KR100361430B1 - 극세사를 이용한 기체필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기체필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학, 제철, 시멘트 산업 등 분진이 발생되는 모든 산업현장의 집진기내에 장착되는 백필터(bag filter)에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 미세분진을 포집할 수 있고, 탈진이 용이하며, 분진포집시의 차압이 작고, 강도가 큰 백필터를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 극세사를 이용한 기체필터는 250 ~ 1300 데니어 폴리에스터사로 제직된 기포; 상기 기포의 일면에 니들펀칭에 의해 결합되며 0.7 ~ 6 데니어 폴리에스터 단섬유로 된 제 1 부직포; 및 상기 기포의 타면에 니들펀칭에 의해 결합되며 나이론 및 폴리에스터 복합재질의 2 ~ 3 데니어 분할형 단섬유로 된 제 2 부직포; 의 3층 구조로 이루어지며, 부직포 제조 및 니들펀칭과정에서 상기 분할형 단섬유가 0.05 내지 0.4 데니어의 극세사로 분할된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 극세사를 이용한 기체필터는 미세분진을 포집할 수 있고, 탈진이 용이하며, 분진포집시의 차압이 작고, 강도가 크다.

Description

극세사를 이용한 기체필터{Gas filter manufactured with ultra-fine yarn}
본 발명은 기체필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학, 제철, 시멘트 산업 등 분진이 발생되는 모든 산업현장의 집진기내에 장착되는 백필터(bag filter)에 관한 것이다.
이러한 백필터는 좁고 길쭉한 자루(bag)형상을 하고 있으며 집진기내의 백케이지 (bag cage)에 끼워져서 사용된다. 백필터 표면에 분진이 어느 정도 퇴적되어 압력손실(차압)이 커지면 그것을 압축공기로 불어서 털어낸 후(탈진시킨 후) 다시 분진을 포집하게 된다.
분진이 발생되는 산업현장의 분진의 허용기준치는 점점 엄격해지고 있다. 예를 들어 제련공장의 경우 1999년 이전에는 그 허용기준치가 20mg/m3이었으나 그 이후에는10mg/m3으로 강화되었다. 따라서 이러한 허용기준치를 만족시키려면 좀 더 미세한 분진까지도 걸러낼 수 있는 백필터가 필요하게 되었다.
그러나 종래의 백필터로는 이러한 허용기준치를 만족시키기 어려웠다. 외기(外氣)와 직접 접촉되는 백필터 표면의 재질은 주로 부직포인데 이러한 부직포로서 기공이 큰 부직포를 사용했기 때문이다. 이렇게 백필터 표면의 기공이 클 경우 미세분진을 포집할 수 없을 뿐만 아니라 필터 표면에 분진이 깊숙이 박히게 되므로(분진의 1차 부착층이 두껍게 형성되므로) 탈진이 어렵게 되고 차압도 커지게 된다.
백필터에 있어서 분진의 포집시에는 공기가 일방향으로 이동하게 되고 탈진시에는 압축공기가 그 반대방향으로 이동하게 된다. 이 때 백필터 자체가 공기의 이동방향에 따라 안쪽 또는 바깥쪽으로 팽창하게 되므로 백필터에는 일정 정도 이상의 강도가 요구된다. 그러나 종래의 백필터는 이러한 강도가 부족한 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 미세분진을 포집할 수 있고, 탈진이 용이하며, 분진포집시의 차압이 작고, 강도가 큰 백필터를 제공하는 것이다.
도 1은 분할형단섬유의 단면의 일례를 도시한 도면
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 나일론 2: 폴리에스터
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 극세사를 이용한 기체필터는 250 ~ 1300 데니어 폴리에스터사로 제직된 기포; 상기 기포의 일면에 니들펀칭에 의해 결합되며 0.7 ~ 6 데니어 폴리에스터 단섬유로 된 제 1 부직포; 및 상기 기포의 타면에 니들펀칭에 의해 결합되며 나이론 및 폴리에스터 복합재질의 2 ~ 3 데니어 분할형 단섬유로 된 제 2 부직포;의 3 층 구조로 이루어지며, 부직포 제조 및 니들펀칭과정에서 상기 분할형 단섬유가 0.05 내지 0.4 데니어의 극세사로 분할된 것을 특징으로 한다.
이하에서 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 극세사를 이용한 기체필터는 니들펀칭(needle punching) 방식으로 제조된다. 그 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.
0.7 ~ 6데니어(denier) 폴리에스터단섬유를 통상의 부직포 제조공정에 따라 카딩(carding), 크로스래핑(cross lapping)하여 웹(web)을 형성한 후 형태안정성을 위해 프리펀칭(pre-punching)한다. 이 프리펀칭된 웹을 250 ~ 1300데니어 폴리에스터사로 제직(製織)된 기포(基布)의 일면에 메인펀칭(main punching)하여 복합화한다(이하에서 이 결과물을 '기포-제1부직포 복합체'라 한다).
나일론 및 폴리에스터 복합재질의 2 ~ 3데니어 분할형단섬유를 역시 통상의 부직포 제조공정에 따라 카딩, 크로스래핑하여 웹을 형성한 후 형태안정성을 위해 프리펀칭한다. 상기 기포-제1부직포 복합체를 뒤집어서 기포의 타면에 이 프리펀칭된 웹을 메인펀칭하여 복합화한다(이하에서 기포-제1부직포 복합체에 메인펀칭된 부직포를 '제2부직포'라 한다).
이 후 통상의 후가공처리(예를 들어 발수처리 등)를 하여 제품이 완성된다.
상기 제1부직포의 원료인 0.7 ~ 6데니어 폴리에스터단섬유의 예로서 0.7데니어, 1.4데니어, 2데니어, 3데니어 폴리에스터단섬유를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이것들은 단독으로 또는 2이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 2데니어, 3데니어 폴리에스터단섬유를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제2부직포의 원료로서 사용되는 분할형단섬유는 주로 부직포를 이용한 인조피혁분야에서 널리 알려져 있는 것으로서 그 단면구조의 일예를 들면 도 1과 같다. 본 발명에서는 나일론과 폴리에스터의 복합재질을 사용하였으며 나일론(1)이 주재질이고 폴리에스터(2)는 경계를 이룬다. A의 형상으로 기포와 복합화되나 카딩, 니들펀칭을 거치면서 그 물리적 충격으로 인해 B와 같이 점점 분할된다. 분할 후의 섬도는 0.05 ~ 0.4데니어가 된다. 이 정도 섬도를 가지는 원사는 극세사라 할 수 있으며, 이러한 극세사는 카딩작업시 웹을 제작하는 공정이 기술상 어려우므로 이런 방법으로 극세사를 이용하게 된다.
종래에는 제2부직포의 원료로서 2데니어, 3데니어 폴리에스터단섬유를 단독 또는 혼합한 것을 사용하였다. 이 경우 백필터 표면의 기공이 커서 미세분진을 포집하기 어려웠고, 분진이 깊숙이 박혀(분진의 1차 부착층이 두껍게 형성되어) 탈진이 어려웠으며 차압이 컸다.
상기 기포로서 250 ~ 1300데니어 폴리에스터사로 제직(製織)된 것을 사용한다. 1000데니어 폴리에스터사로 제직된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 종래에는 300데니어 폴리에스터사로 제직된 기포를 사용하여 백필터의 강도에 문제가 있었다.
실시예
전술한 제조공정에 따라 백필터를 제조하였다. 기포는 1000데니어 폴리에스터사로 기포밀도(경사 ×위사)가 17 ×16이 되게 제직한 것을 사용하였다. 제1부직포의 원료로 2데니어 및 3데니어 폴리에스터단섬유를 혼합한 것을 사용하였다. 제2부직포의 원료로 나일론 및 폴리에스터 복합재질의 2데니어 분할형단섬유(분할 후 섬도는 약 0.2데니어)를 사용하였다. 니들펀칭 완료후 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 발수처리하였다.
제조된 백필터의 물성을 하기 표에 나타내었다.
비교예
전술한 제조공정에 따라 백필터를 제조하였다. 기포는 300데니어 폴리에스터사로 기포밀도(경사 ×위사)가 44 ×27이 되게 제직한 것을 사용하였다. 제1부직포 및 제2부직포의 원료로 2데니어 및 3데니어 폴리에스터단섬유를 혼합한 것을 사용하였다. 니들펀칭 완료후 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 발수처리하였다.
제조된 백필터의 물성을 하기 표에 나타내었다.
표
구분 단위 실시예 비교예 비고*
중량 g/㎡ 543.7 603.0 KS K 0514
두께 mm 1.81 2.2 KS K 0506
통기도 ㎤/㎠ㆍsec 9.1 17.0 KS K 0570
인장강도 길이 kgf 184.3 84.3 KS K 0520CUT STRIP
폭 155.3 156.2
인장신율 길이 % 28.8 26.2
폭 35.0 37.5
발수도 - 90 90 KS K 0590
* KS K 수치는 KS 시험기준을 의미함.
상기 표에서 통기도로부터 실시예의 백필터의 기공이 비교예의 그것보다 더 작게 형성되어 있다는 것을 알 수 있다. 실시예에서는 비교예보다 섬도가 큰 원사로 기포를 제조했기 때문에 길이방향의 인장강도가 더 큰 것을 알 수 있다.
본 발명의 극세사를 이용한 기체부직포는 미세분진을 포집할 수 있고, 탈진이 용이하며, 분진포집시의 차압이 작고, 강도가 크다.

Claims (4)

  1. 250 ~ 1300 데니어 폴리에스터사로 제직된 기포;
    상기 기포의 일면에 니들펀칭에 의해 결합되며 0.7 ~ 6 데니어 폴리에스터 단섬유로 된 제 1 부직포;
    및 상기 기포의 타면에 니들펀칭에 의해 결합되며 나이론 및 폴리에스터 복합재질의 2 ~ 3 데니어 분할형 단섬유로 된 제 2 부직포;
    의 3 층 구조로 이루어지며, 부직포 제조 및 니들펀칭과정에서 상기 분할형 단섬유가 0.05 내지 0.4 데니어의 극세사로 분할된 것을 특징으로 하는 극세사를 이용한 기체필터.
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