KR102277601B1

KR102277601B1 - 대전 부직포 및 그것을 사용한 여과재, 대전 부직포의 제조 방법

Info

Publication number: KR102277601B1
Application number: KR1020177014531A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 시로타니; 이쿠히사 시라이시
Original assignee: 주식회사 쿠라레
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2021-07-14
Also published as: CN107109733B; CN107109733A; JP6609263B2; US20170350049A1; EP3214215A1; WO2016068090A1; US10400372B2; TWI635891B; JPWO2016068090A1; TW201630648A; KR20170075011A; EP3214215A4

Abstract

비정성 (非晶性) 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여 형성된 대전 부직포에 의해, 종래보다 성능이 향상된 내열성, 난연성이 우수한 신규 여과재, 및 거기에 사용되는 대전 부직포가 제공된다. 바람직하게는 그 표면 전하 밀도가 1×10^－10 쿨롬/㎠ 이상이다. 또 바람직하게는 면 속도 8.6 ㎝/초에 있어서의, 입경 1 ㎛ 의 분진의 포집 효율이 40 % 이상이고, QF 값이 0.05 이상이고, 또한, 100 ℃ 에서 24 시간 방치한 후의 분진 포집 효율의 감소율이 10 % 이하이다. 본 발명은 나아가 이러한 대전 부직포를 사용한 여과재, 대전 부직포의 제조 방법에 대해서도 제공한다.

Description

대전 부직포 및 그것을 사용한 여과재, 대전 부직포의 제조 방법{ELECTRICALLY CHARGED NONWOVEN FABRIC, FILTRATION MATERIAL USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRICALLY CHARGED NONWOVEN FABRIC}

본 발명은 내열성, 난연성이 우수한 대전 부직포 및 그 제조 방법, 그리고 당해 대전 부직포를 사용한 내열성, 난연성이 우수한 여과재에 관한 것이다.

종래, 마스크 필터, 공조 필터 등에는 폴리프로필렌 섬유로 형성된 부직포에 코로나 방전법, 하이드로 차징법 등의 방법으로 대전시킨 대전 (일렉트릿) 부직포가 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 이러한 폴리프로필렌 섬유를 사용한 대전 부직포의 경우, 내열성이 열등하기 때문에, 예를 들어 각종 배기가스 필터, 디젤 엔진 등에서 배출되는 고온 더스트 등의 집진, 제거 등, 내열성이 필요한 용도에 있어서의 여과재 (내열 필터) 로서는 적합하지 않다.

상기 서술한 바와 같은 내열성이 필요한 용도에 제공하기 위한 내열 필터로서 종래, 내열성 섬유를 사용한 부직포를 적용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어 일본 공개특허공보 2009－119327호 (특허문헌 1) 에는 아라미드 섬유, 폴리에테르에테르케톤 섬유, 폴리이미드 섬유, PPS 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 66 나일론 섬유, 페놀 섬유 등의 내열 단섬유를 포함하는 부직포를 사용한 경량 내열 필터가 개시되어 있다. 또 예를 들어 일본 공개특허공보 2011－183236호 (특허문헌 2) 에는 폴리페닐렌설파이드 섬유, 메타계 아라미드 섬유, 파라계 아라미드 섬유, 폴리아미드이미드 섬유, 폴리이미드 섬유 등의 내열성 섬유를 사용한 내열 필터가 알려져 있다.

또, 일본 공개특허공보 2010－90512호 (특허문헌 3) 에는 예를 들어 전 (全) 방향족 폴리아미드 등을 사용한 초극세 섬유의 섬유 구조체로 이루어지는 초극세 섬유층과 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 열가소성 폴리이미드 등을 사용한 열가소성 섬유를 포함하는 부직포층을 선상, 파상 또는 지그재그상의 열압착부에 있어서 열압착에 의해 접합 일체화시킨 2 층 이상의 적층 구조체를 필터 여과재에 사용하는 것이 개시되어 있다. 이러한 적층 구조체는 초극세 섬유층의 존재에 의해 포집 효율이 양호하고, 또한 압력 손실이 매우 적은 것으로, 철강, 화력 발전소, 쓰레기 소각로, 석탄 보일러 등에서 배출되는 가스로부터 유해 물질을 제거하기 위한 내열 필터로서 바람직한 것이 특허문헌 3 에 기재되어 있다.

또한, 유리 섬유를 사용한 내열 필터 등도 종래부터 널리 알려져 있지만, 비중 (중량) 이 무겁고, 또 비산한 섬유가 피부를 자극하기 때문에, 취급성이 나쁘고, 또 폐기 처리에 있어서도 문제가 있었다.

상기 서술한 바와 같이, 종래부터 여러 내열 필터가 알려져 있지만, 성능이 더욱 향상된 신규 여과재의 개발이 요망되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2009－119327호 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2011－183236호 특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2010－90512호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 종래보다 성능이 향상된 (즉 압력 손실이 적고, 포집 효율이 우수한) 내열성, 난연성이 우수한 신규 여과재, 및 거기에 사용되는 부직포를 제공하는 것이다.

포집 효율이 우수한 부직포를 얻는 방법의 하나로서 일렉트릿에 의한 대전 가공 기술이 있다. 일렉트릿 가공은 폴리프로필렌 등 주로 폴리올레핀계 폴리머를 사용한 부직포에 대해 적용되어 왔는데, 그 밖의 수지로 이루어지는 부직포에 대해서는 고대전 일렉트릿 부직포가 얻어지기는 하지만, 이들의 전하는 통상, 특히 고온 조건 하에서는 수명이 짧은 것이 알려져 있었다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 실시한 결과, 특히 비정성 (非晶性) 폴리머를 사용한 부직포에 대해 코로나 방전법 및 하이드로 차징법의 적어도 어느 한 방법에 의해 일렉트릿 가공을 실시한 바, 압력 손실이 적고, 포집 효율 이 우수하고, 그 효과가 장시간, 고온 조건 하에서도 지속되는 것을 알아내고 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은 다음과 같다.

본 발명의 대전 부직포는 비정성 (非晶性) 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여 형성된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 대전 부직포는 표면 전하 밀도가 1×10^－10 쿨롬/㎠ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포에 있어서, 면 속도 8.6 ㎝/초에 있어서의, 입경 1 ㎛ 의 분진의 포집 효율이 40 % 이상이고, QF 값이 0.05 이상이고, 또한, 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이 10 % 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, QF 값이 0.1 이상이고, 또한, 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이 20 % 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포에 있어서, 비정성 폴리머의 유리 전이 온도가 200 ℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포에 있어서, 비정성 폴리머는 비정성 폴리에테르이미드인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포는 평균 섬유경(徑)이 1 ∼ 25 ㎛ 인 섬유로 이루어지는 것인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포는 두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 의 범위내인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포는 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 제조된 것인 것이 바람직하고, 또, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시킨 것인 것이 보다 바람직하다.

본 발명은 상기 서술한 대전 부직포를 사용한 여과재에 대해서도 제공한다.

본 발명은 비정성 (非晶性) 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여, 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 부직포를 형성하고, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시키는 대전 부직포의 제조 방법에 대해서도 제공한다.

본 발명에 의하면, 종래보다 성능이 향상된 (즉 압력 손실이 적고, 포집 효율이 우수한) 내열성, 난연성이 우수하고, 나아가 조작성도 좋고, 폐기 처리시에도 문제가 잘 생기지 않는 여과재, 및 그것을 위한 대전 부직포, 그 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 대전 (일렉트릿) 부직포는 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여 형성된 것임을 특징으로 한다. 여기서,「대전」이란, 부직포가 전기를 띠고 있는 상태를 가리키고, 바람직하게는 그 표면 전하 밀도 (패러데이 케이지［정전 전하량 측정기］를 사용하여 전하량을 측정하고, 측정 면적으로 나누도록 하여 산출한 값) 가 1.0×10^－10 쿨롬/㎠ 이상, 보다 바람직하게는 1.5×10^－10 쿨롬/㎠ 이상, 더욱 바람직하게는 2.0×10^－10 쿨롬/㎠ 이상이다.

본 발명에 있어서의 비정성 폴리머로서는 예를 들어, 비정성의 폴리에테르이미드 (유리 전이 온도：215 ℃), 폴리스티렌 (유리 전이 온도：100 ℃), 폴리카보네이트 (유리 전이 온도：150 ℃), 폴리에테르술폰 (유리 전이 온도：225 ℃), 폴리아미드이미드 (유리 전이 온도：275 ℃), 변성 폴리페닐렌에테르 (유리 전이 온도：210 ℃), 폴리술폰 (유리 전이 온도：190 ℃), 폴리알릴레이트 (유리 전이 온도：193 ℃) 등을 들 수 있다. 또한,「비정성 (非晶性)」인 것은 얻어진 섬유를 시차주사형 열량계 (DSC) 에 제공하여 질소 중, 10 ℃／분의 속도로 승온시켜, 흡열 피크의 유무로 확인할 수 있다. 흡열 피크가 매우 브로드하여 명확하게 흡열 피크를 판단할 수 없는 경우에는 실사용에 있어서도 문제가 없는 수준이므로, 실질적으로 비정성이라고 판단해도 된다.

이러한 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여 형성된 본 발명의 대전 부직포는 종래보다 성능이 향상 (후술) 된, 내열성, 난연성이 우수하고, 나아가 조작성도 좋고, 폐기 처리시에도 문제가 잘 생기지 않는 여과재에 바람직하다.

비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유는 비정성 폴리머를 50 중량% 이상 포함하고 있는 것이 바람직하고, 80 ~ 100 중량% 의 범위내에서 포함하고 있는 것이 보다 바람직하고, 90 ~ 100 중량% 의 범위내에서 포함하고 있는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 대전 부직포에 사용되는 섬유는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 비정성 폴리머 이외의 성분을 포함하고 있어도 되고, 이러한 비정성 폴리머 이외의 성분으로서는 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 액정 폴리머, 각종 첨가물 (후술) 등을 들 수 있다. 또, 본 발명의 대전 부직포는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유 이외의 섬유를 포함하고 있어도 물론 되고, 이러한 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유 이외의 섬유로서는 예를 들어, 비도전성 섬유 (후술), 유리 섬유 등을 들 수 있다.

본 발명의 대전 부직포에 사용되는 비정성 폴리머는 유리 전이 온도 (Tg) 가 200 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 205 ~ 300 ℃ 의 범위내인 것이 바람직하다. 비정성 폴리머의 유리 전이 온도가 200 ℃ 미만이면 대전성이 유지되기 어려운 경향이 있기 때문이다. 또, 비정성 폴리머 중에서도, 비정성 폴리에테르이미드 (PEI) 의 경우에는 대전성 유지의 관점 외에, 유리 전이 온도가 높을수록 내열성이 우수한 부직포가 얻어지므로 바람직하지만, 너무 높으면 융착시키는 경우에 그 융착 온도도 높아져 버려, 융착시에 폴리머의 분해를 일으킬 가능성이 있어, 유리 전이 온도는 200 ~ 230 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 205 ~ 220 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서의 비정성 폴리머는 상기 서술한 중에서도, 내열성, 난연성이 우수하고, 또, 열 용융 (가공성) 이 우수하다는 이유에서는 비정성 PEI 인 것이 바람직하다. 비정성 PEI 는 하기 일반식으로 나타내는 폴리머가 바람직하게 사용된다. 단, 식 중 R1 은 6 ~ 30 개의 탄소 원자를 갖는 2 가의 방향족 잔기, R2 는 6 ~ 30 개의 탄소 원자를 갖는 2 가의 방향족 잔기, 2 ~ 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기, 2 ~ 20 개의 탄소 원자를 갖는 시클로 알킬렌기, 및 2 ~ 8 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기로 연쇄 정지된 폴리디오르가노실록산기로 이루어지는 군에서 선택된 2 가의 유기기이다.

[화학식 1]

본 발명의 부직포를 구성하는 섬유 중 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유의 평균 섬유경(徑)이 1 ∼ 25 ㎛ 인 것이 바람직하다. 대전 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유경이 1 ㎛ 미만에서는 풍면(風綿)이 발생하거나 웹의 형성이 곤란해질 우려가 있고, 또, 25 ㎛ 를 초과하면 치밀성의 관점에서 바람직하지 않은 경우가 있다. 평균 섬유경(徑)은 1.2 ∼ 15 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ∼ 10 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

비정성 PEI 의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 얻어지는 섬유나 부직포의 기계적 특성이나 치수 안정성, 공정 통과성을 고려하면 중량 평균 분자량 (Mw) 이 1000 ∼ 80000 인 것이 바람직하다. 고분자량의 것을 사용하면 섬유 강도, 내열성 등의 점에서 우수하므로 바람직하지만, 수지 제조 비용이나 섬유화 비용 등의 관점에서, 중량 평균 분자량이 2000 ∼ 50000 인 것이 바람직하고, 3000 ∼ 40000 인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는 비정성 PEI 로서 비정성, 용융 성형성, 비용의 관점에서, 하기 식으로 나타내는 구조 단위를 주로 갖는 2, 2－비스［4－(2,3－디카르복시페녹시)페닐］프로판2무수물과 m－페닐렌디아민, 또는 p－페닐렌디아민과의 축합물이 바람직하게 사용된다. 이 PEI 는「우르템」이라는 상표로 사빅이노베이티브 플라스틱스사로부터 시판되고 있다.

[화학식 2]

또, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위이면, 비정성 PEI 의 주사슬에 고리형 이미드, 에테르 결합 이외의 구조 단위, 예를 들어 지방족, 지환족 또는 방향족 에스테르 단위, 옥시카르보닐 단위 등이 함유되어 있어도 된다.

본 발명의 대전 부직포를 구성하는 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유는 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 산화 방지제, 대전 방지제, 라디칼 억제제, 광택 제거제, 자외선 흡수제, 난연제, 무기물 등을 포함하고 있어도 된다. 이러한 무기물의 구체예로서는 카본나노튜브, 플러렌, 탤크, 월라스토나이트, 제올라이트, 세리사이트, 마이카, 카올린, 클레이, 파이로필라이트, 실리카, 벤토나이트, 알루미나실리케이트 등의 규산염, 산화규소, 산화마그네슘, 알루미나, 산화지르코늄, 산화티탄, 산화철 등의 금속 산화물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 돌로마이트 등의 탄산염, 황산칼슘, 황산바륨 등의 황산염, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등의 수산화물, 유리 비즈, 유리 플레이크, 유리 가루, 세라믹 비즈, 질화붕소, 탄화규소, 카본블랙 및, 흑연 등이 사용된다. 나아가서는 섬유의 내가수분해성을 개량하는 목적에서, 모노 또는 디에폭시 화합물, 모노 또는 폴리카르보디이미드 화합물, 모노 또는 디옥사졸린 화합물, 모노 또는 디아지린 화합물 등의 말단기 봉쇄제를 포함하고 있어도 된다.

대전 부직포의 평량은 특별히 제한되지 않지만, 1 ~ 1000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 대전 부직포의 평량이 1 g/㎡ 미만인 경우, 강력이 낮아져 가공시에 파단될 가능성이 있고, 대전 부직포의 평량이 1000 g/㎡ 를 초과하는 경우, 생산성의 관점에서 바람직하지 않다. 대전 부직포의 평량은 2 ∼ 950 g/㎡ 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 900 g/㎡ 인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포의 통기도는 특별히 제한되지 않지만, 1 ∼ 300 cc/㎠/sec 의 범위내인 것이 바람직하고, 10 ~ 250 cc/㎠/sec 의 범위내인 것이 보다 바람직하고, 50 ∼ 200 cc/㎠/sec 의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 대전 부직포의 통기도가 1 cc/㎠/sec 미만인 경우, 통기성이 손상되어 필터로서 사용했을 경우, 메시가 막히기 쉬운 경향이 있고, 또 300 cc/㎠/sec 를 초과하는 경우, 섬유 조밀 (粗密) 의 불균일이 커, 필터로서 사용했을 경우, 성능에 편차가 생기는 경향이 있다.

본 발명의 대전 부직포는 밀도에 대해서도 특별히 제한되지 않지만 0.05 ∼ 0.30 g/㎤ 의 범위내인 것이 바람직하고, 0.10 ∼ 0.25 g/㎤ 의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 대전 부직포의 밀도가 상기 서술한 범위내임으로써, 부직포로서 바람직한 형태나 성질을 유지할 수 있고, 통기성 등 원하는 성능을 얻기 쉽고, 후술하는 압력 손실을 낮게 하면서, 두께가 작아도 우수한 포집 효율을 구비하는 부직포를 얻기 쉬워진다.

본 발명의 대전 부직포는 후술하는 바와 같이 여과재, 특히 내열성이 요구되는 바와 같은 용도에 있어서의 여과재로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이다. 본 발명은 이와 같이, 본 발명의 대전 부직포를 사용한 여과재에 대해서도 제공하는 것이다. 여과재에 있어서, 포집 효율과 압력 손실의 밸런스를 얻는 것이 중요한데, 본 발명의 대전 부직포를 이용하면 그 대전성에 의해 압력 손실을 낮게 하면서 두께가 작아도 우수한 포집 효율을 얻을 수 있다. 본 발명의 대전 부직포는 그 두께가 제한되지는 않지만, 바람직하게는 10 ∼ 1000 ㎛ 의 범위내, 보다 바람직하게는 100 ∼ 500 ㎛ 의 범위내라는 작은 두께로도 우수한 포집 효율을 얻을 수 있다.

본 발명의 대전 부직포는

(1) 면 속도 8.6 ㎝/초에 있어서의, 입경 1 ㎛ 의 석영 분진의 포집 효율이 40 % 이상이고,

(2) QF 값이 0.05 이상이고, 또한

(3) 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이 10 % 이하라는 여과재로서 우수한 성능을 나타내는 것이다.

상기 (1) 은 JIS T 8151 의 규정에 준거하여 측정할 수 있는, 여과재의 포집 효율을 나타내는 수치이고, 보다 바람직하게는 50 % 이상, 더욱 바람직하게는 80 % 이상이다.

상기 (2) 는 －ln(1－포집 효율 (%)/100)/압력 손실 (Pa) 로 산출되는 QF (Quality Factor) 값이고, 바람직하게는 0.10 이상, 보다 바람직하게는 0.12 이상이다. 여기서, 압력 손실은 JIS T 8151 의 규정에 준거하여 측정할 수 있다. QF 값은 그 수치가 높으면 높을수록, 포집 효율과 압력 손실의 균형이 잡힌 여과재인 것을 의미한다.

상기 (3) 은 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이고, 이 감소율이 작을수록 고온 환경하에서 포집 효율이 잘 저하되지 않는, 즉 내열성이 요구되는 환경하에서도 포집 효율이 저하되지 않고 사용할 수 있는 우수한 여과재 (필터) 인 것을 의미한다. 또한, 원래 실온에서도 QF 값이 낮은 여과재는 고온 환경하에서 분진 포집 효율이 잘 감소하지 않지만 (감소할 여지가 적지만), 본 발명에 있어서는 상기 (2) 를 만족함으로써, 실온에서 QF 값이 낮은 여과재는 제외되고 있다. 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율은 바람직하게는 20 % 이하이고, 보다 바람직하게는 10 % 이하이다.

본 발명의 대전 부직포는 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 부직포로 형성된 것인 것이 바람직하다. 멜트블로운법 또는 스판본드법을 사용함으로써, 극세섬유로 이루어지는 부직포의 제조를 비교적 용이하게 할 수 있고, 방사시에 용제를 필요로 하지 않고 환경에 대한 영향을 최소한으로 할 수 있다는 이점이 있다.

멜트블로운법의 경우, 방사 장치는 종래 공지된 멜트블로운 장치를 사용할 수 있고, 방사 조건으로서는 방사 온도 350 ∼ 440 ℃, 열풍 온도 (1 차 에어 온도) 360 ∼ 450 ℃, 노즐 길이 1 m 당, 에어량 5 ∼ 50 N㎥ 로 행하는 것이 바람직하다.

또, 스판본드법의 경우, 방사 장치는 종래 공지된 스판본드 장치를 사용할 수 있고, 방사 조건으로서는 방사 온도 350 ∼ 440 ℃, 열풍 온도 (연신 에어 온도) 360 ∼ 450 ℃, 연신 에어는 500 ∼ 5000 m/분으로 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 부직포는 스판레이스, 니들 펀치, 스팀 제트에 의해 삼차원 교락된 것이어도 된다.

부직포를 대전시키는 방법으로서는 마찰, 접촉에 의해 전하를 부여하는 방법, 활성 에너지선 (예를 들어 전자선, 자외선, X 선 등) 을 조사하는 방법, 코로나 방전, 플라즈마 등의 기체 방전을 이용하는 방법, 고전계를 이용하는 방법, 물 등의 극성 용매를 사용한 하이드로 차징법 등의 공지된 적절한 일렉트릿화 처리를 들 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 비교적 낮은 전력량으로 많은 대전성을 얻을 수 있다는 이유에서는, 본 발명의 대전 부직포는 역시, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시킨 것인 것이 바람직하다.

코로나 방전법은 종래 공지된 적절한 장치, 조건을 사용하여 실시하면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여, 예를 들어 전압을 인가하는 전극간의 직선 거리가 5 ∼ 70 mm 인 범위내 (보다 바람직하게는 10 ∼ 30 mm 의 범위내) 에서, －50 ∼ －10 kV 및/또는 10 ∼ 50 kV 의 범위내 (보다 바람직하게는 －40 ∼ －20 kV 및/또는 20 ∼ 40 kV 의 범위내) 의 전압을, 상온 (20 ℃) ∼ 100 ℃ 의 범위내 (보다 바람직하게는 30 ∼ 80 ℃ 의 범위내의 온도에서, 0.1 ∼ 20 초의 범위내 (보다 바람직하게는 0.5 ∼ 10 초의 범위내) 의 시간을 인가하는 것이 바람직하다.

또 하이드로 차징법은 예를 들어 종래 공지된 적절한 장치, 조건을 사용하여 실시하면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 물, 유기 용매 등의 극성 용매 (배수 등 생산성의 관점에서는 바람직하게는 물) 를 부직포에 분무하거나 진동시킴으로써 대전시킨다. 부직포에 충돌시키는 극성 용매의 압력은 바람직하게는 0.1 ∼ 5 ㎫ 의 범위내 (보다 바람직하게는 0.5 ∼ 3 ㎫ 의 범위내) 이고, 하부로부터의 흡인 압력은 500 ∼ 5000 mmH₂O (보다 바람직하게는 1000 ∼ 3000 mmH₂O) 이고, 흡인 하이드로 차징의 처리 시간은 바람직하게는 0.01 ~ 5 초의 범위내 (보다 바람직하게는 0.02 ∼ 1 초의 범위내) 이다. 하이드로 차징법을 실시한 후의 대전시킨 부직포는 40 ~ 100 ℃ 의 범위내 (보다 바람직하게는 50 ~ 80 ℃ 의 범위내) 의 온도에서 건조시키는 것이 바람직하다.

또한, 대전성을 보다 발휘시키기 위해서는 본 발명의 대전 부직포는 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유 이외에, 비도전성 섬유를 더 포함하고 있어도 된다. 여기서 말하는 비도전성은 체적 저항률이 10¹²Ω·㎝ 이상인 것이 바람직하고, 10¹⁴ Ω·㎝ 이상인 것이 보다 바람직하다. 체적 저항률은 ASTM D257 에 따라 측정된다. 이러한 비도전성 섬유는 부직포중, 0 ~ 10 중량% 의 범위내에서 포함되는 것이 바람직하고, 이와 같이 비도전성 섬유를 포함하는 부직포에 대전성을 부여했을 경우, 비도전성 섬유를 포함하지 않는 경우와 비교하여, 전하량을 많이 유지할 수 있고, 결과적으로 포집 성능이 우수하여 압력 손실이 작은 여과재에 적합한 대전 부직포가 얻어진다. 비도전성 섬유의 재료로서는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리락트산 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드, 불소계 수지, 및 이들의 공중합체 또는 혼합물 등을 들 수 있다.

본 발명은 또, 상기 서술한 본 발명의 대전 부직포를 바람직하게 제조하는 방법에 대해서도 제공한다. 본 발명의 대전 부직포의 제조 방법은 비정성 폴리머를 주성분으로 하는 섬유를 사용하여, 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 부직포를 형성하고, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 대전 부직포는 이러한 본 발명의 대전 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 것이어도 되고 다른 제조 방법으로 제조된 것이어도 되지만, 본 발명의 대전 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 것인 것이 바람직하다. 멜트블로운법, 스판본드법, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법의 바람직한 조건에 대해서는 상기 서술한 바와 같다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 전혀 이들에 한정되는 것은 아니다.

〔평균 섬유경 (㎛)〕

부직포를 주사형 전자현미경으로 확대 촬영하고, 임의의 100 개의 섬유의 경(徑)을 측정하고, 평균치를 산출하여 평균 섬유경으로 했다.

〔부직포의 두께 (㎛)〕

얻어진 연속 섬유 부직포를 표준 환경하 (온도：20 ℃, 상대습도：65 %) 에 4시간 이상 방치한 후, PEACOCK Dial－Thickness Gauge H Type (주식회사 야스다세이키 제작소 제조：φ10 mm×180 g/㎠) 에서 5 군데 두께를 측정하고, 평균치를 부직포의 두께로서 나타냈다.

〔부직포의 평량 (g/㎡ )〕

JIS P8124 에 준해 측정했다.

〔부직포의 밀도 (g/㎤ )〕

〔부직포의 두께〕와〔부직포의 평량〕을 사용하여 부직포의 체적을 측정하고, 이들의 결과로부터 부직포의 밀도를 산출했다.

〔부직포의 통기도 (cc/㎠/sec)〕

통기도 JIS L1913「일반 부직포 시험 방법」의 프레이저형법에 준거하여 측정했다.

〔난연성〕

JIS A1322 시험법에 준거하여, 45 ℃ 에서 배치한 시료의 하단에 대해, 시료의 하단으로부터 50 mm 떨어진 멕켈버너로 10 초간 가열했을 때의 탄화길이를 측정했다. 그 탄화길이의 결과로부터, 하기의 기준에 따라 난연성을 평가했다.

a：탄화길이가 5 ㎝ 미만,

b：탄화길이가 5 ㎝ 이상.

〔표면 전하 밀도〕

얻어진 부직포로부터 5 ㎝×5 ㎝ 의 시험편을 잘라내고, JIS L 1094 의 규정에 준거하여, 카스카덴키 주식회사 제조의 패러데이 케이지 (정전 전하량 측정기：KQ431B 형) 를 이용하여 전하량을 측정한 후, 시료 면적 25 ㎠ 로 나누어 표면 전하 밀도 (쿨롬/㎠) 로 했다.

〔포집 효율〕

JIS T 8151 에 준거하여, 부직포를 11 ㎝φ 의 크기로 잘라내고, 여과부 8.6 ㎝φ 의 시료대에 세트하고 (여과 면적：58.1 ㎠), 풍량 30 L/분, 면 속도 8.6 ㎝/초로 석영 분진 (평균 입경：1㎛) 을 여과했을 때의 포집 효율 (%) 을 측정했다. 또한, 포집 효율의 감소율은 이하의 계산식

(감소율) = (초기의 포집 효율－(100 ℃, 24 시간 방치 후의 포집 효율))/초기의 포집 효율×100

에 의해 구했다.

〔압력 손실〕

JIS T 8151 에 준거하여, 부직포를 11 ㎝φ 의 크기로 잘라내고, 여과부 8.6 ㎝φ 의 시료대에 세트하고 (여과 면적：58.1 ㎠), 풍량 30 L/분, 면 속도 8.6 ㎝/초로 석영 분진 (평균 입경：1 ㎛) 을 여과했을 때의 압력 손실 (Pa) 을 측정했다.

〔100 ℃, 24 시간 방치 후의 포집 효율, 압력 손실〕

얻어진 부직포를 100 ℃, 24 시간 방치한 후, 상기 서술한 바와 같이 하여 포집 효율, 압력 손실을 측정했다.

〔QF 값〕

상기 서술한 바와 같이 측정된 초기 및 100 ℃, 24 시간 방치 후의 포집 효율, 압력 손실로부터, 하기 식

－ln(1－포집 효율 (%)/100)/압력 손실 (Pa)

에 의해, 초기 QF 값 및 100 ℃, 24 시간 방치 후의 QF 값을 각각 측정했다.

［실시예 1］

비정성 (非晶性) 폴리에테르이미드 (유리 전이 온도：215 ℃) 를 사용하고, 방사 온도 420 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유경이 2.2 ㎛ 인 멜트블로운 부직포를 방사했다. 그 후, 롤 온도 200 ℃, 접압 30 kg/㎝ 으로 캘린더 처리하고, 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여 코로나 방전법으로, 전압간 거리가 20 mm, 전압이 30 kV, 온도가 30 ℃, 시간이 3 초인 조건에서 전압을 인가했다. 얻어진 대전 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

［실시예 2］

비정성 폴리에테르이미드 (유리 전이 온도：215 ℃ ) 를 사용하여, 방사 온도 435 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유경이 5.1 ㎛ 인 스판본드 부직포를 방사했다. 그 후, 롤 온도 200 ℃, 접압 30 kg/㎝ 으로 캘린더 처리하고, 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여 코로나 방전법으로, 전압간 거리가 20 mm, 전압이 30 kV, 온도가 30 ℃, 시간이 3 초인 조건에서 전압을 인가했다. 얻어진 대전 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

［실시예 3］

비정성 폴리에테르이미드 (유리 전이 온도：215 ℃ ) 를 사용하여, 방사 온도 420 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유경이 2.5 ㎛ 인 멜트블로운 부직포를 방사했다. 그 후, 롤 온도 200 ℃, 접압 80 kg/㎝ 으로 캘린더 처리하고, 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여 코로나 방전법으로, 전압간 거리가 20 mm, 전압이 30 kV, 온도가 30 ℃, 시간이 3 초인 조건에서 전압을 인가했다. 얻어진 대전 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

［실시예 4］

비정성 폴리카보네이트 (PC) (유리 전이 온도：145 ℃ ) 를 사용하여, 방사 온도 350 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유경이 5.4 ㎛ 인 멜트블로운 부직포를 방사했다. 그 후, 롤 온도 100 ℃, 접압 30 kg/㎝ 으로 캘린더 처리하고, 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여 코로나 방전법으로, 전압간 거리가 20 mm, 전압이 30 kV, 온도가 30 ℃, 시간이 3 초인 조건에서 전압을 인가했다. 얻어진 대전 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

［비교예 1］

ASTM D 1238 에 준거하여, 온도 230 ℃, 하중 2.16 kg 로 측정된 멜트플로우레이트 (MFR) 가 1100 g/10 분인 폴리프로필렌 (유리 전이 온도：0 ℃) 을 사용하고, 방사 온도 280 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유경이 3.1 ㎛ 인 멜트블로운 부직포를 방사했다. 직류 고전압 안정화 전원 (카스카덴키사 제조) 을 이용하여 코로나 방전법으로, 전압간 거리가 20 mm, 전압이 30 kV, 온도가 30 ℃, 시간이 3 초인 조건에서 전압을 인가했다. 얻어진 대전 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

［비교예 2］

코로나 방전법을 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 실시했다. 얻어진 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시일 뿐 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함된다.

Claims

유리 전이 온도가 200 ℃ 이상인 비정성 (非晶性) 폴리머를 50 중량% 이상 포함하는 섬유를 사용하여 형성된 대전 부직포.
제 1 항에 있어서,
표면 전하 밀도가 1×10^－10 쿨롬/㎠ 이상인 대전 부직포.
제 1 항에 있어서,
면 속도 8.6 ㎝/초에 있어서의, 입경 1 ㎛ 의 분진의 포집 효율이 40 % 이상이고, QF 값이 0.05 이상이고, 또한, 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이 10 % 이하인 대전 부직포.
제 3 항에 있어서,
QF 값이 0.1 이상이고, 또한, 100 ℃ 에서 24 시간 방치 후의 분진 포집 효율의 감소율이 20 % 이하인 대전 부직포.
제 1 항에 있어서,
상기 비정성 폴리머가 비정성 폴리에테르이미드인 대전 부직포.
제 5 항에 있어서,
평균 섬유경(徑)이 1 ∼ 25 ㎛ 인 섬유로 이루어지는 대전 부직포.
제 1 항에 있어서,
두께가 10 ∼ 1000 ㎛ 의 범위내인 대전 부직포.
제 1 항에 있어서,
멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 제조된 것인 대전 부직포.
제 8 항에 있어서,
코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시킨 것인 대전 부직포.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 대전 부직포를 사용한 여과재.
유리 전이 온도가 200 ℃ 이상인 비정성 폴리머를 50 중량% 이상 포함하는 섬유를 사용하여, 멜트블로운법 또는 스판본드법에 의해 부직포를 형성하고, 코로나 방전법 및 하이드로 차징법 중 적어도 어느 한 방법으로 대전시키는 대전 부직포의 제조 방법.
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