컨포멀 필터 카트리지 및 그 제조 방법 document_id A220623053387

필터 카트리지는 사용 수명이 다했을 때 사용되던 여과 장치로부터 제거될 수 있고 새로운 필터 카트리지로 교체될 수 있도록 교체가능할 필요가 있는 경우가 많다. 필터 카트리지는 통상 카트리지의 형태이며, 이것의 하우징은 카트리지가 사용되는 여과 장치에 끼워지고, 제거되는 것이 가능하도록 하는 특정 형태의 부착 기구를 구비할 수 있다. 다른 경우, 예컨대 특정 형태의 호흡 마스크에 있어서, 여과 장치는 필터 카트리지가 수명의 한계에 도달했을 때 버려지도록 의도되며, 이러한 경우에 필터 카트리지는 여과 장치의 일체형 부품이 될 수 있다. 예컨대, 활성 탄소와 같은 흡착제 미립자가 호흡 장치 내에서 가스 또는 증기 필터로서 통상 사용된다. 필터는 일반적으로 흡착 재료가 필터 내에 지지되는 방식에 따라 분류되며, 적재식 부직포 필터, 적재식 발포체 필터, 결합식 흡착제 필터, 및 팩킹된(packed) 베드 필터를 포함한다. 필터 카트리지는 평면형 또는 컨포멀형(conformal)으로 설명될 수 있다. 평면 필터 카트리지는 (공기와 같은) 여과될 유체가 이를 통해 필터 재료의 베드에 유입되고 방출되는 납작한 면 또는 평면을 갖는 체적 내에 포함된 필터 재료의 베드를 통상 포함한다. 필터 재료가 성긴 흡착제 미립자의 형태인 경우에, 평면 필터 카트리지는 유리하게는 종래의 스톰 충전(storm filling) 기술에 의해 제조된다. 컨포멀 필터 카트리지는 통상 적어도 하나의 만곡된 면을 포함하는 필터 카트리지를 사용하여 사람의 얼굴 형태의 내재적인 곡률에 더욱 유사하도록 만곡 또는 일치된다. 더 근접한 일치는 여과 장치의 크기를 감소시킬 수 있다. 그러나, 컨포멀 필터 카트리지의 곡률은 예컨대, 슐레히터(Schlaechter)의 국제 특허 공개 공보 WO 03/090872호에 논의된 것과 같은 성긴 필터 재료를 구비하는 필터 카트리지의 종래의 "스톰 충전"과 양립될 수는 없다. 상기 자료에서, 컨포멀 필터 카트리지를 제공하기 위한 하나의 접근 방식은 내부에 적재된 흡착제 입자의 밀도를 증가시키도록 적재 동안에 필터 카트리지 하우징을 진동시키는 것을 포함한다. 그러나, 그러한 접근 방식의 단점은 하우징을 진동시킬 필요성, 진동 충전과 관련된 불확실성 등을 포함할 수 있다. 컨포멀 필터 카트리지를 제공하기 위한 다른 접근 방식은, 예컨대 웨브(web)를 형성하는 섬유들(예컨대 미국 특허 제3,971,373호를 참조하라)과 내부에 분산되고 발포체 구조물 내에 결합된 흡착제 미립자를 포함하는 적재된 발포체 필터들(예컨대, 미국 특허 제4,046,939호를 참조하라) 사이의 틈새 내에 흡착제 미립자를 포함하는 웨브의 형태의 적재된 부직포 필터를 포함할 수 있다. 통상 이러한, 적재된 구조물은 성긴 필터 재료의 팩킹된 베드보다 낮은 흡착제 미립자 밀도를 갖는 것이 문제이다. 결과적으로, 필터 카트리지의 두께는 컨포멀 형상의 장점이 무효화되는 지점에서 증가되어야 할 것이다. 적재된 부직포 및 발포체 필터 카트리지의 장점은 접착식 흡착제 필터 카트리지(예컨대, 미국 특허 제5,033,465호와 제6,391,429 B1호를 참조하라)의 발명이다. 접착식 흡착제 필터 카트리지 기술에서, 흡착제 미립자는 통상 흡착제 입자들을 함께 결합시키는 폴리머 미립자를 이용한 단일 구조물로 형성된다. 접착식 흡착제 구조물은 다른 적재식 구조물에 대한 흡착제 미립자의 밀도를 증가시킬 수 있고 만곡된 면과 함께 형성될 수 있다. 잠재적인 단점은 예컨대, 접착식 흡착제 필터 카트리지 등의 제조와 관련된 부가적인 비용을 포함할 수 있다.