KR102214735B1 - 필터 여과재 - Google Patents

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마사아키 모리
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Abstract

피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하기 위한 필터 여과재이며, 여과재 원단에 있어서의 다공질층과 기재층을 박리할 때의 박리 강도가 0.4N 이상임과 함께, 간격 유지부로 연결된 여과재 원단의 각 평판부끼리 분리될 때의 분리 강도가 0.6N 이상 3N 이하인 것을 특징으로 하는, 필터 여과재.

Description

필터 여과재{FILTER MEDIUM}
관련 출원의 상호 참조
본원은, 일본 특허 출원 제2013-171609호의 우선권을 주장하고, 인용에 의해 본원 명세서의 기재에 도입된다.
본 발명은, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 필터 여과재에 관한 것으로, 특히 해당 입자를 포집하는 다공질층과, 해당 다공질층에 접합되는 기재층을 구비하는 여과재 원단이 플리트 가공되어 이루어지는 것에 관한 것이다.
종래부터, 반도체나 액정을 제조하는 공장의 클린 룸 등에서 사용되는 필터 여과재로서는, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집 가능하게 구성된 여과재 원단이 플리트 가공되어 이루어지는 것이 알려져 있다. 이러한 필터 여과재는, 여과재 원단이 복수 개소에서 굴곡되어 형성되는 복수의 굴곡부와, 여과재 원단의 굴곡부 이외의 영역으로부터 형성되어 대치하도록 배치되는 복수의 평판부를 구비하는 것이다.
또한, 이러한 필터 여과재는, 인접하는 평판부끼리의 간격을 유지함과 함께 인접하는 평판부끼리를 연결하는 복수의 간격 유지부를 더 구비하고 있다. 해당 간격 유지부는, 여과재 원단의 양면에, 접착제(핫 멜트 등)가 간격을 두고 도포되어 형성된 복수의 비드부로 형성된다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 평판부에 형성된 비드부끼리 연결됨으로써, 간격 유지부가 형성되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 상기와 같은 필터 여과재를 구성하는 여과재 원단으로서는, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 다공질층(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 것 등)과, 통기성을 갖는 기재층(예를 들어, 부직포 등)이 접합된(예를 들어, 열 라미네이트된) 것이 알려져 있다(특허문헌 2 및 3 참조).
그런데, 상기와 같은 필터 여과재는, 의도하지 않게 평판부끼리의 간격이 넓어지는 방향(이하, 잡아늘이기 방향이라고도 기재한다)으로 잡아늘여지는 경우가 있다. 이러한 경우, 여과재 원단의 한쪽 면측에 형성되는 간격 유지부(이하, 한쪽 면측 간격 유지부라고도 기재한다)와 여과재 원단의 다른 쪽 면측에 형성되는 간격 유지부(이하, 다른 쪽 면측 간격 유지부라고도 기재한다)가 잡아늘이기 방향을 따라 분리되게 된다.
또한, 필터 여과재 자체가 잡아늘여지지 않는 경우라도, 간격 유지부를 형성하는 소재의 수축 등의 영향에 의해, 한쪽 면측 간격 유지부와 다른 쪽 면측 간격 유지부가 잡아늘이기 방향을 따라 분리되는 경우도 있다.
이들 경우, 필터 여과재에 있어서의 한쪽 면측 간격 유지부와 다른 쪽 면측 간격 유지부가 평판부를 통해서 중첩되는 부분(이하, 간격 유지부 중합부라고도 기재한다)에서는, 다공질층과 기재층을 박리시키는 힘이 여과재 원단에 가해지게 된다. 이로 인해, 간격 유지부 중합부에서는, 다공질층과 기재층이 박리되고, 다공질층과 기재층 사이에 공간(이하, 박리 공간이라고도 기재한다)이 형성될 우려가 있다. 그리고, 이러한 박리 공간은, 필터 여과재의 포집 효율을 저하시키는 요인이 된다.
일본 특허 공개 평09-313856호 공보 일본 특허 공개 2004-000990호 공보 일본 특허 공개 2009-101254호 공보
따라서, 본 발명은, 필터 여과재가 형성된 상태에 있어서, 필터 여과재를 형성하는 여과재 원단에 박리 공간이 형성되는 것을 방지하여, 박리 공간의 형성에 의한 포집 효율의 저하를 방지할 수 있는 필터 여과재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 관한 필터 여과재는, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 다공질층과, 해당 다공질층 중 적어도 한쪽 면에 접합되는 기재층을 구비하는 여과재 원단이 복수 개소에서 굴곡되어 주름 형상으로 형성되어 이루어지는 필터 여과재이며, 상기 여과재 원단이 굴곡되어 형성되는 복수의 굴곡부와, 여과재 원단의 굴곡부 이외의 영역으로부터 형성되어 대치하도록 배치되는 복수의 평판부와, 여과재 원단의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측에 있어서의 각 평판부 사이에 형성되어 인접하는 평판부끼리의 간격을 유지함과 함께, 인접하는 평판부끼리 연결하는 복수의 간격 유지부를 구비하고, 상기 여과재 원단의 한쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부와, 여과재 원단의 다른 쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부는, 각 평판부를 통해서 중첩되도록 형성되어 있고, 여과재 원단에 있어서의 다공질층과 기재층이 박리될 때의 박리 강도가 0.4N 이상임과 함께, 간격 유지부로 연결된 각 평판부끼리 분리될 때의 분리 강도가 0.6N 이상 3N 이하인 것을 특징으로 한다.
여과재 원단의 한쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부 및 여과재 원단의 다른 쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부에 있어서의 각 평판부를 통해서 중첩되는 부분이 직선적으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 여과재 원단의 박리 강도 및 각 평판부끼리의 분리 강도를 소정의 값으로 설정함으로써, 필터 여과재를 형성하고 있는 여과재 원단에 박리 공간이 형성되는 것이 방지되기 때문에, 박리 공간의 형성에 의한 필터 여과재의 포집 효율의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 필터 여과재를 나타낸 사시도.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 필터 여과재로 사용하는 여과재 원단을 나타낸 사시도와 일부를 확대한 단면도.
도 3은, 동 실시 형태에 관한 필터 여과재를 평판부에 교차하는 면으로 절단한 단면도.
도 4는, 동 실시 형태에 관한 필터 여과재를 간격 유지부 중합부를 필터 여과재의 길이 방향 및 폭 방향을 따른 면에서 절단한 단면도.
도 5는, 본 실시 형태에 따른 필터 여과재의 단면도.
도 6은, 다른 실시 형태에 관한 필터 여과재를 구성하는 여과재 원단을 나타낸 사시도.
도 7은, 동 실시 형태에 관한 필터 여과재의 간격 유지부를 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도 1 내지 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명은 반복하지 않는다.
본 실시 형태에 관한 필터 여과재(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 여과재 원단(2)이 복수 개소에서 굴곡되어 주름 형상으로 형성(이하, 플리트 가공이라고도 기재한다)되어 이루어지는 것이다. 또한, 필터 여과재(1)는, 여과재 원단(2)이 일 방향을 따라 굴곡되어 형성되는 복수의 굴곡부(1a)와, 해당 굴곡부(1a) 이외의 영역으로부터 형성되어 대치하도록 배치되는 복수의 평판부(1b)[구체적으로는, 굴곡부(1a, 1a) 사이의 평판 형상 부분]를 구비한다. 또한, 필터 여과재(1)는 인접하는 평판부(1b, 1b)끼리의 간격을 유지함과 함께 인접하는 평판부(1b, 1b)끼리를 연결하는 복수의 간격 유지부(3)를 더 구비한다.
간격 유지부(3)는, 여과재 원단(2)의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측에 있어서의 각 평판부(1b) 사이에 형성된다. 또한, 간격 유지부(3)는, 여과재 원단(2)에 있어서의 각 평판부(1b)를 형성하는 영역에 도포된 접착제(이하, 비드부라고도 기재한다)(3a)가 인접하는 평판부(1b, 1b)끼리의 사이에서 연결됨으로써 형성된다. 구체적으로는, 비드부(3a)는 여과재 원단(2)에 있어서의 각 굴곡부(1a)를 형성하는 영역의 산측 면에, 해당 영역과 교차하도록 선상으로 형성된다. 그리고, 인접하는 평판부(1b, 1b) 사이에서 비드부(3a, 3a)끼리 연결됨으로써, 간격 유지부(3)가 형성된다. 비드부(3a)를 구성하는 접착제로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 핫 멜트 등을 사용할 수 있다.
상기 여과재 원단(2)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 플리트 가공되기 전의 상태에 있어서, 일 방향에 직교하는 타 방향이 길이가 되도록 형성된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 여과재 원단(2)의 일 방향이 여과재 원단(2)의 폭 방향에 상당한다. 또한, 여과재 원단(2)은, 긴 형상으로 형성되어 권회된 상태에서 풀어짐으로써 시트 형상이 되도록 구성되어도 되고, 소정의 길이의 낱장체 형상으로 형성된 것이어도 된다.
또한, 여과재 원단(2)은, 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 다공질층(2a)과, 해당 다공질층(2a) 중 적어도 한쪽 면측에 적층되는 기재층(2b)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 다공질층(2a)의 한쪽 면에 통기성을 갖는 기재층(2b)이 접합되어 여과재 원단(2)이 형성된다.
상기 다공질층(2a)는, 상기 입자를 포집 가능한 다공질 시트재(이하, 다공질 시트라고도 기재한다)로 구성된다. 해당 다공질 시트로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 필터 여과재(1)의 용도에 따라 적절히 선택되고, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 시트 형상으로 형성한 PTFE 시트 등을 들 수 있다. 해당PTFE 시트의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 다음의 방법을 들 수 있다.
구체적으로는, PTFE 파인 파우더에 액상 윤활제가 첨가되어 페이스트상의 혼합물이 형성된다. 액상 윤활제로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 혼합물 표면에 적당한 습윤성을 부여할 수 있는 것이면 되고, 추출 처리나 가열 처리에 의해 제거할 수 있는 것이라면 특히 바람직하다. 예를 들어, 유동 파라핀, 나프타, 화이트 오일 등의 탄화수소 등이 액상 윤활제로서 사용된다. 액상 윤활제의 첨가량으로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 PTFE 파인 파우더 100질량부에 대하여, 5질량부 이상 50질량부 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 혼합물이 예비 성형되어 예비 성형체가 형성된다. 예비 성형은, 혼합물로부터 액상 윤활제가 분리되지 않을 정도의 압력으로 행하여지는 것이 바람직하다. 이어서, 얻어진 예비 성형체가 압출 성형이나 압연 성형에 의해 시트 형상으로 형성된다. 그 후, 얻어진 성형체가 1축 연신 또는 2축 연신됨으로써, 다공질의 PTFE 시트가 형성된다. 또한, 연신 조건으로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 30℃ 이상 400℃ 이하의 온도 환경으로, 연신 배율이 각 축 1.5배 이상 200배 이하인 것이 바람직하다. 또한, 연신 공정에서 소성 처리되지 않는 경우에는, 연신 공정 후에 융점 이상의 온도에서 PTFE 시트가 소성되는 것이 바람직하다.
상기 기재층(2b)은, 통기성을 갖는 시트재(이하, 통기성 시트라고도 기재한다)로 구성된다. 통기성 시트로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 부직포나 직포, 네트 등을 들 수 있다. 특히, 다공질층(2a)(다공질층 시트)과 기재층(2b)(통기성 시트)을 열 용착(열 라미네이트)시킬 경우에는, 열 가소성을 갖는 소재를 포함하는 통기성 시트가 사용되는 것이 바람직하다. 통기성 시트를 구성하는 소재로서는, 예를 들어 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리아미드, 폴리에스테르, 방향족 폴리아미드, 아크릴, 폴리이미드 등의 합성 섬유, 이들 복합재 등을 들 수 있다.
또한, 통기성 시트로서는, 융점차가 있는 2성분을 원료로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, PET/PE의 코어-피복 복합 섬유를 포함하는 부직포나, PP/PE의 혼방 부직포 등이 통기성 시트로서 적절하게 사용된다. 이러한 2성분으로 구성되는 통기성 시트가 사용되어, 통기성 시트가 1성분으로 구성되는 경우와 같이, 통기성 시트 전체가 용융해서 기재층(2b)으로서의 형태가 유지되지 않게 되는 것이 방지된다.
여과재 원단(2)은, 다공질층(2a)과 기재층(2b)이 접합되어 형성된다. 예를 들어, 다공질층(2a)을 형성하는 다공질 시트와, 기재층(2b)을 형성하는 통기성 시트 사이에 핫 멜트나 감압형 접착제가 배치되고, 다공질 시트와 통기성 시트가 압착됨으로써, 여과재 원단(2)이 형성되어도 된다. 또는, 가열되어 연화된 통기성 시트가 다공질 시트와 압착(환언하면, 열 라미네이트)되어 여과재 원단(2)이 형성되어도 된다. 또한, 여과재 원단(2)에 있어서의 다공질층(2a)과 기재층(2b)이 박리될 때의 박리 강도는 0.4N 이상이며, 0.6N 이상인 것이 보다 바람직하다. 이러한 박리 강도는, 다음의 실시예에 기재된 방법으로 측정되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 여과재 원단(2)을 사용해서 필터 여과재(1)를 형성할 때에는, 먼저 처음에 여과재 원단(2)이 플리트 가공된다. 구체적으로는, 여과재 원단(2)의 길이 방향으로 간격을 둔 복수 개소에, 여과재 원단(2)이 폭 방향을 따라 굴곡된다. 이에 의해, 여과재 원단(2)이 주름 형상으로 형성되고, 복수의 굴곡부(1a)와 복수의 평판부(1b)가 형성된다. 플리트 가공 후의 여과재 원단(2)은, 소정의 온도(예를 들어, 바람직하게는 130℃ 이하, 보다 바람직하게는 50℃ 이상 90℃ 이하)로 가온되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 여과재 원단(2)에 형성된 굴곡부(1a)의 형상이 유지된다.
또한, 이하의 설명에서는, 여과재 원단(2)에 있어서의 굴곡되는 영역을 굴곡 예정 영역(A1)으로 한다. 즉, 여과재 원단(2)은, 길이 방향으로 간격을 두고, 복수의 굴곡 예정 영역(A1)을 구비한다. 또한, 여과재 원단(2)에 있어서의 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 사이의 영역을 평판부 예정 영역(A2)으로 한다.
이어서, 여과재 원단(2)의 양면에 접착제가 선상으로 도포되어 비드부(3a)가 형성된다. 구체적으로는, 주름 형상으로 형성된 여과재 원단(2)이 플리트 가공 전의 평평한 상태로 펴지면서, 여과재 원단(2)의 양면에 접착제가 도포되어 비드부(3a)가 형성된다. 상기 비드부(3a)의 두께로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 30mm 이상 50mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 비드부(3a)의 폭(굵기)으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.3mm 이상 5.0mm 이하인 것이 바람직하고, 0.5mm 이상 2.5mm 이하인 것이 더욱 바람직하며, 1.3mm 이상 2.1mm 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 여과재 원단(2)의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측에 형성되는 비드부(이하, 한쪽 면측 비드부 및 다른 쪽 면측 비드부라고도 기재한다)(3a) 각각은, 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성된다. 또한, 한쪽 면측 비드부(3a)와 다른 쪽 면측 비드부(3a)는, 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 대략 동일 직선 상에 형성된다. 또한, 한쪽 면측 비드부(3a) 및 다른 쪽 면측 비드부(3a)는, 여과재 원단(2)의 폭 방향을 따라 간격을 두고 복수(본 실시 형태에서는 3개) 형성된다.
또한, 비드부(3a)의 형상으로서는, 특별히 한정되는 것이 아니며, 본 실시 형태에서는, 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 선상으로 형성된다. 또한, 비드부(3a)는, 굴곡 예정 영역(A1)과 교차하도록 형성된다. 또한, 비드부(3a)는, 굴곡 예정 영역(A1)이 굴곡되었을 때에 산측이 되는 면 상에 형성된다. 즉, 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 중, 한쪽의 굴곡 예정 영역(A1)과 한쪽 면측 비드부(3a)가 교차됨과 함께, 다른 쪽의 굴곡 예정 영역(A1)과 다른 쪽 면측 비드부(3a)가 교차하도록 구성된다. 또한, 비드부(3a)는, 대략 중앙부에서 굴곡 예정 영역(A1)과 교차하도록 구성된다.
또한, 비드부(3a)와 굴곡 예정 영역(A1)의 교차 위치로부터 비드부(3a)의 단부까지의 길이로서는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 비드 도포 길이 비율이 50％를 초과하는 길이인 것이 바람직하다. 비드 도포 길이 비율이란, 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 사이의 거리에 대한 비드부(3a)와 굴곡 예정 영역(A1)의 교차 위치로부터 비드부(3a)의 일단부까지의 길이의 비율을 말한다. 즉, 비드부(3a)는, 굴곡 예정 영역(A1)과의 교차 위치로부터 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 사이의 영역(즉, 평판부 예정 영역)(A2)의 중앙부를 초과하는 위치까지 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 사이의 거리란, 한쪽의 굴곡 예정 영역(A1)의 중앙부와 다른 쪽의 굴곡 예정 영역(A1)의 중앙부를 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 연결한 거리를 말한다.
또한, 한쪽 면측 비드부(3a)와 다른 쪽 면측 비드부(3a)는, 여과재 원단(2)(구체적으로는, 평판부 예정 영역(A2))을 통해서 중첩되도록 형성된다. 구체적으로는, 인접하는 굴곡 예정 영역(A1, A1) 각각과 교차하는 한쪽 면측 비드부(3a) 및 다른 쪽 면측 비드부(3a) 중 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 동일 직선 상에 형성되는 것끼리 평판부 예정 영역(A2)에서 여과재 원단(2)을 통해서 중첩되도록 형성된다. 또한, 한쪽 면측 비드부(3a)와 다른 쪽 면측 비드부(3a)의 중첩되는 위치로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 평판부 예정 영역(A2)에 있어서의 대략 중앙부인 것이 바람직하다.
비드부(3a)를 구성하는 접착제로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 핫 멜트를 사용할 수 있다. 핫 멜트를 여과재 원단(2)에 도포할 때의 온도로서는, 핫 멜트의 성분에 따라 상이하지만, 예를 들어 100℃ 이상 250℃ 이하인 것이 바람직하고, 140℃ 이상 230℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 해서 비드부(3a)가 형성된 여과재 원단(2)은, 각 굴곡 예정 영역(A1)에서 다시 굴곡되어 주름 형상으로 형성된다. 이에 의해, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 굴곡부(1a) 및 복수의 평판부(1b)가 형성됨과 함께, 각 비드부(3a)에 있어서의 각 평판부(1b) 사이에 위치하는 부위끼리 접합해서 간격 유지부(3)가 복수 형성된다. 이에 의해, 인접하는 평판부(1b, 1b)의 간격이 간격 유지부(3)에 의해 유지됨과 함께, 인접하는 평판부(1b, 1b)가 간격 유지부(3)에 의해 연결되어 필터 여과재(1)가 형성된다.
이로 인해, 비드부(3a)를 구성하는 접착제에 핫 멜트가 사용되는 경우에는, 핫 멜트끼리 접합 가능한 정도로 연화되어 있을 때(오픈 타임 내), 여과재 원단(2)이 다시 주름 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 간격 유지부(3)에서 연결된 각 평판부(1b)끼리 분리될 때의 분리 강도는, 0.6N 이상 3N 이하이고, 0.9N 이상 2.5N 이하인 것이 보다 바람직하다. 이러한 분리 강도는, 다음의 실시예에 기재된 방법으로 측정되는 것이다.
또한, 이하의 설명에서는, 필터 여과재(1)에 있어서의 여과재 원단(2)의 길이 방향에 상당하는 방향을 필터 여과재(1)의 길이 L1이라 한다. 또한, 필터 여과재(1)에 있어서의 여과재 원단(2)의 폭 방향에 상당하는 방향을 필터 여과재(1)의 폭 L2라 한다. 또한, 여과재 원단(2)의 한쪽 면측이 산측이 되도록 형성되는 굴곡부(1a)와, 여과재 원단(2)의 다른 쪽 면측이 산측이 되도록 형성되는 굴곡부(1a) 사이의 간격을 필터 여과재(1)의 높이 L3이라 한다.
상기와 같이 형성되는 필터 여과재(1)에서는, 여과재 원단(2)의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측의 각각에 간격 유지부(3)가 형성된다. 또한, 각 간격 유지부(3)는, 필터 여과재(1)의 높이 L3 방향을 따라 직선 형상으로 형성된다. 또한, 여과재 원단(2)의 한쪽 면측의 간격 유지부(3)[이하, 한쪽 면측 간격 유지부(3)라고도 기재한다) 및 다른 쪽 면측의 간격 유지부(3)[이하, 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)라고도 기재한다]는, 필터 여과재(1)의 길이 L1 방향을 따라[구체적으로는, 길이 방향을 따라 직선 형상(직선적)으로] 교대로 배열된다.
그리고, 한쪽 면측 간격 유지부(3)와, 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)는, 평판부(1b)를 통해서 중첩되도록 형성된다. 구체적으로는, 한쪽 면측 간격 유지부(3)와 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)는, 단부끼리 평판부(1b)를 통해서 중첩되도록 형성된다. 또한, 한쪽 면측 간격 유지부(3)와 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)는, 필터 여과재(1)의 높이 L3 방향의 대략 중앙부에서, 평판부(1b)를 통해서 중첩되도록 구성된다. 구체적으로는, 굴곡부(1a)와 평판부(1b)의 연결 위치로부터 각 간격 유지부(3)의 일단부까지의 길이가 평판부(1b)에 있어서의 한 쌍의 굴곡부(1a, 1a)와의 연결 위치 간의 길이에 대하여 50％를 초과하도록 구성된다. 이에 의해, 필터 여과재(1)의 높이 L3 방향의 대략 중앙부에서 한쪽 면측 간격 유지부(3)와 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)가 중첩되도록 구성된다.
상기한 바와 같이, 한쪽 면측 간격 유지부(3)와 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)가 중첩됨으로써, 필터 여과재(1)의 길이 L 일 방향을 따라 각 간격 유지부(3)가 평판부(1b)를 통해서 중첩되는 부분(이하, 간격 유지부 중합부라고도 기재한다)(B1)이 형성된다. 해당 간격 유지부 중합부(B1)는, 필터 여과재(1)의 높이 L3 방향의 대략 중앙부에 형성된다. 또한, 간격 유지부 중합부(B1)는, 필터 여과재(1)의 폭 L2 방향으로 간격을 두고 복수(구체적으로는, 3개소) 형성된다. 필터 여과재(1)의 폭 L2 방향에 있어서의 각 간격 유지부 중합부(B1) 사이에는, 간격 유지부(3)가 형성되어 있지 않고, 평판부(1b) 사이에 공간이 형성된다.
상기 구성을 갖는 필터 여과재(1)는, 피여과 기체의 흐름 방향에 대하여 평판부(1b)가 교차하도록 배치되어도 되고, 피여과 기체의 흐름 방향을 따라 평판부(1b)가 배치되어도 된다. 그리고, 필터 여과재(1)에서는, 피여과 기체가 주로 평판부(1b)를 투과하게 된다.
또한, 상기 구성을 갖는 필터 여과재(1)는, 외형(높이 L3 방향에서 본 형상)이 소정의 형상이 되도록 형성된 후, 프레임체(도시하지 않음)에 수용된 상태에서 사용되어도 된다. 해당 프레임체 형상으로서는, 필터 여과재(1)를 수용 가능한 형상이라면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 안쪽 치수(1180mm×1180mm, 외형 치수(1220mm×1220mm, 두께 75mm의 직육면체 형상이나, 소정의 내경을 갖는 원 형상의 것 등을 들 수 있다. 필터 여과재(1)와 프레임체 사이에는, 코킹제가 충전되어도 된다. 해당 코킹제로서는, 예를 들어 2액 에폭시 코킹제(구체적으로는, 헨켈사제 매크로 플라스트 8104MC-18과, 매크로 플라스트 UK5400을 3:1의 비율로 혼합한 것)를 사용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 필터 여과재에 의하면, 필터 여과재가 형성된 상태에서, 필터 여과재를 형성하는 여과재 원단에 박리 공간이 형성되는 것을 방지하여, 박리 공간의 형성에 의한 포집 효율의 저하를 방지할 수 있다.
즉, 상기 필터 여과재(1)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 평판부(1b)끼리 간격이 넓어지는 방향(이하, 잡아늘이기 방향이라고도 기재한다)으로, 핸들링 시에 잡아늘여지거나, 잡아늘여진 상태에서 사용되거나 하는 경우가 있지만, 이러한 경우라도, 다공질층(2a)과 기재층(2b)이 부분적으로 분리되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로는, 잡아늘이기 방향으로 필터 여과재(1)가 잡아늘여지면, 한쪽 면측 간격 유지부(3)와 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)가 잡아늘이기 방향을 따라[구체적으로는, 한쪽 면측 간격 유지부(3)가 X 방향, 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)가 Y 방향으로] 분리되게 된다. 이때, 간격 유지부 중합부(B1)에서는, 평판부(1b)를 형성하는 여과재 원단(2)이 한쪽 면측 간격 유지부(3)에 의해 X 방향으로 인장됨과 함께, 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)에 의해 Y 방향으로 인장되게 된다. 이로 인해, 간격 유지부 중합부(B1)에서는, 다공질층(2a)과 기재층(2b)을 분리하는 힘(박리시키는 힘)이 여과재 원단(2)에 가해져, 다공질층(2a)과 기재층(2b) 사이에 공간이 형성될 우려가 있다.
그러나, 여과재 원단(2)의 박리 강도가 0.4N 이상임과 함께, 각 평판부(1b)끼리의 분리 강도가 0.6N 이상 3N 이하임으로써, 필터 여과재(1)의 취급 시에, 필터 여과재(1)에 잡아늘이기 방향의 힘이 가해졌을 때에도, 간격 유지부 중합부(B1)에 있어서 다공질층(2a)과 기재층(2b)이 박리되어 박리 공간이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 의해, 필터 여과재(1)의 포집 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 각 한쪽 면측 간격 유지부(3) 및 각 다른 쪽 면측 간격 유지부(3)에 있어서의 각 평판부(1b)를 통해서 중첩되는 부분[즉, 각 간격 유지부 중합부(B1)]이 직선 형상(직선적)으로 배열되기 때문에, 각 간격 유지부 중합부(B1)에서 다공질층(2a)과 기재층(2b)을 박리시키도록 여과재 원단(2)에 힘이 가해지게 되지만, 여과재 원단(2)의 박리 강도가 0.4N 이상임과 함께, 각 평판부(1b)끼리의 분리 강도가 0.6N 이상 3N 이하인 것으로, 각 간격 유지부 중합부(B1)에서 박리 공간이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 여과재 원단에 있어서의 박리 강도 및 각 평판부끼리의 분리 강도는, 다음 실시예에서 설명되는 방법으로 측정되는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 필터 여과재는, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 상기 복수의 실시 형태의 구성이나 방법 등을 임의로 채용해서 조합해도 되고(1개의 실시 형태에 관한 구성이나 방법 등을 다른 실시 형태에 관한 구성이나 방법 등에 적용해도 되고), 또한, 하기의 각종 변경예에 이러한 구성이나 방법 등을 임의로 선택하여, 상기 실시 형태에 관한 구성이나 방법 등에 채용해도 되는 것은 물론이다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 굴곡 예정 영역(A1)과 비드부(3a)가 교차하도록 구성되어 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 각 비드부(3a)가 굴곡 예정 영역(A1)과 교차하지 않고, 평판부 예정 영역(A2)의 내측에 형성되어도 된다. 이러한 경우, 필터 여과재(1)가 형성되면, 도 7에 도시한 바와 같이, 평판부(1b)에 있어서의 굴곡부(1a)로부터 이격한 위치[구체적으로는, 평판부(1b)의 중앙부]에 간격 유지부(3')가 형성된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 다공질층(2a)과 기재층(2b)을 포함하는 여과재 원단(2)을 사용해서 필터 여과재(1)가 구성되어 있지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 다공질층(2a)의 양면에 기재층(2b)이 접합되어 이루어지는 여과재 원단을 사용해서 필터 여과재가 구성되어도 된다. 또는, 기재층(2b)의 양면에 다공질층(2a)이 접합되어 이루어지는 여과재 원단을 사용해서 필터 여과재가 구성되어도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
1. 사용 재료
(1) 다공질 시트
다공질 시트로서 PTFE 시트가 사용되었다. 상기 PTFE 시트는, 다음의 방법으로 제작되었다. 먼저 처음에, PTFE 파인 파우더(아사히 ICI 플루오로폴리머즈사제 플루온 CD-123) 100중량부에 대하여, 액상 윤활제(도데칸) 20중량부가 첨가되어 페이스트상의 혼합물이 형성되었다. 그리고, 상기 혼합물이 예비 성형된 후, 압출 성형되어 로드 형상의 성형체가 얻어졌다. 얻어진 성형체가 한 쌍의 금속 압연롤(도시하지 않음) 사이로 통과하여, 두께 200㎛의 긴 시트가 얻어졌다. 그리고, 해당 긴 시트가 200℃의 환경 하에서 길이 방향을 따라 14배로 연신되고, 80℃의 환경 하에서 길이 방향에 직교하는 폭 방향을 따라 30배로 연신됨으로써, 미소성 PTFE 시트가 얻어졌다. 이러한 미소성 PTFE 시트가 열풍 발생로에 의해 400℃에서 소성되어 PTFE 시트가 얻어졌다.
얻어진 PTFE 시트는, 평균 구멍 직경이 1.0㎛, 두께가 10㎛, 평균 섬유 직경이 0.10㎛, 포집 효율이 99.95％, 압력 손실이 130Pa이었다. 포집 효율 및 압력 손실은, 다음의 방법으로 측정되는 것이다.
(2) 통기성 시트
·단위 면적당 중량이 30g/m2인 부직포로서, 코어 성분이 PET, 피복 성분이 PE인 코어-피복 복합 구조의 부직포(유니티카사제 엘베스 S0303WDO)를 사용했다.
·단위 면적당 중량이 40g/m2인 부직포로서, 코어 성분이 PET, 피복 성분이 PE인 코어-피복 복합 구조의 부직포(유니티카사제 엘베스 S0403WDO)를 사용했다.
(3) 접착제[비드부(3a)를 형성하는 것]
·폴리아미드(PA)계의 핫 멜트[헨켈사제 마이크로 멜트(6202)]
·에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지(EVA)계의 핫 멜트(헨켈사제 테크노 멜트Q3115)
2. 여과재 원단
상기 다공질 시트의 양면에 상기 통기성 시트가 적층되어 적층체가 형성되었다. 그리고, 해당 적층체를 180℃로 가열된 한 쌍의 롤 사이에 통과시킴으로써, 다공질 시트와 통기성 시트를 열 라미네이트하고, 다공질층의 양면에 기재층이 접합된 3층 구조의 여과재 원단을 제작했다.
3. 플리트 가공
레시프로식 플리트 가공기에 의해, 상기 여과재 원단이 상기 실시 형태와 같이 플리트 가공되었다. 그리고, 플리트 가공된 여과재 원단이 50℃ 이상 90℃ 이하의 환경에서 가온되어 형상을 유지시켰다.
4. 필터 여과재의 제작
플리트 가공 후의 여과재 원단이 시트 형상으로 잡아늘여지고, 상기 실시 형태와 같이, 복수의 선상 비드부가 형성되었다. 각 비드부는, 여과재 원단(2)의 길이 방향을 따라 25mm 간격으로 형성되었다. 또한, 각 비드부가 굴곡 예정 영역과 교차하도록 선상으로 형성되었다. 그리고, 상기 실시 형태와 같이, 복수의 비드부가 형성된 여과재 원단이, 다시 주름 형상으로 형성됨으로써, 간격 유지부가 형성되고, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같은 필터 여과재가 제작되었다.
5. 여과재 원단의 박리 강도의 측정
JIS K6403-3:1999에 기재된 정속 신장 시험기가 사용되고, 여과재 원단의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측의 박리 강도가 측정되었다. 구체적으로는, 여과재 원단의 폭 방향의 3개소에 있어서, 여과재 원단의 길이 방향을 따라 180mm, 여과재 원단의 폭 방향을 따라 20mm의 시험편이 잘라내졌다. 이어서, 각 시험편의 길이 방향의 일단부에 있어서, 다공질층의 한쪽 면(또는, 다른 쪽 면)으로부터 통기성 시트가 박리되어, 시험편의 일단부에 한 쌍의 파지편이 형성되었다. 그리고, 이러한 한 쌍의 파지편이 상기 정속 신장 시험기(척간 거리 100mm)에 마련되고, 척간 거리가 300mm/min로 넓어졌을 때의 최대 강도가 측정되었다. 그리고, 각 시험편의 양면에서 측정된 최대 강도(합계 6 측정분)의 평균값이 여과재 원단의 박리 강도로 되었다.
6. 각 평판부끼리의 분리 강도의 측정
JIS K6403-3:1999에 기재된 정속 신장 시험기가 사용되고, 각 평판부끼리의 분리 강도가 측정되었다. 구체적으로는, 필터 여과재에 있어서 복수의 간격 유지부가 길이 L1 방향으로 직선 형상(직선적)으로 배열되는 부분으로부터, 네 개의 간격 유지부가 대략 중앙부에 위치하도록 20mm 폭으로 시험편이 잘라내졌다. 즉, 시험편은, 길이 방향을 따라 직선 형상(직선적)으로 네개의 간격 유지부(즉, 한쪽 면측 간격 유지부 둘과, 다른 쪽 면측 간격 유지부 둘)이 배열되어 있다. 그리고, 길이 방향의 양단부가 상기 정속 신장 시험기(척간 거리 100mm)에 설치되고, 척간 거리가 300mm/min으로 넓어졌을 때의 최대 강도(즉, 인접하는 평판부끼리를 연결하는 4개소의 합계 강도)가 측정되었다. 그리고, 이러한 최대 강도의 4개소의 평균값을 각 평판부끼리의 분리 강도로 했다.
7. 압력 손실의 측정
여과재 원단의 측정 유효 면적을 100cm2로 하고, 면 속도를 5.3cm/sec로 했을 때의 압력 손실이 마노스타게이지(최소 눈금:1.0Pa)에 의해 측정되었다.
8. 여과재 원단의 포집 효율의 측정
여과재 원단으로부터 잘라내진 시험편(평면에서 보아 100cm2)에 대하여, 포집 효율의 측정이 행하여졌다. 구체적으로는, 포집 효율의 측정은 JIS B9927 부속서(규정) 클린 룸용 에어 필터 여과재 성능 시험 방법, 입자 포집율 시험에 준해서 실시되었다. 시험 입자로서는, PAO(폴리알파올레핀)가 사용되고, 대상 입자 직경이 0.15㎛, 시험 선속도가 5.3cm이었다.
9. 비드부의 굵기
여과재 원단의 양면의 모든 비드부의 굵기가 금속제의 버니어 캘리퍼스(최소 측정값0.01mm)를 사용하여 측정되었다. 그리고, 각 측정값으로부터 산출된 평균값이 비드부의 굵기가 되었다.
10. 필터 여과재의 전체 포집 효율의 측정
JIS B9927에 기재된 입자 포집율 측정 방법에 준하여 측정이 실시되었다. 시험 입자로서는, PAO(폴리알파올레핀)가 사용되고, 대상 입자 직경이 0.15㎛, 시험 풍속이 0.45m/s이었다.
11. 필터 여과재의 국소 포집 효율의 측정
JIS B9927에 기재된 주사 누설 시험에 준하여 측정이 실시되었다. 시험 입자로서는, PAO(폴리알파올레핀)가 사용되고, 대상 입자 직경이 0.15㎛, 시험 풍속이 0.45m/s이었다.
<실시예 및 비교예>
상기 PTFE 시트(다공질 시트)와, 상기 부직포(통기성 시트) 중 하기 표 1에 기재된 단위 면적당 중량의 것이 사용되어 상기와 같이 여과재 원단이 제작되었다. 여과재 원단의 박리 강도 및 포집 효율에 대해서는, 하기 표 1에 나타낸다. 그리고, 이러한 여과재 원단이 상기와 같이 플리트 가공되었다. 플리트 가공의 높이 L3에 대해서는 하기 표 1에 나타낸다. 그 후, 상기와 같이 여과재 원단의 양면에 비드부가 형성됨과 함께, 여과재 원단이 주름 형상으로 형성됨으로써, 필터 여과재가 형성되었다. 비드부를 형성하는 접착제의 종류 및 비드부의 굵기에 대해서는, 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 각 평판부끼리의 분리 강도, 필터 여과재의 전체 포집 효율 및 국소 포집 효율에 대해서는 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112016004524512-pct00001
<통합>
각 실시예와 각 비교예를 비교하면, 각 실시예 쪽이 전체 포집 효율 및 국소 포집 효율이 높음을 알 수 있다. 즉, 본원 발명과 같이, 여과재 원단의 박리 강도 및 각 평판부끼리의 분리 강도를 소정의 값으로 설정함으로써, 필터 여과재를 형성하고 있는 여과재 원단에 박리 공간이 형성되는 것이 방지되기 때문에, 박리 공간의 형성에 의한 필터 여과재의 포집 효율의 저하를 방지할 수 있다.
1: 필터 여과재
1a: 굴곡부
1b: 평판부
2: 여과재 원단
2a: 다공질층
2b: 기재층
3: 간격 유지부
3a: 비드부
A1: 굴곡 예정 영역
A2: 평판부 예정 영역
B1: 간격 유지부 중합부

Claims (2)

  1. 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 다공질층과, 해당 다공질층 중 적어도 한쪽 면에 접합되는 기재층을 구비하는 여과재 원단이 복수 개소에서 굴곡되어 주름 형상으로 형성되어 이루어지는 필터 여과재이며,
    상기 여과재 원단이 굴곡되어 형성되는 복수의 굴곡부와, 여과재 원단에 있어서의 복수의 굴곡부 이외의 영역으로부터 형성되어 대치하도록 배치되는 복수의 평판부와, 여과재 원단의 한쪽 면측 및 다른 쪽 면측에 있어서의 각 평판부 사이에 형성되어 인접하는 평판부끼리의 간격을 유지함과 함께 인접하는 평판부끼리를 연결하는 복수의 간격 유지부를 구비하고,
    상기 여과재 원단의 한쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부와, 여과재 원단의 다른 쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부는, 각 평판부를 통해서 중첩되도록 형성되어 있고,
    여과재 원단에 있어서의 다공질층과 기재층이 박리될 때의 박리 강도가 0.4N 이상 0.74N 이하임과 함께, 간격 유지부로 연결된 각 평판부끼리 분리될 때의 분리 강도가 0.6N 이상 2.5N 이하인 것을 특징으로 하는 필터 여과재.
  2. 제1항에 있어서, 여과재 원단의 한쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부 및 여과재 원단의 다른 쪽 면측에 형성되는 각 간격 유지부에 있어서의 각 평판부를 통해서 중첩되는 부분이 직선적으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 필터 여과재.
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