KR100823444B1 - 대전필터 및 이를 이용한 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 포집효율이 계속하여 얻어지고 또한 초기의 압력손실이 낮은 대전형 필터를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 대전필터는 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층이 적층된 대전필터로서, 상기 프리필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 40∼120g/㎡의 대전부직포로 이루어지고, 상기 메인필터층은 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유로 이루어지는 대전부직포로 이루어지며, 상기 백업필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 100∼300g/㎡인 대전부직포로 이루어지고, 백업필터층의 단위면적당 질량이 프리필터층의 단위면적당 질량보다도 크다.

대전필터

Description

대전필터 및 이를 이용한 마스크 {Electrified Filter and Mask Using Thereof}

도 1은 실시예 1 및 비교예 1∼4의 대전필터의 입자포집효율의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타낸 그래프,

도 2는 실시예 1 및 비교예 1∼4의 대전필터의 압력손실의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타내는 그래프,

도 3은 실시예 1∼3의 대전필터의 입자포집효율의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타내는 그래프,

도 4는 실시예 1∼3의 대전필터의 압력손실의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타내는 그래프,

도 5는 실시예 4, 5 및 비교예 5의 성형 마스크의 입자포집효율의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타내는 그래프, 및

도 5은 실시예 4, 5 및 비교예 5의 성형마스크의 압력손실(흡기저항치)의 입자포집에 수반하는 경시적 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 마스크, 호흡용 보호구용 필터, 공기용 필터 등에 이용되는 에어필터에 관한 것으로서, 특히 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층의 적층구조를 가지고, 압력손실이 낮으며, 안정하고 높은 포집효율을 가지는 대전필터 및 이를 이용한 마스크에 관한 것이다.

공기중의 먼지를 포집하기 위해서, 다양한 에어필터가 사용되고 있는 것은 주지의 사실이다. 이러한 에어필터로는 압력손실이 낮고, 또한 먼지의 포집율이 가능한한 높은 것이 요구되어, 다양한 기술이 제안되어 왔다. 그 중에서도 비교적 정밀한 공기 여과가 기대되는 용도에 있어서는 먼지의 대부분을 프리필터층에서 포집하여, 그 여과 공기하류 측에 배치되어 더욱 포집효율성능이 높은 소재로서 구성된 메인필터층의 막힘을 늦추는 구조로 되어 있다. 이러한 2종류의 기능을 조립시킨 필터의 구조예로서 예를 들면 프리필터층에는 비교적 부피가 큰 직물을 이용하고, 메인필터층에는 부피가 낮은 치밀한 직물을 배치한 것이 알려져 있다. 또한 구성섬유를 대전시켜 먼지를 정전기적인 작용에 의해 포집하는 것에 의해 높은 포집효율을 얻고, 압력손실을 낮추는 기술도 주지되어 있다.

이러한 2종류의 기능을 조합한 필터의 구조예로서, 실용신안등록 제2574670호 공보에는 프리필터층에 폴리올레핀계 섬유로 이루어지는 일렉트레이트화 된 수류락합부직포(水流絡合不織布)를, 메인필터층에 멜트블로 부직포로 이루어지는 대전형 필터를 채용한 것이 개시되어 있다. 또한 특허공개 2000-189732호 공보에는 프리필터층에 폴리올레핀계 섬유와 아크릴섬유로 이루어지는 마찰대전형 필터를, 메인필터층에 멜트블로 부직포로 이루어지는 대전형 필터를 채용한 것이 개시되어 있다.

일반적으로 대전필터에서는, 입자포집이 진행됨에 따라서 전하가 중화되어 입자포집효율이 한번 저하되고, 그 후 필터의 막힘에 의해 상승하는 것으로 알려져 있다. 이 경향은 단위시간당 통과공기량이 많을 수록 현저하게 나타나 가장 저하된 입자포집효율인 최저입자포집효율이 낮은 수치를 나타낸다. 즉, 섬유밀도가 낮은 대전필터일수록 최저입자포집효율이 낮게되기 쉽다. 상기 종래기술의 대전필터에서는 메인필터층에 대하여 상대적으로 프리필터층의 단위면적당 질량을 크게 하면 비교적 낮은 압력손실로 소망하는 초기의 포집효율이 얻어지나, 입자포집에 수반하는 포집효율의 저하가 크고, 최저입자포집효율이 낮게되는 물제점이 있었다. 또한 이것을 개선하기 위해 프리필터층의 단위 면적당 질량을 적게 하면 포집효율의 저하폭은 적게 되나, 특히 포집되는 입자의 입경이 0.5㎛ 이하의 미립자인 경우에 대전필터 전체에서의 입자의 포집능력이 저하되며, 초기의 포집효율 자체가 저하한다는 문제가 있었다. 한편, 여기에서 초기의 포집효율을 높히기 위해 메인필터층의 단위면적당 질량을 높게 하면 압력손실이 현저히 상승하기 때문에 마스크 등의 에어필터로서 사용하기에 바람직하지 않았다.

이 출원발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 구성된 것으로, 높 은 포집효율이 계속하여 얻어지고, 또한 초기의 압력손실이 낮은 대전형 필터 및 그를 이용한 마스크를 제공하는 것을 과제로 한다.

이 과제를 해결하기 위해 이 출원발명의 대전에어필터의 구성에 의하면 프리필터층, 메인필터층, 및 백업필터층이 적층된 대전필터에 있어서, 상기 프리필터층은 평균 섬도 1∼6 dtex의 섬유가 락합(絡合)된 단위면적당 질량 40∼120g/㎡의 대전부직포로 이루어지고, 상기 메인필터층은 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유로 이루어지는 대전부직포로 이루어지며, 상기 백업필터층은 평균섬도 1∼6 dtex의 섬유가 락합된 단위면적당 질량 100∼300g/㎡의 대전부직포로 이루어지고, 백업필터층의 단위면적당 질량이 프리필터층의 단위면적당 질량보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한 이 출원발명의 마스크의 구성에 의하면 상기 대전필터가 캡상으로 성형된 부직포로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시에 바람직한 태양에 기해 설명한다. 상술한 것처럼 본 발명의 특징은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 40∼120g/㎡의 대전부직포로 이루어지는 프리필터층, 평균섬유경 10㎛ 이하인 대전부직포로 이루어지는 메인필터층, 및 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 100∼300 g/㎡의 대전부직포로 이루어지는 백업 필터층을 적층한 것으로, 백업필터층의 단위면적당 질량이 프리필터층의 단위면적당 질량보다도 높은 것이다.

또한 본 명세서에서는 프리필터층, 메인필터층, 및 백업필터층을 1층씩 겹쳐 구성한 경우를 중심으로 설명하고 있으나, 본 발명은 관련된 층구조만으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 프리필터층 및 백업필터층의 보풀의 발생을 방지하고 인쇄성을 향상시키기 위해 스판본드 부직포로 이루어지는 커버재를 최외층으로 배치하여, 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층을 갖춘 4 또는 5층 구조로 한 것, 또는 캡형상 등으로 성형된 부직포를 최외층, 또는 프리필터층과 메인필터층의 사이, 또는 메인필터층과 백업필터층의 사이에 배치하고 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층을 갖춘 4층구조로 한 방진마스크 성형 필터, 또는 탈취성능 및 항균성을 가지는 기능성재료를 최외층, 또는 프리필터층과 메인필터층의 사이, 또는 메인필터층과 백업필터층의 사이에 배치하고, 프리필터층, 메인필터층, 및 백업필터층을 구비한 4층구조로 한 필터, 방진마스크, 흡수관 등, 본 발명의 특징이 되는 3개의 필터층을 포함하는 구조이면 임의로 적절한 설계변경 및 변형을 행하는 것이 가능하다.

이 출원발명의 대전필터는 백업필터층으로서 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 100∼300g/㎡의 프리필터층보다 단위면적당 질량이 큰 대전부직포를 사용하는 것에 의해 프리필터층과 메인필터층에 단위면적당 질량이 작은 대전부직포를 사용한 경우에 있어서도, 이들 층을 통과한 입자를 효율좋게 포집할 수 있기 때문에 대전필터로서 충분한 포집효율을 얻는 것이 가능하게 되어 있다. 결과적으로, 프리필터층을 형성하는 대전부직포의 단위면적당 질량을 적게 할 수 있기 때문에 입자포집에 수반하는 대전필터의 포집효율 저하를 방지하여 최저포집효율을 높게 유지할 수 있고, 또한 메인필터층을 형성한 대전부직포의 단위면적당 질량을 적게 할수 있기 때문에 대전필터의 압력손실을 낮게 설계할 수 있음과 동시에, 입자포집에 수반하는 대전필터의 압력손실(통기저항)의 상승을 낮추어 사용수명을 길게 할 수 있다.

우선 이 출원발명의 대전필터를 구성하는 프리필터층에 관하여 설명한다. 프리필터층에는 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된 단위면적당 질량 40∼120g/㎡의 대전부직포가 이용되고 있다. 평균섬도가 상기 범위이면, 섬유를 니들펀칭법 및 수류락합법에 의해 락합하는 것으로 적당히 성긴 구조로 형성할 수 있기 때문에, 비교적 거친 입자를 이 층으로 포집하여 메인필터층으로의 부하를 경감함과 동시에, 입자포집에 수반하는 압력손실의 상승을 억제할 수 있다. 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유를 사용하는 메인필터층과의 관계로부터 보다 높은 효과를 얻기위해서는 프리필터층에 사용하는 섬유의 평균섬도는 1∼4dtex, 보다 바람직하게는 1.5∼3dtex인 것이 바람직하다. 또한 프리필터층에 사용하는 대전부직포의 단위면적당 질량이 상기 범위이면 메인필터층으로의 부하를 경감하고, 입자포집에 수반하는 압력손실의 상승을 억제하는 것에 더하여 입자포집에 수반하는 대전성능의 저하에 의한 포집효율의 저하를 적당한 범위로 방지할 수 있고, 대전필터의 최저포집효율을 높게 유지하는 것이 가능하다. 이러한 효과를 얻기 위해서 특히 바람직한 프리필터층을 형성하는 대전부직포의 단위면적당 질량은 50∼100g/㎡이다. 즉, 이러한 대전필터의 성능과 프리필터층을 형성하는 대전부직포의 단위면적당 질량의 관계는 입자경이 포집되기 어려운 0.05∼0.5㎛인 입자에 대하여, 그리고 통과공기 유속이 큰 경우에 현저하게 나타난다.

본 발명에 사용하는 프리필터층의 대전부직포의 대전처리방법은 특히 한정되지는 않으나, 예를 들면 부직포를 형성한 후에 코로나 방전처리 등의 대전처리에 의해 전하를 가하여 일렉트레이트화하는 방법, 대전시킨 필름을 세밀하게 인열(引裂)시켜 섬유상으로 한 것을 집적하는 하는 방법, 및 부직포를 형성하는 공정에서 생긴 섬유간의 마찰을 이용하여 대전시키는 방법 등이 바람직하게 사용 가능하다.

또한 프리필터층의 대전부직포를 구성하는 섬유의 조성은 특히 한정되는 것은 아니나, 채용하는 대전처리방법에 적당한 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 코로나 방전처리로 대전처리하는 경우, 사용하는 섬유는 폴리올레핀계 섬유 등의 저항이 10¹⁴Ω 이상인 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리올레핀계 수지로서는 예를 들면 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 초산비닐 공중합체 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 등, 또는 이들 수지의 일부를 시아노기 및 할로겐으로 치환시킨 수지 등을 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 이용하는 것이 가능하다. 더불어 심초형 복합수지에 있어서, 그 초성분으로서 상기 폴리올레핀계 수지를 구비하고 있으면, 심성분의 기타 수지, 예를 들면 폴리에스테르 수지 및 폴리 아미드 수지 등을 이용하여도 좋다. 특히 섬유에 사용하는 것으로 바람직한 수지는 폴리프로필렌 수지와 폴리에틸레 수지이다. 또한 본 발명의 프리필터층인 대전부직포는 이러한 폴리올레핀계 섬유만에 의한 것이 바람직하나, 타의 수지성분을 포함하여도 좋다. 타의 수지로 이루어지는 섬유성분은 대전부직포에서 차지하는 중량비율에서 30%중량 이하 정도이면 실질적으로 동 등의 효과를 기대할 수 있다.

또한 코로나 방전처리로 대전처리하는 경우에 사용하는 부직포의 제법도 한정되지 않고, 예를 들면 니들펀치법, 수류락합법, 섬유접착법 등이 사용될 수 있다. 이러한 부직포는 대전처리 전에 물, 온수 또는 알콜 등에 의해 섬유표면에 부착된 섬유유제 등의 대전효과를 저해하는 첨가제를 세정하여 두면 일렉트레이트화되기 쉽게 대전성능이 향상하기 때문에 바람직하다. 특히 수류락합법으로 섬유를 락합한 부직포는 락합시에 세정이 동시에 행해지기 때문에 바람직하다. 세정에 의해 대전을 저해하는 첨가제의 섬유중량을 차지하는 비율이 0.2중량% 이하, 바람직하게는 0.15중량% 이하이면 코로나 방전처리 등에 의해 대전성능이 우수한 대전부직포가 얻어진다.

한편 섬유간의 마찰을 이용하여 대전처리하는 경우, 사용하는 섬유는 한정되는 것은 아니나, 폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유가 혼면된 것이 대전되기 쉽기 때문에 적당하다. 이 중, 폴리올레핀계 섬유로서는 예를들면 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌수지, 폴리스티렌수지, 폴리메틸펜텐수지, 초산비닐공중합체수지, 에틸렌-프로필렌공중합체수지 등, 또는 이들 수지의 일부를 시아노기 및 할로겐으로 치환시켜 수지 등을 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 사용할 수 있다. 또한 심초형 복합섬유에 있어서, 그 초성분으로서 상기 폴리올레핀계 수지를 구비하면, 심성분에 기타 수지, 예를 들면 폴리에스테르 수지 및 폴리아미드 수지 등을 이용하여도 좋다. 특히 섬유에 사용하기에 바람직한 수지는 폴리프로필렌 수지와 폴리에틸렌수지이다. 또한 폴리올레핀계 섬유에 인계 산화방지제 및 이온계 산화방지제가 포함 되면, 보다 높은 대전성능이 얻어지기 때문에 바람직하다.

아크릴계 섬유로서는 예를 들면 변성아크릴 및 폴리아크릴로니트릴 등의 수지를 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 이용할 수 있다. 이중, 특히 질산, 염화아연수용액, 염화칼슘수용액, 로단염(티오시안산 나트륨, 티오시안산 칼륨, 티오시안산 칼륨) 수용액 등의 무기계용매를 이용하여 방사한 폴리아크릴로니트릴계의 아크릴계 섬유를 사용하면, 대전능력의 저하를 억제하고, 포집효율의 저하를 일으키기어려운 대전부직포가 얻어지기 때문에 바람직하다. 이러한 무기계용매에 의해 방사된 시판의 아크릴계 섬유로서는 「베스론」(동방레이온(주)제, 상품명), 「카시미론」(욱화성공업(주)제, 상품명), 「엑슬란」(일본엑슬란공업(주), 상품명), 「크레슬란」(미국Americal Cyanamid Co.제, 상품명), 「제프란」(미국The Dow Chemical Co.제, 상품명), 「코텐」(영국 Courtaulds Co.제품, 상품명) 등이 예시된다. 이들 무기계 용매에 의해 방사조제된 아크릴계 섬유의 사용과 우수한 입자포집효율을 실현시킬 수 있는 효과와의 인과관계는 밝혀지지 않았다. 그러나, 변성아크릴계 섬유 및 유기계 용매로 방사조제된 폴리아크릴계 섬유의 대부분은 잘록한 이형단면을 가지고 있고, 상술한 무기계 용매방사로 조절된 폴리아크릴로니트릴계 섬유의 대부분이 대략 원형단면을 가지기 때문에 이 원형의 섬유단면이 마찰대전후의 대전상태 등에 유리하게 작용하고 있는 것으로 생각된다.

폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유의 중량혼합비는 마찰에 의해 대전효율을 확보하기 위해 30:70∼80:20의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 대전부직포는 이러한 폴리올레핀계 섬유 및 아크릴계 섬유만에 의한 것이 바람직하나, 여기에 한정되 는 않고 다른 수지로 이루어진 섬유성분은 대전부직포에서 차지하는 중량비율로 30중량% 이하 정도이면 실질적으로 동등한 효과를 기대할 수 있다.

특히 상기 섬유는 마찰대전처리 이전에 대전효과를 저해하는 첨가제(섬유유제등)이 섬유중량에서 차지하는 비율이 0.2중량% 이하, 바람직하게는 0.15중량% 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 섬유를 소정의 배합비로 개섬, 혼합한 후, 온수 및 알콜 등으로 세정하는 것이 바람직하다. 또한 섬유의 마찰대전처리는 예를 들면, 카드기 등의 웹형 성형기에 관련한 것에 의해 웹형성과 동시에 마찰대전되거나, 또는 섬유 웹층을 니들펀칭법에 의해 락합시킬때에 마찰대전시키는 것이 바람직하다. 이 방법에서는 부직포 형성 후에 세정하고, 다시 후공정으로서 코로나방전처리 등의 대전처리를 행할 필요가 없고, 또한 코로나 방전처리보다 높은 포집효율이 얻어진다.

즉, 상기한 대전부직포는 스판본드 부직포 등의 부직포 및 넷트, 직물, 편물 등의 보강재에 의해 보강되어도 좋다. 보강재는 부직포의 제조공정에 있어서, 예를 들면 웹형성 공정 등으로 대전한 섬유웹으로 적층하고, 수류락합, 니들펀칭 등의 락합수단 또는 접착수단에 의해 일체화시킨다. 보강재와 일체화시키는 것으로, 그 후의 공정에 관련된 대전부직포의 형태안정성이 증가함과 동시에, 얻어진 대전부직포의 강도도 향상되며, 취급하기 쉽게 된다. 특히 보강재에는 압력손실이 낮고 강도가 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 특히 보강재에는 대전특성을 열화시키는 계면활성제 등을 부착하고 있지 않는 스판본드 부직포 등이 바람직하다. 즉, 보강재는 실질적으로 대전되어 있지 않기 때문에 특허청구의 범위에서 규정하 는 프리필터층을 구성하는 대전부직포의 단위면적당 질량에 포함되지 않는 것으로 한다.

프리필터층으로 사용하는 대전부직포로서 예를 들면, 수류락합법에 의해 형성된 부직포를 사용하면 필터표면의 내마모성 및 인쇄특성이 우수하다. 한편 니들펀칭법에 의해 형성된 대전부직포를 사용하면, 부피가 크고, 프리필터로서의 여재(濾材)성능이 우수하게 된다. 또한 락합공정의 특성을 고려하면 부직포의 단위면적당 질량은 수류락합법의 경우는 40∼80g/㎡으로 하는 것이 바람직하고, 니들펀칭법의 경우는 80∼120g/㎡로 하는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 메인필터층을 구성하는 대전부직포에 관하여 설명한다. 메인필터층은 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유로 이루어지는 대전부직포로 이루어진다. 메인필터층을 구성하는 섬유는 미세하기 때문에 부직포는 치밀한 구조를 가지며, 또한 대전되어 있기 때문에 0.5∼0.05㎛의 미소한 입자도 높은 포집효율로 포집하는 것이 가능하다. 미소한 입자를 높은 포집효율로 포집하기 위해서는 평균섬유경은 보다 미세한 것이 바람직하여, 8㎛ 이하, 보다 바람직하게는 6㎛ 이하가 좋다. 단, 섬유가 미세하게 되는 것이 지나치면, 압력손실이 커지게 되고, 사용수명도 짧게 되기 때문에 평균섬유경 1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상인 것이 좋다.

메인필터층의 대전부직포를 구성하는 섬유의 수지조성은 특히 한정되니 않으나, 대전처리에 의해 일렉트레이트화 되기 쉽도록 체적고유저항이 10¹⁴Ω 이상의 수 지로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 폴리올레핀계 수지를 주체로 하는 폴리올레핀계 섬유가 바람직하여, 예를 들면 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 초산비닐공중합체 수지, 에틸렌-프로필렌공중합체 수지 등, 또는 이들 수지의 일부를 시아노기 및 할로겐으로 치환시킨 수지 등을 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 이용할 수 있다. 또한 심초형의 복합섬유에 있어서, 그 초성분으로서 상기 폴리올레핀계 수지를 구비하면, 심성분으로 다른 수지, 예를 들면, 폴리에스테르 수지 및 폴리아미드 수지 등을 이용하여도 좋다. 또한 미세한 섬유를 얻기위해서 폴리올레핀계 수지를 적어도 일성분으로서 포함하는 분할형복합섬유 및 해도형복합섬유도 적당하다. 특히 섬유에 사용하는 것으로 바람직한 수지성분은 폴리프로필렌수지와 폴리에틸렌수지이다. 즉 섬유에는 대전성능을 높이기 위해 힌더드아민계 등의 안정제를 첨가하여도 좋다.

메인필터층으로 사용하는 부직포의 제법은 특히 한정되지 않으나, 미세한 섬유로 구성할 필요가 있기 때문에, 예를 들면 멜트블로법, 분할형복합섬유를 이용한 수류락합법 및 니들펀칭법, 또는 해도형복합섬유를 사용하여 부직포를 형성한 후에 해성분을 압출하는 방법 등이 바람직하다. 특히 멜트블로법은 용이하게 생산조건에 의해 평균섬유경이 콘트롤 가능하다.

또한 메인필터층에 사용하는 부직포의 단위면적당 질량은 충분한 포집효율을 얻기위해서 10g/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 30g/㎡ 이상인 것이 바람직하고, 한편 압력손실이 지나치게 크게 되지 않도록 120g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 100g/㎡ 이하인 것이 좋다.

본 발명에 사용하는 메인필터층의 대전부직포의 대전처리방법은 특히 한정되지 않으나, 예를들면 부직포를 형성한 후에 코로나 방전처리 등의 대전처리에 의해 전하를 가하여 일렉트레이트화하는 방법, 부직포의 형성과정 또는 형성후에 수류처리를 실시하여 마찰에 의해 대전하는 방법, 부직포를 구성하는 섬유의 형성시에 코로나 방전처리 등으로 대전하는 등의 방법이 있다. 특히 메인필터층의 섬유는 섬유경이 미세하기 때문에 섬유강도를 그만큼 필요로 하지 않는 코로나방전처리에 의한 대전처리가 바람직하다.

또한 본 발명의 백업필터층을 구성하는 대전형 필터에 관하여 설명한다. 백업필터층에는 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된 단위면적당 질량 100∼300g/㎡의 대전부직포가 이용된다. 평균섬도가 상기 범위이면, 섬유를 니들펀칭법 및 수류락합법 등에 의해 락합하는 것으로 적절하게 성긴 구조를 형성할 수 있기 때문에 필터전체의 압력손실을 유지할 수 있고, 한편 대전된 것에 의해 성긴 구조인 것에도 상관하지 않고 메인필터층을 통과한 입자를 포집하는 것이 가능한다. 적당한 압력손실의 범위로 충분한 포집효율을 달성하기 위해서는, 백업필터층으로 사용하는 섬유의 평균섬도는 1∼4dtex, 보다 바람직하게는 1.5∼3dtex인 것이 바람직하다. 또한 섬유의 단위면적당 질량은 중요한 요소로서, 상기 범위보다도 질량이 적으면 충분한 포집효율이 얻어지기 어렵게 되고, 상기 범위를 초과하면 압력손실이 지나치게 크게 된다. 이러한 점에 의해 보다 바람직한 단위면적당 질량은 120∼220g/㎡이다.

즉, 본 발명에서는 백업필터층의 대전부직포의 단위면적당 질량은 프리필터 층의 대전부직포의 단위면적당 질량보다 크다. 이것은 백업필터층의 섬유량을 크게 하는 것으로 압력손실이 낮은 상태로 프리필터층 및 메인필터층을 통과하는 미립자를 효율좋게 포집하고, 상대적으로 프리필터층의 섬유량을 감소시키는 것으로 메인필터층의 막힘을 의도적으로 빠르게 하여 물리적 여과작용을 조기에 끌어내고, 입자포집에 의한 전하의 중화에 수반하는 포집효율의 저하를 빠르게 저지하여, 대전필터 전체의 입자포집시의 최저포집효율을 끌어 올리기 때문이다. 이처럼 설계하면 대전필터는 비교적 낮은 압력손실의 것으로 그 수명이 끝나기까지 장기에 걸쳐 높은 포집효율을 유지한 상태로 사용할 수 있다.

본 발명의 백업필터층에 사용하는 부직포의 제조방법은 특히 한정되지 않으나, 상기와 같은 비교적 큰 단위면적당 질량의 것을 락합할 필요가 있기 때문에 니들펀칭법이 적당하다. 또한 백업필터층의 부직포의 대전처리방법은 특히 한정되지 않고, 예를들면 코로나 방전처리방법 및 마찰대전처리 방법이 사용될 수 있으나, 비교적 큰 단위면적당 질량의 것을 대전하는 것을 고려하면 마찰대전처리에 의한 방법이 보다 바람직하다.

대전처리방법으로서 마찰대전처리방법을 사용하는 경우 사용하는 섬유는 한정되는 것이 아니나, 폴리올리핀계 섬유와 아크릴계 섬유가 혼면된 것이 대전되기 쉬워 바람직하다. 이 중, 폴리올레핀계섬유로서는 예를들면 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌수지, 폴리스티렌수지, 폴리메틸펜텐수지, 초산비닐공중합체수지, 에틸렌-프로필렌공중합체수지 등, 또는 이들 수지의 일부를 시아노기 및 할로겐으로 치환한 수지 등을 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 사용하는 것이 가능하다. 또한 심 초형 복합섬유에 있어서, 그 초성분으로서 상기 폴리올레핀계 수지를 구비하면 심성분으로 다른 수지, 예를 들면, 폴리에스테르 수지 및 폴리아미드 수지 등을 이용하여도 좋다. 특히 섬유에 사용하는 것으로 바람직한 수지는 폴리프로필렌수지와 폴리에틸렌수지이다. 또한 폴리올레핀계 섬유에 인계 산화방지제 및 이온계 산화방지제가 포함되어 있으면 보다 높은 대전성능이 얻어지기 때문에 좋다.

아크릴계 섬유로서는 예를들면 변성아크릴 및 폴리아크릴로니트릴 등의 수지를 단독 또는 복합하여 형성한 섬유를 이용할 수 있다. 그 중, 특히 질산, 염화아연수용액, 염화칼슘 수용액, 로단염(티오시안산 나트륨, 티오시안산 칼륨, 티오시안산 칼슘) 수용액 등의 무기계 용매를 이용하여 방사한 폴리아크릴로니트릴계의 아크릴계 섬유를 사용하면, 대전능력의 저하를 억제하고 포집효율의 저하를 일으키기 어려운 대전부직포가 얻어지기 때문에 좋다. 이들 무기계 용매의 의해 방사된 시판의 아크릴계 섬유로서는 「베스론」(동방레이온(주)제품, 상품명), 「카시미론」(욱화성공업(주)제품, 상품명), 「엑슬란」(일본엑슬란공업(주), 상품명), 「크레슬란」(미국Americal Cyanamid Co.제품, 상품명), 「제프란」(미국The Dow Chemical Co.제품, 상품명), 「코텐」(영국 Courtaulds Co.제품, 상품명)등이 예시된다. 이들 무기계 용매에 의해 방사제조된 아크릴계 섬유의 사용과 우수한 입자포집효율을 실현시킬수 있는 효과의 인과관계는 밝혀지지 않았다. 그러나, 변성아크릴계 섬유 및 유기계 용매로 방사제조된 폴리아크릴계 섬유의 대부분은 잘록한 이형단면을 가지고 있고, 상술한 무기계 용매방사로 조절된 폴리아크릴로니트릴계 섬유의 대부분이 대략 원형단면을 가지기 때문에 이 원형의 섬유단면이 마찰대전 후 의 대전상태 등에 유리하게 작용하고 있는 것으로 생각된다.

폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유의 중량혼합비는, 마찰에 의해 대전효율을 확보하기 위해 30:70∼80:20의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 대전부직포는 이러한 폴리올레핀계 섬유 및 아크릴계 섬유만에 의한 것이 바람직하나, 여기에 한정되는 않으며, 다른 수지로 이루어진 섬유성분은 대전부직포에서 차지하는 중량비율로 30중량% 이하 정도이면 실질적으로 동등한 효과를 기대할 수 있다.

특히 상기 섬유는 마찰대전처리 이전에 대전효과를 저해하는 첨가제(섬유유제 등)이 섬유중량에서 차지하는 비율이 0.2중량% 이하, 바람직하게는 0.15중량% 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 섬유를 소정의 배합비로 개섬, 혼합한 후, 온수 및 알콜 등으로 세정하는 것이 바람직하다. 또한 섬유의 마찰대전처리는 예를 들면, 카드기 등의 웹형 성장기에 관련한 것에 의해 웹형성과 동시에 마찰대전되거나, 또는 섬유웹층을 니들펀칭법에 의해 락합시킬때에 마찰대전시키는 것이 바람직하다. 이 방법에서는 부직포형성의 후에 세정하고, 다시 후공정으로서 코로나방전처리 등의 대전처리를 행할 필요가 없고, 또한 코로나방전처리보다 높은 포집효율이 얻어진다.

즉, 상기한 대전부직포는 스판보드 부직포 등의 부직포 및 넷트, 직물, 편물 등의 보강재에 의해 보강되어도 좋다. 보강재는 부직포의 제조공정에 있어서, 예를 들면 웹형성공정 등으로 대전한 섬유웹으로 적층하고, 수류락합, 니들펀칭 등의 락합수단 또는 접착수단에 의해 일체화시킨다. 보강재와 일체화시키는 것으로, 그 후의 공정에 관련된 대전부직포의 형태안정성이 증가함과 동시에, 얻어진 대전부직포 의 강도도 향상되며, 취급하기 쉽게 된다. 특히 보강재에는 압력손실이 낮고 강도가 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 특히 보강재에는 대전특성을 첨화시킨 계면활성제 등을 부착하고 있지 않는 스판본드 부직포 등이 바람직하다. 즉, 보강재는 실질적으로 대전되어 있지 않기 때문에, 특허청구의 범위에 규정하는 백업필터층을 구성하는 대전부직포의 단위면적당 질량에 포함되지 않는 것으로 한다.

본 발명의 대전필터는 상술한 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층을 단순이 적층하여 사용하여도 좋으나, 접착제 및 섬유접착 등의 접합수단 등에 의해 일체화되어 있으면 취급하기 쉽기때문에 바람직하다. 단 접합범위가 너무 넓으면 필터성능을 저해하기 때문에 부분적으로 접합되어 있는 것이 바람직하다. 또한 접합위치도 대전필터의 주위에 설치되는 쪽이 필터 성능을 저해하지 않기 때문에 바람직하다. 예를 들면 필터의 주위에 0.1∼5㎜ 폭의 연속 또는 불연속 선상의 접합부를 설치하는 것이 바람직하고, 특히 0.5∼3mm 폭의 연속 또는 불연속 선상의 접합부를 설치하는 것이 바람직하다. 또한 섬유접착에 의한 접합은 열융착에 의하여 행하여도 좋으나, 전체적으로 열이 더해지면 섬유에 유지되어 있는 전하가 이동하여 일렉트레이트 성능이 저하하는 경우가 있기 때문에 초음파융착 등의 수단이 보다 바람직하다.

본 발명의 대전필터는 마스크, 공조기기용 필터 등의 에어필터에 바람직하게 사용할 수 있으나, 예를 들면 성형마스크 등에 사용하는 경우에는 입을 포함하는 안면의 일부를 덥도록 캡형상으로 성형한 부직포를 적층하여 사용하는 것이 바람직하다. 마스크의 제조방법으로서는 예를 들면, 성형된 부직포 상에 본 발명의 대전 필터를 적층하고, 필요에 따라서 다시 그 위에 통기성의 커버재를 적층하여 주위를 봉제, 접착 등에 의해 접합하여 제조하여도 좋고, 성형된 부직포 상에 백업필터층, ㅔ인필터층, 프리필터층을 순차적층하고, 주위를 접합하는 것에 의해 제조하여도 좋다. 즉, 성형된 부직포와 대전필터의 위치를 역으로 하여 성형된 부직포 하에 대전필터를 두고 마스크를 제조하여도 좋다.

이하, 실시예에 대해서 설명한다. 이하의 실시예에서는 본 발명의 바람직한 예로서의 대전필터를 제조하고, 입자포집효율을 측정함과 동시에, 압력손실(흡기저항치)를 측정평가한 결과에 대해 설명한다. 또한 이하의 실시예에서는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 특정의 수치조건 등을 예시하여 설명하였으나, 본 발명은 이들 특정조건만으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적 범위 내에서 임의로 적당한 설계를 변경 및 변형하는 것이 가능하다.

입자포집효율과 압력손실(흡기저항치)의 측정은 방진마스크에 적용되어 있는 「방진마스크의 규격」(평성 12년 9월 11일 노동성 고시 제88호) 제6조에 기재되어 있는 시험방법에 준하여 행하였다. 여기서는 NaCl 입자에 의한 방법과 프탈산디옥틸의 미스트에 의한 방법이 기재되어 있으나, 본 발명에서는 NaCl 입자에 의한 방법으로 평가하였다.

형상이 평면상인 대전필터에 대해서는 입자의 통과부분이 직경 85mm의 원형으로 되도록 재단하여 측정샘플로 하고, 캡형상으로 성형된 마스크에 대해서는 그 자체를 측정샘플로 하였다. 대전필터는 직경 85mm의 원형샘플을 2매 규정의 측정장 치에 장착하고, 마스크는 1매만 측정장치에 장착하였다. 입자에는 입경분포의 중앙치가 0.06∼0.10㎛이고, 그 기하표준편차가 1.8 이하인 NaCl 입자를 사용하고, 입자농도가 50g/㎥ 이하, 그 변동이 ±15%이고, 시험유량을 매분 85ℓ로 하여, NaCl 입자를 함유하는 공기를 측정샘플 상류로부터 공급하였다. 분진 공급율이 100mg으로 되기 까지, 측정샘플 상류측과 하류측에서 입자농도를 광산활식 분진 농도계로 측정하였다. 이 측정결과로부터 각 입자공급량에 관련된 입자포집효율을 구하고, 입자포집효율의 경시적 변화로서 기록하였다. 또한 동시에 각 측정점에서의 유량 40LPM시의 압력손실을 미차압계로 측정하고, 각 입자포집량에 관한 압력손실을 구하여 압력손실(흡기저항치)의 경시적 변화로서 기록하였다.

실시예 1

폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP-13(상품명)섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합된 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전되어 두께 0.55mm, 단위면적당 질량 50g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 프리필터층으로 하였다. 이어서, 멜트블로법에 의해 평균섬유경 4㎛, 단위면적당 질량 50g/㎡의 폴리프로필렌제 부직포를 작성하고, 코로나방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전되어 대전부직포를 얻고, 이것을 메인필터층으로 하였다. 더불어 폴리프로필렌 섬유(대화방적(주)제 PN(상품명), 섬도 2.2dtex, 섬유장 51mm)와 아크릴섬유(동방레이온(주)제 베스론W241B(상품명), 섬도 2.2dtex, 섬유장 51mm)를 4:6의 비율로 혼면한 다음, 수온 60℃의 물로 세정하고 건조시켜 섬유에 부착된 섬유유제의 량을 섬유질량에 대하여 0.08%로 하였다. 이 섬유를 카드기에 의해 웹으로 한 것과 동시에 마찰대전시켜 이것을 삼정화학제 폴리프로필렌 스판보드 부직포(상품명 신덱스 PK103, 단위면적당 질량 15g/㎡)으로 적층하고, 니들펀칭을 실시하여 두께 2.1mm, 단위면적당 질량 165g/㎡의 대전부직포를 얻어, 이것을 백업필터층으로 하였다. 상기 프리필터층, 메인필터층, 백업필터층을 순차로 적층하여 대전필터를 얻었다. 이 대전필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하여, 그 결과를 도 1,2에 나타내었다. 이 대전필터는 포집효율이 뛰어냇다.

비교예 1

폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP013(상품명) 섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합시킨 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 두께 1.8mm, 단위면적당 질량 200g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 프리필터층으로 하였다. 이어서, 멜트블로법에 의해 평균섬유경 4㎛, 단위면적당 질량 50g/㎡의 폴리프로필렌제 부직포를 제작하고, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 대전부직포를 얻어서, 이것을 메인필터층으로 하였다. 상기 프리필터층, 메인필터층을 적층하여 대전필터를 얻었다.

이 전하 필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 1,2에 나타내었다. 이 대전필터는 실시예 1의 대전필터처럼 백업필터층을 사용하지 않고 백업필터층 분의, 실질적으로 대전하고 있는 섬유량 150g/㎡을 프리필터층으로 이 동시킨 예이나, 포집효율이 실시예 1의 대전필터와 비교하여 약간 열등하였다.

비교예 2

폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP013(상품명) 섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합시킨 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 두께 0.55mm, 단위면적당 질량 50g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 프리필터층으로 하였다 이어서 멜트블로법에 의해 평균섬유경 4㎛, 단위면적당 질량 100g/㎡의 폴리프로필렌제 부직포를 제작하고, 코로나방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 대전부직포를 얻은 다음, 이것을 메인필터층으로 하였다. 상기 프리필터층, 메인필터층을 적층하여 대전필터를 얻었다.

이 전하 필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 1, 2에 나타내었다. 이 대전필터는 실시예 1의 대전필터처럼 백업필터층을 사용하지 않고 메인필터층의 섬유량을 배로 하여 포집능력을 높인 것이나, 실시예 1의 대전필터에 비교하여 포집효율이 열화되어 있음에도 불구하고,압력손실은 실시예 1보다도 높았다.

비교예 3

폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP013(상품명) 섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합시킨 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 두께 1.1mm, 단위면적당 질량 100g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 프리필터층으로 하였다 이어서 멜트블로법에 의해 평균섬유경 4㎛, 단위면적당 질량 50g/㎡의 폴리프로필렌제 부직포를 제작하고, 코로나방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 대전부직포를 얻은 다음, 이것을 메인필터층으로 하였다. 또한 폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP013(상품명) 섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합시킨 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전되어 두께 1.1mm, 단위면적당 질량 100g/㎡의 대전부직포를 얻고 이것을 백업필터층으로 하였다. 상기 프리필터층, 메인필터층, 백업필터층을 순차적층하여, 대전필터를 얻었다.

이 대전필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 1, 2에 나타내었다. 이 대전필터는 프리필터층과 백업필터층에서 동일하게 단위면적당 질량 100g/㎡의 대전부직포를 사용한 것이나, 실시예 1의 대전필터와 비교하여 압력손실은 큰 차이가 없었으나, 포집효율의 과점에서 열화되어 있고, 입자포집의 경시에 수반하는 포집효율의 저하가 나타났다.

비교예 4

폴리프로필렌섬유(틱소폴리프로(주)제 RP013(상품명) 섬도 2.2dtex, 섬유장 50mm)를 카드기에 의해 웹으로 하고, 15MPa의 수압으로 수류락합시킨 후, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 두께 1.4mm, 단위면적당 질량 150g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 프리필터층으로 하였다 이어서 멜트블로법에 의해 평균섬유경 4㎛, 단위면적당 질량 50g/㎡의 폴리프로필렌제 부직포를 제작하고, 코로나 방전처리(직류전압 15kV)에 의해 대전시켜 대전부직포를 얻은 다음, 이것을 메인필터층으로 하였다. 또한 폴리프로필렌섬유(대화방적(주)제 PN(상품명), 섬도 2.2dtex, 섬유장 51mm)와 아크릴섬유(동방레이온(주)제 베스론 W241B(상품명), 섬도 2.2dtex, 섬유장 51mm)를 4:6의 비율로 혼면한 후, 수온 60℃에서 물로 세정하고 건조시켜, 섬유에 부착한 섬유유제의 량을 섬유질량에 대하여 0.08%로 하였다. 이 섬유를 카드기에 의해 웹으로 하는 것과 동시에 마찰대전시켜, 이것을 삼정화학제 폴리프로필렌 스판보드 부직포(상품명 신덱스 PK103, 단위면적당 질량 15g/㎡)으로 적층하고, 니들펀칭을 실시하여 두께 1.5mm, 단위면적당 질량 85g/㎡의 대전부직포를 얻고, 이것을 백업필터층으로 하였다. 상기 프리필터층, 메인필터층, 백업필터층을 순차적층하고, 대전필터를 얻었다.

이 대전필터 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 1, 2에 나타내었다. 이 대전필터는 실시예 1의 대전필터와는 역으로 백업필터층보다도 프리필터층의 단위면적당 질량을 크게 한 것이나, 포집효율, 특히 최저포집효율의 수치가 낮았다.

실시예 2

마찰대전시킨 폴리프로필렌 섬유와 아크릴섬유의 량을 30g/㎡ 증가시켜, 두께 2.3mm, 단위면적당 질량 195g/㎡의 대전부직포(스판본드부직포 15g/㎡을 포함)로 이루어지는 백업필터층을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 대전필터를 얻었다.

이 대전필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 3, 4에 나타내었다. 얻어진 대전필터는 실시예 1에 비교하여 압력손실의 상승이 컸으나, 입자포집의 사이에, 보통 포집효율이 99.8∼99.9% 부근에 있고, 포집능력이 비상하게 우수하였다.

실시예 3

수류락합처리 후, 코로나 대전처리한 대전부직포를 대신하여 이하의 마찰대전부직포를 프리필터층으로 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 대전필터를 얻었다. 마찰대전부직포는 우선 폴리프로필렌 섬유(대화방적(주)제 PN(상품명), 섬도 2.2dtex, 섬유장 51mm)와 아크릴섬유(동방레이온(주)제 베스론W241B(상품명), 섬도 2.2 dtex, 섬유장 51mm)를 4:6의 비율로 혼면한 후, 수온 60℃의 물로 세정하고 건조시켜, 섬유에 부착된 섬유유제의 량을 섬유질량에 대하여 0.08%로 하였다. 이 섬유를 카드기에 의해 웹으로 하는 것과 동시에 마찰대전시켜, 이것을 삼정화학제 폴리프로필렌 스판본드 부직포(상품명 신덱스 PK103, 단위면적당 질량 15g/㎡)으로 적층하고, 니들펀칭을 실시하여 두께 1.5mm, 단위면적당 질량 85g/㎡의 대전부직포로 하였다.

이 대전필터의 입자포집효율과 압력손실을 측정하고, 그 결과를 도 3, 4에 나타내었다. 얻어진 대전필터는 실시예 2의 대전필터에는 열등하였으나, 입자를 포집하여 감에 따라 실시예 1보다 우수한 포집효율을 가지는 것이었다.

실시예 4

실시예 4로서 실시예 1의 대전필터를 2조, 프리필터층, 메인필터층, 백업필터층, 백업필터층, 메인필터층, 프리필터층의 순으로 겹치고, 사인캡상으로 초음파용단함과 동시에 용단부에 있어서 각 측간을 융착접합하고, 이것을 용단부와 대향하는 부근의 백업필터층과 백업필터층 사이에서 넓혀 캡상의 3층 적층체 대전형 필터를 얻었다. 한편, 폴리에틸렌/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 20데시텍스, 섬유장 102mm)로 폴리에틸렌/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 6.6데시텍스, 섬유장 102mm), 및 에틸렌 초산비닐공중합체/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 3.3데시텍스, 섬유장 64mm)를 45:45:10의 비율로 혼면하고, 침밀도 90본/㎠의 니들펀칭을 실시하고, 130℃의 오븐에서 열처리를 행하여 시트화하였다. 이 부직포시트를 150℃의 오븐에서 가열한 후, 냉각시켜 금형으로 프레스하고, 캡상으로 성형하였다. 상기 캡상 대전필터를 백업필터층 측이 접하도록 이 캡상에 성형된 부직포시트와 겹치고, 주위를 약 3mm폭의 연속선상으로 초음파 용착하는 것에 의해 대전필터의 각 층과 캡상에 성형된 부직포시트를 일체화하고, 성형마스크를 얻었다.

이 성형마스크의 입자 포집효율과 압력손실(흡기저항치)를 측정하고, 그 결과를 도 5, 6에 나타내었다. 이 성형 마스크는 입자의 포집능력이 우수하였다.

비교예 5

실시예 4에 있어서, 캡상 대전필터의 상하를 역으로 하여, 즉 적층순서가 성형마스크의 외측으로부터 백업필터층, 메인필터층, 프리필터층의 순으로 되도록, 캡상으로 성형된 부직포시트와 겹쳐진 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 성형 마스크를 얻었다.

이 성형마스크의 입자포집효율과 압력손실(흡기저항치)를 측정하고, 그 결과를 도 5, 6에 나타내었다. 이 성형마스크는 실시예 4의 대전필터의 표리를 역으로 한 것이었으나, 입자공급량이 증가하여 시간이 흐름에 따라 입자포집효율이 저하되었다.

실시예 5

실시예 5로서 실시예 2의 대전필터를 2조, 프리필터층, 메인필터층, 백업필터층, 백업필터층, 메인필터층, 프리필터층의 순으로 겹치고 사인캡상으로 초음파용단함과 동시에 용단부에 있어서 각 층간을 융착접합하고, 이것을 용단부로 대향하는 주위의 백업필터층과 백업필터층의 상이에서 넓혀 캡상의 3층 적층체 대전형 필터를 얻었다. 한편, 폴리에틸렌/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 20데시텍스, 섬유장 102mm)로 폴리에틸렌/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 6.6데시텍스, 섬유장 102mm), 및 에틸렌-초산비닐공중합체/폴리프로필렌형 복합섬유(섬도 3.3데시텍스, 섬유장 64mm)를 45:45:10의 비율로 혼면하고, 침밀도 90본/㎠의 니들펀칭을 실시한 후, 130℃의 오븐에서 열처리를 행하여 시트화 하였다. 그 부직포 시트를 150℃의 오븐에서 가열한 후, 냉각된 금형으로 프레스하고, 캡상으로 성형하였다. 상기 캡상 대전필터를 백업필터층 측이 접하도록 이 캡상으로 성형된 부직포시트를 겹치고, 주위를 약 3mm 폭의 연속선상으로 초음파 융착하는 것에 의해 대전필터의 각 층과 캡상으로 성형된 부직포시트를 일체화하고, 성형마스크를 얻었다.

이 성형마스크의 입자포집효율과 압력손실(흡기저항치)를 측정하고, 그 결과를 도 5,6에 나타내었다. 이 성형마스크는 실시예 4와 비교하여 압력손실의 상승이 컸으나, 입자포집의 사이에 보통 포집효율이 99.7∼99.9% 부근이었고, 포집능력이 매우 우수하였다.

본 발명의 대전필터는 프리필터층, 메인필터층, 및 백업필터층이 적층되어 있고, 상기 프리필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 40∼120 g/㎡의 대전부직포가 되어, 상기 메인필터층은 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유로 이루어지는 대전부직포로 이루어지고, 상기 백업필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된 단위면적당 질량 100∼300 g/㎡의 대전부직포로 이루어지며, 백업필터층의 단위면적당 질량이 프리필터층의 단위면적당 질량보다 크기 때문에, 입자포집에 수반하는 전하의 중화에 의한 입자포집효율의 저하가 작고, 높은 포집효율이 계속하여 얻어지며, 또한 초기의 압력손실이 낮아 우수하였다.

특히 백업필터층에 폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유를 포함하는 대전부직포를 이용한 경우에는 비교적 낮은 압력손실로 높은 입자포집효율이 얻어진다.

또한 백업필터층이 보강시트에 의해 보강되어 있는 경우에는 형태안정성과 강도에 우수하고, 제조공정에서의 취급성과 사용시의 내구성이 우수하다.

또한, 본 발명의 대전필터를 캡상으로 성형한 부직포로 적층한 마스크는 흡 기저항치가 낮고, 사용감이 우수하며, 입자포집에 수반하는 전하의 중화에 의한 입자포집효율의 저하가 적기때문에 높은 포집효율이 계속하여 얻어져 우수한 것이다.

Claims (11)

1. 프리필터층, 메인필터층 및 백업필터층이 적층된 대전필터에 있어서, 상기 프리필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합(絡合)된, 단위면적당 질량 40∼120g/㎡의 대전부직포로 이루어지고, 상기 메인필터층은 평균섬유경 10㎛ 이하의 섬유로 이루어지는 대전부직포로 이루어지며, 상기 백업필터층은 평균섬도 1∼6dtex의 섬유가 락합된, 단위면적당 질량 100∼300g/㎡의 대전부직포로 이루어지고, 백업필터층의 단위면적당 질량이 프리필터층의 단위면적당 질량보다 큰 것을 특징으로 하는 대전필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 백업필터층이 폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유를 포함하는 대전 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전필터.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 백업필터층의 단위면적당 질량이 120∼220g/㎡인 것을 특징으로 하는 대전필터.
4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 백업필터층이 보강시트에 의해 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 대전필터.
5. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 프리필터층의 단위면적당 질량이 50∼100g/㎡인 것을 특징으로 하는 대전필터.
6. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 프리필터층의 구성섬유가 물의 흐름에 의해 락합되는 것을 특징으로 하는 대전필터.
7. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 프리필터층이 폴리올레핀계 섬유와 아크릴계 섬유를 포함하는 대전부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전필터.
8. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 메인필터층이 멜트블로 부직포인 것을 특징으로 하는 대전필터.
9. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 프리필터층, 메인필터층, 및 백업필터층이 부분적으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 대전필터.
10. 제 1항 또는 2항 중 어느 하나의 항에 의한 대전필터가 캡상으로 성형된 부직포로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
11. 제 10항에 있어서, 대전필터와 캡상으로 성형된 부직포가 부분적으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.

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