KR101431346B1

KR101431346B1 - 집진기용 여과포

Info

Publication number: KR101431346B1
Application number: KR1020127003508A
Authority: KR
Inventors: 유키마사 구로다; 유타카 사사키; 요시히로 다카기; 이사오 기무라
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤; 아사마스가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2014-08-19
Also published as: AU2010283240B2; US8795403B2; CN102481502A; EP2476472A4; EP2476472A1; AU2010283240A1; WO2011019022A1; JP5600106B2; JPWO2011019022A1; US20120216496A1; KR20120042952A

Abstract

본 발명에 의해, 고속 여과 및 고함진 농도의 집진 조건 하에서도 포집 성능을 손상시키지 않고 저압손이고 막힘도 없으며 털림성이 뛰어난 연속 사용에 견딜 수 있는 집진기용 여과포가 제공된다. 본 발명에 따른 집진기용 여과포는, 열가소성 섬유를 포함하는 부직포층의 여과층과 직포층의 지지층을 적층 일체화한 여과포로서, 상기 적층 일체화한 적층체의 적어도 여과 표면층이 산부부터 골부까지의 높이가 1.6mm∼20.0mm인 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

집진기용 여과포{FILTRATION CLOTH FOR DUST COLLECTION MACHINE}

본 발명은 집진기용 여과포에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고함진 농도 및 고속 여과의 가혹한 사용 조건 하에서도 뛰어난 여과 성능을 발휘하는 집진기용 여과포에 관한 것이다.

일반적으로 집진기는 원통형 및 봉투형으로 봉제된 평면형의 여과포에 집진 대상인 분체를 여과포의 표면층에 일차 퇴적시킴으로써 분체층을 형성시켜 내부에의 분체의 침입을 방지하여 일차층의 분체 상에서 분체를 포집한 후, 여과포 내의 내외압을 역회전시키거나 하여 여과포 본체를 맥동시켜 포집한 분체를 터는 동작을 반복하고 있다. 따라서, 집진기의 성능은 어떻게 포집과 털기의 밸런스를 적정하게 유지할 것인가에 따라 지배된다.

따라서, 이들 여과포에는 저압력 손실(이하 저압손), 고포집 효율이면서 막힘이 없고 털림성이 뛰어날 것이 요망되고, 현재까지 다양한 여과포의 제안이 이루어졌으며, 예컨대, 여과포 표면의 섬유층을 치밀한 구조, 여과포 표면에 미세한 섬유의 적층 구조(이하의 특허 문헌 1∼3 참조)나 주로 PTFE 수지나 다공질막과 같은 필름을 표층(표면)에 배치하는 등의 방법(이하의 특허 문헌 4 참조)은 상기 효과가 높다고 기재되어 있다. 그러나, 대상이 되는 분체의 성형에 따라서는 그 분체의 부착층이 과밀한 구조를 형성하거나 하여 통기 저항이 높아지기 때문에 반드시 기능면에서 뛰어나다고는 할 수 없다.

또한, 집진 설비의 고속 여과 및 저압손화를 위해 여과포의 여과 면적을 증대시키는 수단도 채용되고 있다. 예컨대, 플리츠 가공 등의 방법이 알려져 있는데(이하의 특허 문헌 5, 6 참조), 플리츠의 골부는 집진물의 퇴적이 현저하고, 여과포 전체가 유효 여과 면적으로서의 기능을 가지고 있지 않아, 버그 필터 용도로의 연속 사용에 견딜 수 있는 형상에서의 여과 면적 증대로 되어 있다고는 할 수 없다. 또한, 이하의 특허 문헌 7에는 요철 형상을 갖는 부직포제의 요철 시트에 의해 뛰어난 통기성을 얻을 수 있다고 기재되어 있는데, 버그 필터 용도로의 전개는 강도라는 점에서 불충분한 것이었다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3722259호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 공고 평 7-96089호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 평 9-187611호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특허 제3793130호 공보 특허 문헌 5 : 일본 특허 제4110628호 공보 특허 문헌 6 : 일본 특허 제4023042호 공보 특허 문헌 7 : 일본 특허 공개 2001-48238호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고속 여과 및 고함진 농도의 집진 조건 하에서도 포집 성능을 저해하지 않고, 저압손이고 막힘도 없어 털림성이 뛰어난 연속 사용에 견딜 수 있는 집진기용 여과포를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 버그 필터가 사용되는 집진기의 크기를 한정하지 않고, 더스트 막힘이 없어 분체 털림성이 양호한, 저압손이고 장수명의 필터 성능을 갖는 집진기용 여과포를 제공하는 것이기도 하다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토하여 실험을 거듭한 결과, 대상 분체를 열가소성 섬유를 포함하는 부직포층의 여과층과 직물층의 지지층을 적층 일체화한 적층체의 적어도 여과 표면층에 요철 형상을 갖게 한 여과포에 퇴적시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

즉, 본 발명은 이하와 같은 것이다.

[1] 열가소성 섬유를 포함하는 부직포층의 여과층과 직포층의 지지층을 적층 일체화한 여과포로서, 상기 적층 일체화한 여과포의 적어도 여과 표면층이 산부부터 골부까지의 높이가 1.6mm∼20.0mm인 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 집진용 여과포.

[2] 오목부, 볼록부, 요철부 중 어느 하나의 단위 면적 당 갯수가 10∼5000개/100cm²인 상기 [1]에 기재된 집진용 여과포.

[3] 상기 여과 표면층이 조밀이 다른 요철 형상을 가지고 있는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 집진기용 여과포.

[4] 상기 여과 표면층에 용융한 융착 부분과 비융착 부분이 혼재하는 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[5] 상기 여과포에 수지 바인더가 부여되어 있는 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[6] 상기 여과포의 통기도가 1∼100cc/cm²/sec인 상기 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[7] 상기 부직포층의 여과층이, 섬유 직경이 0.1∼100μm, 단위 중량이 100∼900g/m²인 단섬유 부직포, 장섬유 부직포 또는 섬유 웹 중 어느 하나를 포함하는 상기 [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[8] 상기 직포층의 지지층이 멀티필라멘트, 모노필라멘트 또는 방적사 중 어느 하나를 포함하는 직포인 상기 [1]∼[7] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[9] 상기 여과층의 열가소성 섬유는 복굴절률 0.06 이하의 폴리에스테르 섬유가 적층 또는 혼면된 것인 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

[10] 상기 여과층의 열가소성 섬유는 복굴절률 0.08 이하의 폴리페닐렌설파이드 섬유가 적층 또는 혼면된 것인 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 집진기용 여과포.

본 발명에 따른 집진기용 여과포는, 고속 여과 및 고함진 농도의 집진 조건 하에서도 포집 성능을 저해하지 않고 더스트 막힘이 잘 되지 않으며, 분체 털림성이 양호한, 저압손이고 장수명의 필터 성능을 가짐으로써 버그 필터가 사용되는 집진기의 크기를 한정하지 않고 다양한 집진기에 있어서 폭넓게 사용할 수 있다. 버그 필터가 사용되는 집진기는 뛰어난 미소 입자의 포집 효율을 갖지만 다른 방식(전기 집진기, 싸이클론 외)에 비해 압력 손실이 커서 고소비 전력형이라는 결점이 있지만, 본 발명의 집진기용 여과포를 사용함으로써 필터의 저압손화 및 에너지 절약화를 기대할 수 있다.

도 1은 여과포 표면의 평면 모식도(요철형: 직사각형)이다.
도 2는 여과포의 단면 모식도(도 1 중의 a-b 사이, c-d 사이)이다.
도 3은 여과포 표면의 밀집부의 상태를 도시한 도면을 대신하는 전현(電顯) 사진이다.
도 4는 여과포 표면의 성김부의 상태를 도시한 도면을 대신하는 전현 사진이다.
도 5는 실시예 1∼7 및 비교예 1∼4에서의 털림 간격 및 털림 횟수를 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 1∼7 및 비교예 1∼4에서의 더스트 털림 후의 여과포의 잔류 압손 및 털림 횟수를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명은 열가소성 섬유를 포함하는 부직포층의 여과층과 직포층의 지지층을 적층 일체화한 집진기용 여과포로서, 상기 적층 일체화한 적층체의 적어도 여과 표면층이 산부부터 골부까지의 높이(요철부의 높이)가 1.6mm∼20.0mm인 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 여과포이며, 이러한 구성에 의해 더스트 막힘이 없고 분체 털림성이 양호한, 저압손이고 장수명의 필터 성능을 갖는 집진기용 여과포로서 기능한다.

본 발명의 여과포에 있어서, 여과포 표면층의 1.6mm 이상의 고저차를 갖는 요철 형상의 역할은, 열가소성 섬유의 부형성을 살려 여과포 표면을 요철로 함으로써 여과 면적을 증대시켜 여과포의 성능을 향상시키는 것, 예컨대, 저압손, 고속 여과, 고포집성을 부여하는 것에 있다. 여과 면적의 증가, 즉, 요철 가공 전후의 표면적비(요철 가공 후의 면적/요철 가공 전)는 바람직하게는 1.1∼4.0, 보다 바람직하게는 1.1∼3.2이다.

본 발명의 여과포는, 바람직하게는, 적층 일체화한 적층체의 적어도 여과 표면층이 조밀이 다른 요철 형상을 가지고 있다. 이 요철 형상에 의해 더스트의 진입 각도에 불균일이 발생하여 더스트층이 헐렁하게 형성된다. 또한, 부형된 오목면과 볼록면에 조밀차를 마련함으로써 집진에 의해 포집된 분체는 오목부에서 두껍고 볼록부에서 얇게 퇴적층을 형성한다. 따라서, 특히 펄스 제트 방식에 의해 분체를 털 때, 퇴적층은 쉽게 무너지게 되어 털림 효과가 높아진다. 더욱이 오목부 바닥면, 볼록부 정점과 이들을 연결하는 볼록부 측면, 각각의 섬유 밀도차에 의해 생기는 통기 저항차는 여과포에 집진된 분체를 굳히지 않고 퇴적층을 형성시키는 효과를 높인다. 이들에 의해 표면이 평활한 여과포에 비해 막힘이 적고, 통기 저항이 경감되며, 여과포 전체의 압력 손실을 낮게 유지할 수 있다.

또한, 요철 가공하기 이전의 공정에 있어서, 여과 표면층을 털태우기나 가열 롤, 적외선 히터에 의한 간접 가열 등에 의해 용융된 융착 부분과 비융착 부분을 혼재시키는 형태로 함으로써 여과포의 막힘을 억제하여 털림성이 향상된다. 여과 면적층에서 차지하는 용융된 융착 부분의 범위는 3%∼80%, 바람직하게는 10%∼60%가 좋다. 융착 부분이 3% 미만에서는 더스트 털림성이 저하하고, 한편 융착 부분이 80%를 초과하면 털림 효과는 뛰어나지만 압력 손실이 커진다.

본 발명의 여과포 표면층의 볼록부의 산부부터 오목부의 골부까지의 높이(이하, 요철부의 높이라고도 함)란, 도 2에 도시한 바와 같이, 요철 롤에 의해 부형된 적층체의 도 2 중의 3(여과층면)으로 도시한 표면의 최고점(A)부터 도 2 중의 최저점(B)와의 고저차(E)를 말한다.

본 발명에 있어서는, 요철부의 산부부터 골부까지의 높이가 1.6mm∼20.0mm를 만족시킬 필요가 있다. 즉, 요철부의 산부부터 골부까지의 높이가 1.6mm 미만에서는 분체의 필터 기능이 표면이 평활한 여과포와 다름 없이 털림성의 효과가 낮고, 한편, 요철부의 산부부터 골부까지의 높이가 20.0mm를 초과하면 집진기에 장착했을 때 리테이너와의 접촉에 의한 내마모성이 나빠 구멍뚫림 등의 열화가 빠른 등의 문제가 발생하거나, 원통형으로 봉제할 때의 작업성이 나빠지기 때문에 요철부의 산부부터 골부까지의 높이는 바람직하게는 2.0mm∼16.0mm, 보다 바람직하게는 2.0mm∼12.0mm이다.

단, 니들 펀치 가공으로 적층 일체화하는 경우에는, 니들침의 배열 패턴이 원인이 되어 발생하는 여과 표면층에 발현된 요철 형상은 본 발명의 요철 형상이라고는 하지 않는다.

또한, 소위 플리츠형의 형상을 갖는 필터는 포함되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 여과포 표면층의 요철 형상이란, 한 쌍의 요철 롤러에 의한 요철 부여 장치(일본 특허 제3939985호 참조) 및 한 쌍의 금속 조각 롤, 한쪽 면에 금속 조각 롤과 페이퍼 롤과의 조합 등의 엠보스 장치나 금속 조각판에 의한 평판 프레스 장치, 요철 형상을 갖는 원통형 프레스 장치 등을 이용하여 요철의 부형 가공을 한 단면 형상을 말한다. 도 2에 대표적인 물결형을 도시했다. 그 외에, 기어형, 격자형 등의 연속, 또는, 반구형, 다각형 등의 오목부를 비연속적으로 지그재그 배치, 일정 간격으로 배치하는 것 등이 있다. 상기 요철 형상은 특별히 한정되지 않으며, 여과포 표면적을 평면에 대해 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 여과포 표면의 표면에 부형되는 형태로는, 도 1에 도시한 직사각형 외에, 정사각형, 원형, 타원형, 다이아몬드형 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서는, 오목부, 볼록부, 요철부 중 어느 하나의 단위 면적 당 갯수가 10∼5000개/100cm²이고, 더욱 바람직하게는 50∼1500개/100cm²이다.

이어서, 본 발명의 여과포 표면 상태도의 일례를 도 3에 도시한다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 여과포 표면의 평면 및 단면 모식도 중 1의 부분을 전자 현미경으로 관찰 촬영한 상태도이고, 도 4는 마찬가지로 도면 중 2의 부분을 전자 현미경으로 관찰 촬영한 상태도이다. 도면 중 5는 요철 가공하기 이전 공정에서 여과 표면층이 가열 롤에 의해 용융된 융착 부분이고, 도면 중 6은 요철 롤에 의해 직접 적층체의 표면층의 섬유가 눌려 찌그러져서 섬유끼리가 밀착한 조밀한 부분이며, 도면 중 7은 요철 롤에 의해 적층체의 표면층의 섬유가 밀려올라가고, 섬유가 늘어나고, 또한, 섬유 간극이 넓어진 성긴 부분을 나타낸다. 도 3과 도 4로부터 명백한 바와 같이, 여과포 표면층에는 용융한 융착 부분, 눌린 조밀한 부분과 늘어난 성긴 부분이 혼재해 있다. 여과 표면층이 적어도 조밀이 다른 요철 형상을 갖는 것, 및 용융한 융착 부분과 비융착 부분이 혼재하는 것은 이들의 전자 현미경에 의한 관찰에 의해 확인할 수 있다. 또한, 오목부에 융착 부분이 많이 존재하면 오목부에서의 더스트의 내부에의 막힘이 억제되어 바람직하다.

본 발명에 사용되는 열가소성 섬유는 합성 섬유, 재생 섬유가 바람직하며, 열가소성 합성 장섬유가 가장 바람직하다. 열가소성 합성 장섬유의 원료 수지로는 섬유화할 수 있는 합성 수지가 사용된다. 예컨대, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 폴리올레핀 등의 폴리올레핀계, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 프탈산, 이소프탈산, 세바신산, 아디프산, 디에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올의 1종 또는 2종 이상의 화합물을 공중합한 방향족 폴리에스테르 공중합체, 폴리락트산계 중합체, 폴리 D-락트산, 폴리 L-락트산, D-락트산과 L-락트산과의 공중합체, D-락트산과 히드록시카르복실산과의 공중합체, L-락트산과 히드록시카르복실산과의 공중합체, D-락트산과 L-락트산과 히드록시카르복실산과의 공중합체 등의 지방족 에스테르 등의 폴리에스테르계, 나일론 6, 나일론 66, 공중합 폴리아미드 등의 폴리아미드계, 시스(sheath)가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 공중합 에스테르, 코어가 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등 복합계, 폴리페닐렌설파이드, 메타계 아라미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드, 아크릴, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리메틸펜텐, 폴리비닐알콜, 폴리염화 비닐리덴 등이 이용된다.

이들 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 폴리머 합금으로서 사용될 수도 있다. 또한, 2종 이상의 서로 다른 수지를 조합한 코어-시스 구조, 사이드 바이 사이드 구조 등의 2성분 섬유를 사용해도 무방하다.

범용의 버그 필터 여과포에는 치수 안정성이 뛰어난 폴리에스테르계 중합체가 바람직하게 사용되며, 내열용의 버그 필터 여과포에는 융점이 높기 때문에 내열성이 뛰어나고 강성도 뛰어난 폴리페닐렌설파이드, 메타계 아라미드, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌이 바람직하게 사용된다.

또한 상기 합성 섬유에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 결정핵제, 무광택제, 안료, 곰팡이 방지제, 항균제, 난연제, 발수제 등을 첨가할 수도 있다.

상기 열가소성 섬유의 단면 형상은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 원형, 중공 환형, 타원형, 편평형, X형, Y형 등의 이형형, 다각형, 다엽형 등의 형태이다.

본 발명의 여과포에 사용하는 여과층의 부직포층이란, 전술한 열가소성 수지를 원료로 하여 공지의 카딩법, 스펀 본드법, 에어레이법, 서멀 본드법, 멜트 블로운법 등으로 얻어진 단섬유 및 장섬유 부직포 및 섬유 웹을 말한다. 여과층의 구성은 단독, 혼섬의 조합이 있다.

본 발명의 여과포의 구성은 상기 부직포층과 상기 지지층을 적층시키는 것이 기본 구조이다. 구체적으로는, 상하에 상기 부직포층, 중간에 지지층을 포함하는 3층 구조, 또는 상부에 상기 부직포층, 하부에 지지층을 포함하는 2층 구조이다.

또한, 부직포층에 사용하는 섬유의 섬유 직경은 0.1∼100μm가 바람직하고, 1∼50μm가 보다 바람직하며, 포집하는 분진(더스트)의 종류에 따라 선정된다. 여과층의 부직포층의 단위 중량은 100g/m²∼900g/m²가 바람직하고, 보다 바람직하게는 200g/m²∼700g/m²이다.

또한, 여과층의 요철 부형성을 향상시키기 위해서는 복굴절률 0.06 이하의 폴리에스테르 섬유를 포함하는 부직포층을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.003∼0.05, 더욱 바람직하게는 0.03∼0.05이다. 복굴절률이 이 범위이면, 섬유의 신도가 크고, 양호한 부형성과 요철 형상의 보형성이 뛰어난 여과포가 된다. 또한, 상기 부직포는 다른 소재의 혼방, 적층 등에 의해 복합하여 사용할 수도 있으며, 조합이나 종류는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 고온 가스 여과용 집진기에 사용하는 여과포에는 복굴절률 0.08 이하의 폴리페닐렌설파이드 섬유를 포함하는 부직포층을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.03∼0.06이다. 복굴절률이 이 범위이면 섬유의 신도가 커서 양호한 부형성과 요철 형상의 보형성이 뛰어난 여과포가 되고, 실 사용시에 있어 고온 가스에 장시간 노출해도 초기의 요철 형상을 유지할 수 있고 장시간에 걸쳐 양호한 포집 성능과 더스트 털림성을 유지할 수 있다.

또한, 표면층의 내열성을 향상시킬 목적으로 표면층에 의해 내열성 섬유를 구성하고, 그에 연속된 층이 표면층보다 낮은 내열성 섬유의 구성으로 하는 등의 적층, 복합 등의 조합을 행할 수 있다.

본 발명의 여과포에 사용하는 직포층의 지지층은 여과포의 강도 보강과 늘어남 방지 등 치수 안정성 향상 등의 목적으로 사용된다. 따라서, 원료로는 상기 부직포에 사용되는 열가소성 수지의 멀티필라멘트, 모노필라멘트, 방적사를 포함하는 직포를 사용하면 된다. 단위 중량은 여과포의 통기성을 저해하지 않고, 여과포로서의 강도 부족이 발생하지 않으면 되며, 50∼250g/m²가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60∼200g/m²이다.

본 발명의 여과층과 지지층을 적층 일체화하는 방법은 특별히 한정하지 않으나, 예컨대, 니들 펀치법 또는 워터 펀치법이 바람직하다. 그 외, 여과포의 강도, 필터 특성을 저해하지 않으면 라미네이트, 접착 바인더에 의한 복합화를 행할 수도 있다.

본 발명의 요철 형상의 부형 방법의 조건인 요철 롤의 온도는 여과포 표면층의 부직포층의 섬유의 유리 전이점(Tg)∼융점보다 5∼60℃ 낮은 범위의 온도가 바람직하다.

또한, 요철 형상의 보형성이 부족한 경우에는 요철 가공의 전후에 적층체의 적어도 표면층의 섬유에, 예컨대, 아크릴 수지계, 폴리우레탄 수지계, 아세트산 비닐 수지계, 에틸렌아세트산 비닐 수지계, 폴리비닐알콜계, 각종 고무계 라텍스나 페놀 수지계, 에폭시 수지계로 대표되는 열가소성 및 열경화성 수지 바인더를 수지 함침, 스프레이에 의해 분무할 수 있다. 수지의 부착량은 필터 성능을 저해하지 않는 정도이면 되며, 여과포의 단위 중량 양의 0.5∼10%가 바람직하다.

또한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 전술한 수지 중에 안료, 곰팡이 방지제, 항균제, 난연제, 발수제, 방유제, 내약품성 향상의 목적으로 수지 등을 첨가하거나 별도 공정에서 가공에 의해 첨가하여 이들 제제의 기능을 부여할 수도 있다.

본 발명의 여과포의 통기도는 1∼100cc/cm²/sec인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼80cc/cm²/sec, 더욱 바람직하게는 10∼50cc/cm²/sec이다. 1cc/cm²/sec 미만에서는 여과포의 초기 압력 손실이 높아지므로 바람직하지 않고, 한편, 100cc/cm²/sec를 초과하면 포집성의 저하나 여과포 내에의 분체의 침입이 많아 압력 손실의 상승이 심해져 막힘이 발생하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 요철 가공 후의 요철 형상을 가진 여과포의 두께(이하, 단순히 "여과포의 두께"라고 함)는 0.5∼8.0mm가 바람직하고, 1.5∼6.0mm가 보다 바람직하다. 또한, 요철 가공 전의 여과포의 두께는 1.0∼9.0mm가 바람직하고, 1.0∼8.0mm가 보다 바람직하다.

다음, 본 발명의 요철 형상을 가진 3층 적층 일체화한 여과포의 일련의 제조공정의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

제1 공정에서, 열가소성 섬유를 포함하는 단섬유를 공지의 카딩법(통상 일반적으로 사용되는 카딩 조건)으로 얻어진 단섬유 웹을 이면층, 중간층에 동일한 열가소성 섬유를 포함하는 멀티필라멘트, 모노필라멘트, 방적사 중 어느 하나를 포함하는 직포를 지지층, 동일한 열가소성 섬유를 포함하는 요철 부형성이 뛰어난 공지의 스펀 본드법으로 얻어진 장섬유 부직포를 표면층에 적층한 후, 공지의 니들 펀치 가공 방법으로(통상 일반적인 니들 펀치 조건) 표면층으로부터 이면층으로 예비 펀칭, 이면층으로부터 표면층, 표면층으로부터 이면층으로 본 펀칭에 의해 3층 적층체를 얻는다.

제2 및 제3 공정은 표면층측에 털태우기 가공, 한 쌍의 평활한 금속 롤(가열, 간극을 가짐)로 카렌더 가공을 행한다.

그 후, 제4 공정에서 한 쌍의 물결형 부형 롤러에 의한 요철 부여 장치에 의해 상하 롤 온도가 열가소성 섬유의 융점보다 5∼60℃ 낮은 범위의 온도 하에서 요철 부형을 행하여 본 발명의 요철 형상을 가진 3층 적층 일체화한 여과포를 얻을 수 있다.

또한, 제4 공정의 요철 부형을 행한 후에 냉각하여 섬유의 강성을 높일 수도 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 제한되는 것이 아니다.

또한, 측정법, 평가법 등은 하기와 같았다.

(1) 산부부터 골부까지의 높이(mm)(또는 요철의 높이(mm))

요철 형상의 여과포(1m²)로부터 무작위로 단면을 뽑고, 단면을 현미경으로 관찰하여 요철 형상의 산부부터 골부까지의 높이를 측정하여 그 10곳의 평균치를 구했다.

(2) 오목부, 볼록부, 요철부 중 어느 하나의 단위 면적 당 갯수(개/100cm²)

경 10cm × 위 10cm의 시험편을 시료의 폭 1m 당 3곳 채취하여, 오목부, 볼록부, 요철부 중 어느 하나의 갯수를 측정하고 그 평균치를 구했다.

(3) 통기도(cc/cm²/sec)

JIS-L1906에 규정된 방법에 따라 경 15cm × 위 15cm의 시험편을 시료의 폭 1m 당 3곳 채취하여, 프래질형법에 의해 시험편을 통과하는 공기량을 측정하여 그 평균치를 구했다.

(4) 단위 중량(g/m²)

JIS-L1906에 규정된 방법에 따라 경 20cm × 위 25cm의 시험편을 시료의 폭 1m 당 3곳 채취하여 질량을 측정하고, 그 평균치를 단위 면적 당 질량으로 환산하여 구했다.

(5) 두께(mm)

상기 (1)의 산부부터 골부까지의 높이의 측정과 동일하게, 단면을 현미경으로 관찰하여 볼록부의 두께를 측정하고 그 10곳의 평균치를 구했다.

(6) 섬유 직경(μm)

여과포의 폭 20cm마다의 구역으로부터 각각 1 평방 cm의 시험편을 잘라내어 샘플로 했다. 각 시험편에 대해 현미경으로 섬유의 직경을 30점 측정하고, 상기 측정치의 평균치를 산출하여 섬유 직경으로 했다.

(7) 복굴절률

베렉 보정기(Berek compensator)를 장착한 편광 현미경(올림푸스사 제조)에 의해 리타데이션과 섬유 직경으로부터 섬유의 복굴절률을 측정했다. 침지액에는 폴리에스테르 섬유의 경우에는 올리브유를, 폴리페닐렌설파이드 섬유의 경우에는 인산 트리크레딜을 사용했다. 시료의 섬유 10점에 대해 측정하고 10점의 평균치로 나타냈다.

(8) 잘 막히지 않음, 털림성

여과 성능은 JIS-Z8909-1에 준했다. 이하의 측정 조건에 의한 측정 결과로부터 잘 막히지 않음, 털림성을 판단했다.

(측정 조건)

여과 속도: 2.0mm/min,

더스트 농도: 5g/m³,

더스트 종류: 시험용 분체 10종(플라이 애시),

더스트 털기: 1000Pa,

에이징 간격: 5s,

탱크압: 0.5MPa.

(9) 요철 가공 전의 여과포의 두께

JIS-L1906에 규정된 방법에 따라 접압 하중 2kPa로 폭 방향으로 10곳 측정하고, 그 평균치를 두께로 했다. 두께 측정기로서 PEACOCK사 제조를 사용했다.

(순서)

(1) 샘플을 장착한 단계에서, 더스트가 없는 상태로 샘플 펠트가 갖는 초기의 압력 손실(Pa)(이하, 압손이라고도 함.)을 측정한다.

(2) 제1 단계: 압손이 1000Pa에 도달했을 때 더스트를 턴다. 이 조작을 30회 반복한다. 그 때의 턴 직후의 잔류 압력 손실(Pa)과 배기 농도(mg/m³)를 측정한다.

(3) 제2 단계: 에이징 처리는 털기를 5s 간격으로 5000회 반복 수행한다.

(4) 제3 단계: 안정화 조작으로서 압손 1000Pa에서의 더스트 털기 조작을 10회 수행한다.

(5) 제4 단계: 압손 1000Pa에서의 더스트 털기를 30회 실시한다. 그 때의 잔류 압력 손실(Pa)과 배기 농도(mg/m³)를 측정한다.

[잘 막히지 않음]

제4 단계의 시험 결과를 이용하여 털기 횟수와 털기 간격의 관계로부터 털기 간격 시간이 길수록 막힘성이 우수하다.

[털림성]

제4 단계의 시험 결과를 이용하여 털기 횟수와 잔류 압손의 관계로부터 잔류 압손이 낮을수록 털림성이 우수하다.

[실시예 1]

여과포의 여과층에 공지의 스펀 본드법에 의해 복굴절률 0.04, 평균 섬유 직경 17.6μm의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 구성된 단위 중량 230g/m²의 장섬유 부직포와 지지층에 단사 번수 10번×1가닥 꼬임의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 방적사를 평직으로 한 단위 중량 70g/m²의 직포와 이면 여과층에 공지의 카드법에 의해 복굴절률 0.13, 평균 섬유 직경 14.3μm, 컷트 길이 51mm, 5회 크림프/인치의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유 웹 단위 중량 200g/m²를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 열 세팅(온도×시간; 180℃×30초)하고, 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해(온도 80℃) 통기 컨트롤을 행했다. 이 적층체를 롤러에 사용되는 요철 원형판의 두께 3mm, 요철부의 산부부터 골부까지의 높이가 4mm, 산산 간의 피치(세로 방향) 15mm이고, 스페이서의 두께 3mm의 한 쌍의 요철 롤러에 의한 요철 부여 장치(사이토 엔지니어즈 주식회사 제조 "엠보스타 TM")를 이용하여, 롤 간극이 0.5mm, 온도가 150℃, 가공 속도가 1.2m/분인 조건으로 가공을 행하여 요철부의 산부부터 골부까지의 높이 4mm, 여과 표면에 단위 면적 당 117개/100cm²의 볼록부를 갖는 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 2]

여과포의 상하 여과층에 공지의 카드법에 의해 복굴절률 0.13, 평균 섬유 직경 14.3μm, 컷트 길이 51mm, 5회 크림프/인치, 단위 중량 210g/m²의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유 웹과 지지층에 단사 번수 20번×2가닥 꼬임, 경 18가닥/인치 위 16가닥/인치의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 방적사를 평직으로 한 단위 중량 g/m²의 직포를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 열 세팅(온도×시간이 200℃×30초), 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 통기 컨트롤을 행했다. 이 적층체를 한쪽 면에 높이 2.0mm, 세로×가로의 피치 6.0mm×5.0mm의 다이아몬드 형태의 요철 조각 무늬와 페이퍼 롤과의 조합의 엠보스 장치를 이용하여 온도가 180℃에서 요철부의 산부부터 골부까지의 높이 2.0mm, 여과 표면에 단위 면적 당 1368개/100cm²의 요철부를 갖는 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 구성, 동일한 가공을 실시한 적층체를 롤 산부부터 골부의 높이가 16mm, 산산 간의 피치(세로 방향) 24mm의 한 쌍의 요철 롤을 이용하여, 롤 간극이 0.5mm, 온도가 150℃인 조건으로 가공을 행하여 요철부의 높이 16mm, 여과 표면에 단위 면적 당 72개/100cm²의 볼록부를 갖는 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 4]

여과포의 여과층에 공지의 스펀 본드법에 의해 복굴절률 0.04, 평균 섬유 직경 14.5μm의 폴리페닐렌설파이드 섬유로 구성된 단위 중량 200g/m²의 장섬유 부직포와 지지층에 225 데니어, 60 필라멘트의 폴리페닐렌설파이드·멀티필라멘트 섬유를 평직으로 한 단위 중량 100g/m²의 직포와 이면에 공지의 카드법에 의해 평균 섬유 직경 14.5μm, 컷트 길이 51mm의 폴리페닐렌설파이드 단섬유 웹으로 구성된 단위 중량 200g/m²를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 230℃ 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 열 카렌더 처리, 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 통기 컨트롤을 행했다. 이 적층체를 롤러에 사용되는 요철 원형판의 두께 3mm, 요철부의 산부부터 골부까지의 높이가 4mm, 산산 간의 피치(세로 방향) 15mm이고, 스페이서의 두께 3mm의 한 쌍의 요철 롤러에 의한 요철 부여 장치(사이토 엔지니어즈 주식회사 제조 "엠보스타 TM")를 이용하여 롤 간극이 0.5mm, 온도가 220℃, 가공 속도가 1.2m/분인 조건으로 가공을 행하여 요철부의 산부부터 골부까지의 높이 4mm, 여과 표면에 단위 면적 당 96개/100cm²의 볼록부를 갖는 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 5]

실시예 4와 동일한 구성, 동일한 가공을 실시한 적층체를 요철부의 산부부터 골부의 높이가 20mm, 산산 간의 피치(세로 방향) 30mm인 한 쌍의 요철 롤을 이용하여, 롤 간극이 0.5mm, 온도가 220℃에서 가공을 행하여 요철부의 산부부터 골부까지의 높이 20mm, 여과 표면에 단위 면적 당 80/100cm²의 볼록부를 갖는 여과포를 얻었다.

이어서, 스프레이법에 의해 부착량 10g/m²의 에폭시 수지를 부여하여 건조 및 열 세팅(180℃×3분)을 행하고, 요철의 높이 20.0mm의 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 6]

여과포의 여과층에 공지의 스펀 본드법에 의해 복굴절률 0.08, 평균 섬유 직경 11.5μm의 폴리페닐렌설파이드 섬유로 구성된 단위 중량 200g/m²의 장섬유 부직포와 지지층에 225 데니어, 경 20가닥/인치, 위 18가닥/인치의 폴리페닐렌설파이드·멀티필라멘트 섬유를 평직으로 한 단위 중량 78g/m²의 직포와 이면 여과층에 공지의 카드법에 의해 평균 섬유 직경 14.5μm, 컷트 길이 51mm의 폴리페닐렌설파이드 단섬유 웹으로 구성된 단위 중량 200g/m²를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 200℃ 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 열카렌더 처리, 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해(온도 210℃) 통기 컨트롤을 행했다. 이 적층체를 롤러에 사용되는 요철 원형판의 두께 3mm, 요철부의 산부부터 골부의 높이가 4mm, 산산간의 피치(세로 방향) 15mm이고, 스페이서의 두께 3mm의 한 쌍의 요철 롤러에 의한 요철 부여 장치(사이토 엔지니어즈 주식회사 제조 "엠보스타 TM")를 이용하여, 롤 간극이 0.5mm, 온도가 240℃, 가공 속도가 1.2m/분인 조건으로 가공을 행하고 요철부의 높이 3.2mm, 여과 표면에 단위 면적 당 96개/100cm²의 볼록부를 갖는 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과, 상온 및 실 사용환경을 상정한 190℃에서의 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[실시예 7]

상기 실시예 6에 있어서, 여과포의 여과층에 복굴절률 0.04, 평균 섬유 직경 14.5μm의 폴리페닐렌설파이드 섬유로 구성된 단위 중량 200g/m²의 장섬유 부직포를 사용한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 상온 및 실사용 환경을 상정한 190℃에서의 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[비교예 1]

여과포의 상하 여과층에 공지의 카드법에 의해 복굴절률 0.13, 평균 섬유 직경 14.3μm, 컷트 길이 51mm, 5회 크림프/인치, 단위 중량 210g/m²의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유 웹과 지지층에 단사 번수 20S×2의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 방적사를 평직으로 한 단위 중량 80g/m²의 직포를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 통기 컨트롤을 행했으나, 요철 가공은 행하지 않고 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[비교예 2]

여과포의 여과층에 공지의 스펀 본드법에 의해 복굴절률 0.04, 평균 섬유 직경 17.6μm의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 구성된 단위 중량 230g/m²의 장섬유 부직포와 지지층에 단사 번수 20S×2의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 방적사를 평직으로 한 단위 중량 70g/m²의 직포와 이면에 공지의 카드법에 의해 복굴절률 0.13, 평균 섬유 직경 14.3μm, 컷트 길이 51mm, 5회 크림프/인치의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유 웹으로 구성된 단위 중량 200g/m²를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 열 세팅(온도×시간이 180℃×30초), 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 통기 컨트롤을 행했다. 이 적층체를 한쪽 면에 세로×가로의 피치 3.0mm×2.5mm, 높이 1.5mm 핀 포인트형의 요철 조각 무늬와 페이퍼 롤과의 조합의 엠보스 롤에 의한 엠보스 장치를 이용하여, 온도가 230℃에서 가공을 행하여 요철의 높이 1.5mm의 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다.

[비교예 3]

공지의 스펀 본드법에 의해 복굴절률 0.13, 평균 섬유 직경 14.3μm의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 구성한 것을, 높이 0.6mm의 통상의 엠보스 가공을 더 실시한 단위 중량 250g/m²의 장섬유 부직포를 얻었다. 이는 직포층을 적층하지 않고, 또한 통상의 엠보스 가공을 실시했으나, 본원 발명에 따른 요철 가공을 행하지 않고 제작한 여과포이다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다. 여과 성능이 불충분함과 아울러 강도가 약했다.

[비교예 4]

여과포의 상하 여과층에 공지의 카드법에 의해 복굴절률 0.11, 평균 섬유 직경 14.3μm, 컷트 길이 51mm, 5회 크림프/인치, 단위 중량 210g/m²의 폴리페닐렌설파이드 단섬유 웹과 지지층에 단사 번수 20S×2의 폴리페닐렌설파이드 섬유의 방적사를 평직으로 한 단위 중량 80g/m²의 직포를 적층하여 니들 펀칭에 의해 적층 일체화한 적층체를 얻었다. 이어서, 적층체를 털태우기와 한 쌍의 평활한 금속 롤에 의해 통기 컨트롤을 행했으나, 요철 가공은 행하지 않고 여과포를 얻었다. 이하의 표 1에 얻어진 여과포의 특성과 여과 성능을 측정한 결과를 나타냈다. 비교예 4는 요철 가공을 행하지 않는 PPS 펠트로서 비교예 1의 PET 펠트 대신 PPS 펠트를 사용한 경우의 예이다.

표 1, 도 5 및 도 6으로부터, 여과포 표면에 요철 형상을 가진 여과포(실시예 1∼7)는 종래의 여과포(비교예 1∼4)에 비해 저압손이고 잘 막히지 않으며, 털림성이 뛰어난 필터 특성을 발현하는 것이 명백하다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따른 집진기용 여과포는 고속 여과 및 고함진 농도의 집진 조건 하에서도 포집 성능을 저해하지 않고 더스트가 잘 막히지 않고, 더스트 털림성이 양호한, 저압손이고 장수명의 필터 성능을 가짐으로써 버그 필터가 사용되는 집진기의 크기를 한정하지 않고, 다양한 집진기에 있어서 폭넓게 사용할 수 있다.

1…오목부,
2…볼록부,
3…여과포 표면의 부직포층,
3’…여과포 이면의 부직포층,
4…여과포의 지지층,
5…여과포 표면의 용융한 융착 부분,
6…여과포 표면의 조밀한 부분,
7…여과포 표면의 성긴 부분,
A…산부,
B…골부,
E…산부부터 골부까지의 높이(요철의 높이),
a-b…가로 방향,
c-d…세로 방향,

Claims

열가소성 섬유를 포함하는 부직포층의 여과층과 직포층의 지지층을 적층 일체화한 여과포로서, 상기 적층 일체화한 여과포의 적어도 여과 표면층이 산부부터 골부까지의 높이가 1.6mm∼16.0mm인 조밀이 다른 요철 형상을 가지며,
오목부, 볼록부, 요철부 중 어느 하나의 단위 면적 당 갯수가 10∼5000개/100cm²이며, 또한, 상기 여과 표면층에 용융한 융착 부분과 비융착 부분과 성긴 부분과 조밀한 부분이 혼재 되어 있는 것을 특징으로 하는 집진기용 여과포.
제1항에 있어서, 상기 적층 일체화한 여과포가, 한 쌍의 요철 롤러에 의한 요철 부여 장치, 엠보스 장치, 평판 프레스 장치 및 원통형 프레스 장치로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나의 장치를 이용하여 요철을 부형 가공하여 얻어진 것인 집진기용 여과포.
삭제
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과포에 수지 바인더가 부여되어 있는 집진기용 여과포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과포의 통기도가 1∼100cc/cm²/sec인 집진기용 여과포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부직포층의 여과층이, 섬유 직경이 0.1∼100μm, 단위 중량이 100∼900g/m²인 단섬유 부직포, 장섬유 부직포 또는 섬유 웹 중 어느 하나를 포함하는 집진기용 여과포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 직포층의 지지층이 멀티필라멘트, 모노필라멘트 또는 방적사 중 어느 하나를 포함하는 직포인 집진기용 여과포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과층의 열가소성 섬유는 복굴절률 0.06 이하의 폴리에스테르 섬유가 적층 또는 혼면된 것인 집진기용 여과포.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 여과층의 열가소성 섬유는 복굴절률 0.08 이하의 폴리페닐렌설파이드 섬유가 적층 또는 혼면된 것인 집진기용 여과포.
제8항에 있어서, 상기 부직포층의 여과층이 장섬유 부직포 또는 섬유 웹 중 어느 하나를 포함하는 집진기용 여과포.