除臭用过滤材料及利用其的除臭防尘复合过滤器的制作方法

本发明涉及除臭用过滤材料及利用其的除臭防尘复合过滤器，更详细地涉及在作为用于支撑除臭用活性炭粒子的载体利用芯鞘型复合纱来制备而成的热粘合梳理纤网(thermally bonded carded web)形成膨体层，从而提高透气性的除臭用过滤材料及利用其来制备而成的除臭-防尘用过滤器。

背景技术：

用作汽车空气调节用的空气过滤器包含除臭用或碳氢化合物类(如苯乙烯)去除用活性炭的方法，通常在两张无纺布之间插入活性炭层。

但是，在按照这种方法形成活性炭层的情况下，通常，为了防止所插入的活性炭脱落，在与用于固定这些的粘结剂，例如，热熔粉一同分散之后进行热粘合，这种情况下，由于粘结剂，活性炭的有效量减少，过滤材料整体的透气性减少，这是必然的。并且，这种情况下，为了固定所需量的活性炭，很多时候需要反复“活性炭层/粘结剂层”的结构，而这成为透气性更加恶化的原因。

作为用于解决上述问题的方法，众所周知的有与包括膨体层来由多层形成的空气调节用过滤材料相关的多种现有技术。

例如，在韩国KR2009-0015347A中公开了包含芯鞘型低熔点聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的致密层、中间层、膨体层及在上述致密层层叠活性炭纤维来热熔敷的汽车用空气滤清器。在上述文献中，致密层、中间层及膨体层的形成通过改变构成各个层的纤维的纤度的方法来得到调节。

改变纤维的纤度来形成膨体层的方法还可参照韩国KR1998-072079A、韩国KR2001-0089865A、韩国KR2006-0016283A等中所公开的内容。

另一方面，在韩国KR2007-0035344A中公开了如下方法：在准备由混合有高熔点纱和低熔点纱的多种短纤维形成的纤网之后，通过加热来形成多种高熔点纱具有因熔融的低熔点纱而相结着的下部面的膨体无纺布，并在上述膨体无纺布喷射除臭粉末之后，层叠熔喷无纺布及纺粘无纺布来制备复合过滤器。

作为与上述专利文献类似的方法，在韩国KR2006-0108418A中公开了如下的高效率气体过滤器用多层复合无纺布的制备方法，其特征在于，按照通常的无纺布制备工艺梳理并成型混合有低熔点纤维的纤维棉，来以短纤维网状态供给，在下部导入熔喷无纺布片来形成双层结构，并连续地进行针刺及热压延。

另一方面，在韩国KR2008-0112560中公开了利用延伸聚烯烃类树脂之后进行压紧来获得的纤维制备而成的无纺布。

但是，在根据上述现有技术的情况中也仍然未解决透气量减少问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的在于，提供在载体形成膨体层来提高透气性的除臭用过滤材料。

本发明的另一目的在于，提供利用上述除臭用过滤材料的除臭-防尘用复合过滤器。

解决问题的方案

本发明提供除臭用过滤材料，上述除臭用过滤材料包括：第一热粘合梳理纤网(TBCW，thermally bonded carded web)，由梳理纤网(carded web)热粘合而成；膨体层，在上述第一热粘合梳理纤网梳理短纤维之后进行针刺而形成；活性炭粉末，以散布的方式包含于上述膨体层；以及第二热粘合梳理纤网，层叠于上述膨体层。

上述第一热粘合梳理纤网、膨体层及第二热粘合梳理纤网的纤维原材料优选为芯鞘型聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)复合纱或低熔点(LM，low-melting)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

上述芯鞘型聚丙烯/聚乙烯复合纱的纤度优选为2至20旦尼尔。

上述第一热粘合梳理纤网及第二热粘合梳理纤网的单独重量优选为20至150g/m²。

上述膨体层的重量优选为20至90g/m²。

固定于上述膨体层的活性炭粒子优选为200-400g/m²。

通过ISO 9237方法来测定的上述第一热粘合梳理纤网及第二热粘合梳理纤网的透气度分别优选为600cm³/cm²-sec以上；形成固定于上述第一热粘合梳理纤网的膨体层之后的透气度优选为500cm³/cm²-sec以上；层叠上述第二热粘合梳理纤网之后的透气度优选为200cm³/cm²-sec以上。

并且，本发明提供在上述除臭用过滤材料的一面层叠熔喷无纺布的除臭-防尘用复合过滤器。

通过ISO 9237方法来测定的上述除臭-防尘用复合过滤器的透气度优选为80cm³/cm²-sec以上。

发明的效果

本发明的除臭用过滤材料可通过在载体形成膨体层并在所形成的上述膨体层固定活性炭来具有通过ISO 9237方法来测定的透气度为200cm³/cm²-sec以上的优秀的透气性，并且，可利用其来在上述除臭用过滤材料的一面层叠防尘用熔喷无纺布来制备透气度为80cm³/cm²-sec以上的除臭-防尘用复合过滤器。

附图说明

图1为本发明除臭用过滤材料的实施方式的示意性剖视图。

图2为本发明除臭-防尘过滤器的另一实施方式的示意性剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的除臭用过滤材料进行说明。

参照图1，本发明一实施方式的除臭用过滤材料10的特征在于，包括：第一热粘合梳理纤网11，由梳理纤网热粘合而成；膨体层12，在上述第一热粘合梳理纤网梳理短纤维14之后进行针刺而形成；活性炭粉末15，包含于上述膨体层12；以及第二热粘合梳理纤网13，层叠于上述膨体层12。

1.第一热粘合梳理纤网11

在本发明的实施方式中，第一特征在于，作为用于支撑包含活性炭粉末15的膨体层12的载体使用热粘合梳理纤网11、13。上述热粘合梳理纤网可按照通常的方法梳理纤维原材料之后进行热粘合来制备而得。优选地，为了获得透气性高的热粘合梳理纤网，使用芯鞘型(sheath-core type)的复合纱。作为以这种目的使用的芯鞘型复合纱，可使用在韩国授权专利第1296615中公开的复合纱。优选地，使用聚丙烯/聚乙烯复合纱或低熔点-聚对苯二甲酸乙二醇酯来制备。

在本发明中，优选地，用于制备上述热粘合梳理纤网的纤维原材料使用纤度为2至20旦尼尔的材料。在使用小于2旦尼尔的纤维原材料的情况下，所制备的热粘合梳理纤网的透气性降低。这是因为密度过高或形成于纤维之间的空间小。另一方面，在使用大于20旦尼尔的纤维原材料的情况下，散布于其上的活性炭粒子有可能被脱落。

另一方面，以上述的材质和纤度制备的热粘合梳理纤网的重量优选为20至150g/m²。若纤网的重量达不到20g/m²，则不仅因强度降低而不适合用作载体，而且活性炭粒子因在进行后述的针刺时所发生的破损而有可能被脱落。另一方面，在大于150g/m²的情况下，透气性明显降低。

更优选地，在由多层构成的除臭用过滤材料中用作载体的热粘合梳理纤网本身的透气度应为600cm³/cm²-sec以上。

在以往的技术中，通常用作上述载体的原材料为聚丙烯或聚酯原材料的纺粘无纺布。但是，在将这种无纺布用作载体的情况下，存在因本身的低透气性而导致由此制备的过滤器滤材的差压也大的问题。根据发明人的反复实验，在将相同重量的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺粘无纺布和同样使用聚对苯二甲酸乙二醇酯材质的芯鞘型低熔点复合纱(LM-PET)制备的热粘合梳理纤网作为载体来比较的情况下，确认到透气量有可能差约2倍以上。

2.膨体层12

在本发明一实施方式的除臭用过滤材料10中，膨体层12为用于固定活性炭粒子15的层。上述膨体层14在上述的热粘合梳理纤网11梳理短纤维14之后进行针刺而形成。

另一方面，上述膨体层12的重量优选为20至90g/m²。若上述膨体层的重量达不到20g/m²，则无法充分固定后述的活性炭粒子，从而在需要固定大量的活性炭粒子的情况下，粒子发生脱落。另一方面，在大于90g/m²的情况下，有可能成为透气性降低的原因。

在本发明中，用于固定上述膨体层12和第一热粘合梳理纤网11的针刺的针刺密度不受特殊限制，例如能够以作为通常的预刺及本刺密度的500～4000pieces/m²实施。

若向上述膨体层12喷射活性炭粒子，则活性炭粒子15位于形成在膨体层12的短纤维14之间的空间。局部地，上述活性炭粒子15还可通过上述膨体层12来分布于第一热粘合梳理纤网。另一方面，当进行喷射时，若在下部面的第一热粘合梳理纤网11的下侧进行抽吸(Suction)，则可提高除臭粉末的填充密度。

作为上述活性炭，只要是具有去除碳氢化合物气体或其他恶臭的功能，就可以不受限制地使用。作为这种目的通常所使用的平均粒径为100～1500μm。

本发明的除臭用过滤材料的其他优点在于，在无热熔粉之类的额外的粘结材料的情况下可固定很多量的活性炭粒子。具体地，根据发明人的实验，在以30g/m²的重量形成上述膨体层的情况下，确认到可涂敷200g/m²以上的活性炭粒子，还可涂敷400g/m²的活性炭粒子。

在以往的方法中，作为在无纺布之间固定活性炭的方法，使用了利用热熔粉来固定活性炭/活性炭粒子之间或活性炭/无纺布层的方法。但是，在使用上述热熔粘结剂的情况下，在本发明中，不仅成为降低透气性的原因，而且，尤其在固定很多量的活性炭的情况下，存在需要依次由多层层叠“活性炭/热熔粉”的问题。在本发明中，在形成于形成膨体层12的短纤维之间的空间固定活性炭粒子15来解决上述的问题，从而即可在固定很多量的活性炭粒子，还可制备透气度不降低的除臭用过滤材料。

在本发明的实施方式中，若考虑还需要热粘合工序的情况，则优选地，上述短纤维的原材料例如使用与上述的第一热粘合梳理纤网相同的材料。另一方面，上述短纤维的纤度无特殊限制。

另一方面，短纤维的长度优选为30至100mm。若短纤维的长度达不到30mm，则纤维之间的交缠不充分，在大于100mm的情况下，当进行梳理工序时发生纤维被卷入辊子等的工序上的问题的可能性变大。

另一方面，在本发明的优选实施方式中，优选地，在第一热粘合梳理纤网11层叠膨体层12之后，以针刺固定的状态的透气度调节为500cm³/cm²-sec以上。

3.第二热粘合梳理纤网13

本发明的过滤器滤材10在以针刺固定的上述膨体层12层叠第二热粘合梳理纤网13之后固定而形成。

上述固定能够以针刺执行或可通过在不介入粘结剂的情况下仅熔解芯鞘型复合纱的低熔点鞘部分的同时进行挤压的方法执行。

上述第二热粘合梳理纤网13的原材料和制备方法与第一热粘合梳理纤网13相同。

另一方面，在本发明的除臭用过滤材料中，第一热粘合梳理纤网11及第二热粘合梳理纤网13的重量可相同或不同。例如，在单独使用所制备的除臭用过滤材料的情况下，上述第一热粘合梳理纤网11及第二热粘合梳理纤网13的重量可设计为相同。作为另一例，如下所述，在第二热粘合梳理纤网的上部面层叠其他原材料来使用的情况下，可减少第二热粘合梳理纤网的重量来最小化透气度的损失。

在本发明的优选实施方式中，第一热粘合梳理纤网11及第二热粘合梳理纤网13的重量可设计为相同或不同，无论何种情况，优选地，上述除臭用过滤材料10的透气度调节为200cm³/cm²-sec以上。

4.除臭-防尘复合过滤器

图2为用于说明本发明除臭防尘复合过滤器的层结构的示意性剖视图。如图2所示，上述的除臭用过滤材料10与防尘用过滤材料21相结合或层叠，由此可制备成同时具有除臭-防尘功能的除臭-防尘复合过滤器20。

作为以上述目的使用的防尘用过滤材料21，代表性的是熔喷无纺布。上述熔喷无纺布作为中·高性能的过滤器发挥优秀的特性。中·高性能的过滤器是指相当于美国空气过滤器规格ANSI/ASHRAE 52.2(1999)的MERV 7至16水平的过滤器，只要是符合这种规格的防尘用过滤器，就可以不受限制地用作本发明的防尘用熔喷无纺布。

另一方面，在防尘用过滤材料21为熔喷无纺布的情况下，可同时执行对于活性炭粒子的支撑或固定功能，这种情况下，省略与熔喷无纺布相接触的热粘合梳理无纺布，从而使复合过滤器能够以第一热粘合梳理纤网、固定有活性炭的膨体层及熔喷无纺布依次层叠及粘结的形态制备。

除臭用过滤材料10和防尘用过滤材料21例如能够以针刺、压延之类的热粘合、利用减压性粘合剂或粉末或无纺布形态的热熔粘结剂等粘结剂的粘结等多种公知的方式进行粘结。

另一方面，在由上述除臭用过滤材料10和防尘用过滤材料21形成的本发明的除臭-防尘复合过滤器20的一面或两面还可设置有具有多种目的的多个层。例如，在上述防尘用过滤材料上或除臭用过滤材料与防尘用过滤材料之间可层叠有纺粘无纺布，以保护过滤材料或赋予复合过滤器的形态稳定性。并且，上述除臭-防尘用过滤器还可在层叠之后按照公知的方法来执行静电处理。广泛使用的静电处理方式为在常温状态下以金属丝(wire)类型的电晕带电方式处理的，但并不局限于此。

以下，根据实施例详细说明本发明。以下实施例仅例示本发明，本发明的范围并不局限于以下实施例。

实施例1

首先，将鞘成分为co-PET且芯成分为PET的芯鞘型复合纱(LM-PET，10旦尼尔)梳理之后进行热粘合(130℃，1ton/cm²)来准备了30g/m²的第一热粘合梳理纤网。上述第一热粘合梳理纤网的透气度为700cm³/cm²-sec。

之后，将10旦尼尔的LM-聚对苯二甲酸乙二醇酯梳理于上述第一热粘合梳理纤网之后，以15～30mm的间隔进行针刺来形成了膨体层。由所制备的上述第一热粘合梳理纤网/膨体层构成的两层的透气度为550cm³/cm²-sec。

将所制备的针刺无纺布作为下部载体，并在其上以200g/m²的量均匀地散布了20～40mesh大小的活性炭粒子。

在所涂敷的活性炭上覆盖贴合有纺粘无纺布的20g/m²的聚丙烯熔喷无纺布(1～10旦尼尔)，并通过层压在200℃的温度下进行热粘合来制备了除臭-防尘用过滤器。

实施例2

除了将活性炭粒子的散布量增加为300g/m²之外，以与实施例1相同的方法制备了除臭-防尘用过滤器。

实施例3

在以与实施例1相同的方法制备的第一热粘合梳理纤网/膨体层，以200g/m²的量散布20～40mesh大小的活性炭粒子之后，在其上梳理芯鞘型复合纱(LM-PET，10旦尼尔)，并利用第二热粘合梳理纤网(与第一热粘合梳理纤网相同的重量)来覆盖之后，通过层压在200℃的温度下进行热粘合来制备了除臭用过滤材料。

针对所制备的除臭用过滤材料，将熔喷无纺布层叠于第二热粘合梳理纤网，并通过层压在200℃的温度下进行热粘合来制备了除臭-防尘用过滤器。

比较例1

除了代替第一热粘合梳理纤网，将30g/m²的PET纺粘无纺布用作载体之外，以与实施例1相同的方法制备了除臭-防尘用过滤器。

比较例2

除了将活性炭粒子的散布量增加为300g/m²之外，以与比较例1相同的方法制备了除臭-防尘用过滤器。

比较例3

在未形成膨体层的情况下，在第一热粘合梳理纤网上直接以300g/m²的重量散布活性炭粒子之后，层叠熔喷无纺布并通过热粘合方法制备上述除臭-防尘用过滤器。

比较例4

除了在第一热粘合梳理纤网上直接以200g/m²的重量散布活性炭粒子之外，以与比较例3相同的方法制备了除臭-防尘用过滤器。

评价

1.厚度及克重

对于试样的厚度，根据KS K ISO 9073-1来使用了MITUTOYO的厚度测定仪，克重根据KS K 0514，由g/m²进行了计算。

2.透气度

对于所制备的活性炭复合过滤器滤材的透气度，利用ISO 9237规格的弗雷泽型透气度试验机(AP-360)，分别在除了边部之外的左、右、中间部分提取样品来测定三次之后，计算了平均值。用于测定的空气压力为125Pa。

3.气体去除效率

利用所制备的试样的滤材来制备单元，从而测定了有害气体去除效率。利用有害气体去除效率评价设备(PAF 113，TOPAS GMBH)来将流量设定为150m³/h，作为有害气体将甲苯气体浓度设定为80ppm，并测定初始流入气体的浓度之后，一边测定随着时间而发生变化的流出浓度，一边测定5分钟之后的流入气体浓度，从而测定了吸附效率。

4.活性炭的脱离状态

在将除臭-防尘用滤材制备成单元的弯折工序(Pleating)中，若活性炭在滤材之间以50ea/m²以下脱落，则记录为“良好”，若活性炭在滤材之间以大于50ea/m²的量脱落，则记录为“脱离”。

将多个实施例及比较例的上述物性评价结果整理于下列表中。

表1

就在本发明的多个实施例中制备的除臭-防尘过滤器而言，活性炭脱离状态也良好，气体去除效率也高，透气度也处于高水平，从而优选地，用作过滤器滤材。

相反，在所制备的过滤器滤材中，比较例3的透气度最高，但由于用于固定活性炭的粘结剂不足，导致出现活性炭脱离的现象，从而其不优选用作过滤器滤材。并且，就在比较例1和比较例2中制备的试制品而言，虽然活性炭脱离状态良好，但透气度非常低，从而当用作过滤器时，预计差压将会大，因而其也不优选用作过滤器滤材。

产业上的可利用性

本发明的复合过滤器可使用为汽车的舱空气过滤器、空气调节用或空气净化用过滤器等。

附图标记的说明

10：除臭用过滤材料 11：第一热粘合梳理纤网

12：膨体层 13：第二热粘合梳理纤网

14：短纤维 15：活性炭粒子

20：除臭-防尘复合过滤器 21：防尘用过滤材料