KR100429718B1 - 공기 필터 여과재, 그것을 사용한 공기 필터 팩과 공기필터 유닛, 및 공기 필터 여과재의 제조 방법 - Google Patents

공기 필터 여과재, 그것을 사용한 공기 필터 팩과 공기필터 유닛, 및 공기 필터 여과재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 적층할 때의 압력 손실의 상승 및 포집 효율의 저하 등의 정도를 억제하여, 고성능의 공기 필터 여과재, 공기 필터 팩 및 공기 필터 유닛을 제공하는 데에 있다.
상기 공기 필터 여과재는 공기 청정에 사용되는 것이며, 다공막과 부직포를 구비하고 있다. 다공막은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지고, 부직포는 다공막의 최소한 한쪽 면에 적층된다. 그리고, 최소한 한쪽 면측의 부직포는 겉보기 밀도가 다음 식:
[수식 1]
겉보기 밀도(g/㎤)<1.5×(기본 중량(g/㎡)/1000)+0.11
을 만족시키는 범위에 있다.

Description

공기 필터 여과재, 그것을 사용한 공기 필터 팩과 공기 필터 유닛, 및 공기 필터 여과재의 제조 방법 {AIR FILTER MEDIUM, AIR FILTER PACK AND AIR FILTER UNIT USING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE AIR FILTER MEDIUM}
본 발명은 청정실 내, 액정 또는 반도체 제조 장치 내부 등의 공기 세정에 사용되는 공기 필터 여과재, 이것을 사용한 공기 필터 팩 및 공기 필터 유닛에 관한 것이다.
청정실 내, 액정 또는 반도체 제조 장치 내부 등의 공기 청정에 사용되는 고성능 공기 필터 여과재로서, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE)으로 이루어지는 다공막을 이용한 것이 있다. 상기 PTFE 다공막은 강도를 향상시켜 취급성을 양호하게 하기 위해, 일반적으로 PTFE 다공막을 양측으로부터 협지하도록 배치된 통기성 지지재로 적층된다.
그런데, 공기 필터 여과재의 성능을 나타내는 특징으로서 포집(捕集) 효율과 압력 손실이 있다. PTFE 다공막은 종래의 유리 필터 여과재에 비해 섬유가 가늘기 때문에, 높은 포집 효율을 가지는 동시에, 압력 손실은 낮게 억제되어 있다.
그러나, PTFE 다공막은 부직포와 열에 의해 적층될 때나 적층 후에 소정 형상으로 가압될 때에, 부직포로부터의 압접력(壓接力)을 받아 섬유 구조가 변화되고 만다. 이 결과, 공기 필터 여과재에 결함이 생기거나, 공기 필터 여과재의 압력 손실이 상승되거나 포집 효율이 저하되는 등의 문제가 발생한다.
도 1은 공기 필터 유닛 압력 손실의 측정 장치의 모식도.
도 2는 PTFE 필름을 길이 방향으로 연신하는 연신 장치의 모식도.
도 3은 PTFE 필름의 폭 방향으로의 연신에 사용하는 장치(왼쪽 절반) 및 PTFE 필름에 통기성 지지 재료를 적층하는 장치(오른쪽 절반)를 모식적으로 나타낸 도면.
본 발명의 목적은 공기 필터 여과재의 압력 손실의 상승 및 포집 효율의 저하 등의 정도를 억제함으로써, 성능이 높은 공기 필터 여과재, 공기 필터 팩 및 공기 필터 유닛을 제공하는 데에 있다.
제1 실시예에 따른 공기 필터 여과재는 공기 청정에 사용되는 것이며, 다공막과 부직포를 구비하고 있다. 다공막은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진다. 그리고, 본 발명의 PTFE 다공막은 최소한 한 층으로 이루어지는 것이며, 복수층으로 하여 사용해도 된다. 부직포는 다공막의 최소한 한쪽 면에 적층된다. 그리고, 최소한 한쪽 면측의 부직포는 겉보기 밀도가 다음 식:
[수식 1]
겉보기 밀도(g/㎤)<1.5×(기본 중량(g/㎡)/1000)+0.11
을 만족하는 범위에 있다.
PTFE 다공막이 적층될 때에 받는 손상의 크기에는 공기 필터 여과재에 사용되는 부직포의 경도가 기여하고 있음이 본원 출원인의 연구에 의해 명백해졌다. 그리고, 상기 부직포의 경도를 결정하는 요소로서 부직포의 겉보기 밀도가 있는 것도 본원 출원인의 연구에 의해 발견되었다.
그래서, 제1 실시예에 따른 발명에서는 PTFE 다공막의 최소한 한쪽 면에, 부직포로서 겉보기 밀도가 소정량 미만인 것을 적층하고 있다. 즉, PTFE 다공막에는 종래에 비해 부드러운 부직포가 적층되어 있다. 이로써, PTFE 다공막이 적층될 때 등에 부직포로부터 받는 손상의 정도가 저감되고, 공기 필터 여과재의 압력 손실의 상승, 포집 효율의 저하 등의 정도가 억제되어, 높은 성능의 공기 필터 여과재를 얻을 수 있다.
제2 실시예에 따른 공기 필터 여과재는 제1 실시예의 공기 필터 여과재에 있어서, 상기 최소한 한쪽 면에 적층되는 부직포의 압축률이 다음 식:
[수식 2]
압축률(%)< 0.2×기본 중량(g/㎡)+66
압축률(%)=(d1000(㎛)/d20(㎛)×100
[여기서, d1000(㎛)=하중 98(kPa)에서의 두께(㎛), d20(㎛)=하중 1.96(kPa)에서의 두께(㎛)]를 만족시키는 범위에 있다.
지금까지, 종래의 공기 필터 여과재에서는 지지 재료로서의 부직포로서 비교적 딱딱한 것이 사용되었기 때문에 PTFE 다공막이 받는 손상이 커졌었다. 그리고, 상기와 같은 부직포의 경도를 결정하는 요소로서 부직포의 압축률이 있음이 본원 출원인의 연구에 의해 판명되었다.
그래서, 제2 실시예에 따른 발명에서는 PTFE 다공막의 최소한 한쪽 면에 부직포로서 압축률이 소정량 미만인 것을 적층하고 있다. 즉, PTFE 다공막에는 종래에 비해 유연한 부직포가 적층되어 있다. 이로써, PTFE 다공막이 적층될 때 등에 부직포로부터 받는 손상의 정도는 저감되고, 공기 필터 여과재의 압력 손실의 상승, 포집 효율의 저하 정도가 억제되어 높은 성능의 공기 필터 여과재를 얻을 수 있다.
제3 실시예에 따른 공기 필터 여과재는 제1 실시예 또는 제2 실시예의 공기 필터 여과재에 있어서, 상기 최소한 한쪽 면에 적층되는 부직포는 코어부(내측의 중심 부분)와 덮개부(코어부를 씌우는 외측 부분)를 갖는 코어-덮개 구조의 복합섬유로 이루어지고, 코어부는 덮개부의 재료보다 융점이 높은 재료로 이루어진다.
본원 출원인의 연구에 의해, 코어-덮개 구조의 복합섬유로 이루어지는 부직포는 PTFE 다공막에 열에 의해 적층될 때, 덮개 부분이 다수의 미세한 점에서 PTFE 다공막에 접착됨으로써, 잘 벗겨지지 않는 접착층이 형성되는 동시에, 공기 필터 여과재에 체막힘(blinding)이 발생되는 것을 억제할 수 있음이 발견되었다. 또, 코어-덮개 복합 섬유로 이루어지는 부직포는 적층 시에 열 수축이 거의 발생되지 않는 것도 본원 출원인의 연구에 의해 명백해졌다.
그래서, 제3 실시예에 따른 발명에서는 특히, 코어-덮개 복합섬유로 이루어지는 부직포를 사용한 공기 필터 여과재에 있어서, 부직포의 겉보기 밀도 등이 소정량 미만인 것을 사용하고 있다.
상기 공기 필터 여과재에서는 부직포가 열에 의해 적층될 때에 거의 열 수축되지 않기 때문에, PTFE 다공막이 적층될 때 등에 부직포로부터 받는 손상의 정도를 보다 유효하게 억제할 수 있다.
제4 실시예에 따른 공기 필터 여과재의 제조 방법은 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 공기 필터 여과재를 제조하기 위한 제조 방법으로서, 제1 공정과 제2 공정을 포함하고 있다. 제1 공정에서는 다공막을 제조한다. 제2 공정에서는 비점착 처리를 행한 가열 롤 상에서, 다공막에 부직포를 적층한다.
공기 필터 여과재를 제조하는 경우에 있어서, PTFE 다공막에 부직포를 열에 의해 적층하는 공정에서는 일반적으로, PTFE 다공막과 부직포는 가열 롤 상에서 가열됨으로써 서로 열 융착된다.
그러나, 이 때, 가열 롤에 접하는 측의 부직포는 가열 롤에 의해 가열되어 점성을 띰으로써, 가열 롤과의 사이에서 점착력이 발생하고, 부직포와 PTFE 다공막 사이에서 박리가 생기고, 그 결과, PTFE 다공막이 손상을 받기 때문에, 공기 필터 여과재에 결함이 생기거나 성능의 저하가 발생한다.
그래서, 제4 실시예에 따른 발명에서는 비점착 처리를 행한 가열 롤 상에서 다공막에 부직포를 적층시키는 것으로 하고 있다. 이로써, PTFE 다공막에 부직포를 열에 의해 적층할 때에, 부직포와 가열 롤 사이에 점착력이 발생하는 것이 억제되고, 공기 필터 여과재의 결함의 발생이나, 압력 손실의 상승, 포집 효율의 저하 등의 정도를 보다 유효하게 억제할 수 있어, 높은 성능의 공기 필터 여과재를 얻을 수 있다.
비점착 처리를 행한 가열 롤로서는 시트상의 강화섬유 재료층에 비점착성을 갖는 유기 고분자 재료를 함침시킨 비점착 시트를 가열 롤 상에 부착한 것, 롤 표면이 비점착성을 갖는 유기 고분자 재료에 의해 코팅된 것, 또는 롤 표면이 비점착성 고분자 재료를 함유하는 고무류로 형성되는 것 등을 예시할 수 있다.
상기의 비점착성을 갖는 유기성 고분자 재료로서는 특별히 제한은 없으나, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 올레핀계 수지 등의 합성 수지나 상기 합성 수지를 함유하는 고무류, 엘라스토머 등을 예시할 수 있다.
상기의 강화섬유 재료로서는 폴리에스테르계 합성섬유, 나일론계 합성섬유, 아라미드계 수지, 유리섬유, 탄소섬유, 세라믹섬유 등을 예시할 수 있다.
제5 실시예에 따른 공기 필터 여과재의 제조 방법은 제4 실시예의 제조 방법에 있어서, 가열 롤에는 비점착성 시트가 부착되어 있고, 비점착성 시트는 유리섬유 재료로 이루어지는 시트에 비점착성의 불소계 수지 재료를 함침시켜 이루어진다.
본원 출원인의 연구에 의해, 가열 롤에 상기 비점착성 시트를 부착한 경우는 부직포와 가열 롤 사이에 거의 점착력이 발생하지 않아 부직포의 박리성이 우수한 것이 발견되었다.
그래서, 제5 실시예에 따른 발명에서는 가열 롤에 상기 비점착 시트를 부착하고 있다. 이로써, 열에 의해 적층한 후에 부직포를 가열 롤로부터 용이하게 박리시킬 수 있고, PTFE 다공막이 부직포로부터 받는 손상의 정도를 작게 할 수 있다. 또, 가열 롤의 청소나 비점착 시트의 교환이 용이해진다.
제6 실시예에 따른 공기 필터 팩은 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 공기 필터 여과재가 소정의 형상으로 가공되어 이루어진다.
공기 필터 여과재는 주로 공기 필터 유닛(후술함)의 구성 부품으로서 사용되지만, 이를 위해, 예를 들면, 소정 간격마다 교호로 접힌 파형 형상 등의 소정의 형상이 가공된다(상기 상태의 공기 필터 여과재를 공기 필터 팩이라 함).
그리고, 상기 공기 여과 팩에서는 부직포로서, 겉보기 밀도 등이 소정 값보다 작은 것, 즉 종래에 비해 부드러운 것이 사용되고 있기 때문에, 여과재가 소정의 형상으로 가공될 때에 PTFE 다공막이 받는 손상이 저감되고, 공기 필터 팩의 결함이 억제된다.
제7 실시예에 따른 공기 필터 유닛은 공기 필터 팩과 프레임(frame)을 구비하고 있다. 공기 필터 팩은 제6 실시예에 따른 것이다. 프레임에는 공기 필터 팩이 수납된다.
상기 공기 필터 유닛에서는 공기 필터 여과재를 사용하는 부직포로서, 겉보기 밀도 등이 소정 값보다 작은 것, 즉 종래에 비해 부드러운 것이 사용되고 있기 때문에, 유닛에 가공할 때에 PTFE 다공막이 부직포로부터 받는 손상이 저감되어 유닛의 결함을 억제할 수 있다.
[공기 필터 유닛]
본 발명의 일 실시 형태에 관한 공기 필터 유닛은 공기 필터 여과재와 공기필터 여과재가 수납되는 프레임을 구비하고 있다.
공기 필터 여과재는 PTFE 다공막과 PTFE 다공막을 양측으로부터 협지하도록 배치되는 2매의 통기성 지지재가 열 융착 적층되어 이루어지는 시트재이다.
PTFE 다공막으로서는 두께가 1∼60㎛ 정도이며, 섬유 직경이 0.05∼0.2㎛(바람직하게는 0.05∼0.14㎛, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.1㎛)이며, PF값이 22(바람직하게는 25)를 넘는 것이 사용된다.
통기성 지지재로서는 기본 중량이 15∼100g/㎡(바람직하게는 20∼70g/㎡)인 부직포가 사용된다. 또, 상기 부직포는 겉보기 밀도가 다음 식:
[수식 1]
겉보기 밀도(g/㎤)<1.5×(기본 중량(g/㎡)/1000)+0.11
을 만족하는 범위에 있고, 압축률이 다음 식:
[수식 2]
압축률(%)<0.2×(기본 중량(g/㎡))+66
압축률(%)=(d1000(㎛)/d20(㎛))×100
[여기서, d1000(㎛)=하중 98(kPa)에서의 두께(㎛), d20(㎛)=하중 1.96(kPa)에서의 두께(㎛)]을 만족시키는 범위에 있다. 상기 부직포는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에스테르, 에틸렌초산비닐계 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등의 열 가소성 수지로 이루어지는 것이어도 되고, 또, 덮개 성분이 이들의 열 가소성 수지로 이루어지고, 코어 성분이 덮개 성분의재료보다 융점이 높은 재료로 이루어지는 것이어도 된다.
상기와 같이 구성된 공기 필터 여과재는 53mm/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때에 생기는 압력 손실이 98∼980pa, 입자 직경이 0.10∼0.12㎛인 DOP의 포집 효율이 99.0% 이상(바람직하게는 99.9% 이상, 보다 바람직하게는 99.99% 이상)으로 되어 있다.
또, 공기 필터 여과재는 15∼150mm의 폭마다 교호로 접혀 파형 형상을 이루어 공기 필터 팩으로 된다. 공기 필터 팩은 인접하는 접힘 부분의 간격이 스페이서 또는 파형 형상의 분리기에 의해 2∼15mm 정도로 유지되고 있다.
프레임은 4개의 알루미늄제 프레임 부재가 조립되어 이루어지고, 내측의 공간에 공기 필터 팩이 수납된다. 프레임과 공기 필터 여과재는 기밀성을 유지하기 위해 접착제 등에 의해 밀봉되고, 공기 필터 유닛으로 된다.
[공기 필터 여과재의 제조 방법]
본 발명의 일 실시 형태에 관한 공기 필터 여과재의 제조 방법은 전술한 공기 필터 여과재를 제조하기 위한 제조 방법이며, 제1 공정과 제2 공정을 포함하고 있다.
제1 공정에서는 PTFE 다공막을 제조한다.
제2 공정에서는 비점착 처리를 행한 가열 롤(도 3의 부호 19 참조) 상에서, PTFE 다공막에 부직포를 열 융착 적층한다. 가열 롤에는 비점착성 시트가 부착되어 있다. 상기 비점착성 시트는 강화섬유 재료(바람직하게는 유리섬유 재료)로 이루어지는 시트에 비점착성의 유기 고분자 재료(바람직하게는 불소계 수지 재료)를함침시켜 이루어지는 것이다.
본 실시 형태에서 사용되는 유기 고분자 재료로서는 불소계 수지, 실리콘계 수지, 올레핀계 수지나 그들의 수지를 함유하는 고무, 엘라스토머 등이 있다. 또, 본 실시 형태에서 사용되는 강화섬유 재료로서는 폴리에스테르계 수지, 나일론계 수지, 아라미드섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 세라믹섬유 등의 섬유 재료가 있다.
[실시예]
본 실시예 중, PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 압력 손실, 포집 효율, 투과 효율 및 PF값, 부직포의 겉보기 밀도 및 압축률, 및 공기 필터 유닛의 압력 손실, 포집 효율, 투과율 및 PF값은 다음과 같이 하여 측정하였다.
[PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 압력 손실(Pa)]
PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 측정 샘플을 직경 105mm의 원형 홀더에 세트하고, 압축기로 입구측을 가압하고, 유량계로 공기가 통과하는 유량을 5.3/초로 조정하였다. 그리고, 이 때의 압력 손실을 압력계로 측정하였다.
[PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 포집 효율(%)]
PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 측정 샘플을 직경 105mm의 원형 폴더에 세트하고, 압축기로 입구측을 가압하고, 유량계로 공기가 투과하는 유량을 5.3cm/초로 조정하였다. 상기 상태에서 상류측으로부터 0.10∼0.12㎛의 입자 농도가 108개/300ml의 다분산 DOP를 흐르게 하고, 하류측에 설치한 입자 계수기[PMS LAS-X-CRT PARTICLE MEASURING SYSTEM INC. (PMS)사 제조, 이하 동일]에 의해, 입자 직경0.10∼0.12㎛의 투과 입자수를 구하고, 상류와 하류의 입자수의 비율을 구했다. 즉, 상류의 입자 농도를 Ci, 하류 입자 농도를 C0로 했을 때에 다음 식에 의해 계산되는 측정 샘플의 포집 효율을 구하였다.
[수식 3]
포집 효율(%)=(1-Co/Ci)×100
또, 포집 효율이 매우 높은 공기 필터 여과재에 대해서는 흡인 시간을 길게 하고, 샘플링 공기량을 많게 하여 측정을 행하였다. 예를 들면, 흡인 시간을 10배로 하면, 하류측의 카운터 입자수가 10배로 상승하고, 측정 감도가 10배로 되었다.
[PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 투과율(%)]
PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 투과율은 다음 식에 의해 구하였다.
[수식 4]
투과율(%)=100-포집 효율(%)
[PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 PF값]
PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 PF1값(Performance Factor)은 PTFE 다공막 및 공기 필터 여과재의 압력 손실 및 투과율을 다음 식에 대입하여 구하였다.
[수식 5]
PF1값=[-log(투과율(%)/100)/(압력 손실(Pa)/9.8]×100
[부직포의 겉보기 밀도]
부직포의 겉보기 밀도는 다음 식에 의해 구하였다.
[수식 6]
겉보기 밀도(g/㎤)=기본 중량(g/㎡)/두께(㎛)
[부직포의 압축률]
부직포의 압축률은 다음 식에 의해 구하였다. 여기서는, 먼저 10cm×10cm 크기의 샘플을 4매 겹친 것에 대하여, 측정기[가부시키가이샤 고아 쇼가이(興亞商會)사 제조 "가압식 두께 압축 측정기", 가압자로서는 10mmØ의 것을 사용]에 의해 98kPa 및 1.96kPa의 하중을 부여하고, 이 때의 중코어부의 두께의 측정값을 4로 나눈 값을 1매당의 부직포 두께로 하고, 상기 측정을 2회 행하여 얻어진 값의 평균값을 하중 98kPa 및 1.96kPa에서의 부직포의 두께로서 사용하였다.
[수식 7]
압축률(%)=(d1000(㎛)/d20(㎛))×100
[여기서, d1000(㎛)=하중 98(kPa)에서의 두께(㎛), d20(㎛)=하중 1.96(kPa)에서의 두께(㎛)]
[공기 필터 유닛의 압력 손실(Pa)]
도 1에 나타낸 장치를 사용하여, 공기 필터 유닛을 장착한 후, 공기 필터 여과재를 투과하는 풍속이 1.4cm/초가 되도록 조정하고, 그 때의 공기 필터 유닛 전후의 압력 손실을 압력계로 측정하였다.
[공기 필터 유닛의 포집 효율(%)]
도 1에 나타낸 장치를 사용하여, 공기 필터 유닛을 장착한 후 공기 필터 여과재를 투과하는 풍속이 1.4cm/초가 되도록 조정하고, 상기 상태에서 상류측에 입자 직경이 0.1∼0.12㎛이며 농도가 1×109/ft3인 DOP 입자를 흐르게 하고, 하류측의 입자 직경 0.1∼0.12㎛의 입자수를 입자 계수기로 측정하고, 상류측과 하류측의 입자의 비율을 구하였다. 즉, 상류의 입자 농도를 Ci, 하류 입자 농도를 Co로 했을 때, 아래 식에 의해 얻어지는 측정 공기 필터 유닛의 포집 효율을 구하였다.
그리고, 도 1에 있어서, 31은 풍속기, 32 및 32'는 HEPA 필터, 33은 시험용 입자 도입관, 34 및 34'는 정류판, 35는 상류측 시험용 입자 채취관, 36은 정압 측정공, 37은 시험에 제공되는 공기 필터 유닛, 38은 하류측 시험용 입자 채취관, 39는 층류형 유량계를 각각 나타낸다.
[수식 8]
포집 효율(%)=(1-Co/Ci)×100
[공기 필터 유닛의 투과율(%)]
공기 필터 유닛의 투과율은 아래 식에 의해 구하였다.
[수식 9]
투과율(%)=100-포집 효율(%)
[공기 필터 유닛의 PF값]
공기 필터 유닛의 PF2값(Performance Factor)은 아래 식에 의해 구하였다.
[수식 10]
PF2값=[-log(투과율(%)/100)/(압력 손실(Pa)/9.8]×100
[PTFE 다공막의 제조]
<실시예 1>
수 평균 분자량이 620만인 PTFE 파인 파우더(다이킨 고교 가부시키가이샤 제조 "폴리프론 파인 파우더-F-104U") 100중량부에, 압출 보조제로서 탄화수소유[이데미쓰 세키유 가가쿠(出光石油化學) 가부시키가이샤 제조 "IP-2028"] 28중량부를 가하여 혼합하였다.
상기 혼합물을 페이스트 압출에 의해 둥근 봉형으로 성형하였다. 상기 둥근 봉형 성형물을 70℃로 가열한 캘린더 롤에 의해 필름형으로 형성하고, PTFE 필름을 얻었다. 상기 PTFE 필름을 200℃의 열풍 건조 화로에 통과시켜 압출 보조제를 건조 제거하고, 평균 두께 200㎛, 평균 폭 155mm의 PTFE 미소성 필름을 얻었다.
다음에, 상기 미소성 PTFE 필름을 도 2에 나타낸 장치를 사용하여 길이 방향으로 연신 배율 5배로 연신하였다. 미소성 필름은 롤(1)에 세트하고, 연신된 필름을 두루마리 롤(2)에 감았다. 또, 연신 온도는 250℃로 행하였다. 그리고, 도 2에 있어서, 3∼5는 롤, 6, 7은 열 롤, 8∼12는 롤을 각각 나타낸다.
다음에, 얻어진 길이 방향 연신 필름을 연속적으로 클립으로 협지할 수 있는 도 3의 왼쪽 절반에 나타낸 장치(텐터(tenter))를 사용하여 폭 방향으로 연신 배율 30배로 연신하고, 열 고정을 행하여, PTFE 다공막을 얻었다. 이 때의 연신 온도는 290℃, 열 고정 온도는 360℃, 또, 연신 속도는 330%/초였다.
[부직포의 적층]
다음의 실시예 2∼5 및 비교예 1∼4에 있어서, 실시예 1의 PTFE 다공막에 대한 부직포의 적층은 다음과 같이 하여 행하였다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 부직포 A를 두루마리 롤(22)로부터, 또 부직포 B(가열 롤(19)에 접하는 측의 부직포)를 두루마리 롤(23)로부터 각각 감아내고, 가열 롤(19)로 상기 PTFE 연신막과 열 융착 적층한 후, 두루마리 롤(21)에 감았다.
부직포 A에 가해지는 장력의 크기는 두루마리 롤(22)에 설치된 브레이크(도시하지 않음)에 의해 조정하고, 여기서는 부직포 A의 장력을 90g/cm으로 하였다. 또, 라인 속도는 10m/분, 가열 롤(19)의 온도는 160℃였다. 그리고, 가열 롤(19)에는 금속 롤 면 위에 PTFE 침지 유리섬유 테이프[쥬코 가세이 고교(中興化成工業) 가부시키가이샤 제조 "츄코 플로 AGF-400"]를 부착함으로써 비점착 처리를 행하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO" PET/PE 코어/덮개 부직포, 기본 중량 40g/㎡, 겉보기 밀도 0.143g/㎤([수식 1]에 기본 중량 및 겉보기 밀도를 대입했을 때에 좌변이 커지는 것, 이하, 소프트라고 함), 압축률 70.9%([수식 2]에 압축률 및 기본 중량을 대입했을 대에 우변이 커지는 것, 이하, 소프트라고 함)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO"
<실시예 3>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0503WDO"
PET/PE 코어/덮개 부직포, 기본 중량 50g/㎡, 겉보기 밀도 0.152g/㎤(소프트), 압축률 72.4%(소프트)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0503WDO"
<실시예 4>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO"
기본 중량 40g/㎡, 겉보기 밀도 0.143g/㎤(소프트), 압축률 70.9%(소프트)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO"
PET/PE 코어/덮개 부직포, 기본 중량 40g/㎡, 겉보기 밀도 0.200g/㎤([수식 1]에 겉보기 밀도 및 기본 중량을 대입했을 때 좌변이 커지는 것, 이하, 하드라고 함) 압축률 75.5%([수식 2]에 압축률 및 기본 중량을 대입했을 때 좌변이 커지는 것, 이하, 하드라고 함)
<실시예 5>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0503WDO"
기본 중량 50g/㎡, 겉보기 밀도 0.152g/㎤(소프트), 압축률 72.4%(소프트)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0503WDO"
PET/PE 코어/덮개 부직포, 기본 중량 50g/㎡, 겉보기 밀도 0.227g/㎤(하드), 압축률 77.8%(하드)
<비교예 1>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0403WDO"
기본 중량 40g/㎡, 겉보기 밀도 0.200g/㎤(하드), 압축률 75.5%(하드)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0403WDO"
<비교예 2>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포 A, B를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0503WDO"
기본 중량 50g/㎡, 겉보기 밀도 0.227g/㎤(하드), 압축률 77.8%(하드)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0503WDO"
<비교예3>
실시예 1의 PTFE 다공막의 양면에, 하기의 부직포를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 T0703WDO"
PET/PE 코어/덮개 부직포, 기본 중량 70g/㎡, 겉보기 밀도 0.269g/㎤(하드), 압축률 84.5%(하드)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘피트 E0303WDO"
기본 중량 30g/㎡, 겉보기 밀도 0.158g/㎤(하드), 압축률 76.0%(하드)
<비교예 4>
도 3에 나타낸 장치의 가열 롤(19)에 부착한 PTFE 함침 유리섬유 시트를 벗겨내고, 가열 롤에 비점착 처리가 행해지지 않도록 한 것 이외는 실시예 2와 동일하게 하여, 하기의 부직포를 적층하여, 공기 필터 여과재를 얻었다.
부직포 A: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO"
기본 중량 40g/㎡, 겉보기 밀도 0.143g/㎤(소프트), 압축률 70.9%(소프트)
부직포 B: 유니티카 가부시키가이샤 제조 "엘베스 S0403WDO"
여기서, 실시예 1∼5 및 비교예 1∼4의 압력 손실, 포집 효율 및 PF1값을 표1에 나타낸다.
[표 1]
압력 손실(Pa) 포집 효율(%) PF1값
실시예 1 229 99.9999954 31.4
실시예 2 238 99.9999629 26.5
실시예 3 240 99.9999582 26.0
실시예 4 245 99.9999722 26.2
실시예 5 243 99.9999629 25.9
비교예 1 249 99.9995730 21.1
비교예 2 251 99.9996380 21.3
비교예 3 248 99.9994895 20.9
비교예 4 245 99.9995916 21.6
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 2∼5와 같이 PTFE 다공막의 최소한 한쪽면에 부드러운 부직포를 적층한 여과재에서는 비교예 1∼4의 여과재에 비해, 실시예 1로부터의 포집 효율의 저하 정도가 작고, PF1값의 저하 정도도 작아 여과재로서는 높은 성능인 것을 알 수 있다. 또, 가열 롤에 비점착 처리를 실시하지 않고 행한 비교예 4에서는 실시예 2와 비교해서 포집 효율의 저하 정도가 커져 있고, 이로부터, 비점착 처리를 실시한 가열 롤에 의해 부직포를 적층한 쪽이 포집 효율의 저하 정도를 억제할 수 있다고 말할 수 있다.
그리고, 비교예 4에서는 공기 필터 여과재의 외관이 불량하고, PTFE 다공막과 부직포 B 사이에 박리가 발생하고 있는 개소가 발견되었다.
<실시예 6>
실시예 4에서 제조한 공기 필터 여과재를 왕복식 절곡기로 높이 5.5cm로 플리트(pleat) 가공하여, 플리트한 후 온도 90℃에서 가열하여 주름의 형태를 고정하였다. 이 후, 플리트된 공기 필터 여과재를 일단 열고, 폴리아미드 핫 멜트 수지제의 스페이서를 도포하고, 다시 플리트형으로 왕복 세우기 기계로 세운 후, 크기 58cm×58cm로 절단하여 공기 필터 팩을 얻었다. 이 때의 플리트 간격은 3.125mm/1플리트였다.
다음에, 외부 치수 61cm×61cm, 내부 치수 58cm×58cm, 두께 6.5cm의 알루마이트 가공 알루미늄제 프레임을 준비하고, 이 프레임 내에 플리트 가공된 공기 필터 팩을 수납하고, 우레탄 접착제로 공기 필터 팩 주위와 알루미늄 프레임을 밀봉하여 공기 필터 유닛을 제작하였다.
<비교예 5>
비교예 1에서 제조한 공기 필터 여과재를 사용한 것 이외는 실시예 6과 동일하게 하여 공기 필터 유닛을 제작하였다.
여기서, 실시예 6 및 비교예 5의 공기 필터 유닛의 압력 손실, 포집 효율 및 PF2값을 표 2에 나타낸다.
압력 손실(Pa) 포집 효율(%) PF2값
실시예 6 72 99.9999926 96.4
비교예 5 75 99.9999146 79.8
표 2에 나타낸 바와 같이, PTFE 다공막의 최소한 한쪽 면에 부드러운 부직포를 적층한 여과재를 사용하여 공기 필터 유닛을 제조한 경우, 양면 모두 딱딱한 부직포를 적층한 경우에 비해, 높은 PF2값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 공기 필터 여과재의 부직포로서 부드러운 것을 사용하고 있기 때문에, 적층할 때 등에 PTFE 다공막이 부직포로부터 받는 손상이 저감된다. 이로써, 공기 필터 여과재의 압력 손실의 상승, 포집 효율의 저하 등의 정도를 억제하여 높은 성능의 공기 필터 여과재를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 공기 청정에 사용되는 공기 필터 여과재로서,
    폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 다공막, 및
    상기 다공막의 최소한 한쪽 면에 적층되는 부직포
    를 구비하고,
    최소한 한쪽 면측의 상기 부직포의 겉보기 밀도는 다음 식,
    [수식 1]
    겉보기 밀도(g/㎤)<1.5×(기본 중량(g/㎡)/1000)+0.11
    을 만족시키는 범위에 있고,
    상기 최소한 한쪽 면에 적층되는 상기 부직포의 압축률은 다음 식,
    [수식 2]
    압축률(%)<0.2×기본 중량(g/㎡)+66
    압축률(%)=(d1000(㎛)/d20(㎛))×100
    [여기서, d1000(㎛)=하중 98(kPa)에서의 두께(㎛), d20(㎛)=하중 1.96(kPa)에서의 두께(㎛)]
    을 만족시키는 범위에 있는
    공기 필터 여과재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    최소한 한쪽 면 측의 상기 부직포는 코어부(내측의 중심 부분)와 덮개부(코어부를 씌우는 외측 부분)를 갖는 코어-덮개 구조의 복합섬유로 이루어지고, 상기 코어 부분은 상기 덮개 부분의 재료보다 융점이 높은 재료로 이루어지는 공기 필터 여과재.
  4. 제1항 또는 제3항의 공기 필터 여과재를 제조하기 위한 제조 방법으로서,
    상기 다공막을 제조하는 제1 공정과,
    비점착(非粘着) 처리를 행한 가열 롤 상에서, 상기 다공막에 상기 부직포를 적층하는 제2 공정
    을 포함하는 공기 필터 여과재의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열 롤에는 비점착성 시트가 부착되어 있고,
    상기 비점착성 시트는 유리섬유 재료로 이루어지는 시트에 불소계 수지 재료를 함침시켜 이루어지는 공기 필터 여과재의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제3항의 공기 필터 여과재가 소정의 형상으로 가공되어 이루어지는 공기 필터 팩(air filter pack).
  7. 제6항의 공기 필터 팩과,
    상기 공기 필터 팩이 수납되는 프레임(frame)
    을 구비한 공기 필터 유닛.
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