KR101187382B1 - 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장섬유 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기유입부에서 공기유출부로 갈수록 구성 필라멘트의 데니어가 작아지는 다층구조의 장섬유 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는 데니어가 다른 섬유층을 이용하여 압력손실을 낮추고, 필터효율은 증진시키며 사용 수명을 연장할 수 있어 가스터빈용 발전설비에 사용되는 공기필터로 사용할 수 있다.
가스터빈, 폴리에스테르, 공기필터, 스펀본드 부직포

Description

장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법{A NONWOVEN FOR AIR FILTRATION AND A PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 산업용 필터로 사용할 수 있는 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈용 필터는 입자상 물질로 인한 터빈의 구성 부품의 오염, 침식, 부식 등의 손상을 막아 수명을 연장시키고, 압축 및 연료효율의 향상을 통한 출력과 발전효율에 직접적인 관계가 있는 중요 부품이다.
하지만, 종래 필터는 장시간 사용하는 과정에서 주변 환경, 특히 날씨에 대한 영향이 많기 때문에 필터 성능(포집효율, 압력손실 등)의 변화가 나타나게 되고, 이에 따라 입자상 물질을 포집하는 주요 기능이 악화되고, 물리적 성능이 떨어져 사용 수명 기간이 단축되게 된다.
현재 가스터빈용 필터 여지로 사용되는 것들은 대부분 셀룰로오스계, 유리섬유 및 합성섬유로 구분된다. 한국특허공개 제2003-0046424호의 경우에는 셀룰로오스와 나노 섬유 웹을 적층시켜서 만든 제품을 개시하고 있는데, 이것은 현재 가스 터빈 필터 여지로 가장 많이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 제품들은 먼지를 포집하는 능력 (이하, 포집효율)은 우수할지라도, 궂은 날씨 (비, 눈) 등에 의한 필터 여지 손상이 쉽게 일어나기 때문에 성능이 균일하면서도 장시간 사용하기가 곤란하다. 즉, 여지의 손상된 부분으로부터 대기 중의 입자 오염물들이 터빈의 구성품들로 유입되면서 필터 전체의 효율을 떨어뜨리게 된다.
또한, 단섬유와 혼합해서 사용하는 유리섬유 필터 여지 제품은 절곡시 소섬유의 분진이 발생되고, 이 발생된 분진은 자체 분진으로 되기 때문에 사용하기에 곤란하다.
이러한 문제점으로 인해 가스 터빈 필터용 부직포 여지로서 합성 섬유로 구성된 부직포에 대한 기대가 점점 커져가고 있다. 그러나 현재까지는 합성 섬유를 통한 가스터빈용 부직포에 관한 특허나 제품들이 미비한 실정이다.
또한, 기존 일정 데니어를 갖도록 제조된 합성섬유에 의한 필터의 경우, 공기필터시 먼저 포집된 먼지입자들이 필터 여지의 공극을 막아 압력손실이 높고, 이에 따라 포집효율 및 DHC(Dust Hold Capacity)가 불량한 문제가 있다.
이러한 문제점으로 인해, 상기 공기필터 또는 이를 위한 부직포의 섬유의 밀도 등을 각 층별로 달리하여, 상기 부직포 등의 압력손실과 함께 포집효율 등의 물성을 보다 향상시키고자 하는 시도가 이루어진 바 있다.
예를 들어, 대한민국 특허공개 제2003-0094707호는 공기 유출층, 중층, 공기 유입층과 같이 서로 다른 밀도를 갖는 2이상의 섬유층을 적층시켜 구성된 부직포 및 이를 이용한 엔진용 필터를 개시하고 있다. 대한민국 특허공개 제2001-0008271호는 조밀층과 중간층 및 벌키층이 수지접착제 없이 상호 결합된 단섬유 부직포층 이 적어도 단층 이상 밀도구배를 가지고 형성되는 공기 청정기용 필터 여재와 그 제조방법을 개시하고 있다. 또한, 대만민국 특허공개 제2000-0019746호는 건식법에 의해 형성된 저밀도 폴리에스테르 부직포를 상부층으로 하고 습식법에 의해 형성된 고밀도 폴리에스테르 부직포를 하부층으로 하여 다단계 칼렌더링 표면 가공한 분리막 지지체에 사용되는 폴리에스테르 복합 부직포를 개시하고 있다.
하지만, 상기 종래에 개시된 필터 또는 부직포 등도 밀도 구배를 갖는 각 층별 필라멘트 섬유의 밀도 또는 부피나 이에 따른 공기 투과도 등이 최적화되지 못하여, 심층여과가 어렵고 압력손실이 많으며 충분한 기계적 강도를 갖지 못한 데다가, 공기 중 먼지에 대한 포집효율 또는 DHC 가 여전히 충분치 못하여, 필터로서의 충분하고도 우수한 물성을 나타내는데 한계가 있었다.
본 발명은 통기성이 우수하고, 압력손실이 적으면서도, 포집효율 및 DHC(Dust Hold Capacity)가 우수한 공기필터인 화력발전소 가스터빈 필터용 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 스펀본드 부직포를 포함하는 가스터빈용 필터를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
공기유입부에서 공기유출부로 갈수록 구성 필라멘트의 데니어가 작아지는 다층구조의 장섬유 스펀본드 부직포로서,
평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유입부, 및 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유출부를 포함하며,
상기 스펀본드 부직포는 단위면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡인 것을 특징으로 하는, 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유층이 공기유입부가 되고, 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유층이 공기 유출부가 되도록, 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유와 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬 유를 개섬법에 의해 웹의 형태로 적층한 후 접착하여 필라멘트 섬유를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 필라멘트 섬유를 이용하여 단위면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡인 장섬유 스펀본드 부직포 생지를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 부직포 생지의 두께를 조절하는 단계
를 포함하는 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 장섬유 스펀본드 부직포를 이용하여 제조된 가스터빈용 필터를 제공한다.
이하에서, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 공기유입부에서 공기유출부로 갈수록 구성 섬유의 데니어가 작게 형성된 부직포를 제공함으로써, 통기성이 우수하고, 압력손실이 적으면서도, 포집효율 및 DHC(Dust Hold Capacity)가 우수한 공기필터, 상세하게는 화력발전소 가스터빈 필터용 부직포 여지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 장섬유 스펀본드 부직포는 산업용, 특히 가스터빈을 이용하는 화력발전소에서 가스터빈의 압축기로 유입되는 공기 중의 이물질을 제거시키는 공기필터용 스펀본드 부직포서, 부직포를 구성하는 섬유의 데니어가 두 가지로 적층되어 공기유입부에서 유출부로 갈수록 구성 섬유의 데니어가 작게 이루어진 가스터빈 발전설비용 폴리에스테르 스펀본드 부직포와 그 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 공기유입부에 작은 데니어를 갖는 섬유를 사용하고 공기유출부에 상기보다 큰 데니어를 갖는 섬유를 사용하여, 초기 기공 막힘으로 인한 높 은 압력손실, 짧은 사용 수명 및 낮은 DHC(Dust Holding Capacity)를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 공기유입부와 공기유출부 사이에 별도의 중간층을 형성하지 않아도 공기 중의 이물질의 제거에 탁월한 효과를 얻을 수 있다.
이러한 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 필타멘트 섬유의 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유입부, 및 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유출부를 포함하며, 상기 공기 유입부 및 공기유출부의 섬유층은 1층 이상일 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스펀본드 부직포에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장섬유 스펀본드 부직포가 서로 다른 평균섬도를 갖는 두 층의 필라멘트 섬유로 이루어진 구조임을 나타내는 간략도이다. 도 1에서, 구성 필라멘트의 공기유입부와 공기유출부의 방향은 나타낸 바와 같다.
먼저, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포(또는 부직포 생지라고도 함)에 대하여 설명한다.
모든 층이 평균섬도가 3 데니어(De`)수준인 필라멘트로 구성된 종래의 부직포와 달리, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 공기유입부 및 공기 유출부의 평균섬도가 다르게 구성되는 특징이 있다. 또한, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 단위 면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡ 인 스펀본드 부직포이다. 따라서, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 심층 여과의 특성을 나타내며, 여지 주름 형성(절곡 성형)이 용이해 가스터빈용 필터 여지를 제조할 경우 형태 안정성이 우수한 장점이 있다.
상기 장섬유 스펀본드 부직포 생지는 필라멘트 섬유로 이루어지며, 상기 필라멘트 섬유는 폴리에스테르 수지로부터 제조되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 및 그 공중합체로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르(제1성분) 및 융점이 상기 폴리에스테르보다 20 내지 50℃ 낮은 폴리에스테르 공중합체(제2성분)을 포함하며, 그 혼합비율은 특별히 한정되지는 않으나, 90:10 내지 70: 30의 중량비 (제1성분:제2성분)로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 필라멘트 섬유의 평균섬도는 공기가 유입되는 공기유입부와 공기가 유출되는 공기유출부가 서로 다른 것이 바람직하다. 그 이유는 필터 여지의 DHC(Dust Holding Capacity)가 유리하고, 심층 여과가 가능하며, 포집효율 및 압력손실이 우수하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포에서 상기 공기가 유입되는 공기 유입부의 필라멘트의 평균섬도는 4 데니어(De') 내지 6 데니어(De') 인 것이 바람직하다(도 1의 10). 이때, 공기유입부의 필라멘트의 평균섬도가 4 데니어 미만 이면 상대적으로 높은 압력손실과 심층여과를 하지 못하기 때문에 낮은 DHC를 갖는 문제가 있고, 6 데니어를 초과하면 구성 섬유의 데니어가 굵 기 때문에 상대적으로 포집효율이 낮은 문제가 있다. 또한, 장섬유 스펀본드 부직포에서 공기가 유출되는 공기유출부의 필라멘트의 평균섬도는 2 데니어(De') 내지 3 데니어(De')인 것이 바람직하다(도 1의 20). 이때, 공기유출부의 필라멘트의 평균섬도가 2 데니어 미만 이면 포집효율은 우수하나, 압력손실이 높은 문제가 있고, 3 데니어를 초과하면 포집효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명의 섬유 구조에서, 공기유입부의 4~6 데니어 부분은 공기 유입시 압력손실이 낮기 때문에 유리하고, 공기 유출부는 2~3 데니어이기 때문에 포집효율에서 유리하다. 뿐만 아니라, 이와 같이 섬도가 다른 두층으로 구성된 필터 여지인 경우 심층 여과가 가능하기 때문에 DHC 측면에도 유리하다. 즉, 종래와 같이 부직포의 모든 부분이 평균섬도 2-3 데니어로만 구성될 경우, 2~3 데니어 부분으로 공기가 유입되면 먼저 포집된 먼지 입자들이 필터 여지의 공극을 막게되므로 압력손실이 높아진다. 따라서, 이러한 경우는 공기가 유입되는 부분에만 먼지 입자들이 포집되어 뒷부분에는 먼지 포집이 불가능해지고, 이에 따라 압력손실이 일찍 높게 나타나게 될 뿐만 아니라, DHC 또한 불리하게 된다. 이는 필터 여지를 장기간 사용하는 것이 불가능해진다. 하지만, 본 발명의 경우는 공기유입부와 공기유출부의 평균섬도를 다르게 하고, 그 범위를 특정함으로써, 상기한 문제점을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 장섬유 스펀본드 부직포 생지의 단위면적당 중량은 필터 여지로서의 우수한 효율 및 절곡 성능을 나타내기 위하여, 130 g/㎡ 이상인 것이 바람직하며, 적절한 지지체 두께와 우수한 압력손실의 유지를 위하여 200 g/ ㎡ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 부직포 생지의 단위면적당 중량이 130 g/㎡ 이하일 경우에는 포집효율이 낮아지므로 필터 여지로서의 성능 부족 및 절곡시 형태 유지성에서 불리하다. 또한, 그 중량이 200 g/㎡ 이상일 경우에는 압력손실이 높기 때문에 장기간 사용하는 것이 불가능하고, 따라서 필터 교체 주기가 빨라진다.
또한, 본 발명에 따른 스펀본드 부직포 생지에 있어서, 심층 여과 및 우수한 DHC, 낮은 압력손실을 고려하여, 스펀본드의 두께가 0.4 내지 0.8 mm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 0.7 mm 인 것이 바람직하다. 상기 두께가 0.4mm 이하일 경우에는 필터 여지인 부직포 내에 존재하는 공극이 그만큼 작기 때문에 포집효율은 우수할지라도 압력손실이 높게 나타나고, DHC가 낮게 나타난다. 또한, 0.8mm 이상일 경우에는 산 형태로 절곡시 형태 안정성이 불리하기 때문에 균일한 필터 성능을 발현하기 어려울 뿐 아니라, 조밀하지 못한 부직포 여지의 구조로 인해 먼지의 포집효율이 낮아지게 된다.
또한, 본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포 생지는 필터 여지로 사용될 수 있는데, 장섬유 스펀본드 부직포 생지는 산 형태로의 절곡을 할 경우 부직포에 가해지는 외력을 견디도록 하기 위하여 횡방향 및 종방향의 인장강도가 25 ㎏f/5㎝이상인 것이 바람직하다. 이때, 필터 여지로서 사용하는 부직포는 인장 강도가 절대적으로 크게 요구되지는 않지만, 절곡시 모우 발생 및 부직포 여지의 찢김 현상이 없이 장기간 사용에 여지의 손상이 없기 위해서는 적어도 25 ㎏f/5㎝ 이상의 인장강도가 요구되는 것이다.
또한, 상기 부직포는 원활한 공기의 흐름이 가능하면서도 우수한 포집효율 성능을 가지기 위해, 공기 투과량이 30ccs 내지 100 ccs 범위인 것이 바람직하다. 상기에서 공기 투과량이 30ccs 이하인 경우에는 그만큼 부직포 여지의 공극이 적기 때문에 압력손실이 높게 나타나고, 이로 인해 장기간 사용하기에 불리하다. 또한, 공기 투과량이 100ccs 이상인 경우에는 장기간 사용은 가능하나, 포집효율 면에서 필터 여지로서의 성능이 미흡하다.
또한, 본 발명에 따른 부직포는 압력손실이 20 내지 60mmAq으로 종래보다 낮으며, DHC (Dust Hold Capacity)가 1.3g 이상인 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가스터빈용 필터 여지의 제조방법은 공기유출부 및 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도를 조절하여 필라멘트 섬유를 제조하는 단계; 및 상기 필라멘트 섬유를 이용하여 단위면적 중량과 두께를 조절하여 장섬유 스펀본드 부직포 생지를 제조하는 단계를 포함한다.
보다 바람직하게, 본 발명의 방법은
(a) 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 부직포인 필라멘트 섬유층이 공기유입부가 되고, 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 부직포인 필라멘트 섬유층이 공기 유출부가 되도록, 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유와 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유를 개섬법에 의해 웹의 형태로 적층한 후 접착하여 필라멘트 섬유를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 필라멘트 섬유를 이용하여 단위면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡ 인 장섬유 스펀본드 부직포 생지를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 부직포 생지의 두께를 조절하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 필라멘트 섬유를 제조하는 단계에서는, 먼저 1종류 이상의 폴리에스테르 수지 원료를 연속 압출기로 녹이고, 토출량과 모세공 수를 조절하여 연속 필라멘트를 방사시킨다. 그 후, 방사되는 필라멘트를 20 내지 40 ℃의 냉각풍으로 고화시킨 후, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 방사속도가 4,500 내지 5,500 m/분이 되도록 연신시키는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명에서 서로 다른 데니어로 구성된 섬유를 제조하는 방법은, 한국등록번호 제10-0650144호의 방법에 의거하여 제조될 수 있다. 구체적으로 도 2에 개시된 바와 같이, 본 발명은 서로 다른 모세공 수를 가진 방사용 구금을 2열로 배열시킴으로써 필라멘트 섬유의 데니어가 다른 2층의 부직포를 제조할 수 있다. 즉, 도 2는 본 발명의 스펀본드 부직포의 제조장치를 간략히 나타낸 것이다. 도 2에서, 도면부호 1, 1' 은 방사빔, 2, 2' 는 방사구금, 3은 공기 연신장치, 4는 네트 컨베이어, 5는 캘린더 롤러, 6은 열풍 건조기, 7은 장력 조절장치, 8은 권취기이다.
이어서, 본 발명은 (b) 상기 (a)단계의 필라멘트 섬유를 이용하여 장섬유 스펀본드 부직포 생지를 제조하는 단계를 거친다. 상기 (b)단계에서는 (a)단계에서 제조된 필라멘트 섬유를 통상의 개섬법으로 연속 이동하는 금속제 네트(net)상에 웹(web) 형태로 적층시키고, 열접착 (캘린더 롤 및 열풍 건조기) 방법을 이용하여 부직포 생지를 제조할 수 있다.
이후, 본 발명은 (c) 상기 (b)단계의 부직포 생지의 두께를 0.4mm 내지 0.8mm이 되도록 조절한다.
또한, 본 발명은 상기 장섬유 스펀본드 부직포를 이용하여 제조된 화력발전소의 가스터빈용 필터를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 가스터빈용 필터는 두 층간 데니어가 다른 필라멘트로 구성된 장섬유 스펀본드 부직포 여지를 사용함에 따라, 종래의 셀룰로오스 및 나노섬유로 구성된 필터여지 및 유리섬유로 구성된 소재의 지지체에 비하여 대량생산이 용이해 경제적으로 유리하고, 인체에 유해하지 않다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 장섬유 스펀본드 부직포는 공기유입부에서 공기유출부로 갈수록 구성 필라멘트가 작아지는 구조로 인해 발생하는 심층여과에 의해 필터 효율이 우수하면서도 압력손실이 낮아 필터 교체주기가 길어지고, 발전 효율에도 유리한 여지를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 대량생산이 용이하며, 인체에 유해하지 않고, 주변 환경, 즉 날씨에 크게 영향을 받지 않으므로 장기간 사용 가능하면서도 기계적 물성, 작업성, 및 형태안정성이 우수한 부직포를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 부직포를 이용한 필터 여지는 산업용 즉, 발전설비용 가스터빈 시설의 필터 여지로 용이하게 적용되어 우수한 필터성능을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
(필라멘트 섬유의 제조)
원료로 고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지(용융온도 254℃) 80 중량%, 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(Co-PET) 수지(용융온도 220℃, adipic acid 18mole/wt% 함유) 20 중량%를 사용하였다. 원료의 배합비는 통상적으로 주성분과 부성분의 구분이 가능한 범위에서 사용하면 가능한 것이다.
상기 PET 수지를 방사온도 288 ℃에서 연속 압출기를 이용하여 녹인 다음, 연신 후 제조되는 공기유출부의 섬유의 평균섬도가 3 데니어(De')이고, 공기유입부의 섬유의 평균섬도가 5 데니어(De') 수준이 되도록 토출량과 구금의 모세공 수를 조절하였다. 이어서, 모세공에서 방출된 연속 필라멘트를 25 ℃의 냉각풍으로 고화시킨 후, 고압의 공기 연신장치를 이용하여 방사속도가 5,000 m/min 이 되도록 충분히 연신시켜 필라멘트 섬유를 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
이어서 통상의 개섬법에 의해 연속 이동하는 금속제 네트(net)상에 웹(web) 의 형태로 적층시켰다. 상기 적층된 필라멘트 섬유를 155 ℃의 캘린더 롤에서 웹을 초기 접착한 후 225℃의 열풍건조기를 통해 접착하였다. 이렇게 하여, 단위면적당 중량이 150 g/㎡ 인 스펀본드 부직포 생지를 제조하였다. 또한, 스펀본드 부직포의 두께는 0.6 mm이 되도록 하여 가스터빈용 필터 여지를 제조하였다.
실시예 2
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 3 데니어이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 6 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 부직포 생지를 제조하였다.
실시예 3
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 3 데니어이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 4 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 4
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 2 데니어이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 4 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 5
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 2 데니어이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 6 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 6
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 중량이 130g/㎡ 인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 7
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 중량이 200g/㎡ 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 8
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 두께가 0.4 mm 인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 9
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 두께가 0.8 mm 인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[비교예]
비교예 1
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유입부 및 공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도를 모두 2 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유입부 및 공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도를 모두 7 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 3
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 중량이 120 g/㎡ 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 4
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 중량이 210 g/㎡ 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 5
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 두께가 0.3 mm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 6
(필라멘트 섬유의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
부직포 두께가 0.9 mm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 7
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 1 데니어(De')이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 5 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 8
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 2 데니어(De')이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 7 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 9
(필라멘트 섬유의 제조)
공기유출부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 1 데니어(De')이고, 공기유입부의 필라멘트 섬유의 평균섬도가 5 데니어(De')가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
(스펀본드 부직포 생지의 제조)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 따른 가스터빈용 부직포 필터 여지의 구성을 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 부직포
재질		 필라멘트
평균섬도(De)
(공기유출부/공기유입부)		 부직포
생지 중량
(g/㎡)		 두께
(mm)
실시예 1 PET/Co-PET 3 / 5 150 0.6
실시예 2 PET/Co-PET 3 / 6 150 0.6
실시예 3 PET/Co-PET 3 / 4 150 0.6
실시예 4 PET/Co-PET 2 / 4 150 0.6
실시예 5 PET/Co-PET 2 / 6 150 0.6
실시예 6 PET/Co-PET 3 / 5 130 0.6
실시예 7 PET/Co-PET 3 / 5 200 0.6
실시예 8 PET/Co-PET 3 / 5 150 0.4
실시예 9 PET/Co-PET 3 / 5 150 0.8
비교예 1 PET/Co-PET 2 / 2 150 0.6
비교예 2 PET/Co-PET 7 / 7 150 0.6
비교예 3 PET/Co-PET 3 / 5 120 0.6
비교예 4 PET/Co-PET 3 / 5 210 0.6
비교예 5 PET/Co-PET 3 / 5 150 0.3
비교예 6 PET/Co-PET 3 / 5 150 0.9
비교예 7 PET/Co-PET 1 / 5 150 0.6
비교예 8 PET/Co-PET 2 / 7 150 0.6
비교예 9 PET/Co-PET 1 / 3 150 0.6
주)
PET: 고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트
Co-PET: 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트
[실험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 가스터빈용 부직포 필터 여지에 대하여, 하기와 같이 인장강도, 공기투과도, 포집효율, 압력손실, 및 DHC (Dust Hold Capacity)를 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
실험예 1: 인장강도(Kg/5cm)
KS K 0520 법을 이용하였다. 구체적으로, 가로× 세로 = 20㎝× 5㎝ 크기의 시편을 INSTRON사의 측정장비를 이용하여 인장속도 200 mm/min 로 측정하였다. 인장강도 측정시 샘플의 MD / CD방향으로 각각 측정하였다.
실험예 2: 공기 투과도(ccs)
ASTM D 737법을 이용하였다. 구체적으로, 38 ㎠ 크기의 시편으로 공기 압력 125 pa에서 측정하였다.
실험예 3: 포집효율(%)
필터 여지의 가로× 세로 = 0.525㎝× 0.225㎝ 크기의 시편을 75.6m3/h 의 풍속으로 측정하였다. 이때, 사용되는 먼지 입자는 ISO-12103-1 A2 Fine Test Dust를 사용하고, 농도는 20mg/㎥으로 실시하였다. 포집효율은 구별된 입자크기(0.3~0.5㎛ / 0.5~1.0㎛ / 1.0~3.0㎛ / 3.0~5.0㎛ / 5.0~10.0㎛)로 구별하였다.
실험예 4: 압력손실(mmAq)
실험예 3과 같이 75.6㎥/h일 때 필터 여지 통과 전/후의 초기압력손실을 측정하였다. (RS K 0011)
실험예 5: DHC (g)
실험예 3과 동일한 샘플 규격과 풍속에서 먼지 입자의 농도를 70mg/㎥으로 하고, Final 압력이 2.5배 되었을 때 필터에 포집된 먼지 입자의 무게를 측정하였다. (RS K 0011)
구　　 분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 실시예
8		 실시예
9

필
터
여
지
특
성		 인장강도(MD) 55 56 57 54 55 42 63 57 53
인장강도(CD) 27 28 28 27 27 25 29 28 25
공기투과도 84 89 49 42 68 98 31 41 97

포 집
효 율
(%)		 0.3~
0.5㎛		 48.2 47.1 51.2 56.7 51.7 42.1 57.8 50.6 44.2
0.5~
1.0㎛		 56.9 54.2 59.8 65.2 61.0 51.0 66.3 59.3 53.1
1.0~
3.0㎛		 68.2 65.7 72.3 78.1 74.2 59.3 70.3 70.2 64.5
3.0~
5.0㎛		 84.3 80.3 85.1 89.2 85.7 70.9 82.8 85.3 82.7
5.0~
10.0㎛		 92.7 91.2 94.2 95.3 95.0 86.0 94.1 93.0 89.3
압력손실 28.6 26.5 39.6 47.2 44.3 18.9 56.1 48.2 24.1
DHC 2.3 2.3 1.9 1.7 1.8 1.7 2.8 2.0 2.4
전체 성능 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ○
구　　 분 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4		 비교예
5		 비교예
6		 비교예
7		 비교예
8		 비교예
9

필
터
여
지
특
성		 인장강도(MD) 53 57 40 67 58 47 52 54 51
인장강도(CD) 25 27 21 33 29 22 24 26 26
공기투과도 36 106 120 27 29 115 30 42 26

포 집
효 율
(%)		 0.3~
0.5㎛		 52.7 40.1 39.2 58.3 53.0 42.2 47.2 48.2 59.3
0.5~
1.0㎛		 65.5 49.7 48.0 66.9 61.2 51.3 61.2 53.1 71.2
1.0~
3.0㎛		 80.2 56.3 57.3 73.3 84.9 59.7 78.1 60.1 88.3
3.0~
5.0㎛		 93.1 67.5 69.2 84.0 95.1 67.2 90.1 73.3 96.1
5.0~
10.0㎛		 97.8 72.1 73.6 95.2 98.3 78.5 95.7 87.4 98.9
압력손실 63.6 17.1 15.8 74.7 65 14.1 62.1 27.0 69
DHC 1.2 1.6 1.3 1.3 1.2 1.5 1.3 1.2 1.1
전체 성능 △ X X X X △ △ △ X
상기 표 2 및 3의 결과로부터, 본원발명의 실시예 1 내지 9의 경우 공기유입부와 공기유출부의 데니어 차이에 따라, 비교예 1 내지 9에 비해, 압력손실이 낮고 종방향 및 횡방향 인장강도, 공기투과도, 및 DHC가 우수하여 필터 효율이 매우 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 장섬유 스펀본드 부직포는 필터 효율이 매우 우수하고 압력 손실이 낮아 산업용 필터, 특히 발전설비용 가스터빈의 필터 여지로 유용하게 적용될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포의 구성 필라멘트 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 스펀본드 부직포의 제조장치를 간략히 나타낸 것이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 4~6 데니어 필라멘트 (공기 유입부)
20: 2~3 데니어 필라멘트 (공기 유출부)
1, 1': 방사빔 2, 2': 방사구금 3: 공기 연신장치
4: 네트 컨베이어 5: 캘린더 롤러 6: 열풍 건조기
7: 장력 조절장치 8: 권취기

Claims (9)

  1. 공기유입부에서 공기유출부로 갈수록 구성 필라멘트의 데니어가 작아지는 다층구조의 장섬유 스펀본드 부직포로서,
    평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유입부, 및
    평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어진 공기유출부를 포함하며,
    상기 스펀본드 부직포는 단위면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡인 것을 특징으로 하는, 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필라멘트 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군에서 선택되는 폴리에스테르 수지로부터 제조된 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장섬유 스펀본드 부직포는 종방향 및 횡방향 인장강도가 25 kgf/5cm 이상인 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 장섬유 스펀본드 부직포는 공기 투과도가 30 내지 100ccs 인 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장섬유 스펀본드 부직포는 압력손실이 20 내지 60mmAq 인 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장섬유 스펀본드 부직포는 DHC (Dust Hold Capacity)가 1.3g 이상인 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  7. 제1항에 있어서, 상기 장섬유 스펀본드 부직포는 두께가 0.4mm 내지 0.8mm인 것인 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포.
  8. (a) 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유층이 공기유입부가 되고, 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유층이 공기 유출부가 되도록, 평균섬도 4 내지 6 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유와 평균섬도 2 내지 3 데니어(De')의 폴리에스테르 필라멘트 섬유를 개섬법에 의해 웹의 형태로 적층한 후 접착하여 필라멘트 섬유를 제조하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계의 필라멘트 섬유를 이용하여 단위면적당 중량이 130 내지 200 g/㎡인 장섬유 스펀본드 부직포 생지를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 (b)단계의 부직포 생지의 두께를 조절하는 단계
    를 포함하는 공기필터용 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 장섬유 스펀본드 부직포를 이용하여 제조된 가스터빈용 필터.
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