KR101687426B1

KR101687426B1 - 필터용 여과재 및 필터 카트리지

Info

Publication number: KR101687426B1
Application number: KR1020117014577A
Authority: KR
Inventors: 다카요시 호소야; 신야 이나다; 히데키 가마다; 히로유키 가와이
Original assignee: 주식회사 쿠라레
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2016-12-19
Also published as: CN102264449B; US9498742B2; CA2748248A1; CN102264449A; CA2748248C; KR20110117062A; TWI530319B; US20110309014A1; EP2384803B1; JPWO2010073958A1; TW201032885A; EP2384803A4; WO2010073958A1; EP2384803A1; JP5646346B2

Abstract

정전 방사법에 의해 제조되고 평균 섬유 직경이 10 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하인 초극세 섬유의 집합체로 이루어지는 초극세 섬유 집합체층과, 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포로 이루어지는 기재가 적층된 시트 형상 적층체를 갖고, 복수의 특정 조건을 전부 만족시키는 필터용 여과재에 의해, 미크론 오더의 미립자를 높은 정밀도로 포집, 또는 분리하는 능력을 겸비하며, 또한 압력 손실이 낮고 여과 수명이 긴 필터용 여과재 및 그것을 사용한 필터 카트리지를 제공한다.

Description

필터용 여과재 및 필터 카트리지{FILTRATION MATERIAL FOR FILTERS, AND FILTER CARTRIDGE}

본 발명은, 기체 또는 액체 중에 함유되는 미크론 오더의 미소 입자 등을 고정밀도로 제거, 또는 분리하기 위한 필터용 여과재에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 낮은 압력 손실이고 여과 수명이 길며, 처리 능력이 우수한 필터용 여과재 및 그것을 사용한 필터 카트리지에 관한 것이다.

종래부터 부직포를 필터용 여과재에 사용하는 것이 검토되었다 (특허문헌 1). 그러나, 부직포를 사용한 필터용 여과재에는 여과 정밀도를 향상시키면, 압력 손실이 높아지고 여과 수명이 짧아지며, 또 압력 손실을 낮추고자 하면, 여과 정밀도가 저하된다는 상반되는 과제가 있다.

즉, 부직포 형상의 필터 여과재의 여과 성능은 섬유 직경이나 섬유 직경 분포에 의존하기 때문에, 멜트 블로운 (MB) 이나 스펀 본드 (SB) 와 같은 수법으로 얻어진 섬유에서는, 1 ㎛ 이상의 섬유 직경이고 섬도 편차도 많기 때문에, 정밀 여과, 한계 여과를 필요로 하는 미크론 입자 직경 오더의 입자를 포집하는 성능을 얻기는 어렵다. 더욱 여과 정밀도를 높이기 위해서는 캘린더 처리 등으로 섬유 밀도를 높일 필요가 있으며, 그 때문에 상기에서 예시한 바와 같은 과제가 있다.

또, 유리 섬유의 경우에는, 1 ㎛ 이하의 직경으로 이루어지는 섬유 직경으로 구성하는 시트 형상의 여과재를 얻을 수 있고, 그 여과재는 고효율의 포집 성능을 나타내는데, 상기 시트에는 바인더 성분이 함유되기 때문에, 필터의 사용 조건에 따라서는 용출물이 발생한다는 문제가 있다. 또, 섬유의 탈락이 발생하기 쉽다는 문제도 있다.

한편으로, 세공 직경의 표준 편차가 0.1 ㎛ 이하인 매우 정밀한 여과막과 같이 매우 높은 여과 정밀도를 갖고 있는 것도 있다 (특허문헌 2, 3). 그러나, 이들 막 형상 필터는 부직포 형상의 필터에 비해 막힘이 빨라 여과 수명이 짧다는 과제가 있었다.

일본특허 제3449429호 명세서 국제공개 제2002/064240호 팜플렛 일본 공개특허공보 2008-229612호

본 발명의 목적은, 종래의 부직포를 사용한 여과재에서는 불충분하였던 부분과, 막의 여과재에서는 불충분하였던 부분을 개량하여, 미크론 오더의 미립자를 높은 정밀도로 포집, 또는 분리하는 능력을 겸비하며, 또한 압력 손실이 낮고 여과 수명이 긴 필터용 여과재 및 그것을 사용한 필터 카트리지를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 압력 손실이 낮고 초수명 (超壽命) 이면서 미크론 오더의 미립자에 대하여 높은 포집 성능을 갖는 필터용 여과재의 개발에 대해 예의 검토한 결과, 정전 방사법에 의해 얻어지는 평균 섬유 직경이 10 ∼ 1000 ㎚ 인 나노 화이버를, 1 ㎛ 이상의 섬유로 구성된 기재에 적층한 필터용 여과재가, 높은 포집성과 높은 통액성을 겸비하여 종래부터는 예측할 수 없었던 고성능 여과재의 제조가 가능한 것을 알아냈다.

즉 본 발명은,

<1> 정전 방사법에 의해 제조되고 평균 섬유 직경이 10 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하인 초극세 섬유의 집합체로 이루어지는 초극세 섬유 집합체층과, 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포로 이루어지는 기재가 적층된 시트 형상 적층체를 갖고, 이하 (1) ∼ (5) 의 조건을 전부 만족시키는 필터용 여과재이다.

(1) 상기 초극세 섬유 집합체층의 단위 면적당 중량이 0.1 g/㎡ 이상 10 g/㎡ 이하일 것.

(2) 상기 초극세 섬유가 연속 장섬유일 것.

(3) 상기 초극세 섬유 집합체층의 평균 구멍 직경이 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하일 것.

(4) 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서, 상기 초극세 섬유 및 섬유의 질량 감소가 3 질량％ 이하일 것.

(5) 상기 초극세 섬유 및 섬유의 융해 온도가, 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하일 것.

<2> 상기 초극세 섬유 및 섬유 중 적어도 일방이, 폴리에스테르계 섬유 및 폴리아미드계 섬유 중 어느 것인 <1> 에 기재된 필터용 여과재이다.

<3> 상기 폴리아미드계 섬유가, 성분 전체의 60 몰％ 이상이 방향족 디카르복실산인 디카르복실산 성분과, 성분 전체의 60 몰％ 이상이 탄소수 6 ∼ 12 의 지방족 알킬렌디아민인 디아민 성분의 중축합에 의해 얻어지는 <2> 에 기재된 필터용 여과재이다.

<4> <1> ∼ <3> 중 어느 하나에 기재된 필터용 여과재를 적어도 일부에 포함하는 필터 카트리지이다.

<5> <1> ∼ <3> 중 어느 하나에 기재된 필터용 여과재의 제조 방법으로서,

폴리머를 용매에 용해 혹은 용융시켜 방사 원액을 조제하는 방사 원액 조제 공정과, 상기 방사 원액을 사용하여 정전 방사법에 의해 초극세 섬유 집합체층을 기재 상에 적층하는 적층 공정을 갖는 필터용 여과재의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 미크론 오더의 미립자를 고효율로 포집하는 필터용 여과재를 얻을 수 있다. 또 정전 방사법에 의해 얻어진 초극세 섬유 집합체층은, 매우 균일하고 미세한 세공 분포를 갖고 있기 때문에, 미크론 오더의 미립자를 고정밀도로 선택적으로 분리하는 필터용 여과재를 얻을 수 있다.

또한 정전 방사법에 의해 얻어지는 초극세 섬유 집합체층은, 적극적으로 에어 등에 의한 가압이나 흡인에 의한 감압을 실시하지 않고 고전압만을 드라이빙 포스로 하고 있으므로, 높은 공극률도 유지하고 있고, 고수명인 여과재로서 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1 은 본 실시형태의 필터용 여과재의 구성의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2 는 본 실시형태의 필터용 여과재의 구성의 다른 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3 은 본 실시형태의 필터용 여과재에 있어서의 초극세 섬유 집합체층을 제조하는 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.

이하, 본 발명을 실시형태에 의해 설명한다.

<필터용 여과재 및 그 제조 방법>

본 실시형태의 필터용 여과재는, 정전 방사법에 의해 제조된 평균 섬유 직경이 10 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하인 초극세 섬유의 집합체로 이루어지는 초극세 섬유 집합체층과, 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포로 이루어지는 기재가 적층된 시트 형상 적층체를 갖는 필터용 여과재이다.

상기 초극세 섬유 집합체층 (이하, 간단히 「집합체층」이라고 하는 경우가 있다) 을 구성하는 초극세 섬유의 평균 섬유 직경은 10 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하이다. 평균 섬유 직경이 1000 ㎚ 보다 큰 경우에는, 극세화가 충분하지 않고, 섬유 표면적이 저하되어, 필터로서의 포집 효율이 현저하게 저하된다. 또, 평균 섬유 직경이 10 ㎚ 보다 작은 경우에는, 가공성이 저하되어, 안정적인 생산이 곤란해진다.

포집 효율 및 생산성 쌍방을 고려한 경우, 상기 평균 섬유 직경은 40 ㎚ 이상 800 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하이다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 집합체층이란, 초극세 섬유가 집합한 형태로 이루어지는 것이면 특별히 제한되지 않고, 완전한 층을 형성하고 있지 않은 것도 포함된다. 예를 들어, 부직포의 형태여도 되고, 섬유의 집합 밀도가 부분적으로 불균일한 반부직포 상태인 것 등도 포함된다.

한편, 부직포 또는 직물인 기재를 구성하는 섬유의 평균 섬유 직경은 1 ㎛ 이상이다. 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 미만이면, 후술하는 바와 같이 시트의 인장 강력이 낮아, 필터로서 가공할 때의 가공성이 나빠질 뿐만 아니라, 필터로서의 내구성도 나빠진다. 필터로서의 포집 성능은 초극세 섬유로 구성되는 집합체층에서 확보하고, 필터의 가공성이나 내구성은 기재에서 확보하도록 하는 것이 좋다. 기재를 구성하는 섬유의 평균 섬유 직경은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이다.

또, 상기 초극세 섬유 집합체층의 단위 면적당 중량은 0.1 g/㎡ 이상 10 g/㎡ 이하이다. 집합체층의 단위 면적당 중량이 0.1 g/㎡ 미만에서는 효율적으로 미립자를 보충하기 곤란해지고, 10 g/㎡ 보다 크면 가공성이나 생산성이 나빠진다. 바람직하게는 0.2 g/㎡ 이상 8 g/㎡ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 g/㎡ 이상 5 g/㎡ 이하이다.

또, 상기 집합체층을 구성하는 초극세 섬유가 연속 장섬유일 필요가 있다. 단섬유로 이루어지는 부직포 등에서는, 섬유 탈락의 가능성이 있기 때문에, 필터용 여과재로는 바람직하지 않다. 또, 본 실시형태에서는, 상기 집합체층만으로는 섬유 직경이 가늘어 충분한 강도를 얻을 수 없기 때문에, 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 부직포 또는 직포로 이루어지는 기재와 적층시켜 사용한다.

또한, 상기 연속 장섬유란, 길이가 10 ㎝ 이상인 섬유를 말한다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 초극세 섬유 및 섬유에 관해서는, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서, 상기 초극세 섬유 및 섬유의 질량 감소가 3 질량％ 이하일 필요가 있고, 또 상기 초극세 섬유 및 섬유의 융해 온도가, 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하일 필요가 있다.

상기 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 3 질량％ 를 초과하면, 여과 성능에 영향을 미치게 된다.

상기 질량 감소는 2 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 상기 융해 온도가 200 ℃ 미만이면 필터로서 충분한 내열성을 확보할 수 없고, 450 ℃ 를 초과하면 후술하는 멜트 블로운 등에 의한 방사가 곤란해진다.

상기 융해 온도는 220 ℃ 이상 450 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 250 ℃ 이상 450 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태의 필터용 여과재는, 후술하는 제조 방법에 의해 기재 표면에 초극세 섬유로 이루어지는 집합체층을 형성함으로써 얻어지는데, 그 집합체층의 평균 구멍 직경은 0.01 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하일 필요가 있고, 구멍 직경 분포의 변동률은 10 ％ 이하인 것이 바람직하다.

평균 구멍 직경이 5 ㎛ 보다 크면 미크론 오더의 입자를 포집하기 곤란하고, 평균 구멍 직경이 0.01 ㎛ 미만이면, 통액 저항이 급격하게 증가하기 때문에, 압력 손실이 증대되고, 여과 능력이 대폭 저하된다. 통액성 및 포집 효율을 고려한 경우, 평균 구멍 직경은 0.1 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 상기 구멍 직경 분포의 변동률이 10 ％ 보다 크면, 어느 일정 이상 또는 이하의 미크론 오더 사이즈의 미립자를 선택적으로 분리하기 어렵다. 미립자의 선택적인 분리를 고려하면, 구멍 직경 분포의 변동률은 10 ％ 이하인 것이 바람직하다.

상기 구멍 직경 분포의 변동률은 8 ％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 7 ％ 이하인 것이 보다 더 바람직하다.

이상의 특성을 만족시키는 본 실시형태의 필터용 여과재는, 필터로서 사용하였을 때의 포집 성능이 우수하고, 입경이 0.5 ㎛ 또는 1.0 ㎛ 인 단분산 실리카 미립자 0.2 g/㎥ 를 함유시킨 초순수를, 300 ㎖/min 의 유량으로 유통시킨 경우의 상기 단분산 실리카 미립자 포집 효율이 99 ％ 이상인 것이 바람직하다. 그 포집 효율은 99.9 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태의 필터용 여과재에 사용되는 초극세 섬유 및 섬유를 구성하는 폴리머의 구체예로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌테레프탈레이트 등의 방향족 폴리에스테르; 폴리락트산, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트아디페이트, 폴리하이드록시부틸레이트-폴리하이드록시발레레이트 공중합체, 폴리카프로락톤 등의 지방족 폴리에스테르 및 그 공중합체; 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 10, 나일론 12, 나일론 6-12 등의 지방족 폴리아미드 및 그 공중합체; 오르토페닐렌디아민, 메타페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 2,4-톨루엔디아민, 4,6-디메틸메타페닐렌디아민, 2,4-디아미노메시틸렌, 4-클로로메타페닐렌디아민, 5-니트로메타페닐렌디아민 등의 방향족 디아민 성분과, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 비페닐디카르복실산, 나프탈렌디카르복실산 및 이들의 산 무수물, 할로겐화물 등의 유도체 등의 방향족 디카르복실산 성분을 모노머 단위로 하여 중축합시켜 얻어지는 방향족 폴리아미드; 폴리스티렌계 중합체; 폴리디엔계 중합체; 염소계 중합체; 폴리우레탄계 중합체; 불소계의 엘라스토머 등 중에서 적어도 한 종류를 선택하여 사용할 수 있다. 물론, 이들 폴리머는 공중합 성분에 의해 공중합되어 있어도 된다. 예를 들어, 상기 방향족 폴리에스테르에서는, 테레프탈산의 일부나 디올의 일부가 다른 디카르복실산이나 디올로 치환되어 있어도 된다.

이들 중에서는, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 어느 것 (즉 폴리에스테르계 섬유 및 폴리아미드계 섬유 중 어느 것) 이 상기 내열성 및 내약품성을 모두 만족시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 특히 액체 필터로서 사용하려면, 내약품성, 내구성, 내열성 등의 성능이 양호할 필요가 있어, 상기 어느 것으로부터 목적에 따른 성능을 갖는 폴리머를 적절히 선정하면 된다.

상기 폴리에스테르로는, 비교적 융해 온도가 높은 전 (全) 방향족 폴리에스테르가 바람직하고, 특히 용융 액정 형성성 전방향족 폴리에스테르가 보다 바람직하다. 용융 액정 형성성 전방향족 폴리에스테르는, 방향족 디올, 방향족 디카르복실산, 방향족 하이드록시카르복실산 등으로부터 유도되는 반복 구조 단위를 갖는 것인데, 구체적으로는 하기 구조식 (1) ∼ (12) 에 나타내는 반복 구성 단위의 조합으로 이루어지는 폴리머가 바람직하다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

용융 액정성 폴리에스테르의 융해 온도 (Tm) 는, 방사성 등의 면에서 260 ∼ 360 ℃ 가 바람직하고, 270 ∼ 320 ℃ 인 것이 보다 바람직하다. 특히 바람직하게는, 구조식 (11) 에 나타내는 (A), (B) 의 구성 단위로 이루어지는 부분이 60 몰％ 이상인 용융 액정성 폴리에스테르이고, 특히 (A) 및 (B) 의 합계량에 대한 (B) 성분이 5 ∼ 45 몰％ 의 범위인 방향족 폴리에스테르가 방사성이나 섬유 물성 등의 면에서 가장 바람직하다.

또, 성분 중에는, 그 강력이 실질적으로 저하되지 않는 범위에서 다른 폴리머 혹은 첨가제 (안료, 카본, 열안정제, 자외선 흡수제, 활제, 형광 증백제 등) 를 함유하고 있어도 된다.

본 실시형태에 있어서는, 상기 중에서도 폴리아미드계 섬유가 보다 바람직하고, 특히 디카르복실산 성분의 60 몰％ 이상이 방향족 디카르복실산인 디카르복실산 성분과 디아민 성분의 60 몰％ 이상이 탄소수 6 ∼ 12 의 지방족 알킬렌디아민인 디아민 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리머로 이루어지는 폴리아미드계 섬유 (이하, 「특정 폴리아미드계 섬유」라고 하는 경우가 있다) 인 것이 바람직하다. 이와 같은 폴리머는, 내열성뿐만 아니라 내약품성도 종래의 폴리아미드나 폴리에스테르에 비해 양호하고, 특히 액체 필터로는 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 특정 폴리아미드계 섬유를 구성하는 폴리머에 있어서, 방향족 디카르복실산으로는 내열성, 내약품성의 면에서 테레프탈산이 바람직하고, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,4-페닐렌디옥시디아세트산, 디펜산, 디벤조산, 4,4'-옥시디벤조산, 디페닐메탄-4,4'-디카르복실산, 디페닐술폰-4,4'-디카르복실산, 4,4'-비페닐디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산을 1 종 또는 2 종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.

이러한 방향족 디카르복실산의 함유량은, 디카르복실산 성분의 60 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 75 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

상기 방향족 디카르복실산 이외의 디카르복실산으로는, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 3,3-디에틸숙신산, 글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 아디프산, 2-메틸아디프산, 트리메틸아디프산, 피멜린산, 아젤라인산, 세바스산, 수베르산 등의 지방족 디카르복실산; 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산을 들 수 있으며, 이들 산은 1 종류뿐만 아니라 2 종류 이상 사용할 수 있다.

그 중에서도, 내열성, 내약품성의 면에서 디카르복실산 성분이 100 ％ 상기 방향족 디카르복실산인 것이 바람직하다. 추가로 트리멜리트산, 트리메스산, 피로멜리트산 등의 다가 카르복실산을 섬유화가 용이한 범위에서 함유시킬 수도 있다.

또, 디아민 성분의 60 몰％ 이상은 탄소수가 6 ∼ 12 인 지방족 알킬렌디아민으로 구성되는 것이 바람직하고, 이러한 지방족 알킬렌디아민으로는, 1,6-헥산디아민, 1,8-옥탄디아민, 1,9-노난디아민, 1,10-데칸디아민, 1,11-운데칸디아민, 1,12-도데칸디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 3-메틸-1,5-펜탄디아민, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디아민, 2,4,4-트리메틸-1,6-헥산디아민, 2-메틸-1,8-옥탄디아민, 5-메틸-1,9-노난디아민 등의 직사슬 또는 측사슬을 갖는 지방족 디아민 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 내약품성의 면에서 1,9-노난디아민, 1,9-노난디아민과 2-메틸-1,8-옥탄디아민의 병용이 바람직하다.

또, 상기 지방족 알킬렌디아민의 함유량은, 75 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 특히 90 몰％ 이상인 것이 내약품성의 면에서 특히 바람직하다.

또한, 상기 폴리아미드계 섬유 및 폴리에스테르계 섬유를 구성하는 폴리아미드 및 폴리에스테르는, 그 분자 사슬 말단기의 10 ％ 이상이 말단 봉지제에 의해 봉지(封止)되어 있는 것이 바람직하고, 말단의 40 ％ 이상이 봉지되어 있는 것이 보다 바람직하고, 말단의 70 ％ 이상이 봉지되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 분자 사슬의 말단을 봉지함으로써, 얻어지는 섬유의 내열성, 내약품성이 우수한 것이 된다.

상기 말단 봉지제로는, 예를 들어 폴리아미드에 관해서는 폴리아미드 말단의 아미노기 또는 카르복실기와 반응성을 갖는 단관능성의 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 반응성 및 봉지 말단의 안정성 등의 면에서 모노카르복실산, 모노아민이 바람직하다. 취급의 용이성, 반응성, 봉지 말단의 안정성, 가격의 면에서 모노카르복실산이 바람직하다. 모노카르복실산으로는, 예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 벤조산 등을 들 수 있다. 또한, 말단의 봉지율은 ¹H-NMR 에 의해, 각 말단기에 대응하는 특성 시그널의 적분값으로부터 구할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 필터용 여과재의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 필터용 여과재는, 기재 상에 초극세 섬유 집합체층을 적층하는 공정 (적층 공정) 을 거침으로써 제조된다. 그리고, 상기 집합체층을 구성하는 초극세 섬유를 제조하는 수단으로는 정전 방사법을 사용한다. 멜트 블로운법이나 스펀 본드법으로는 10 ∼ 1000 ㎚ 의 섬유 직경을 얻기 어렵고, 나아가서는 세공 직경 분포의 표준 편차가 커, 0.1 이하로 하는 것은 매우 곤란하다. 유리 섬유에 대해서도 동일하며, 초지법 (抄紙法) 에 의해 얻어진 부직포에서는 표준 편차 0.1 이하의 균일한 부직포를 얻기 곤란하다.

따라서, 상기 적층 공정에 앞서, 정전 방사에 사용하기 위한 폴리머의 용해액 혹은 용융액 (방사 원액) 을 조제하는 것 (방사 원액 조제 공정) 이 필요하다.

-방사 원액 조제 공정-

본 공정에서는, 정전 방사되는 초극세 섬유의 방사 원액을 조제한다. 이 방사 원액으로는, 폴리머를 용해시킬 수 있는 용매에 용해시킨 용해액, 및 폴리머를 용융시킨 용융액 모두 사용할 수 있다.

상기 용해액의 조제에 사용하는 용매로는, 물, 유기 용제 등을 문제없이 사용할 수 있다. 이 용매에 폴리머를 용해시키고, 균일하게 입상 겔물을 없애어 용해시킨 것을 방사 원액으로 한다. 또, 폴리머를 용융시켜 상기 용융액을 조제하는 경우에는, 압출기로 가열 용융시키고 나서 원액으로서 사용하면 된다.

-적층 공정-

다음으로, 상기 방사 원액 (용해액, 용융액) 을 사용하여, 정전 방사법에 의해 폴리머를 부직포 또는 직물로 이루어지는 기재 상에 적층한다. 정전 방사 방법으로는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 방사 원액을 공급할 수 있는 도전성 부재에 고전압을 인가함으로써, 접지된 대극 (對極) 측에 초극세 섬유를 퇴적시키는 방법을 취할 수 있다. 이로써, 원액 공급부로부터 토출된 방사 원액이 대전 분열되고, 이어서 전기장에 의해 액적의 일점 (一點) 으로부터 화이버가 연속적으로 인출되어, 분할된 섬유가 다수 확산된다. 폴리머의 농도가 10 질량％ 이하여도, 용매는 섬유 형성과 미세화의 단계에서 건조되기 쉽고, 원액 공급부로부터 수 ㎝ ∼ 수십 ㎝ 떨어져 설치된 벨트 혈상 혹은 시트 형상의 기재에 퇴적된다. 퇴적과 함께 반건조 섬유는 미세 교착되어 섬유 사이의 이동이 방지되고, 새로운 미세 섬유가 축차 퇴적되어, 치밀한 시트 형상 적층체가 얻어진다.

이하, 도면에 의해 본 실시형태에 있어서의 정전 방사법을 설명한다. 도 3 은 정전 방사 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 3 에 있어서, 방사 원액은 정량 펌프 (1) 로부터 계량 송액되고, 분배 정류 블록 (2) 에 의해 균일한 압력과 액량이 되도록 분배되어 구금부 (3) 에 보내진다. 구금부 (3) 에는 중공 바늘 형상의 1 홀마다 돌출시킨 구금 (4) 이 장착되고, 전기 절연부 (5) 에 의해 전기가 구금부 (3) 전체로 누설되는 것을 방지하고 있다. 도전 재료로 제조된 돌출된 구금 (4) 은, 무단 (無端) 컨베이어로 이루어지는 형성 시트 인취 장치 (7) 의 진행 방향에 직각 방향으로 다수 병렬로 수직 하방향으로 장착되고, 직류 고전압 발생 전원의 일방의 출력 단자를 그 돌출된 구금 (4) 에 장착하여, 각 돌출된 구금 (4) 은 도선에 의해 인가를 가능하게 하고 있다. 형성 시트 인취 장치 (7) 의 무단 컨베이어에는 어스를 취한 도전성 부재 (8) 가 장착되어, 인가된 전위를 중화시킬 수 있도록 되어 있다.

구금부 (3) 로부터 돌출된 구금 (4) 에 압송된 방사 원액은 대전 분열되고, 이어서 전기장에 의해 액적의 1 점으로부터 화이버가 연속적으로 인출되어, 분할된 섬유가 다수 확산되고, 반건조 상태에서 형성 시트 인취 장치 (7) 의 도전성 부재 (8) 에 설치된 기재 상에 퇴적된다. 그 후, 상기 교착이 진행되어, 형성 시트 인취 장치 (7) 에 의해 이동되고, 그 이동과 함께 다음의 돌출된 구금 (4) 의 미세 섬유의 퇴적을 받아, 차례차례 퇴적을 반복하면서 치밀하고 균일한 시트 형상 적층체가 제조된다.

또한, 이 때 제조되는 초극세 섬유의 섬유 직경은, 폴리머의 원액 농도, 구금 (4) 과 형성 시트 인취 장치 (7) 사이의 거리 (극간 거리), 구금 (4) 에 인가되는 전압 등의 조건에 의해 소정의 섬유 직경으로 제어할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 기재로서 사용하는 직물, 부직포의 제조 방법에 대해 설명한다.

기재가 되는 직물의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 또, 부직포로서의 제조 방법도 특별히 한정되지 않고, 스펀 본드법, 멜트 블로운법, 스펀 레이스법, 서멀 본드법, 케미컬 본드법, 에어 레이드법, 니들 펀치법 등, 모두 바람직하게 적응할 수 있다. 또한, 기재를 구성하는 섬유는, 구성되는 섬유의 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 것이면 목적에 따라 임의로 선정할 수 있다.

상기 기재에는, 상기와 같이 정전 방사법에 의해 초극세 섬유가 적층된다. 적층시키는 양은, 단위 면적당 중량으로 0.1 ∼ 10.0 g/㎡ 의 범위이고, 바람직하게는 0.2 ∼ 8.0 g/㎡ 의 범위에서 적층하면 된다. 그 초극세 섬유의 적층량이 0.1 g/㎡ 미만이면, 포집 대상을 충분히 방지할 수 없게 된다. 반대로 초극세 섬유의 적층량이 10.0 g/㎡ 를 초과하면, 통액 저항이 높아져, 수명이 짧은 것이 된다.

이어서, 이와 같이 하여 적층된 초극세 섬유 집합체층과 기재를, 엠보스나 캘린더에 의한 서멀 본드, 또는 각종 접착제에 의한 케미컬 본드 등에 의해 접착시켜, 시트 형상 적층체로 하면 된다.

도 1, 도 2 에 본 실시형태의 필터용 여과재의 일례의 단면 구성을 모식적으로 나타낸다. 본 실시형태의 필터용 여과재는, 상기 시트 형상 적층체를 갖고 있으면 되고, 적층 구성으로는, 시트 적층체의 최표면이 기재가 되는 상태이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같은 초극세 섬유 집합체층 (10) 의 단일층의 양면이 기재 (20) 에 의해 샌드위치된 상태, 혹은 도 2 에 나타내는 바와 같은 복수의 초극세 섬유 집합체층 (10) 과 기재 (20) 가 적층되고 집합체층 (10) 의 양면이 기재 (20) 에 의해 샌드위치된 상태 등, 어느 경우도 바람직하게 채용할 수 있다. 한편, 필터용 여과재의 최표면이 초극세 섬유 집합체가 되는 경우에는, 외부로부터의 물리적 손상에 의해 집합체층이 파손될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 또, 얻어진 필터용 여과재는, 필요에 따라 열 프레스 또는 냉간 프레스에 의해 목적으로 하는 두께로 조정할 수도 있다.

또, 본 실시형태의 목적이나 효과를 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 가소제, 산화 방지제, 활제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 대전 방지제, 난연제, 윤활제, 결정화 속도 지연제, 착색제 등을 첨가해도 전혀 상관없다.

또한, 본 실시형태의 필터용 여과재는, 목적에 따라 일렉트렛 가공에 의한 대전 처리, 플라스마 방전 처리나 코로나 방전 처리에 의한 친수화 처리 등의 후가공 처리를 실시해도 된다.

<필터 카트리지>

본 실시형태의 필터 카트리지는, 상기 본 실시형태의 필터용 여과재를 적어도 일부에 포함하는 것이다.

구체적으로는, 본 실시형태의 필터용 여과재는, 예를 들어 뎁스 필터 카트리지 또는 서피스 필터 카트리지 중 어느 쪽에 있어서도 사용 가능하지만, 한층이라도 충분한 포집 효율을 갖고 있고, 통액·통기성을 고려하면, 플리트 형상으로 가공한 서피스 필터 카트리지로서 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 시트 형상 적층체를 갖는 필터용 여과재는, 미소 더스트에 대한 포집 성능이 높다. 또, 초극세 섬유 집합체층은, 적극적으로 에어 등에 의한 가압이나 흡인에 의한 감압을 실시하지 않고 고전압만이 드라이빙 포스로서 형성되는 점에서, 높은 공극률도 유지하고 있으므로, 통기성, 통액성도 양호한 시트가 된다. 나아가서는, 필터의 가공성이나 내구성 (내열성, 내약품성을 포함한다) 도 유지하고 있으므로, 고수명의 여과재로서 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적인 용도 분야로는, 예를 들어 제약 공업 분야, 전자 공업 분야, 식품 공업 분야, 자동차 공업 분야, 화학 공업 등의 액체 여과 분야 등을 들 수 있다.

특히 내열성이나 내약품성이 요구되는 필터 등의 용도에 바람직하고, 보다 구체적으로는, 예를 들어 열이나 약품에 의한 멸균 처리를 실시하여 사용되는 식품·의약품용 필터, 산성·알칼리성 조건 중에서 사용되는 반도체 제조용이나 파인 케미컬용 여과 필터, 소각로·보일러 등 고온, 산성 조건하에서 더스트를 집진 (集塵) 하는 버그 필터 등을 들 수 있고, 나아가서는, 이들을 반복 사용하기 위해 산, 알칼리, 유기 약품 등에 의한 필터 세정에도 충분히 대응할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

<각 측정·평가 방법>

이하에 실시예 또는 비교예에 있어서 채용한 평균 섬유 직경, 단위 면적당 중량, 평균 구멍 직경 및 구멍 직경 분포의 표준 편차, 또한 여과 성능 평가의 각 측정 또는 평가 방법을 나타낸다.

(평균 섬유 직경)

현미경 (주사형 전자 현미경; 히타치 제작소사 제조의「S-510」) 에 의해 배율 5000 배로 촬영한 초극세 섬유 및 섬유 단면의 확대 사진으로부터, 무작위로 20 개를 선택하여 그것들의 섬유 직경을 측정하고, 그 평균값을 평균 섬유 직경으로 하였다.

(집합체층의 단위 면적당 중량)

JIS-L1906 「일반 장섬유 부직포 시험 방법」에 준거하여 측정하였다. 또한, 집합체층의 단위 면적당 중량은, 처음에 기재만 질량을 측정하고, 이어서 정전 방사 후의 시트 형상 적층체의 질량을 측정하여, 그 질량차를 구함으로써 구하였다.

(집합체층의 평균 구멍 직경)

정전 방사 후의 시료를 사용하여 콜터 일렉트로닉스사 제조의 「colter POROMETERⅡ」에 의해 측정 모드는 WET-DRY 방식으로 집합체층의 평균 구멍 직경을 측정하였다. 측정 전에 시료를 GALWICK (니시바나 산업 (주) 제조, 표면 장력 : 15.7 dyne/㎝) 에 침지시키고, 침지 후의 습윤 샘플을 측정에 사용하였다.

(구멍 직경 분포의 표준 편차)

표준 편차 (C) 는, 상기 평균 구멍 직경의 측정에 의해 얻어진 「평균 구멍 직경 (D)」, 「구멍 직경 (Dn)」및 「각 구멍 직경에 있어서의 빈도 (Zn)」로부터 하기 식으로 산출을 실시하였다.

(여과 성능 평가)

입경이 0.5 ㎛ 또는 1.0 ㎛ 인 단분산 실리카 미립자 0.2 g/㎥ 를 함유시킨 초순수를 300 ㎖/min 의 유량으로 각 필터용 여과재에 유통시킨 경우의 포집 효율 및 압력 손실을 측정하였다.

-포집 효율-

포집 효율은, 상기 실리카 미립자를 함유하는 초순수를 300 ㎖/min 의 유량으로 통과시키고, 흡광도법에 의해 통과 전후의 액 농도를 측정하여, 각각 입경 0.5 ㎛ 의 실리카 미립자에 대한 포집 효율 1, 입경이 1.0 ㎛ 인 실리카 미립자에 대한 포집 효율 2 를 산출하였다. 수치가 높을수록 포집 효율이 우수하다고 할 수 있다.

-압력 손실-

압력 손실은, 여과재 통과 전후의 압력차로서 산출하였다.

<실시예 1>

(기재의 제조)

먼저 부직포로 이루어지는 기재를 제조하였다.

디카르복실산 성분이 테레프탈산 100 몰％ 와, 디아민 성분이 1,9-노난디아민 50 몰％ 및 2-메틸-1,8-옥탄디아민 50 몰％ 의 중축합에 의해 얻어진 폴리아미드 (이하,「PA9T」로 약기한다. 극한 점도 : 0.8 ㎗/g, 말단 봉지율 : 91 ％, 융점 : 265 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 를 제조하였다. 그 PA9T 를 300 ℃ 에서 용융 방사하여, 2.9 dtex 의 바인더 섬유를 얻었다. 또, 이 섬유를 핫 플레이트 온도 200 ℃ 에서 연신하여, 0.7 dtex (평균 섬유 직경 : 7.3 ㎛) 의 주체 섬유를 얻었다. 얻어진 주체 섬유 70 질량％ 및 바인더 섬유 30 질량％ 를 첨가하고 혼합하여 원료로 하고, 이것을 장망 (長網) 초지기에 의해 초지하고, 양키형 건조기에 의해 건조시켜, 단위 면적당 중량이 28.5 g/㎡, 두께가 0.13 ㎜ 인 습식 부직포 기재를 얻었다.

(시트 형상 적층체의 제조)

다음으로, 초극세 섬유 집합체층을 형성한다. 먼저, PA9T 를 10 질량％ 가 되도록 포름산 용매에 투입 후, 25 ℃ 에서 정치 (靜置) 용해시켜 방사 원액을 얻었다. 얻어진 방사 원액을 사용하여 도 3 에 나타낸 방사 장치에 의해 정전 방사를 실시하였다. 구금 (4) 으로서 내경이 0.9 ㎜ 인 니들을 사용하였다. 또, 구금 (4) 과 형성 시트 인취 장치 (7) 사이의 거리는 12 ㎝ 로 하였다. 또한, 형성 시트 인취 장치 (7) 에 상기에서 얻어진 습식 부직포 기재를 감았다. 이어서, 컨베이어 속도 0.1 m/분으로 하여 방사 원액을 소정의 공급량으로 구금 (4) 으로부터 압출하고, 구금 (4) 에 20 ㎸ 인가 전압을 부여하고, 실린더 상의 부직포 기재 상에 섬유 직경이 100 ㎚ 인 초극세 섬유를 단위 면적당 중량으로 2.0 g/㎡ 가 되도록 적층시켜, 기재와 초극세 섬유 집합체층을 적층한 시트 형상 적층체로 하였다.

(필터용 여과재의 제조)

다음으로, 상기에서 얻어진 시트 형상 적층체와, 상기에서 얻어진 기재를, 초극세 섬유 집합체층을 사이에 두는 형태로 캘린더 처리 (캘린더 조건은, 온도 : 140 ℃, 접압 : 0.1 ㎫, 처리 속도 : 5 m/분) 에 의해 첩합 (貼合) 하여, 필터용 여과재 1 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 (1) 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다. 또한, 표 중 「NF」는 초극세 섬유를 나타낸다.

<실시예 2>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 초극세 섬유의 적층량을 5.0 g/㎡ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 2 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 2 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<참고예>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 정전 방사에 사용한 초극세 섬유의 방사 원액 농도를 25 ％ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 3 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 3 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 4>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 정전 방사에 사용한 초극세 섬유의 방사 원액 농도를 8 ％ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 4 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 4 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 5>

실시예 1 에서 얻어진 필터용 여과재 1 을 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 5 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 5 의 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 6>

실시예 1 에서 얻어진 필터용 여과재 1 을 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 6 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 6 의 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 7>

실시예 1 에 있어서, 기재 및 초극세 섬유 집합체층을 구성하는 섬유용 수지를 1,6-헥사메틸렌디아민 50 몰％, 아디프산 25 몰％ 및 테레프탈산 25 몰％의 중축합에 의해 얻어진 폴리아미드 (이하, 「PA6T」로 약기한다. 극한 점도 : 0.85 ㎗/g, 말단 봉지율 : 90 ％, 융점 : 310 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 시트 형상 적층체, 또한 필터용 여과재 7 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 7 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 8>

실시예 7 에서 얻어진 필터용 여과재 7 을 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 8 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 8 의 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 9>

실시예 7 에서 얻어진 필터용 여과재 7 을 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 9 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 9 의 여과 성능을 표 3 에 각각 나타낸다.

<실시예 10>

실시예 1 에 있어서, 기재 및 초극세 섬유 집합체층을 구성하는 섬유용 수지를 1,6-헥사메틸렌디아민 50 몰％, 이소프탈산 25 몰％ 및 테레프탈산 25 몰％의 중축합에 의해 얻어진 폴리아미드 (이하, 「PA6-IT」로 약기한다, 극한 점도 : 0.90 ㎗/g, 말단 봉지율 : 92 ％, 융점 : 320 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 시트 형상 적층체, 또한 필터용 여과재 10 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 10 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<실시예 11>

실시예 10 에서 얻어진 필터용 여과재 10 을 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 11 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 11 의 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<실시예 12>

실시예 10 에서 얻어진 필터용 여과재 10 을 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 12 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 12 의 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<실시예 13>

실시예 1 에 있어서, 기재 및 초극세 섬유 집합체층을 구성하는 섬유용 수지를 1,6-헥사메틸렌디아민 25 몰％, 메틸펜타디아민 25 몰％ 및 테레프탈산 50 몰％의 중축합에 의해 얻어진 폴리아미드 (이하, 「PA5-MT」로 약기한다. 극한 점도 : 0.94 ㎗/g, 말단 봉지율 : 93 ％, 융점 : 305 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 시트 형상 적층체, 또한 필터용 여과재 13 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 13 의 구성, 특성을 표 1 에, 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<실시예 14>

실시예 13 에서 얻어진 필터용 여과재 13 을 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 14 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 14 의 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<실시예 15>

실시예 13 에서 얻어진 필터용 여과재 13 을 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 15 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 15 의 여과 성능을 표 4 에 각각 나타낸다.

<비교예 1>

폴리프로필렌 (PP) 섬유 (융점 : 160 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 로 이루어지는 멜트 블로운 (MB) 부직포로 구성된 필터 (아드반텍사 제조, 품명 「TCP-LX」) 를 준비하고, 평균 구멍 직경 등의 측정 등을 실시하였다.

상기 필터의 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 5 에 각각 나타낸다. 또한, 평균 구멍 직경, 표준 편차 등에 대해서는 보수층의 측정값이지만, 집합체층의 란에 기재하였다.

<비교예 2>

폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, 융점 : 327 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 으로 이루어지는 멤브레인 필터 (아드반텍사 제조, 구멍 직경 : 0.5 ㎛, 품명 「T050A」) 를 준비하고, 평균 구멍 직경 등의 측정 등을 실시하였다.

<비교예 3>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 초극세 섬유의 적층량을 12 g/㎡ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 16 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 16 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 5 에 각각 나타낸다.

<비교예 4>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 초극세 섬유의 적층량을 0.05 g/㎡ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 17 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 17 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 5 에 각각 나타낸다.

<비교예 5>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 기재의 섬유 직경을 0.5 ㎛ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 필터용 여과재 18 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 18 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 5 에 각각 나타낸다.

<비교예 6>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 정전 방사에 사용한 초극세 섬유의 방사 원액을, 수평균 분자량 15 만의 폴리아크릴로니트릴 (PAN, 융점 : 140 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 8 질량％) 을 디메틸포름아미드에 용해시킨 10 질량％ 농도의 용액으로 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 필터용 여과재 19 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 19 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 7>

비교예 6 에서 얻어진 필터용 여과재 19 를 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 20 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 20 의 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 8>

비교예 6 에서 얻어진 필터용 여과재 19 를 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 21 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 21 의 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 9>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 정전 방사에 사용한 초극세 섬유의 방사 원액을, 수평균 분자량 20 만의 나일론 6 (PA6, 융점 : 225 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 5 질량％) 을 포름산에 용해시킨 10 질량％ 농도의 용액으로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 필터용 여과재 22 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 22 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 10>

비교예 9 에서 얻어진 필터용 여과재 22 를 70 ℃ 의 10 질량％ NaOH 수용액 중에서 2 시간 처리한 후, 수세, 건조시켜, 필터용 여과재 23 을 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 23 의 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 11>

실시예 1 의 시트 형상 적층체의 제조에 있어서, 정전 방사에 사용한 초극세 섬유의 방사 원액을, 수평균 분자량 25 만의 폴리불화비닐리덴 (PVDF, 융점 : 160 ℃, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서의 질량 감소가 1 질량％ 미만) 을 디메틸아세트산에 용해시킨 20 질량％ 농도의 용액으로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 필터용 여과재 24 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 24 의 구성, 특성을 표 2 에, 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

<비교예 12>

비교예 11 에서 얻어진 필터용 여과재 24 를 180 ℃ 에서 2 시간 처리하여, 필터용 여과재 25 를 제조하였다.

얻어진 필터용 여과재 25 의 여과 성능을 표 6 에 각각 나타낸다.

표 4 ∼ 6 에 나타내는 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 필터용 여과재를 사용한 경우에는, 모두 포집 효율이 높고, 압력 손실은 낮게 억제된 결과가 되었다.

한편, 시판되는 필터나 본원에 규정하는 요건을 만족시키지 않는 필터용 여과재를 사용한 경우에는, 포집 효율 및 압력 손실 중 적어도 어느 것에 있어서 어떠한 문제가 발생하였다.

산업상 이용가능성

본 발명의 필터용 여과재는, 높은 공극률도 유지하고 있으므로, 통기성, 통액성도 양호하고, 나아가서는 필터로 한 경우의 가공성이나 내구성 (내열성, 내약품성을 포함한다) 도 유지하고 있는 점에서, 고수명의 여과재로서 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적인 용도 분야로는, 예를 들어 제약 공업 분야, 전자 공업 분야, 식품 공업 분야, 자동차 공업 분야, 화학 공업 등의 액체 여과 분야 등을 들 수 있다.

Claims

정전 방사법에 의해 제조되고 평균 섬유 직경이 10 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하인 초극세 섬유의 집합체로 이루어지는 초극세 섬유 집합체층과, 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이상인 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포로 이루어지는 기재가 적층된 시트 형상 적층체를 갖고, 이하 (1) ∼ (5) 의 조건을 전부 만족시키는 필터용 여과재.
(1) 상기 초극세 섬유 집합체층의 단위 면적당 중량이 0.1 g/㎡ 이상 10 g/㎡ 이하일 것.
(2) 상기 초극세 섬유가 연속 장섬유일 것.
(3) 상기 초극세 섬유 집합체층의 평균 구멍 직경이 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하일 것.
(4) 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 톨루엔, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥사논, 테트라하이드로푸란, 디메틸술포옥사이드, 1,4-디옥산, 피리딘, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트, 10 질량％ 수산화나트륨 수용액 및 10 질량％ 황산 수용액을 사용한 JIS K 7114 에 준한 내약품성 평가에 있어서, 상기 초극세 섬유 및 섬유의 질량 감소가 3 질량％ 이하일 것.
(5) 상기 초극세 섬유 및 섬유의 융해 온도가, 200 ℃ 이상 450 ℃ 이하일 것.
제 1 항에 있어서,
상기 초극세 섬유 및 섬유 중 적어도 일방이, 폴리에스테르계 섬유 및 폴리아미드계 섬유 중 어느 것인 필터용 여과재.
제 2 항에 있어서,
상기 폴리아미드계 섬유가, 성분 전체의 60 몰％ 이상이 방향족 디카르복실산인 디카르복실산 성분과, 성분 전체의 60 몰％ 이상이 탄소수 6 ∼ 12 의 지방족 알킬렌디아민인 디아민 성분의 중축합에 의해 얻어지는 필터용 여과재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 필터용 여과재를 적어도 일부에 포함하는 필터 카트리지.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 필터용 여과재의 제조 방법으로서,
폴리머를 용매에 용해 혹은 용융시켜 방사 원액을 조제하는 방사 원액 조제 공정과, 상기 방사 원액을 사용하여 정전 방사법에 의해 초극세 섬유 집합체층을 기재 상에 적층하는 적층 공정을 갖는 필터용 여과재의 제조 방법.