감을 통해 원가 및 흡기필터의 중량을 낮추면서도 종래 흡기필터와 동일한 성능을 갖는다는 특징이 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1 : 이형단면 흡기필터용 복합섬유
10 : 시스부 20 : 코어부
2 : 부직포 층
30 : 조밀층 40 : 중간층 50 : 벌크층
A : 이형비의 세로 B : 이형비의 가로

Claims (19)

  1. 개질 폴리프로필렌 수지를 포함하는 시스부; 및
    폴리프로필렌 수지를 포함하는 코어부를
    시스-코어형(sheath-core)으로 포함하는 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스부는 40~60중량%; 및
    상기 코어부는 40~60중량%인 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개질 폴리프로필렌 수지는 프로필렌, 에틸렌, 부텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개질 폴리프로필렌 수지는 랜덤 코폴리머(Random copolymer), 랜덤 터폴리머(Random terpolymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시스부는 퍼옥사이드(Peroxide)를 더 포함하는 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개질 폴리프로필렌 수지는 녹는점이 130~135℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 17~23g/10min인 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 녹는점 160~163℃이고, 용융흐름지수(Melt folw rate; MFR)가 13~19g/10min인 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  8. 제1항에 있어서,
    섬도가 1~5데니어(Denier)인 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이형단면은 원형, 타원형, 직사각형, 요철구조, 중공구조, 원 또는 직사각형이 일렬로 붙어있는 형태 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 형태를 포함하는 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이형단면과 상기 코어부의 단면이 동일 형태 및 서로 다른 형태 중 적어도 어느 하나의 단면인 것인 이형단면 흡기필터용 복합섬유.
  11. 제1항 내지 10항 중 어느 한 항의 이형단면 흡기필터용 복합섬유를 포함하고,
    조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포층을 포함하는 것인 경제형 흡기필터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조밀층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.33~0.81, 상기 섬유의 직경이 10~30μm 및 중량이 20~150g/m2인 것인 경제형 흡기필터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 중간층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.42~0.81, 상기 섬유의 직경이 20~50μm 및 중량이 10~50g/m2인 것인 경제형 흡기필터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 벌크층은 폴리프로필렌 섬유/상기 이형단면 흡기필터용 복합섬유의 비율이 0.11~0.18, 상기 섬유의 직경이 30~80μm 및 중량이 10~50g/m2인 것인 경제형 흡기필터.
  15. 제11항에 있어서,
    포집효율 82~89%, 압력손실 2.6~3.1mmAq, 공기저항 47.80~48.20mmAq, 초기효율 98.40~98.70%, 말기효율 99.50~99.65% 및 수명성능평가(Dirt holding capacity; D.H.C)가 170~188g인 것인 경제형 흡기필터.
  16. 카딩 공정(Carding)으로 조밀층(fine layer), 중간층(middle layer), 및 벌크층(bulk layer)을 포함하는 부직포 층을 제조하는 단계;
    상기 부직포 층을 펀치(Needle punch) 공정하여 복합부직포를 제작하는 단계;
    상기 복합부직포를 열성형(Heat treatment) 공정하는 단계; 및
    상기 열성형한 복합부직포를 권취(Winding)하는 단계를 포함하는 경제형 흡기필터의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 펀치공정은 펀치회수가 부직포 층 1cm2당 10~100회이고, 부직포 층을 뚫고 들어가는 길이가 2~15mm인 경제형 흡기필터의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 열성형 공정은 온도가 100~170℃이고, 시간은 10~30초인 것인 경제형 흡기필터의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 권취 속도는 5M/min~30M/min인 것인 경제형 흡기필터의 제조방법.
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