KR20020005816A - 환경친화적 에어휠터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

환경친화적인 면섬유 및 펄프를 주성분으로 하는 환형 및 사각형의 에어휠터용 상·하캡 및 내·외측 타공부재 등의 구성부재를 적용하여 에어휠터를 제조하는 방법이 개시된다. 면섬유와 펄프를 주성분으로 하는 상·하캡용 판지를 생산하고, 에어휠터의 종류별 상·하캡을 성형하기 위해 생산된 판지를 재단하며, 재단된 판지를 물에 30 ∼ 120초 동안 침지하여 종류별 금형 위에 올려놓고 프레스로 가압하여 상·하캡을 성형한다. 이와는 별도로 면섬유와 펄프를 주성분으로 하는 내·외측 타공부재용 판지를 생산하고, 생산된 타공부재용 판지를 타공용 금형이 장착된 프레스에서 타공처리하고 타공된 판지를 종류별 규격에 대응하는 크기로 재단하고, 접착기에서 접착하여 내측 타공부재와 외측 타공부재를 제작한 후, 제작된 내측 타공부재와 외측 타공부재 사이에 여과지를 삽입하고, 성형된 상·하캡에 접착제를 개재하여 상기 내·외측 타공부재의 상면과 하면에 씌우고, 밀착 고정하여 건조로에서 건조하여 에어휠터를 제조한다.

Description

환경친화적 에어휠터의 제조방법{Manufacturing process of environment friendly air filter}

본 발명은 환경친화적 에어휠터(air-filter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환경친화적인 면섬유 및 펄프를 주재료로 사용하여 환형 및 사각형의 에어휠터용 상·하캡과 내·외측 타공부재 등의 구성부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 에어휠터는 엔진으로 유입되는 외부 공기중에 포함된 이물질 및 미세 먼지를 제거함으로써 엔진 내부를 보호하고 엔진소음을 감소시키기 위해 사용되는 필수 부품이지만, 통기저항(Air Flow Resistance)에 의한 기관의 출력 저하와 사용 후 폐기시 환경에 유해하다는 부정적인 요소도 동시에 내포하고 있다.

에어휠터의 형상은 차량의 종류에 따라 다르나, 가장 일반적인 형태는 원통형이다. 원통형을 구성하는 내측 또는 외측 타공부재는 차량의 종류에 따라 생략될 수 있다.

도 1은 버스와 화물자동차 등 승합 및 대형차에 주로 사용되는 원통형 에어휠터의 분해 상세도이다.

도 1을 참조하면 에어휠터는 다수의 관통홀이 형성된 원통의 내·외측 타공부재(14,18)를 포함한다. 내·외측 타공부재(14,18) 사이에 세로로 주름이 잡힌 여과지(16)가 삽입되며, 내·외측 타공부재(14, 18)와 여과지(16)를 일정간격으로 유지하고, 형태를 고정시키기 위하여 환형의 상·하캡(12, 20)이 각각 원통의 상면과 하면에 끼워진다. 여기에서, 외측 타공부재(18)는 공기중의 큰 이물질의 유입을 방지하기 위하여 설치되고, 여과지(16)는 공기 중에 포함된 미세 이물질의 여과를 위하여 설치된다. 미설명 도면부호 10은 여과되지 않은 외부공기의 유입방지를 위해 에어휠터를 밀착 고정시키기 위한 패킹이다.

또한, 도 2는 승용차 등 주로 소형 자동차에 사용되는 사각형상의 에어휠터의 사시도이다.

도 2에 도시한 사각형상의 에어휠터는 사각테(32)에 주름잡힌 여과지(34)가 배열된 구성을 가진다.

종래의 에어휠터는, 주요 구성부재인 내·외측 타공부재(14, 18)나 환형 상·하캡(12, 20) 또는 사각테(32)의 원료를 크롬이나 EGI 도금된 철이나우레탄(urethane) 또는 합성수지 등을 사용하여 제조하므로 원료의 특성상 환경에 유해하며 또한 사용후의 폐에어휠터의 처리에 있어서 불법소각, 불법매립 또는 불법투기가 빈번히 이루어져 산업폐기물과 2차 공해 및 환경오염을 발생시킨다는 단점이 있다.

더구나, 우레탄을 구성부재의 원료로 이용하는 경우에 소재의 특성상 소각시 악취와 인체에 유해한 유독가스가 발생하여 대기오염의 발생은 물론 지구의 오존층을 파괴하며, 미관상 또는 산화 및 부식을 방지하기 위해 도금을 한 철재는 매립시 100년이 지나도 부식되지 않는 등 환경에 막대한 악영향을 미치는 문제점이 있다.

한편, 경비절감과 작업성 및 가공성의 향상을 위하여 열가소성 합성수지가 에어휠터의 구성부재용 재료로서 이용되기도 하지만, 열가소성 합성수지는 열에 약하여 실제 사용에 있어 열변형이 일어나고 형태 유지성이 약하다는 단점을 가진다.

이처럼, 자동차에 있어서 정기적으로 점검하여 교체해 주어야 하는 중요한 소모부품인 에어휠터에 있어서 여과지를 제외한 대부분의 구성부재가 철재, 우레탄또는 합성수지 등으로 되어 있어서 환경오염의 예방과 감소 및 자원의 재활용라는 면에서는 결코 바람직하지 아니하였음에도 불구하고, 이에 대한 환경친화적인 대체물의 개발이나 환경보호 차원에서의 접근은 이루어지지 못하고 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 환경친화적인 에어휠터용 신소재 판지를 사용함으로써 사용후 폐기시, 소각하여도 환경에 무해하며, 매립하여도 자연분해되는 에어휠터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 원통형 에어휠터의 분해 상세도이다.

도 2는 일반적인 사각형 에어휠터의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따라 환경친화적 에어휠터를 제작하는 공정을 나타낸 순서도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 환경친화적 에어휠터는 면섬유와 펄프를 주성분으로 하여 에어휠터용 상·하캡 및 내·외측 타공부재용 판지를 각각 별도로 생산하여 재단, 성형 및 타공, 접착하여 조립 완성할 수 있다.

본 발명의 기술적 특징에 따르면, 면섬유와 펄프를 주성분으로 하는 상·하캡용 판지를 생산하고, 에어휠터의 종류별 상·하캡을 성형하기 위해 생산된 판지를 재단하며, 재단된 판지를 물에 30 ∼ 120초 동안 침지하여 종류별 금형 위에 올려놓고 약 150 ∼ 250℃의 온도범위에서 프레스로 10 ∼ 30초 동안 80 ∼ 150kgf/㎠의 압력으로 가압하여 상·하캡을 성형한다.

이와는 별도로 면섬유와 펄프를 주성분으로 하는 내·외측 타공부재용 판지를 생산하고, 생산된 타공부재용 판지를 타공용 금형이 장착된 프레스에서 80 ∼ 150kgf/㎠의 압력으로 타공처리하고 타공된 판지를 내·외측 타공부재의 규격에 대응하는 사이즈로 재단한 후에 각각의 사이즈로 재단된 타공된 판지를 접착기에서 70 ∼ 150℃의 온도범위에서 30 ∼ 90초 동안 각각 접착하여 내측 및 외측 타공부재를 제작한다. 제작된 내측 타공부재와 외측 타공부재 사이에 여과지를 삽입하고 성형된 상·하캡을 접착제를 개재하여 내·외측 타공부재의 상면과 하면에 각각 씌우고, 밀착고정하여 건조로에서 건조하여 에어휠터를 제조한다.

이하, 본 발명의 제조공정을 첨부된 도면을 바탕으로 상세히 설명한다.

먼저 1,000 ×1,200mm, 500 ×600mm, 750 ×900mm 등의 사이즈를 갖는 상·하캡용 판지를 바람직하게 두께가 0.7 ∼ 3.0㎜가 되도록 제조한다(단계 S102). 상·하캡용 판지의 주성분으로 면섬유와 펄프를 사용하며, 다른 성분을 추가적으로 포함할 수 있다. 본 발명에 사용된 천연고분자 물질인 면섬유와 펄프는 흡습성, 인화성 및 착화성은 낮지만 방음성, 방온성이 매우 우수하다.

생산된 상·하캡용 판지를 원통형 또는 사각형 등 차량의 종류에 따라 재단용 칼날을 사용하여 규격화된 상·하캡에 알맞은 크기와 형태를 갖도록 재단한다(단계 S104). 이어, 재단된 판지의 인성과 성형성을 향상시키기 위해 물에 약 30 ∼ 120초 동안 침지시킨다. 이때, 침지된 판지의 흡수량이 많은 경우에는 프레스의 가압시간이 길어져서 경제성과 생산성이 낮아지고, 흡수량이 적을 경우에는 성형후 인장강도가 저하되며, 캡의 파손 및 기포발생 등으로 인한 불량의 원인이 된다.

다음으로, 재단되어 물에 침지된 상·하캡용 판지를 종류별 금형 위에 올려놓고 약 150 ∼ 250℃의 온도범위에서 프레스, 예를 들어, 유압프레스로 약 10 ∼ 30초 동안 80 ∼ 150kgf/㎠의 압력으로 가압하여 상·하캡을 성형한다(단계 S106). 이때, 온도가 너무 높거나 가압시간이 길어지거나 또는 가압력이 높아지면 캡이 파손되거나 거칠어지거나 또는 기포가 발생하며, 온도가 낮거나 가압시간이 짧거나 또는 가압력이 낮아지면 인장강도가 떨어져 캡의 형태가 변형된다.

또한, 상·하캡용 판지와는 별도로 면섬유와 펄프를 주성분으로 하는 내·외측 타공부재용 판지를 바람직하게 두께가 0.7 ∼ 3.0㎜가 되도록 제조한다(단계 S108). 이때, 생산되는 내·외측 타공부재용 판지는 상·하캡과 동일한 성분 및 조성으로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 상·하캡용 판지보다 향상된 인장강도를 갖도록 면섬유 및 펄프를 배합하여 제조한다.

제조된 내·외측 타공부재용 판지를 타공용 금형이 장착된 프레스, 바람직하게는 유압프레스 위에 올려놓고 80 ∼ 150kgf/㎠의 압력으로 가압하여 내·외측 타공부재용 판지를 타공 처리한다(단계 S110).

위와 같이 타공처리된 내·외측 타공부재용 판지를 종류별 내측 및 외측 타공부재의 규격에 대응하도록 재단한다(단계 S112).

그 후에, 타공처리되고 재단된 내측 또는 외측 타공부재용 판지를 접착기에서 70 ∼ 150℃의 온도범위에서 약 30 ∼ 90초 동안 접착하여 에어휠터용 내측 및 외측 타공부재를 성형한다(단계 S114).

마지막으로 성형된 내측 타공부재와 외측 타공부재 사이에 여과지를 삽입하고(단계 S116), 타공부재의 상·하면에 성형되어 접착제가 개재된 상·하캡을 각각 씌우고, 밀착 고정하여 건조로에서 건조한다(단계 S118, S120).

이와 같이 면섬유와 펄프를 이용하여 제조된 상·하캡과 내·외측 타공부재는 종래의 철재캡과 철재 타공부재의 인장강도와 거의 동일한 인장강도를 갖으며, 성형된 구성부재는 우수한 내열성, 내수성 및 내변형성을 가진다. 또한 기존 제품에 비하여 중량이 가볍고, 사용후 폐기시 소각 및 자연분해가 가능하여 폐기물의 양을 감소시킴과 동시에 환경오염의 감소에 기여한다. 아울러, 흡음특성이 우수한면섬유 및 펄프를 사용하기 때문에 엔진으로의 공기 흡입시 발생되는 소음을 현저하게 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예로서 환형 에어휠터에 대하여 상세히 기술하였지만, 사각형 에어휠터 등과 같이 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 변경할 수 있는 정도의 구성은 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 포함된다고 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 에어휠터용 신소재로서, 환경친화적인 면섬유와 펄프를 주성분으로 포함하는 재료를 판지 원료로 사용하여 에어휠터용 구성부재를 제조함으로써 사용 후 폐기시 소각이나 매립으로 폐에어휠터를 자연분해할 수 있으므로 철재, 우레탄 또는 합성수지 등을 사용하는 기존 에어휠터에 비하여 환경오염을 줄일 수 있다.

또한 기존 에어휠터에 비하여 경량이고, 면섬유와 펄프를 주성분으로 사용함으로써 소재의 특성상 엔진으로의 공기 흡입동안 발생하는 소음을 현저히 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 면섬유와 펄프를 주성분으로 사용하여 상·하캡용 판지를 제조하는 단계;

   상기 생산된 상·하캡용 판지를 에어휠터의 종류별 규격에 대응하여 상·하캡을 성형하기 위해 재단하는 단계;

   상기 재단된 상·하캡용 판지를 물에 30 ∼ 120초 동안 침지하여 종류별 금형 위에 올려놓고 프레스로 가압하여 상·하캡을 성형하는 단계;

   상기 면섬유와 펄프를 주성분으로 사용하여 내·외측 타공부재용 판지를 제조하는 단계;

   상기 생산된 내·외측 타공부재용 판지를 타공용 금형이 장착된 프레스에 올려 놓고 타공처리하는 단계;

   상기 타공처리된 타공부재용 판지를 종류별 내·외측 타공부재의 규격에 대응하는 크기로 재단하는 단계;

   상기 재단된 내·외측 타공부재용 판지를 각각 접착하여 내측 타공부재 및 외측 타공부재를 제작하는 단계; 및

   상기 제작된 내측 타공부재와 외측 타공부재 사이에 여과지를 삽입하고, 상기 성형된 상·하캡에 접착제를 개재하여 상기 내·외측 타공부재의 상면과 하면에 씌우고, 밀착고정하여 건조로에서 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 환경친화적 에어휠터의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상·하캡은 상기 재단된 판지를 약 150 ∼ 250℃의 온도범위에서 10 ∼ 30초 동안 80 ∼ 150kgf/㎠의 압력으로 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 환경친화적 에어휠터의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 및 외측 타공부재는 상기 타공된 내측 및 외측 타공부재용 판지를 접착기에서 70 ∼ 150℃의 온도범위에서 30 ∼ 90초 동안 각각 접착하여 제작된 것을 특징으로 하는 환경친화적 에어휠터의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상·하캡과 내측 및 외측 타공부재용 판지의 두께는 0.7 ∼ 3.0㎜인 것을 특징으로 하는 환경친화적 에어휠터의 제조방법.