KR100523312B1 - 이중 유리 섬유의 카딩성 블렌드, 이로부터 제조된 응집성 웹, 이로부터 제조된 펠트, 이중 유리 섬유 함유 펠트의 형성 방법 - Google Patents

이중 유리 섬유의 카딩성 블렌드, 이로부터 제조된 응집성 웹, 이로부터 제조된 펠트, 이중 유리 섬유 함유 펠트의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

이중 유리 섬유는 이중 유리 섬유를 먼저 동일하거나 또는 보다 많은 양의 비권축 섬유와 블렌드함으로써 응집성 웹 및 펠트로 가공할 수 있다. 임의로는, 다른 권축 섬유를 가공성에 심각한 영향없이 첨가할 수 있다.

Description

이중 유리 섬유의 카딩성 블렌드, 이로부터 제조된 응집성 웹, 이로부터 제조된 펠트, 이중 유리 섬유 함유 펠트의 형성 방법 {Cardable Blends of Dual Glass Fibers, a Coherent Web Made From the Same, a Felt made from the Same, and a Process for forming a Felt Containing a Dual Glass Fiber}
합성 섬유 펠트는 필터로서 유용하며 당업계에 널리 공지되어 있다. 포르스텐(Forsten) 등의 미국 특허 제4,361,619호에는 유리 섬유 1 내지 35 중량% 및 폴리(테트라플루오로에틸렌) 섬유 65 내지 99 중량%를 블렌드하여, 카디드 웹을 제조하고 교차적층하여 배트(batt)를 형성한 후 니들링하여 펠트를 형성함으로써 제조된 폴리(테트라플루오로에틸렌)과 유리 섬유로 이루어진 필터가 개시되어 있다. 상기 교차적층 배트는 또한 제직 폴리(테트라플루오로에틸렌)의 지지 스크림에 니들링하여 펠트 또는 펠트화 스크림을 형성할 수 있다.
미국 특허 제4,361,619호에는 추가로 실시예 2에서 곧은 유리 섬유 및 권축 PTFE 섬유를 함유하는 블렌드의 카딩에 대해 개시되어 있다. 상기 특허에는 유리 섬유가 50 중량% 이상인 권축 섬유 블렌드를 첨가하여도 카딩하기가 매우 어렵다고 기술되어 있다. 당업계의 숙련자들의 경험에 따르면, 상기 특허에서 사용된 "매우 어렵다"라는 용어는 블렌드가 카드기를 통해 가공될 수 없으며, 카디드 웹의 품질은 유용한 생성품을 제조하기에 충분하지 않을 수 있거나, 또는 섬유의 임의의 웹 유사 배열을 제조하기 위하여 카드기의 속도를 상당히 감소시켜야 함을 의미한다는 것을 나타낸다. 유리 섬유의 함량이 블렌드의 50 중량%를 초과할 경우 달성할 수 있는 카드기의 최대 속도는 1 m/분 범위이다. 전반적인 결과는 유리 섬유가 50 중량% 이상 함유된 블렌드를 카딩하는 것은 실용적이지 못하다는 것이었다.
유리 섬유가 50 중량% 이상 함유된 펠트의 제조 어려움은 유리 섬유 권축의 부족 탓으로 추정하여 왔다. 따라서, 유리 섬유 제조에 관련된 업계의 숙련자들은 곱슬곱슬한 유리 섬유가 곧은 섬유보다 펠트 형성시 더욱 가공성이 있을 것이라고 제안하고 있다. 이는 사례로 증명되지 못하고 있다.
곱슬곱슬하거나 또는 불규칙한 형상의 섬유는 두 유리의 조합물을 섬유로 방사하여 제조하였다. 스탈레고(Stalego)의 미국 특허 제2,998,620호에는 이중 유리 조성물의 곱슬곱슬한 유리 섬유가 개시되어 있다. 스탈레고는 각각 상이한 열 팽창 계수를 가지는 두 유리 조성물을 방사기의 방사구금에 통과시켜 곱슬곱슬한 섬유를 제조하는 것에 대해 교시하고 있다. 유리는 이들 섬유가 냉각시 자연스럽게 곱슬해지도록 정렬된 통합 관계에서 압출된다.
티에드(Tiede)의 미국 특허 제3,073,005호에는 스탈레고의 곱슬곱슬한 2성분 (이중) 유리 섬유 조성물의 제조를 위한 개선되고 보다 빠른 방법이 개시되어 있다.
스탈레고 및 티에드 모두는 유리 섬유와 권축 가용성 섬유를 블렌드하면 이들 2성분 유리 섬유의 카딩이 개선된다고 개시하고 있다.
또다른 작업이 다른 사람들에 의해 수행되어 왔으며, 가장 최근에 유용한 이중 유리 섬유를 제조하는 유리 조성물에 대해 개시한 국제 특허 출원 WO 제95/12554호 및 특정 접합 특성을 가진 이중 유리 섬유를 개시한 국제 특허 출원 WO 제95/29880호가 공개되었다.
곱슬곱슬한 유리 섬유의 주요 생산업자인 오웨닝스-코닝 파이버글라스 코포레이션(Owenings-Corning Fiberglas Corporation, 미국 오하이오주 톨레도 소재)은 미라플렉스(MIRAFLEX) 상품명으로 시판되는 그들의 이중 유리 섬유가 복원성이 높고 절연재에서의 용도로서 추천된다고 간행물(예를 들면, Mechanical Engineering, volume 117, number 2, 38 페이지, 1995년 2월)에 개시하였다. 또한, 이러한 이중 유리 섬유는 통상의 텍스타일 공정으로 카딩되고 니들링될 수 있다고 언급되어 있다. 그러나, 본 발명자 및 다른 사람들이 상업상 허용되는 카딩 속도에서 미라플렉스와 같은 이중 유리 섬유를 실질적으로 카딩한 결과, 현재까지 성공하지 못하였다. 곱슬곱슬한 유리 섬유의 높은 복원성은 일반 카딩을 방해하는 역할을 한다. 나일론에 대한 개선된 카딩 방법을 교시하고 있는 영국 특허 제1,030,570호와 같은 낮은 탄성계수 섬유에 적용할 수 있는 기술은 탄성계수가 매우 높고 취성인 유리 섬유에 적용할 수 없다.
<발명의 요약>
본 발명은 이중 유리 섬유 및 비권축 섬유를 포함하며, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유의 양과 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 균질 카딩성 섬유 블렌드를 제공하는 것이다. 블렌드는 권축 섬유인 제3 섬유를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 섬유 블렌드는 상업상 허용되는 카딩 속도에서 용이하게 카딩되어 균일한 응집성 웹을 형성하며 이로부터 배트 및 펠트를 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 섬유 블렌드는 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량% 및 권축 섬유 약 10 내지 98 중량%를 포함하며, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유의 양과 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 균질 블렌드이다.
바람직한 비권축 섬유는 "DE"형 유리이며, 바람직한 권축 섬유는 플루오로중합체 섬유이다. 특히 가치있는 권축 섬유는 PTFE 섬유이다. 이중 유리 섬유 약 20 중량%, "DE"형 비권축 유리 섬유 30 내지 50 중량% 및 권축 플루오로중합체 섬유 50 내지 30 중량%를 함유하는 블렌드가 가장 바람직하다.
본 발명은 또한 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량% 및 권축 섬유 약 10 내지 98 중량%로 이루어지며, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 균질 섬유 블렌드로부터 형성된 층상(layered) 섬유 배트 및 스크림으로 이루어진 필터 펠트를 제공한다. 본 발명의 필터 펠트(펠트 또는 펠트화 스크림)는 막 또는 다른 적합한 기재에 적층될 수 있다.
본 발명은 또한 배트 및 펠트를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 섬유 중 하나는 이중 유리 섬유이고 다른 하나는 비권축 섬유인 균질 카딩성 섬유 블렌드에 관한 것이다. 상기 두 유형의 섬유의 조합은 이중 유리 섬유의 실용적인 텍스타일 가공을 가능하게 한다.
본원에서 사용되는 용어 이중 유리 섬유는 상이한 열 팽창 계수를 가지는 2종 이상의 유리 조성물로부터 제조된 유리 섬유를 의미한다. 이중 유리 섬유는 또한 불규칙한 형상의 유리 섬유 또는 이성분 유리 섬유로도 불리울 수 있다. 이들 유리 섬유는 방사 후 자연적으로 불규칙한 꼬임이 형성되면서 곧지 않고 곱슬곱슬하다. 이상적으로, 섬유의 단면도를 보면 섬유의 절반이 제1 유리 조성물로 형성되고 섬유의 다른 절반이 제2 유리 조성물로 형성되어 있을 것이다.
바람직한 형태의 이중 유리 섬유는 오웬스-코닝 파이버글라스사에서 미라플레스의 상품명으로 시판되는 것이다. 미라플렉스는 단일 필라멘트로 함께 융합된 두 상이한 형태의 소듐 보로실리케이트 유리로부터 제조된다고 보고되고 있다. 종래의 곧은 유리 섬유와는 달리, 미라플렉스 섬유는 불규칙한 꼬임이 있으며, 연성이고, 가요성이며, 감촉이 실크와 같고, 실질적으로 가려움을 일으키지 않는 것으로 광고되고 있다. 섬유의 높은 복원성은 말린 절연재에서 사용하기 특히 적합하게 하며, 섬유 및 그로부터의 절연재는 폈을 때 초기 벌크 및 숭고성(loft)의 대부분이 회복되는 치밀한 팩키지를 형성하도록 단단히 말릴 수 있다.
본 발명의 비권축 섬유는 형상의 상당한 굽힘, 꼬임, 곱슬곱슬함 또는 불규칙성이 없는 본질적으로 곧은 섬유이다. 바람직한 비권축 섬유는 "DE"형 유리 섬유이거나 또는 다른 곧은 적합한 유리 섬유이다. 완전히 이해되지는 않지만, 비권축 섬유를 첨가하면 이중 유리 섬유의 복원성을 감소시키는 것으로 나타나며, 그로 인해 블렌드의 숭고성 또는 보풀성이 감소되고 실용적인 텍스타일 작업 속도가 허용된다. 본 발명에서 유용할 수 있는 다른 비권축 섬유는 파라-아라미드와 같은 비권축 아라미드 섬유, PTFE 및 PFA 섬유와 같은 비권축 플루오로중합체 섬유, 비권축 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 비권축 폴리아미드 섬유, 비권축 폴리에스테르, 폴리이미드 또는 폴리페닐렌 술피드 섬유이다.
본원에서 사용되는 용어 플루오로중합체는 폴리(테트라플루오로에틸렌) (PTFE) 및 일반적으로 플루오르화 올레핀계 중합체로 공지되어 있는 중합체, 예를 들면 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로펜 (FEP)과의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필-비닐 에테르 (PFA) 및 퍼플루오로에틸-비닐 에테르와 같은 퍼플루오로알킬-비닐 에테르와의 공중합체, 상기 단량체의 플루오르화 올레핀계 삼원공중합체를 포함한 플루오르화 올레핀계 삼원공중합체 및 다른 테트라플로오로에틸렌 기재 공중합체를 의미한다.
상업상 허용되는 카딩 속도라는 용어는 분 당 4 m 이상의 카드기 속도를 의미한다.
상기 균질 블렌드의 성공을 위한 중요한 매개변수는 비권축 섬유가 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재해야 한다는 것이다. 너무 적은 양으로 비권축 섬유가 첨가되면, 이중 유리 섬유의 복원성이 너무 높아질 것이고 블렌드는 실용적인 속도에서 가공되지 않을 것이다.
권축된 제3 섬유를 이중 유리 및 비권축 섬유의 블렌드에 첨가하여 블렌드로부터 제조되는 이후의 펠트에 기능성을 부여하거나 또는 접합제 물질로서 역할을 할 수 있다. 상기 제3 섬유는 테프론 섬유(TEFLON Fiber)의 상품명으로 이. 아이. 듀폰 (E. I. DuPont)으로부터 시판되는, PTFE, PFA 등의 부류로부터 선택된 권축 플루오로중합체 섬유가 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 권축 섬유로는 파라-아라미드와 같은 권축 아라미드 섬유, 권축 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 권축 폴리아미드 섬유, 권축 폴리에스테르, 폴리이미드 또는 폴리페닐렌 술피드 섬유가 있다.
본 발명의 섬유 블렌드는 용이하게 카딩되어 균일한 응집성 웹을 형성하고 그로부터 배트 및 펠트를 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 펠트는 니들링 배트이거나 또는 배트를 니들 펀칭한 스크림일 수 있다. 스크림의 바람직한 조성물은 연장되거나 또는 연장되지 않은, 필라멘트 또는 스테이플인 PTFE 섬유를 함유한다. 스크림은 또한 유리 섬유를 함유할 수 있다. 바람직한 스크림은 제직 스크림이나 스크림은 제직이거나 또는 부직일 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 펠트는 여과에서 사용하기 위해 층상 직물로 합쳐질 수 있다. 필터 직물을 형성하기 위해 본 발명의 펠트 또는 펠트화 스크림과 사용될 수 있는 추가의 성분으로는 연장된 PTFE 막, PTFE 막 또는 펠트에 적층되거나 또는 부착된 다른 기질과 같은 여과업계에서 사용되는 물질들, PTFE 직물 또는 웹, 또는 직물 또는 웹으로 형성되는 PTFE 및 다른 플루오로중합체, 유리, 탄소 또는 폴리이미드와 같은 각종 섬유의 블렌드, 및 목적하는 용도의 온도 및 화학적 환경에 적합한 다른 물질이 있다.
본 발명의 섬유 블렌드를 펠트를 제조하기 위한 전형적인 텍스타일 장치를 사용하여 블렌드하고 가공한다. 전형적인 공정에서, 일정량의 이중 유리 섬유 및 비권축 섬유 (및 임의로는 제3 섬유 성분)를 합치고 가네트 (garnett) 상에서 블렌드한다. 생성된 블렌드를 이어서 카드기를 통과시켜 가공하여 균일한 응집성 웹을 형성하고 교차적층하여 섬유의 배트를 제조한다. 교차적층 배트를 니들 펀칭하여 펠트로 직접 제조할 수 있거나 또는 스크림 상에 놓고 이어서 스트림으로 니들 펀칭할 수 있다.
이중 유리 섬유는 보다 가공성이 있다고 알려져 있으나, 이는 본 발명의 발명자들에게 그러하지 않았다. 이중 유리 섬유를 그대로 카드기에 사용하였을 경우, 섬유의 숭고성 및 보풀성이 섬유가 카드기의 입구에서 섬유의 덩어리로 축적되게 하여 플러그가 형성되었다. 또한, 섬유의 보풀성은 카드기의 이가 섬유의 덩어리로부터 응집성 웹을 만들기에 충분한 양의 섬유를 추출하지 못하게 하였다. 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 이보다 더 많은 양의 비권축 섬유의 첨가는 섬유의 보풀성을 감소시키고 플러그가 형성되는 것을 방지하였다. 이로 인해 카드기의 이가 다량의 섬유를 추출할 수 있게 되었고, 응집성 웹을 형성할 수 있게 되었다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어 카딩성이란 분 당 4 m를 초과하는 속도에서 카딩되어 응집성 웹을 형성할 수 있는 섬유 블렌드를 정의한다. 제3 성분인 권축 섬유를 상기 블렌드에 첨가하여도 가공에 크게 영향을 미치지 않았다.
비권축 섬유는 텍스타일 장치에서 전형적으로 잘 카딩되지 않거나 또는 가공되지 않는다고 널리 공지되어 있어, 굽거나 또는 만곡 섬유의 가공이 비권축 섬유의 첨가에 의해 개선될 수 있다는 것은 놀라운 것이다.
권축 또는 비권축 또는 이중 유리 섬유인, 본 발명에서 사용된 섬유는 각종 섬유 절단 길이일 수 있다. 일반적으로 본 발명에서 사용된 섬유의 절단 길이는 약 2.54 내지 10.16 cm(1 내지 4 인치), 바람직하게는 약 2.54 내지 7.62 cm(1 내지 3 인치)이다. 본 발명의 3종 섬유 블렌드 중 권축 섬유 성분은 2.54 cm(인치) 당 권축수는 7 이상이어야 한다.
이들 블렌드는 필터 펠트의 제조에 유용하며, 본 발명자들은 특히 유용한 블렌드는 비권축 섬유는 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량%, 및 플루오로중합체로부터 제조된 권축 섬유 약 10 내지 98 중량%의 균질 블렌드라는 것을 드디어 발견하였다. 특히 바람직한 비권축 섬유는 "DE"형 유리 섬유이고, 특히 바람직한 플루오로중합체 섬유는 폴리(테트라플루오로에틸렌) 섬유 (PTFE)이다. 상기 블렌드는 유리를 70 중량%까지 함유하는 플루오로중합체 필터 펠트의 제조를 가능하게 하므로 바람직하다.
이들 중량 범위내에서, 이중 유리 섬유 약 20 내지 25 중량%, "DE"형 유리 섬유 약 30 내지 50 중량% 및 PTFE 권축 섬유 25 내지 50 중량%를 함유하는 펠트가 특히 유용하다는 것을 드디어 발견하였다. 상기 바람직한 범위내의 두 특정 조성물을 하기 실시예에서 예시한다
이들 3성분 블렌드에서, 이중 유리 섬유에 대한 실용적인 상한치는 약 30 중량%보다 약간 높다는 것을 드디어 발견하였다. 약 25 중량%를 초과하면, 섬유 혼합물은 보풀성을 갖기 시작하고, 이중 유리 섬유 약 30 중량%의 블렌드는 균일한 응집성 웹으로 카딩하기가 더욱 어려워진다. 또한 3 성분 블렌드를 사용하거나 또는 제조시에 총유리의 실용적인 상한치는 약 70 중량%이다. 유리 섬유(이중 + "DE"형 또는 다른 유형의 곧은 유리 섬유)가 약 70 중량%를 초과하면, 응집성 웹은 실용성이 없다.
상기와 같이, 3종 섬유의 혼합물을 펠트를 제조하기 위한 전형적인 텍스타일 장치를 사용하여 가공한다. 전형적인 공정에서, 일정량의 이중 유리 섬유, 비권축 "DE"형 유리 섬유 및 PTFE 섬유를 합치고 가네트 상에서 블렌드한다. 생성된 블렌드를 이어서 카드기를 통과시켜 가공하여 웹을 형성하고 교차적층하여 섬유의 배트를 제조한다. 교차적층 배트를 이어서 니들 펀칭함으로써 펠트로 직접 제조할 수 있거나, 또는 바람직하게는 제직 또는 부직 스크림 상에 놓고 이어서 스크림으로 니들 펀칭하여 펠트화 스크림을 형성할 수 있다. 스크림은 전형적으로 PTFE 섬유 또는 PTFE와 유리 섬유와의 혼합물을 함유한다. 펠트 또는 펠트화 스크림을 이어서 전형적인 장치 및 가공 조건을 이용하여 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 열 고정시킬 수 있다. 텐터기를 사용하여 오븐에서의 과도한 수축을 줄일 수 있다. 본 발명의 유리 고함량 여과 펠트 또는 펠트화 스크림은 PTFE 섬유 함량이 높은 종래 기술의 펠트 또는 펠트화 스크림과 비교하여 여과 효율이 동일하거나 또는 보다 우수하다.
상기와 같은 펠트 또는 펠트화 스크림은 일반적으로 PTFE인 플루오로중합체 막에 적층될 수 있다. 다공성 및 연장 PTFE 막을 포함한 당업계에 공지된 막은 본 발명의 펠트에 적층되기 적합하다. 적층은 일반적으로 플루오르화 에틸렌 프로필렌 (FEP) 공중합체, 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로프로필렌 공중합체, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 등과 같은 플루오르화 중합체 접착제를 사용하여 막에 펠트 또는 펠트화 스크림을 접합함으로써 달성된다. 접착제는 펠트의 한면에 코팅 또는 분무와 같은 당업계에 공지된 각종 수단으로 분산물로서 도포할 수 있다. 펠트 또는 펠트화 스크림을 이어서 일반적으로 막이 부착되기 전에 건조시킨다. 막을 이어서 접착제 상에 놓고 가볍게 적용되는 압력 하에서 접착제를 경화시킨다. 생성되는 어셈블리는 필터 백 적용에 유용하다. 연장 PTFE 및 PTFE 적층 필터 물질을 제조하는데 사용되는 방법에 대한 기술을 미국 특허 제4,983,434호, 제4,110,392호, 제3,953,566호 및 제4,187,930호에서 찾아 볼 수 있다.
상기 기술 및 하기 실시예에서, "DE"형 유리를 참조하였으나, 본 발명에서 다른 유형의 유리도 유용하다. 유리에 적용되는 용어 "DE"는 ASTM D 578에 명기된 직경으로 정의된다. 따라서, "DE"형 유리는 직경이 5.84 내지 6.85 마이크론 범위이다. 또한 각종 가공제를 포함할 수 있으며 다양한 공급자로부터 구입가능하다. 필터 펠트의 형성에서, 가장 작은 직경의 유리 섬유가 전형적으로 바람직하며, 이는 이들 작은 직경의 섬유가 보다 효과적인 필터를 제조하기 때문이다. 일반적으로 이러한 필터 펠트의 제조에서 사용되는 유리의 직경의 하한치는 건강에 위험한 것으로 공지되어 있지 않은 직경 크기로 한정된다. 실시에서, 또한 "DE" 또는 "H"와 같은 유리 섬유가 본 발명에 따른 필터 펠트의 제조에 가치있다. 그러나, 본 발명의 섬유 블렌드의 사용에 관심을 가질 수 있는 다른 용도를 위해, 유리 섬유는 임의의 크기로 선택될 수 있고 의도한 용도에서 쓸모있고 안전할 원하는 모든 표면 처리가 가능하다.
하기 실시예는 본 발명을 예시할 의도이지, 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.
<실시예 1>
3.2 dpf이고 절단 길이가 7.62 cm (3 인치)인 테프론 상표 PTFE 섬유를 가네트 및 공기 이송 장치를 사용하여 미라플렉스 상표의 이중 유리 섬유와 블렌드하였다. 상기 동일한 장치 및 공정을 사용하여 "DE"형 유리 스테이플 섬유 및 PTFE를 대조물로서 블렌드하였다. 이 대조용 섬유 블렌드는 3.2 dpf이고 절단 길이가 7.62 cm (3 인치)인 PTFE 섬유 75 중량% 및 절단 길이 5.08 cm (2 인치)로 세단된 "DE"형 유리 섬유 25 중량%로 구성되어 있었다.
이중 유리 섬유, 권축 PTFE 섬유 및 "DE"형 유리 섬유의 여러 실험 블렌드를 제조하고 섬유 혼합물을 카딩함으로써 웹으로 가공하였다. 섬유 블렌드는 하기와 같았다. 백분률은 전체 블렌드의 중량%이다.
1. 33%/20%/47% PTFE 섬유/이중 유리 섬유/"DE"형 유리 섬유
2. 40%/30%/30% PTFE 섬유/이중 유리 섬유/"DE"형 유리 섬유
3. 40%/20/40% PTFE 섬유/이중 유리 섬유/"DE"형 유리 섬유
4. 50%/20%/30% PTFE 섬유/이중 유리 섬유/"DE"형 유리 섬유
대조물은 PTFE 섬유 75%/"DE"형 유리 섬유 25%의 블렌드이었다.
대조물을 카딩 시스템이 올바르게 작동되는지 확인하기 위해 카드기에서 운전시켰다. 블렌드 1번은 카드기의 조정이 필요없이 훌륭하게 운전되고 카딩되었다. 상기 3성분 블렌드는 카드기 밑으로의 "낙하물 (fallout)"이 최소이었고 유리 필라멘트의 파괴가 대조물보다 훨씬 적은 것으로 나타났다. 수 m(야드)의 펠트를 제조하여 시험하였다.
블렌드 2번은 또한 허용가능하게 그러나 한계치로 가공되었다. 이러한 가공의 관찰로부터 보다 높은 이중 유리 함량의 블렌드는 허용가능하게 가공될 수 없을 것이라는 것이 증명되었다.
블렌드 3번, 4번은 훌륭하게 운전되고 블렌드 1번과 거동이 매우 유사하였다. 블렌드 4번으로부터 수 m(야드)의 펠트를 시험을 위해 제조하였다.
시료 1번 및 4번으로부터 제조된 펠트의 두 조각을 펠트 및 여과 특성에 대해 시험하였다. 둘다 우수한 여과를 제공하였고 둘다 개선된 내마멸성을 가졌다.
시료 시료
섬유 블렌드 대조물 4 1
중량% 75/25 50/20/30 33/20/47
펠트 특성
기본 중량 비열고정 시료
펠트 (g/m2) 475 547 486
전면 (g/m2) 345 417 356
스크림 (g/m2) 130 130 130
열고정 시료
펠트 (g/m2) 518 549 480
전면 (g/m2) 388 419 350
두께 (mm) 1.36 1.66 2.32
밀도 (g/cm3) 0.35 0.33 0.21
마멸 시험: 5N 압력에서 500 사이클
2 분 동안 240℃에서 열고정
중량 손실 (%) 24.5 13.9 8.8
두께 손실 (%) 100 50.9 46.2
투명 스크림 (사이클) 200 300 500
2 분 동안 300/290℃에서 열고정 (제1 시리즈)
중량 손실 (%) 15.6 14.2 4.2
두께 손실 (%) 52.9 46.7 26.2
투명 스크림 가압 (사이클) 200 300 무
2 분 동안 300/290℃에서 열고정 (제2 시리즈)
중량 손실 (%) 15.7 12.3 6.4
두께 손실 (%) 38.5 37.6 28.4
투명 스크림 가압 (사이클) 200 200 500
자유 수축률: 300℃에서 1 시간
비열고정 시료
M-D/X-D (%) 5/13.5 2/9 1/4
2분 동안 240℃에서 열고정
M-D/X-D (%) 4/9.5 1/6 1/2
2분 동안 300/290℃에서 열고정
M-D/X-D (%) 1/2 0.5/2 0.5/1
필터 직물 특성
중량 (g/m2) 546 549 486
두께 (mm) 1.25 1.45 2.00
밀도 (g/cm2) 0.437 0.379 0.243
세공 (평균) 직경 (마이크론) 20.9 20.7 25.8
공기 투과성 (ℓ/dm2/분) 210 188 312
시료
사이클 대조물 4 1
필터 성능
분진누출량(mg/m3) 25℃ 20 1.14 1.56 5.6
25℃ 60100 2.143.22 2.293.00 11.428.1
250℃ 100+20 5.03 4.42 132
분진 체류(필터 매체 중/내) (g/m2) 25℃ 20 199 152 440
25℃ 60 229 192 521
25℃ 100 238 205 561
250℃ 100+20 257 273 578
내구성 시험 25℃ 20 4.93 5.7 5.13
25℃ 60 8.89 11.2 8.83
25℃ 100 11.4 14.4 11.5
250℃ 100+20 19 24.9 16.3
상기 표 1에서, 하기 시험 방법을 사용하여 필터 물질 성능을 측정하였다. 즉, 분진 누출량은 (독일 기술자 협회) 방법 3926호에 따라 측정하고, 마멸은 15N 압력에서 500 사이클로 DIN 방법 53528에 따라 측정하였고, 공기 투과성은 ISO 방법 9237에 해당하는 DIN 방법 53887에 따라 측정하였다.
<비교예>
3.2 dpf이고 절단 길이가 7.62 cm (3 인치)인 테프론 상표 PTFE 섬유를 가네트 및 공기 이송 장치를 사용하여 미라플렉스 상표 이중 유리 섬유와 블렌드하였다. 상기와 동일한 장치 및 가공을 사용하여 대조물로서 "DE"형 유리 스테이플 섬유와 PTFE를 블렌드하였다. 상기 대조용 섬유 블렌드는 3.2 dpf이며 절단 길이가 7.62 cm (3 인치)인 PTFE 섬유 75 중량% 및 절단 길이 5.08 cm (2 인치)로 세단된 "DE"형 유리 섬유 25 중량%로 구성되어 있었다. 3종의 상이한 중량비의 실험 블렌드를 제조하였다.
5. 75%/25% PTFE 섬유/이중 유리 섬유
6. 40%/60% PTFE 섬유/이중 유리 섬유
7. 25%/75% PTFE 섬유/이중 유리 섬유
대조물은 PTFF 섬유 75%/"DE"형 유리 섬유 25%의 블렌드이었다.
모두 4종의 실험 블렌드 시료를 카딩하여 펠트를 제조하려 하였다. 대조물은 웹으로 성공적으로 카딩되었다. 상기 시험은 장치 구성이 적절하게 작동하였다는 것을 확인시켰다.
이들 실험 블렌드의 어떠한 것도 실용적인 조건 하에서 성공적으로 카딩되지 않았다. 블렌드 5는 웹을 형성하기 위하여 매우 낮은 카딩 속도(분 당 1 m 미만)가 필요하였다. 블렌드 6은 매우 벌키하여 분 당 1 m 미만의 카딩 속도의 카드기 내로 섬유를 공급시 손으로 조력했음에도 불구하고 이중 유리 섬유의 과도한 "낙하물"이 관찰되었다. 이중 유리 섬유는 카딩 동안 파괴되고 카드기로부터 낙하되어 장치 밑에 쌓였다. 블렌드 7은 카드기내에 공급되지 않았다.
블렌드 6의 벌키성이 허용되도록 카딩 시스템을 개조하였다. 공급 시스템 및 롤 속도를 개조하였음에도 불구하고, 카드기로의 섬유 공급이 여전히 어려웠으며 이중 유리 섬유의 "낙하물"이 너무 많아 제조된 웹은 섬유 블렌드 공급물 중의 유리 섬유의 초기 중량%의 단지 30% 내지 50%이었다. "DE"형 유리 섬유가 25%인 웹 및 펠트를 형성하는 대조물보다 유리/PTFE 섬유 웹의 이중 유리 함량을 상기와 같이 약간 개선하여도 비실용적인 것으로 판단되었다.
본 발명은 섬유 중 하나는 이중 유리 섬유이고 다른 하나는 비권축 섬유인 섬유의 균질 블렌드에 관한 것이다. 두 유형의 섬유의 상기 조합은 이중 유리 섬유의 실용적인 텍스타일 가공을 가능하게 한다.

Claims (20)

  1. 이중 유리 섬유 및 비권축 섬유를 포함하며, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유의 양과 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 균질 카딩성 섬유 블렌드.
  2. 제1항에 있어서, 권축 섬유인 제3 섬유를 더 포함함을 특징으로 하는 블렌드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비권축 섬유가 유리 섬유인 블렌드.
  4. 제2항에 있어서, 제3 섬유가 플루오로중합체 섬유인 블렌드.
  5. 제4항에 있어서, 플루오로중합체 섬유가 폴리(테트라플루오로에틸렌) 및 폴리플루오로알킬-비닐 에테르 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 블렌드.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 균질 블렌드로부터 제조된 균일한 응집성 웹.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 섬유 블렌드로부터 제조된 펠트.
  8. 제2항 또는 제4항에 있어서, 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량% 및 플루오로중합체 섬유 약 10 내지 98 중량%로 이루어지는 균질 섬유 블렌드.
  9. 제8항에 있어서, 비권축 섬유가 "DE"형 유리인 섬유 블렌드.
  10. a) 이중 유리 섬유 및 비권축 섬유를 포함하며, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 균질 섬유 블렌드를 형성하고,
    b) 상기 섬유를 카드기에 통과시켜 가공하여 응집성 웹을 형성하고,
    c) 응집성 웹을 교차적층하여 섬유의 교차적층 배트를 제조하고,
    d) 교차적층 배트를 니들 펀칭하여 펠트를 제조하는 것을 포함함을 특징으로 하는 이중 유리 섬유 함유 펠트의 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, d) 단계가 교차적층 배트를 스크림으로 니들 펀칭하여 펠트화 스크림을 제조하는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, a) 단계에서 블렌드가 권축 섬유인 제3 섬유를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, a) 단계에서 섬유 블렌드가 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량% 및 권축 플루오로중합체 섬유 약 10 내지 98 중량%를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, d) 단계가 교차적층 배트를 스크림으로 니들 펀칭하여 펠트화 스크림을 제조하는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 스크림이 폴리(테트라플루오로에틸렌) 섬유 또는 폴리(테트라플루오로에틸렌)과 유리 섬유와의 혼합물을 함유하는 방법.
  16. 이중 유리 섬유 약 1 내지 30 중량%, 비권축 섬유 약 1 내지 60 중량% 및 권축 섬유 약 10 내지 98 중량%로 이루어지고, 비권축 섬유는 이중 유리 섬유와 동일하거나 또는 보다 많은 양으로 존재하는 균질 블렌드를 포함함을 특징으로 하는 섬유의 층상 배트 및 스크림을 포함함을 특징으로 하는 필터 펠트.
  17. 제16항에 있어서, 비권축 섬유가 유리 섬유이고 권축 섬유가 아라미드 섬유 및 플루오로중합체 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 필터 펠트.
  18. 제17항에 있어서, 배트가 이중 유리 섬유 약 20 중량%, "DE"형 비권축 유리 섬유 30 내지 50 중량% 및 권축 폴리(테트라플루오로에틸렌) 섬유 50 내지 30 중량%를 함유하는 것인 필터 펠트.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서, 다공성 또는 연장 플루오로중합체 막이 그 위에 적층되어 있는 필터 직물인 필터 펠트.
  20. 제10항, 제11항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 형성된 펠트가 다공성 또는 연장 플루오로중합체 막에 적층되는 방법.
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