KR102381315B1 - 촉매 혼합 매트릭스 막 층을 갖는 다층 복합체 - Google Patents

촉매 혼합 매트릭스 막 층을 갖는 다층 복합체 Download PDF

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Abstract

촉매 복합체는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과 연결된 하나 이상의 펠트 배트를 포함하는 촉매 적층 조합물로 형성된다. 적어도 하나의 펠트 배트는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면에 인접하여 위치하여 촉매 복합체를 형성한다. 플루오로 중합체 필름은 촉매 복합체를 통해 유동하는 유체의 화학종의 감소 또는 제거를 위해 촉매 작용할 수 있는 능력을 유지하면서 플루오로 중합체 필름을 통한 공기 유동을 증대시킬 수 있도록 천공된다.

Description

촉매 혼합 매트릭스 막 층을 갖는 다층 복합체
본 개시는 유체 스트림(fluid stream)으로부터 표적 화학종을 포함하는 오염 물질을 제거할 수 있는 여과 재료에 사용되는 촉매 복합체에 관한 것이다. 특히, 촉매 플루오로 중합체 필름을 포함하는 촉매 복합체에 관한 것이다.
각종 유체 여과 용례에 촉매 필터가 채용되고 있다. 전형적으로, 이들 필터는 매트릭스 내부에 촉매 재료(예를 들어, TiO2, V2O5, WO3, Al2O3, Mn02, 제올라이트, 및/또는 전이 금속 화합물 및 이들의 산화물)가 결합되어 있다. 유체가 매트릭스 위를 통과하거나 매트릭스를 관통함에 따라, 유체 내부의 오염 물질이 촉매 입자와 반응하여 오염 물질이 보다 바람직한 부산물 또는 최종 생성물로 변환되며, 따라서, 유체 스트림으로부터 오염 물질의 선택된 화학종이 제거된다. 촉매가 표적으로 하는 특정 오염 물질은 또한, 표적 화학종(target species)으로 지칭될 수도 있다. 다양한 표적 오염 물질은, 예를 들어, 운송 수단의 연소, 석탄 연소, 도시 폐기물 소각 및 정유와 같은 연소 또는 산업 공정의 부산물이다. 이러한 표적 오염 물질 및 촉매의 예는 아래와 같다.
표적 화학종 활성 재료 결과 생성물(들)
NOx, NH3 TiO2, V2O3, WO3 N2 + H2O
CO Al2O3, Pt CO2
다이옥신/푸란 TiO2, V2O3, WO3 CO2, HCI, H2O
O3 MnO2 O2
[표 1 : 촉매의 예]
촉매 필터 장치를 제조하기 위한 이전 시도의 예를 들자면, 필터 백(filter bag)이 NOx의 촉매 환원 공정을 촉진하기 위해 적합한 촉매로 피복되는, 미국 특허 제 4,220,633 호 및 미국 특허 제 4,309,386 호에 개시된 것이 있다. 미국 특허 제 5,051,391 호에는, 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛의 직경을 갖는 금속 산화물로 형성된 촉매 입자가 필터 및/또는 촉매 섬유에 의해 수용되는 것을 특징으로 하는 촉매 필터가 개시되어 있다. 미국 특허 제 4,732,879 호에는, 다공성의, 바람직하게는, 촉매 활성의 금속 산화물 코팅이 섬유상 형태의 비교적 비다공성의 기질에 도포되는 방법이 기술되어 있다. DE 3,633,214 A1에 따르면, 필터 재료의 층에 촉매를 삽입하는 방식으로 촉매 분말이 다층 필터 백에 혼입된다.
촉매 필터 장치를 제조하기 위한 추가의 예로서, 흡착제, 반응물 등으로 이루어진 미세 분말이 필터 층 내부에 지지되는, 후지타(Fujita) 등의 JP H08-196830에 개시된 것이 있다. JP H09-155123에서는, 여과포 상에 탈질화 층이 형성된다. JP H09-220466에서는, 유리 섬유포에 산화 티타늄 졸을 함침시킨 후 열처리하고 암모늄 메타바나데이트를 추가로 함침시킴으로써 촉매 필터를 형성한다. JP H04-219124에서는, 소형의 두껍고 통기성이 우수한 여과포가, 촉매 분리를 방지하기 위해, 백 필터 재료용 촉매로 충전된다. 미국 특허 제 5,620,669 호에서는, 필터가 노드(node) 및 피브릴(fibril) 구조를 갖는 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)의 복합 섬유를 포함하며, 상기 구조의 내부에 촉매 입자가 결합된다. 미국 특허 제 6,331,351 호에는 중합체 접착제에 의해 다공성 기질에 부착되는 화학적으로 활성의 입자가 개시되어 있다. 다공성 기질의 적어도 일 측면 또는 그 내부에 미세 다공성 층이 부착된다. 이렇게 해서 얻어진 필터 재료는 먼지와 같은 오염 물질이 활성 촉매 부위를 막을 수 있기 전에 필터 스트림으로부터 먼지를 제거할 뿐만 아니라 촉매에 의해 또는 반응에 의해 바람직하지 않은 화학종을 제거한다.
종래의 구성에 의하면, 필터 작동 동안, 전형적으로 두 가지 주요한 문제, 즉, 화학적 열화 및 기계적 열화가 발생할 수 있다. 화학적 열화에 의해, 필터의 화학적 기능이 오염으로 인해 쓸모 없어질 수 있으며, 이것은 사실상 모든 종래의 능동형 필터 장치, 특히, 촉매 필터 장치에 있어 심각한 문제이다. 당연히, 촉매 반응 동안 촉매가 소모되는 것은 아니지만, 유체 스트림으로부터의 입자, 액체 및 기상 오염 물질(즉, 미세 먼지 입자, 금속, 실리카, 염, 금속 산화물, 탄화수소, 물, 산성 가스, 인, 알칼리 금속, 비소, 알칼리 산화물 등)로 인해 촉매 필터의 작동 수명이 제한되어 왔을 수도 있다. 필터 내부의 활성 입자 상의 활성 부위가 물리적으로 가려지거나 화학적으로 변하기 때문에 비활성화가 발생한다. 이러한 오염 물질이 필터로부터 배출될 수 있지 않는 한, 필터가 교체되어야만 할 때까지 필터의 효율이 급격히 저하될 것이다. 또한, 일부 경우에는, 제조에 사용된 처리 보조제가 촉매의 열화를 유발할 수 있다. 필터로부터 먼지를 제거하기 위한 각종 세정 장치(예를 들어, 셰이커(shaker) 필터 백, 백펄스(back-pulse) 필터 백 및 카트리지, 리버스(reverse) 에어 필터 백 등)가 존재하긴 하지만, 이들 장치는 필터 재료 내부에 박힌 먼지를 제거하는 데에는 특히 효과적이지는 않다.
작동 동안의 삽입 촉매 손실로 인한 다른 형태의 화학적 열화가 있다. 많은 경우에, 촉매 입자는 정상 작동의 엄격한 조건을 견디기에 충분할 정도로 강력하게 호스트 섬유에 부착되어 있지 않다. 결과적으로, 촉매 입자가 필터로부터 떨어져 나옴으로써, 필터의 효용성이 감소될 뿐만 아니라 깨끗한 유체 스트림을 오염시킨다.
기계적 열화와 관련하여, 작동 동안의 필터 섬유의 마모에 의해 또는 필터 내 먼지 오염 물질의 침투 및 포집에 의해 필터의 기계적 기능이 열화될 수 있다. 먼지 입자의 돌파로 인해 다른 기계적 고장이 발생하기도 한다. 또한, 전형적인 여과 시스템 및 백 수용부의 고온(예를 들어, 적어도 160℃) 작동 및 반응성 화학종으로 인해 수년에 걸쳐 또는 일부 경우에는 수개월에 걸쳐 필터 매체의 열화가 유발될 수 있다.
JP H10-230119는 여과포로 성형될 섬유를 액체 촉매에 침지시키고, 촉매를 건조시키며, 이들 섬유를 여과포로 성형한 다음, 에틸렌 테레프탈레이트 수지제의 연속적인 다공성 박막을 여과포에 도포함으로써 형성되는 필터 재료에 관한 것이다.
미국 특허 제 5,843,390 호에는 유체 스트림으로부터 NOx와 같은 오염 물질을 제거하기 위한 촉매 필터가 기술되어 있다. 이 필터는 단섬유(staple fiber)로 조각내어지고 촉매 펠트(felt) 재료로 형성된, 촉매 입자를 내포하는 복합 섬유를 채용한다. 이러한 필터는 먼지가 활성 필터 부위를 막을 수 있기 전에 먼지와 같은 매크로 입자를 제거할 수 있으며 바람직하지 않은 오염 물질을 촉매 반응에 의해 효과적으로 변환할 수 있다. 그러나, 이러한 필터는 제조 공정에 비용이 많이 들며, 여전히 성능 개선이 요구된다.
전술한 바와 같이, 유체 스트림으로부터 오염 물질을 여과하기 위한 다양한 촉매 재료가 개시되어 왔긴 하지만, 이들 재료에서는 여러 가지 형태의 고장, 열화 또는 막힘이 발생하기 쉽다. 따라서, 내구성을 유지하며 필터로서 사용하기에 충분한 유량을 제공하면서 오염을 효과적으로 오염 물질을 정화할 수 있는 촉매 필터 재료가 계속 요구되고 있는 실정이다.
일 실시예에서, 본 개시는 촉매 복합체에 관한 것이다. 촉매 복합체는 제 1 상류측면 및 제 2 하류측면을 갖는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 하나 이상의 펠트 배트(felt batt)를 포함하는 촉매 적층 조합물(catalytic layered assembly)을 포함한다. 제 1 펠트 배트가 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면에 인접하여 위치하여 촉매 복합체를 형성하며, 플루오로 중합체 필름은 촉매 복합체를 통과하여 유동하는 유체의 화학적 오염 물질의 감소 또는 제거를 위해 촉매 작용할 수 있는 촉매 복합체의 적합성을 저하시키지 않고 플루오로 중합체 필름의 공기 투과성을 증대시킬 수 있도록 천공된다. 각각의 펠트 배트는 PTFE 단섬유로 형성된 플리스(fleece)로 형성될 수 있다. 복합체는 니들 펀칭(needle punching) 공정에 의해, 니들링(needling) 공정에 의해, 또는 이들 양 공정에 의해 형성된 복수의 구멍에 의해 함께 연결될 수 있다. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 0.3mm 내지 6.5mm의 펀치 직경에 상응하는 직경으로 펀칭됨으로써 또는 0.1mm 내지 3.0mm의 니들 직경에 상응하는 직경으로 니들링됨으로써 천공될 수 있다. 각각의 펠트 배트는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, PTFE 펠트, PTFE 플리스, ePTFE 펠트 또는 플리스, 또는 플루오로 중합체 단섬유 직포 또는 부직포와 같은 플루오로 중합체로 형성될 수 있다. 촉매 복합체는 또한, 다수의 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 포함할 수도 있다.
복합체는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면에 위치한 면포(scrim), 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류 및/또는 면포의 하류에 위치한 제 2 펠트 배트, 및 미립자의 유입을 차단하기 위해 제 1 펠트 배트의 상류측면에 배치되는 다공성 보호 층과 같은 추가 층을 포함할 수 있다. 다공성 보호 층은 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막 또는 다른 적합한 다공성 발포 ePTFE 층일 수 있다.
일부 실시예에 따라, 촉매 복합체는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름에만 구멍을 포함할 수 있으며, 또는 일부 경우에는, 다수의 층이 함께 천공될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 플루오로 중합체 필름, 펠트 배트, 및 다른 층이 플루오로 중합체 필름을 천공하는 니들링 작업 및/또는 니들 펀칭 작업에 의해 함께 연결될 수도 있다. 플루오로 중합체 필름은 0.14% 내지 50%의 개방 면적을 플루오로 중합체 필름에 초래하는 천공 패턴을 가질 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 촉매 복합체의 투과성은 124.5 Pa에서 0.9 내지 21.3 m/min의 범위의 유량을 초래할 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시는 촉매 재료가 충전되며 천공되어 있는 천공형 다공성 막으로 형성된 촉매 복합체에 관한 것이다.
일 실시예에서, 본 개시는 전술한 바와 같은 촉매 복합체를 형성하는 방법에 관한 것이다. 촉매 복합체는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 1 측면 상에 제 1 펠트 배트를 적층하여 촉매 적층 조합물을 형성함으로써 형성될 수 있다. 적층 조합물은 함께 연결되어 다층 복합체를 형성할 수 있으며, 다층 복합체가 124.5 Pa에서 적어도 0.9 m/min의 최소 공기 투과성을 갖도록 플루오로 중합체 필름이 천공될 수 있다.
상기 방법은 연결 단계 이전에 층을 추가하는 단계, 예를 들어, 제 1 측면과는 반대쪽으로 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 2 측면 상에서 촉매 적층 조합물에 면포를 추가하는 단계, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과는 반대쪽에서 면포에 인접하게 적층 조합물에 제 2 펠트 배트를 추가하는 단계, 및/또는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과는 반대쪽에서 제 1 펠트 배트에 인접하게 적층 조합물에 다공성 보호 막을 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
적층 조합물을 함께 연결하여 다층 복합체를 형성하는 단계는 천공 단계를 통해, 접착제를 통해, 열처리 단계를 통해, 또는 이들 단계의 임의의 적합한 조합을 통해 촉매 적층 조합물을 함께 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일 실시예에서, 촉매 적층 조합물은 다층 복합체를 290℃ 내지 330℃의 범위의 온도에서 적어도 1분 동안 열처리하거나, 조합물이 열적 안전성에 도달할 때까지 열처리하는 단계를 포함하는 열처리 단계를 통해 경화된다.
플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는 니들 펀칭 공정, 니들링 공정, 또는 이들 두 개의 공정의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 천공 패턴은 적어도 0.2%의 개방 면적으로 니들링에 의해 플루오로 중합체 필름에 형성될 수 있다. 대안으로서, 천공 패턴은 적어도 0.2%의 개방 면적으로 니들 펀칭에 의해 다층 복합체에 형성될 수도 있다. 또한, 니들링 또는 니들 펀칭 단계가 다른 조합 층을 포함하는 적층 조합물에 대해 수행되어, 층을 연결할 수도 있는 인접한 층의 가벼운 변형/천공과 함께 플루오로 중합체 필름의 구멍을 초래할 수도 있다.
일 실시예에서, 본 개시는 촉매 재료를 내포하는 천공형 다공성 중합체 막을 포함하는 촉매 물품에 관한 것이다. 천공형 다공성 중합체 막은 복수의 공극을 내포하며, 촉매 재료가 적어도 부분적으로 다공성 막의 공극에 충전된다. 일부 특정 실시예에서, 다공성 막은 피브릴을 포함하는, 또는 일부 경우에는 실질적으로 피브릴로 구성되는 미세 구조를 갖는다. 촉매 재료는 미세 구조의 피브릴과 얽혀 있을 수 있다. 다양한 실시예에서, 촉매 재료는 다공성 막의 공극 내로 연장된다.
일 실시예에서, 본 개시는 전술한 바와 같은 촉매 복합체를 포함하는 촉매 필터를 사용하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전술한 바와 같은 촉매 복합체를 포함하는 촉매 필터가 제공된다. 촉매 필터는 유체 스트림의 유동 방향에 대하여 플루오로 중합체 필름의 상류에 면포가 배치되는 배향 상태로 유체 스트림에 배치되며, 유체 스트림이 촉매 필터를 통과하여 유체 스트림으로부터 화학적 오염 물질 및/또는 미립자 오염 물질이 제거된다.
전술한 실시예 및 다른 실시예가, 그 다수의 장점 및 특징과 함께, 첨부 도면을 참조하여 아래에 보다 상세히 설명된다.
첨부 도면은 본 개시의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함된 것이며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 실시예를 예시하고, 또한, 이하의 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라, 상류 펠트 배트가 조합된 천공형 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 포함하는 복합 필터 재료의 개략도이다.
도 2는 면포, 상류 펠트 배트 및 하류 펠트 배트가 조합된 천공형 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 보호 다공성 막을 포함하는 제 2 복합 필터 재료의 개략도이다.
도 3은 상류 펠트 배트 및 보호 다공성 막이 조합된 천공형 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 포함하는 제 3 복합 필터 재료의 개략도이다.
도 4에는 복합 필터 재료를 조합하기 위한 예시적인 공정이 도시되어 있다.
도 5에는 도 4에 기술된 바와 같은 복합 필터 재료를 조합하기 위한 공정의 특정 양태가 도시되어 있다.
이하의 다양한 수정 및 변형 형태가 가능하긴 하지만, 도면에 비제한적인 예로서 도시된 특정 실시예가 아래에 상세히 설명된다. 이러한 설명에는 모든 수정예, 등가물 및 변형예가 포함된다.
당업계의 숙련자라면 본 개시의 다양한 양태가 의도한 기능을 수행하도록 구성된 임의의 개수의 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에 참조된 첨부 도면이 반드시 실제 크기 비율로 도시되어야 하는 것은 아니며, 본 개시의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수도 있으며, 이와 관련하여, 도면이 제한적인 것으로서 해석되어서는 안 된다는 점에 유의하여야 한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "필터(filter)"는 장치를 통과하는 입자 또는 분자를 차단, 포획 및/또는 변형시키는 임의의 장치를 포함하도록 의도된다. 본 출원에서 용어 "유체(fluid)"의 사용은 액체 및 기체를 포함하는 임의의 형태의 유동성이 우수한 재료를 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "촉매(catalytic)"는 필터가 유체 스트림 중의 한 가지 이상의 오염 물질에 촉매 작용을 하여 오염 물질을 비오염성 물질 또는 오염성이 덜한 물질로 변경(즉, 환원 또는 산화)하는 반응을 가속화 할 수 있음을 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "고온 섬유(high temperature fiber)"는 열로 인한 현저한 열화 없이 적어도 150℃의, 또는 일부 경우에는 적어도 160℃의 온도에 대한 연속적인 노출을 견딜 수 있는 임의의 섬유를 포함하도록 의도된다.
본 개시는 유체 스트림에서 발견된 표적 화학종을 제거하는 데 사용하기 위한 촉매 복합체에 관한 것이다. 복합체는 하나 이상의 펠트 배트 형태의 고온 단섬유를 포함하며, 적어도 하나의 펠트 배트가 천공 형성된 다공성의 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류에 위치한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "천공형(perforated)"은 구멍(즉, 홀(hole))이 필름 또는 막의 일부 또는 전부에 걸쳐 이격 배치되어 최소 천공 밀도(즉, cm2 당 홀의 수)를 갖는 것을 지칭한다. 일 실시예에서, 복합체는 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름에 직접 인접하여 하류에 위치하며 조합물용 지지 층으로서 작용하는 면포를 포함한다. 면포는 직포 또는 부직포 유형의 면포, 금속성 면포, 또는 임의의 다른 적합한 지지 면포일 수도 있다. 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름은 미세 다공성 또는 다공성(구멍 제외)일 수도 있지만, 어떠한 경우에도, 필름 위를 통과하는 그리고 필름을 관통하는 유체 중의 오염 물질의 정화를 위해 촉매 작용할 수 있는, 즉, 촉매 반응에 의해 표적 화학종을 비오염성 화합물 또는 오염성이 덜한 화합물로 변환할 수 있는 촉매 재료를 내포한다. 보호 막은 일반적으로 비촉매성이다. 이러한 복합체에 의해, 다이옥신, 푸란, NOx, CO 등과 같은 오염 물질이 유체 스트림으로부터 효과적으로 제거될 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 다공성 보호 막 또는 미세 다공성 보호 막이 조합물에 인접하게 위치하거나 또는 조합물의 내부에서 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류에 위치하며, 미립자가 필름의 구멍 또는 공극을 막지 않도록 유체 스트림으로부터 미립자를 제거할 수 있으며, 또는 그렇지 않으면 필름의 촉매 부위를 차단할 수 있다.
도 1을 참조하면, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102) 및 펠트 배트(104)를 포함하는 촉매 복합체(100)의 제 1 예가 도시되어 있다. 상류 방향(106)은 유입 유체 흐름(110)이 우세한 방향으로 정의되며, 하류 방향(108)은 유출 유체 흐름(112)이 우세한 방향으로 정의된다. 펠트 배트(104)는 다공성 촉매 필름(102)의 상류에 위치하며, 유입 유체 흐름(110)으로부터 폐기물(120)(예를 들어, 먼지 등)을 포집하도록 작동 가능하다. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102)은 기질로서의 플루오로 중합체 필름 내에 적합한 매립 촉매를 내포하는 촉매 재료이다. 적합한 촉매 및 기질은, 모든 용도로 본 명세서에 참조로서 인용된, 미국 특허 제 5,843,390 호에 기술되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,843,390 호에는 입자 크기가 작은 활성 촉매를 형성하며, 이 촉매를 플루오로 중합체 수지와 결합한 다음, 촉매 재료를 사용하여 펠트를 형성함으로써 형성되는 섬유상 촉매 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필터가 기술되어 있다. 적합한 촉매에는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 화학종 NOx 및 NH3를 표적으로 하는 T1O2, V2O3 및 WO3; CO를 표적으로 하는 Al2O3 및 Pt; 다이옥신 및 푸란을 표적으로 하는 TiO2, V2O3, WO3; 및/또는 O3을 표적으로 하는 Mn02가 포함된다. 미국 특허 제 5,843,390 호에 개시된 바와 같은 섬유상 필터에 있어서, 촉매를 내포하는 구조는 미세 촉매 섬유로 형성되며, 필터는 선택적으로 다른 섬유와 혼합된 미세 촉매 섬유로부터 형성된다. 반대로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 실시예는 구멍을 갖는 온전한 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름에 관한 것이다. 이러한 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름은 유체 스트림의 오염을 정화하기 위해 유체가 필름의 촉매 재료와 여전히 충분히 상호 작용하면서 플루오로 중합체 필름을 쉽게 통과할 수 있도록 하기 위해 천공된다. 천공형 필름을 사용하면, 섬유를 다공성이 높은 촉매 펠트(이전에 개시된 바와 같은)로 형성하여 재결합하는 것과 연관된 단계가 생략될 수 있으므로, 제조와 관련하여 상당한 이점을 제공한다. 놀랍게도, 구멍으로 인해 플루오로 중합체 필름(102)은, 필름의 촉매 재료와 유입 유체 흐름(110) 사이에 충분한 접촉을 제공하여 유체 흐름의 오염 물질의 정화를 위해 적절하게 촉매 작용하면서, 필터로서의 기능이 크게 방해받는 것을 피하기 위해 낮은 압력차에서도 충분한 공기 흐름을 허용한다. 촉매 플루오로 중합체 필름의 촉매 재료는 특정 오염 물질 화학종을 표적으로 하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 플루오로 중합체 필름(102)의 촉매 재료는, 예시된 바와 같이, 물 및 질소 가스에 대해 NO, NO2, NO3와 같은 NOx 화학종의 감소 또는 제거를 위해 촉매 작용하기에 적합한 촉매 화학종 TiO2, V2O3, WO3의 일부 또는 전부의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 상이한 오염 물질의 변환, 예를 들어, CO, 다이옥신/푸란, O3 및 다른 오염 물질의 정화에 적합한 다른 촉매 재료가 대체되거나 포함될 수도 있다. 플루오로 중합체 필름(102)은 PTFE 또는 보다 다공성의 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 포함하는 임의의 적합한 플루오로 중합체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102)이 천공되어, 온전한 부분(116) 및 구멍(118)을 포함한다. 구멍(118)은 니들링 작업에 의해 필름(102)에 형성될 수 있으며, 니들링 작업에 따라 크기가 변할 수 있다. 적합한 니들링 작업은 재료를 펀칭 및 변위시키면서 필름을 통해 니들을 가압하는 단계를 포함할 수도 있으며, 또는 니들이 필름의 일부를 제거하는 니들 펀칭 작업을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 플루오로 중합체 필름(102)은 니들링되며, 구멍은 0.1 mm 내지 3.0 mm의 니들 직경에 대응한다. 다른 실시예에서는, 플루오로 중합체 필름(102)이 니들로 펀칭되며, 구멍은 0.1 mm 내지 3.0 mm의 니들 직경에 대응한다. 어느 경우에든, 구멍(118)이 플루오로 중합체 필름(102)의 전체에 걸쳐 cm2 당 185개 내지 558개의 홀 또는 cm2 당 1개 내지 64개의 홀의 수준에 해당하는 밀도로 이격 배치된다. 대안으로서, 천공형 플루오로 중합체 필름(102)의 투과성이 플루오로 중합체 필름의 개방 면적 백분율로 설명될 수도 있으며, 1% 내지 50%일 수 있다. 플루오로 중합체 필름의 다공성과 함께, 구멍은 촉매 복합체(100) 전체에 걸쳐 여과에 사용하기에 적합한 공기 투과성을 제공한다. 예를 들어, 촉매 복합체(100)는 단위 면적당 높은 유량을 수용할 수 있으며, 프레이저 수(Frazier number)로 기술될 수도 있다. 일 실시예에서, 촉매 복합체(100)는 프레이저 공기 투과성 시험 하에서 0.5 in의 H2O에서의 2 CFM 또는 124.5 Pa에서의 0.61 m/min의 유량에 상응하는 2 이상의 프레이저 수를 갖는다.
본 개시의 다양한 실시예에서, 구멍(118)은 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102)에 패턴으로 형성된다. 패턴은 cm2 당 적어도 하나의 홀을 갖는 천공 밀도 및 적어도 0.2%의 개방 면적을 제공한다. 따라서, 구멍의 크기가 커질수록 인접한 구멍 사이의 간격도 커질 수 있으며, 구멍의 크기가 작을수록 인접한 구멍 사이의 간격도 작아질 수 있다. 일부 특정 예에서, 천공 밀도는 cm2 당 185개 내지 558개의 홀을 갖는 범위일 수 있다. 패턴은 바람직하게는, 구멍을 통한 공기 유동이 필름(102)을 가로질러 규칙적으로 이루어지는 구조로 형성된다. 일부 적합한 패턴에는 정사각형 패턴, 삼각형의 밀접 간격 패턴, 비정형 패턴, 또는 일반적으로 최소 천공 밀도에 부합하는 임의의 다른 유사한 패턴이 포함될 수 있다.
다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102)은 플루오로 중합체 필름 중의 통합 촉매 재료를 통한 표적 화학종의 촉매 작용에 의한 감소 또는 제거를 촉진한다. 그러나, 플루오로 중합체 필름(102)의 구조는 기존의 촉매 구조와 상당히 상이하다. 예를 들어, 플루오로 중합체 필름(102)의 벌크(bulk)(즉, 온전한 부분(116))는 구멍(118)이 존재하지 않는 촉매 필터 재료의 일 성분으로서 기능하기에, 충분한 공기 유동을 허용하는 것으로 생각되지 않는다. 구멍(118)은 플루오로 중합체 필름(102)을 가로질러 압력 강하를 감소시켜(즉, 공기 투과성을 증가시켜), 필름을 다양한 용례에 사용 가능하게 만든다. 천공형 플루오로 중합체 필름(102)은 124.5 Pa의 압력 하에서 1.5 내지 61 m/min, 또는 일부 경우에는 1.5 내지 61 m/min의 공기 투과성을 가질 수 있다. 놀랍게도, 유체의 상당 부분이 천공되지 않은 온전한 부분(116)이 아닌 구멍을 통해 유동한다 하더라도, 구멍(118)을 통한 유체의 통과가 촉매 작용 구조로서의 플루오로 중합체 필름(102)의 유용성을 저해하지 않는다. 적어도 일 실시예에 따르면, 구멍은 필름을 완전히 관통하여 연장되며, 유체의 상당 부분을 통과시키기 위한 도관을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 충분한 유체가 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과 접촉하며 그 내부의 촉매 재료와 상호 작용하여 유체 흐름의 오염 물질을 효과적으로 정화시킨다. 플루오로 중합체 필름(102)과 펠트 배트(104)의 조합 결합이 촉매 필터로서의 복합체의 효능에 적어도 부분적으로는 책임이 있는 것으로 생각된다. 예를 들어, 플루오로 중합체 필름(102) 및 펠트 배트(104)가 상호 작용하여, 펠트 배트(104)의 내부 구조(114)(예를 들어, 단섬유)에 의해 유입 유체 흐름(110)이 펠트 배트(104)의 내부에서 순환할 수 있도록 그리고 특히 펠트 배트와 플루오로 중합체 필름(102)의 계면(122)을 따라 순환할 수 있도록 한다. 이러한 순환에 의해 유입 유체 흐름(110)이 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(102)과 충분히 접촉하게 되어, 유입 유체 흐름에 촉매 작용을 하여 화학적 오염 물질이 감소 또는 제거된다.
펠트 배트(104)는 미립자 오염 물질(120)을 여과할 수 있으며 및/또는 플루오로 중합체 필름(102)으로 도입되기 위한 유입 유체 흐름(110)을 조정할 수 있는 임의의 적합한 다공성 구조를 포함할 수 있다. 펠트 배트(104)는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 단섬유 직포 또는 부직포, PTFE 단섬유 직포 또는 부직포, 플루오로 중합체 단섬유로 형성된 플리스, 또는 플루오로 중합체 단섬유 직포 또는 부직포와 같은 다공성이 높은 내부 구조를 갖는 임의의 적합한 직포 또는 부직포로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 펠트 배트(104)는 PTFE 섬유 펠트 또는 PTFE 섬유 플리스이다.
일 실시예에서, 촉매 복합체(100)의 구성 요소 층은 니들링 작업 또는 니들 펀칭 작업에 의해 함께 연결된다. 즉, 니들 또는 펀치가 국부적으로 층을 변형시켜 층을 접촉 상태로 유지하기 위해 조합된 펠트 배트(104)와 플루오로 중합체 필름(102) 모두를 통하여 가압될 수 있다. 일반적으로, 니들링 작업은 재료를 관통하여 변형시키는 반면, 니들 펀칭 작업은 또한 작은 플러그의 재료를 제거하지만, 두 작업 모두 "니들링"으로 지칭될 수도 있다. 촉매 복합체(100)의 층은 또한, 적층이나 인가된 열처리에 의해, 접착제(전형적으로 불연속 접착제)에 의해, 외부 커넥터에 의해, 직조 또는 다른 유사한 연결 수단에 의해, 또는 이들의 임의의 적합한 조합에 의해 함께 유지될 수도 있다. 일 실시예에서, 촉매 복합체(100)의 구성 요소 층은 니들링 및/또는 니들 펀칭에 의해 결합된 후, 복합체를 경화시키기 위한 후속 열처리를 거친다. 대안으로서, 촉매 복합체(100)의 구성 요소 층은, 구멍이 이미 플루오로 중합체 필름(102)에 적용된 후에, 층을 함께 가압하며 이어서 적층 조합물을 열처리함으로써 결합되어 촉매 복합체를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 촉매 물품이 천공형 다공성 중합체 막(예를 들어, 구멍(118)을 포함하는 필름(102)과 같은 플루오로 중합체 필름) 및 이러한 막에 흡수, 얽힘, 매립, 또는 그 외 다른 방식으로 내포된 촉매 재료로 형성될 수 있다. 일부 특정 실시예에서, 다공성 막은 피브릴화 미세 구조, 즉, 피브릴을 포함하거나 실질적으로 피브릴로 형성된 미세 구조를 갖는다. 피브릴화 미세 구조는 노드 및 피브릴을 포함할 수도 있으며, 또는 실질적으로 노드가 없는 피브릴로 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 촉매 재료, 예를 들어, 촉매 입자 등이 미세 구조의 피브릴에 얽혀 있을 수 있다. 다양한 실시예에서, 촉매 재료는 다공성 막의 공극 내외로 연장될 수 있으며, 일부 실시예에서는 구멍 내로 연장될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 촉매 물품은 전술한 바와 같이 지지 층이나 펠트 층과 함께 조합될 수 있으며, 또는 지지 층이나 펠트 층 없이 형성될 수 있다. 다시 말해, 지지체 또는 펠트 층 없이 촉매 재료가 내포된 천공형 다공성 중합체 막을 내포하는 촉매 물품이 제조될 수 있다.
촉매 복합체(100)의 층(예를 들어, 플루오로 중합체 필름(102), 펠트 배트(104))이 또한, 추가 층과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 2에는 추가 층을 포함하는 촉매 복합체(200)의 일 예가 도시되어 있다. 촉매 복합체(200) 및 그 구성 요소는 유입 유체 흐름(216)에 대면하는 상류측(212) 및 유출 유체 흐름(218)이 비롯되는 하류측(214)에 관하여 설명될 수 있다. 도 2는 플루오로 중합체 필름(202)으로부터 상류 방향(212)으로 제 1 펠트 배트(204) 및 보호 다공성 막(208)이 적층되며 하류 방향(214)으로 지지 면포(206) 및 제 2 펠트 배트(210)가 적층된, 플루오로 중합체 필름(102)(도 1)과 유사한, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(202)을 보여준다. 촉매 복합체(200)는 유입 유체 흐름(216)에 부유할 수도 있는 미립자(220)를 여과할 수 있으며, 또한 촉매 복합체의 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(202)에서의 촉매 반응을 통해 화학적 오염 물질을 감소 또는 제거할 수 있다.
플루오로 중합체 필름(202)은, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같은 플루오로 중합체 필름(102)과 유사한, 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름으로 형성되며, 구멍(224)에 의해 끊겨 있는 온전한 부분(222)을 포함한다. 구멍(224)은, 구멍(118)(도 1)을 참조하여 전술한 바와 같이, 니들링 작업에 의해 또는 대안으로서 니들 펀칭 작업에 의해 필름(202)에 형성될 수 있다. 촉매 복합체(100)(도 1)와 유사하게, 인접한 플루오로 중합체 필름(202) 및 제 1 펠트 배트(204)의 이러한 구성에 의하면, 유체가 구멍(224)에서 또는 온전한 부분(222)의 공극을 통해 플루오로 중합체 필름(202)을 통과하기 전에, 제 1 펠트 배트의 내부 구조(226)의 내부의 플루오로 중합체 필름(202)의 촉매 재료 근처에서 유입 유체 흐름(216)가 순환하게 된다. 다양한 실시예에 따르면, 플루오로 중합체 필름(202) 및 제 1 펠트 배트(204)는 도 1을 참조하여 위에 논의된 플루오로 중합체 필름(102) 및 펠트 배트(104)와 유사한 두께, 투과성 및 재료 특성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 보호 막(208)은 제 1 펠트 배트(204)의 상류측면에 위치하며, 미립자(220)를 포획하거나 미립자의 유입을 방지할 수 있다. 보호 막(208)은 미립자(예를 들어, 먼지, 그을음, 재 등)를 포획하여, 플루오로 중합체 필름(102) 또는 펠트 배트(104) 내로의 입자의 유입을 방지할 수 있으며, 필름의 구멍(118)의 막힘을 방지할 수 있고, 내부의 촉매 재료로의 접근을 차단할 수도 있어, 플루오로 중합체 필름의 오염(fouling)을 방지할 수 있다. 보호 막(208)은 보호 막으로부터 용이하게 세정될 수 있는 필름 또는 케이크(cake) 내에 미립자(220)를 포집함으로써, 복합체(200)의 용이한 유지 관리를 제공할 수 있다. 보호 막(208)은, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 다공성 직포 또는 부직포 막, PTFE 직포 또는 부직포, ePTFE 막, 플루오로 중합체 막 등과 같은 임의의 적합한 다공성 막 재료로 구성될 수 있다. 보호 막(208)은 다공성 또는 미세 다공성이며, 적층, 열처리, 불연속 접착제 또는 연속적인 접착제, 또는 다른 적합한 방법에 의해 제 1 펠트 배트(204)와 연결될 수 있다. 적합한 보호 막은, 예를 들어, 미국 특허 제 5,843,390 호에 기술되어 있다.
일 실시예에 따르면, 플루오로 중합체 필름(202)은 촉매 복합체(200)의 전체 유체 투과성에 크게 영향을 미치지 않으면서 구조적 지지를 제공하는 면포(206)에 의해 지지된다. 면포(206)는 촉매 복합체(200)를 지지할 수 있는 임의의 적합한 다공성 백킹(backing) 재료일 수 있다. 면포는, 예를 들어, 플루오로 중합체 직포 또는 부직포, PTFE 직포 또는 부직포, 또는 특정한 일 실시예에서는 ePTFE 섬유(예를 들어, 메릴랜드주 엘크톤 소재 더블유.엘.고어 앤드 어소시에이츠 인코포레이트(W.L.Gore and Associates, Inc.)로부터 입수 가능한 440 데시텍스(decitex) RASTEX® 섬유)로 형성된 직포일 수 있다. 바람직하게는, 면포(206)는 플루오로 중합체 필름(202)의 하류(214)에 배치되거나, 예를 들어, 플루오로 중합체 필름(202)의 하류에 인접하게 배치되며, 또는 대안으로서, 하나 이상의 추가 층에 의해 플루오로 중합체 필름으로부터 분리되어 그 하류에 배치된다. 면포(206)는 니들링 작업 또는 니들 펀칭 작업에 의해 필름(202)에 연결될 수도 있다. 면포(206)는 추가적으로, 또는 대안으로서, 열처리에 의해, 층들을 함께 가압하는 하나 이상의 커넥터에 의해, 또는 접착제, 예를 들어, 면포(206)와 플루오로 중합체 필름(202) 사이의 얇은 접착제 층(연속적이거나 비연속적일 수도 있는 층)에 의해, 또는 니들링 작업 또는 니들 펀칭 작업을 포함하는 전술한 방법 중 둘 이상의 임의의 적합한 조합에 의해 플루오로 중합체 필름(202)과 연결될 수도 있다. 일반적으로, 면포(206)는 플루오로 중합체 필름(202)보다 높은 공기 투과성을 갖는다.
일 실시예에서, 촉매 복합체(200)는 플루오로 중합체 필름(202)으로부터 하류 방향(214)에 위치한 제 2 펠트 배트(210)를 추가로 포함할 수 있다. 제 2 펠트 배트(210)는 제 1 펠트 배트(204)와 유사한 구성 및 치수를 가질 수 있으며, 예를 들어, 제 2 펠트 배트는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 단섬유 직포 또는 부직포, PTFE 단섬유 직포 또는 부직포, 또는 플루오로 중합체 단섬유 직포 또는 부직포와 같은 임의의 적합한 직포 또는 부직포로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 펠트 배트(210)는 PTFE 섬유 펠트 또는 PTFE 섬유 플리스일 수 있다.
플루오로 중합체 필름(202), 면포(206), 그리고 제 1 및 제 2 펠트 배트(204, 210)는 니들링 작업 또는 니들 펀칭 작업, 도 1의 플루오로 중합체 필름(102) 및 펠트 배트(104)에 대하여 설명된 바와 같은 다른 방법, 또는 전술한 기술의 조합을 통해 함께 연결될 수도 있다. 일 실시예에서, 구멍에 의해 플루오로 중합체 필름(202)을 가로질러 적합한 유체 흐름이 제공되는 반면, 다른 층이 일반적으로 플루오로 중합체 필름(202)보다 높은 공기 흐름 투과성을 갖기 때문에, 플루오로 중합체 필름(202)만 천공된다. 대안으로서, 전술한 요소의 하위 조합, 예를 들어, 플루오로 중합체 필름(202)과 면포(206)의 조합, 플루오로 중합체 필름(202)과 제 1 펠트 배트(204)의 조합, 또는 플루오로 중합체 필름(202), 제 1 펠트 배트(204) 및 면포(206)의 조합이 니들링 또는 니들 펀칭을 사용하여 층들을 함께 연결하는 공정에 의해 천공될 수도 있다. 이들 층 중 일부 또는 전부가 추가로, 열처리, 접착제 또는 다른 적합한 연결 방법을 통해 연결될 수도 있다. 예를 들어, 보호 막(208)이 접착, 열처리, 또는 보호 막에 구멍을 초래하지 않는 다른 방법에 의해 나머지 층에 부착될 수도 있다. 대안으로서, 보호 막(208)도 니들링 또는 니들 펀칭을 통해 나머지 층과 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 촉매 복합체(100, 200)는 펠트 배트에 인접하여 하류에 천공형 촉매 플루오로 중합체 필름을 이용하는 촉매 복합체의 예시적인 실시예이며, 이들 구성 요소의 조합은 촉매 플루오로 중합체 필름을 따라 그리고 촉매 플루오로 중합체 필름을 통해 오염된 유체 흐름을 전달하여 유체의 오염을 경감시킬 수 있다. 다양한 추가 구성 요소, 예를 들어, 도 2를 참조하여 전술한 보호 막(208), 면포(206), 및 제 2 펠트 배트(210)는 촉매 복합체(200)의 강도를 증대시키며, 필터 특성을 개선하거나 미립자의 침투를 감소시키는 것과 같은 추가의 이점을 제공할 수도 있다.
도 2와 관련하여 전술한 적층 요소의 다른 조합뿐만 아니라 추가의 여과 또는 내부의 촉매 요소의 추가가 본 개시의 범위 내에서 실질적으로 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 가능하다. 예를 들어, 하나 이상의 보호 막(208), 제 1 및 제 2 펠트 배트(204, 210) 및 면포(206)가 촉매 특성을 가질 수도 있다. 또한, 층, 예를 들어, 추가의 촉매 플루오로 중합체 필름, 추가의 펠트 배트 층, 촉매 펠트와 같은 추가의 촉매 재료(예를 들어, 미국 특허 제 5,843,390 호에 기재된 바와 같음), 추가의 지지 층 또는 면포, 또는 전술한 것보다 적은 개수의 층이 도 2와 관련하여 전술한 층들 사이에 추가되거나 제거될 수도 있다.
유체 흐름의 다수의 특정 오염 물질의 정화를 위해 촉매 작용할 수 있는 능력을 복합체(200)에 제공하기 위해, 상이한 촉매 또는 촉매 그룹을 내포하는 추가의 촉매 플루오로 중합체 필름 또는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름(202)과 유사한 필름이 플루오로 중합체 필름(202)의 상류 또는 하류에 제공될 수 있다. 추가의 촉매 플루오로 중합체 필름(들)을 갖는 일 실시예에서, 각각의 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류 및 하류에 각각 추가의 중간 펠트 배트 및/또는 면포가 제공되어 촉매 플루오로 중합체 필름을 분리하며 이들 필름 사이에서 순환이 이루어지도록 할 수도 있다.
도 3은 촉매 플루오로 중합체 필름(302), 플루오로 중합체 필름의 상류에 위치한 펠트 배트(304) 및 펠트 배트의 상류에 위치한 보호 막(306)만을 포함하는 변형예의 촉매 복합체(300)를 보여준다. 여기서, 보호 막(306), 펠트 배트(304), 및 플루오로 중합체 필름(302)의 조합은 도 2를 참조하여 전술한 막(208), 제 1 펠트 배트(204) 및 플루오로 중합체 필름(202)과 상당히 동일한 방식으로 작동한다. 유입 공기 흐름(314)이 미립자(316)의 유입을 적어도 부분적으로 차단하는 보호 막(306)을 통과한다. 유입 공기 흐름(314)은 이후, 펠트 배트(304), 즉, 펠트 배트의 내부 구조(312)의 내부를 통과하며, 이 내부 구조 내에서 유입 공기 흐름이 촉매 플루오로 중합체 필름(302)과 상호 작용하여 촉매 플루오로 중합체 필름을 통과하기 시작할 수 있다.
플루오로 중합체 필름(302)은 플루오로 중합체 필름(102)(도 1)과 관련하여 전술한 바와 같이 천공되므로, 유입 공기 흐름(314) 중 일부는 플루오로 중합체 필름의 온전한 부분(308)을 통과하며 일반적으로 더 많은 양의 다른 부분은 구멍(310)을 통과한다. 구멍(318)은 전술한 바와 같이 니들링 작업 또는 니들 펀칭 작업을 통해 형성될 수 있다. 구멍(310)을 형성하며 층을 연결하는 단 한번의 작업으로 플루오로 중합체 필름(302), 펠트 배트(304), 및 보호 막(306) 중 2개의 층이, 또는 일부 경우에는 3개의 층 모두가 함께 니들링 또는 니들 펀칭될 수도 있다. 추가 연결 단계, 예를 들어, 열처리 단계 또는 접착제 단계가 층들을 함께 부착하기 위해 사용될 수도 있다.
도 4는 촉매 복합체의 조합을 위한 예시적인 공정(400)을 설명하며, 도 5는 촉매 복합체 조합 공정(500)의 특정 실시예를 설명한다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 촉매 복합체(예를 들어, 도 1 내지 도 3의 촉매 복합체(100, 200, 300))가 PTFE 단섬유 플리스 또는 유사한 층과 같은 펠트 배트와 촉매 플루오로 중합체 필름을 함께 적층됨으로써 조합되어 적층 조합물을 형성할 수 있다(작업(402)). 이러한 제 1 펠트 배트는 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 1 상류측면에 적층된다. 제 1 펠트 배트 및 플루오로 중합체 필름이, 제 1 펠트 배트와는 반대쪽인 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면에 인접하여 위치한, 면포와 같은 추가 층과 조합될 수도 있으며(작업(404)), 면포의 하류측면에 인접한 제 2 펠트 배트와 같은 추가 층과 조합될 수도 있다(작업(406)). 보호 다공성 막 층이 제 1 펠트 배트의 상류측면에 인접하여 조합물에 추가될 수도 있다(작업(408)). 조합 층 또는 이들 조합 층의 하위 집합이 니들링, 니들 펀칭, 또는 이들 양 작업을 포함하는 천공 단계를 거칠 수도 있다(작업(410)). 조합 층의 하위 집합만이 천공되는 경우, 전술한 적층 단계 중 하나 이상의 단계 이전에, 예를 들어, 제 1 펠트 베트와 조합되기 이전에 플루오로 중합체 필름에 대해, 면포가 적층되기 이전에 조합된 플루오로 중합체 필름과 제 1 펠트 배트에 대해, 추가의 층이 추가되기 이전에 조합된 플루오로 중합체 필름, 면포 및 제 1 펠트 배트에 대해 니들링 단계 또는 니들 펀칭 단계(작업(410))가 수행될 수도 있다. 니들링 단계 또는 니들 펀칭 단계는 층들 사이의 접착이 약한 경우에 영향을 줄 수 있어, 단독으로 층을 연결하기에 적합할 수도 있거나, 또는 층들을 접합하여 촉매 복합체를 형성하기 위한 접착제, 커넥터 또는 열처리가 보충적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 조합 층 또는 조합 층의 하위 집합이 추가로, 2개 이상의 층을 접합하는 연속적인 또는 불연속적인 접착제를 포함할 수 있는 접착제에 의해 함께 연결될 수도 있다(작업(412)). 조합 층 또는 조합 층의 하위 집합이, 층들을 함께 적어도 부분적으로 접착하는 열처리에 의해 함께 연결될 수도 있다(작업(414)). 천공 단계(작업(410))와 같이, 접착 단계(작업(412)) 및/또는 열처리 단계(작업(414))가 중간 조합 단계에서, 예를 들어, 면포의 추가(작업(406)), 제 2 펠트 배트의 추가(작업(408)) 또는 다공성 보호 막의 추가(작업(408)) 이전에 수행될 수도 있음에 유의한다. 예를 들어, 플루오로 중합체 필름, 면포 그리고 제 1 및 제 2 펠트 배트를 포함하는 적층 조합물이 니들링 단계 또는 니들 펀칭 단계 이전에 제조될 수 있으며, 이어서 비천공 보호 막 층이 적층된 다음, 열처리되어 촉매 복합체를 형성할 수 있다. 대안으로서, 보호 막 층을 포함하여 전술한 층을 모두 포함하는 적층 조합물이 제조될 수 있으며, 이러한 조합물이 이어서 니들링되거나 니들 펀칭된 다음 열처리를 통해 경화되어 촉매 복합체를 형성하며, 또는 열처리 단계(작업(414))가 생략되거나 접착 단계(작업(412))로 대체될 수도 있다.
특정한 예시적인 조합 공정(500)을 예시하는 간략화된 블록도가 도 5에 도시되어 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 카딩(carding) 작업이 단섬유(502) 상에 수행되어 제 1 펠트 배트 또는 플리스(504)를 생성할 수 있으며, 제 2 카딩 작업이 다른 단섬유(510) 상에 수행되어 제 2 펠트 배트 또는 플리스(512)를 생성할 수 있다. 이들 펠트 배트(504, 512)는 촉매 플루오로 중합체 필름(506) 및 면포(508)의 어느 한 측면 상에 적층되어 적층 조합물을 생성할 수 있으며, 이러한 적층 조합물에 대해 천공 단계, 예를 들어, 니들링 공정 또는 니들 펀칭 공정(514)이 수행된다. 이러한 천공 단계에 의해 함께 연결된 촉매 조합물이 획득되며, 이 단계에서 촉매 플루오로 중합체 필름(506)이 천공된다.
이들 층은 1분 내지 2분의 시간 동안 조합물을 290℃보다 높은 온도로 가열함으로써 층이 경화되는 열경화 공정(516)을 사용하여 추가로 연결될 수 있다. 열 경화 온도는 290℃ 내지 330℃의 범위에서 변경 가능하며, 열 경화 시간은 1분 내지 2분의 범위에서 변경 가능하다. 열경화된 촉매 복합체는 이후, 권취 단계(518) 또는 다른 제조 단계를 거칠 수 있다. 층, 예를 들어, 보호 막(예를 들어, 보호 막(208)(도 2) 또는 보호 막(306)(도 3))을 촉매 복합체에 추가하기 위해 층 추가 공정(520)이 포함될 수도 있다. 이러한 추가 층 또는 막은 니들 펀칭/니들링 공정(514) 후에 연결된 층들과 결합될 수도 있으므로, 추가 층은 니들링 공정을 거치지는 않지만 열경화 공정(516)을 통해 여전히 조합물에 부착된다. 추가 층 또는 막이 열경화 공정(516) 이후에 그러나 권취 단계(518) 이전에 촉매 복합체에 접착되거나 다른 방식으로 부착될 수도 있다. 대안으로서, 추가 층 또는 막이 니들링 공정 또는 니들 펀칭 공정(514) 이전에 조합 층에 추가될 수도 있으며, 따라서, 또한 천공될 수도 있다.
변형예에서, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같은 플루오로 중합체 필름(102)(또는 예를 들어, 도 2의 필름(202))이 촉매 재료로 실질적으로 충전되거나 완전히 충전된 적합한 천공형 다공성 막, 즉, 천공형 촉매 다공성 막으로 대체될 수 있다. 이러한 막은 플루오로 중합체 막 또는 필름, 또는 다공성의 비플루오로 중합체 막을 포함하는 대안의 재료일 수도 있으며, 전술한 바와 같이 임의의 적합한 촉매 재료(예를 들어, 촉매 입자)와 흡수, 코팅, 얽힘, 충전 또는 그 외 다른 방식으로 결합될 수도 있다. 적합한 막 재료는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, PTFE 및 ePTFE를 포함하는 플루오로 중합체, 아라미드, 폴리에스테르, 및 폴리페닐렌 에스테르(PPE)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 촉매 재료는 내부에 구멍이 도입되기 전에 다공성 막의 공극 내로 흡수될 수도 있다. 일부 변형예에서, 촉매 재료는, 촉매 재료를 막의 공극 내로 흡수시키는 데 추가하여 또는 그 대신에, 다공성 막의 구멍 내로 도입(예를 들어, 흡수)될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 촉매 재료는 다공성 막의 공극 및/또는 다공성 막의 구멍으로 연장될 수 있다.
일부 실시예에서, 다공성 막은 피브릴화 미세 구조, 즉, 피브릴을 포함하는 미세 구조를 가질 수 있다. 적합한 피브릴화 미세 구조가, 예를 들어, 다목적으로 본 명세서에 참조로서 인용된 미국 특허 제 5,849,235 호에 기술되어 있다. 다공성 막이 피브릴을 포함하는 미세 구조를 갖는 경우, 촉매 재료는 막의 공극에 흡수될 수 있거나, 미세 구조의 피브릴 내부에 얽혀 있을 수 있거나, 이들 양 방식이 모두 가능할 수 있다. 촉매 재료가 얽혀 있는 실시예에서, 촉매 재료(촉매 입자일 수 있음)는 막을 천공하기 전에 피브릴 미세 구조의 내부에 얽혀 있다. 이러한 충전 구조는 촉매 재료를 제자리에 유지하기 위한 바인더의 필요성을 없애서, 촉매 재료가 다공성 막의 공극을 통해 또는 구멍을 통해 오염 물질에 접근 가능하도록 한다. 다른 적합한 미세 구조는, 예를 들어, 미국 특허 제 7,572,502 호, 미국 특허 제 7, 118,801 호, 미국 특허 제 5,891,402 호, 미국 특허 제 4,096,227 호, 미국 특허 제 3,953,566 호 및 미국 특허 출원 공보 제 2015/0315352 A1 호에 기술되어 있다.
본 발명이 명료성 및 이해를 위해 상세히 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구범위의 범주 내에서 특정한 변경 및 수정이 실시될 수도 있음을 이해할 것이다.
전술한 설명에서는, 설명의 목적으로, 본 개시의 다양한 실시예의 이해를 돕기 위해 다수의 세부 사항이 설명되었다. 그러나, 특정 실시예는 이들 세부 사항 중 일부 없이 또는 추가 세부 사항으로 실시될 수도 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 또한, 일 실시예를 참조하여 설명된 특정 재료 및 재료 특성(예를 들어, 재료 밀도, 다공성, 두께, 대체 재료 등)은 명시적으로 금지된 경우를 제외하고는 다른 실시예에서 설명된 재료 대신 결합되거나 사용될 수도 있다.
여러 개의 실시예가 개시되어 있지만, 당업자라면 이들 실시예의 사상을 벗어나지 않고 다양한 수정, 변형 구성 및 등가물이 사용될 수도 있음을 인지할 것이다. 또한, 본 개시를 불필요하게 모호하게 만드는 것을 피하기 위해 다수의 잘 알려진 공정 및 요소는 설명되지 않았다. 따라서, 전술한 설명은 본 개시 또는 청구범위의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
값의 범위가 제공되는 경우, 문맥상 달리 명확하게 지시되지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한 사이의, 하한 단위의 가장 작은 분율에 대한, 각각의 개재 값이 또한 구체적으로 개시되는 것으로 이해된다. 명시된 범위의 임의의 명시된 값 또는 명시되지 않은 개재 값과 해당 명시된 범위의 임의의 다른 명시된 값 또는 개재 값 사이의 더 좁은 범위가 포함된다. 이러한 더 작은 범위의 상한 및 하한은 범위에 독립적으로 포함되거나 배제될 수도 있으며, 더 작은 범위에 상한 및 하한 중 하나 또는 둘 다 포함되거나 어느 것도 포함되지 않은 각각의 범위도 명시된 범위의 임의의 구체적으로 배제된 한계를 조건으로 본 발명에 포함된다. 명시된 범위가 상한 및 하한 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 포함된 상한 및 하한 중 하나 또는 둘 다를 제외한 범위도 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같은, 단수 형태 및 "상기"는 문맥상 달리 명확하게 지시되지 않는 한 복수의 참조 대상을 포함한다. 또한, 단어 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "내포한다(contains)", "내포하는(containing)", "포함하는(include)", "포함하는(including)" 및 "포함한다(includes)"가 본 명세서 및 아래의 청구범위에서 사용되는 경우 명시된 특징, 정수, 구성 요소 또는 단계의 존재를 특정하기 위한 것이지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 구성 요소, 단계, 행위 또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.
이하, 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위해 추가의 예가 설명된다.
E1. 촉매 적층 조합물을 포함하며, 촉매 적층 조합물은 제 1 상류측면 및 제 2 하류측면을 갖는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면에 인접하여 위치하여 촉매 복합체를 형성하는 적어도 제 1 펠트 배트를 포함하며, 플루오로 중합체 필름은 천공되는 것인, 촉매 복합체.
E2. 하나 이상의 펠트 배트는 PTFE 단섬유로 형성되는, 선행 예에 따른 복합체.
E3. 적층 조합물이 니들 펀칭 공정에 의해 형성된 복수의 구멍에 의해 함께 연결되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E4. 복합체가 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면에 위치한 면포를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E5. 하나 이상의 펠트 배트가 다공성 촉매 플루오로 중합체 층의 하류에 위치한 제 2 펠트 배트를 추가로 포함하는, 예 E4에 따른 복합체.
E6. 제 1 펠트 배트는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름에 직접 인접하여 위치하며 제 2 펠트 배트는 면포의 하류측면에 직접 인접하여 위치하는, 예 E5에 따른 복합체.
E7. 복합체가 미립자의 유입을 차단하기 위해 제 1 펠트 배트의 상류측면에 배치된 다공성 보호 층을 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E8. 다공성 보호 층이 항력이 낮은 ePTFE 막인, 예 E7에 따른 복합체.
E9. 다공성 보호 층이 다공성 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 층인, 예 E7에 따른 복합체.
E10. 다공성 보호 층이 124.5 Pa에서 0.6 내지 16.0 m/min의 범위의 공기 투과성으로 정의된 다공성을 갖는, 예 E7 내지 예 E9 중 어느 하나에 따른 복합체.
E11. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이 0.3 mm 내지 6.5 mm의 펀치 직경에 상응하는 직경으로 펀칭됨으로써 천공되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E12. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이 0.1 mm 내지 3.0 mm의 니들 직경에 상응하는 직경으로 니들링됨으로써 천공되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E13. 하나 이상의 펠트 배트가 플루오로 중합체를 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E14. 플루오로 중합체 필름이 발포 플루오로 중합체 필름인, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E15. 플루오로 중합체 필름이 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름인, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E16. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이 제 1 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이며, 복합체가 제 1 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류에 적층된 제 2 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E17. 플루오로 중합체 필름이 ePTFE 매트릭스 내에 분산된(suspended) 촉매 입자를 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E18. 하나 이상의 펠트 배트는 각각 플루오로 중합체로 형성되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E19. 하나 이상의 펠트 배트는 각각 PTFE 단섬유로 형성된 PTFE 펠트 플리스로 형성되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E20. 하나 이상의 펠트 배트는 각각 m2 당 200g 내지 m2 당 450g의 밀도를 갖는 플루오로 중합체를 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E21. 플루오로 중합체 필름이 적어도 0.2%의 개방 면적 백분율을 갖는 천공 패턴으로 천공되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E22. 복합체는 124.5 Pa에서 적어도 0.6 m/min의 유량에 상응하는 공기 투과성을 갖는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E23. 복합체는 124.5 Pa에서 0.6 내지 21.3 m/min 범위의 유량에 상응하는 공기 투과성을 갖는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E24. 복합체는 적어도 150℃의 온도에 대한 연속적인 노출을 견딜 수 있는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E25. 다공성 막이 피브릴을 포함하는 미세 구조를 갖는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E26. 촉매 재료가 미세 구조의 피브릴과 얽혀 있는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E27. 촉매 재료가 다공성 막의 공극 내로 연장되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체.
E28. 선행 예 중 어느 하나에 따른 복합체를 포함하는 필터.
E29. 촉매 재료를 내포하는 천공형 다공성 중합체 막을 포함하는 촉매 물품.
E30. 천공형 다공성 막은 피브릴을 포함하는 미세 구조를 갖는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 물품.
E31. 촉매 재료가 미세 구조의 피브릴과 얽혀 있는, 선행 예에 따른 촉매 물품.
E32. 촉매 재료가 다공성 막의 공극 내로 연장되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 물품.
E33. 촉매 재료가 다공성 막의 공극에 흡수되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 물품.
E34. 촉매 재료가 다공성 막의 구멍에 흡수되는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 물품.
E35. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 1 측면 상에 제 1 펠트 배트를 적층하여 촉매 적층 조합물을 형성하는 단계, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 제 1 펠트 배트와 연결하여 다층 복합체를 형성하는 단계, 및 다층 복합체가 124.5 Pa에서 적어도 0.9 m/min의 최소 공기 투과성을 갖도록 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계를 포함하는 촉매 복합체 형성 방법.
E36. 제 1 측면과는 반대쪽으로 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 2 측면 상에서 촉매 적층 조합물에 면포를 추가하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E37. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과는 반대쪽에서 면포에 인접하게 촉매 적층 조합물에 제 2 펠트 배트를 추가하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E38. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과는 반대쪽에서 제 1 펠트 배트에 인접하게 적층 조합물에 다공성 보호 막을 추가하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E39. 촉매 적층 조합물을 접착제를 통해 함께 연결하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E40. 다층 복합체를 290℃ 내지 330℃의 범위의 온도에서 적어도 1분 동안 열처리하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E41. 260℃에서 2 시간 동안 유지한 후 측정한 비제한적인 수축률이 횡방향 및 기계 방향 모두에서 2% 미만이 될 때까지 다층 복합체를 열처리함으로써 다층 복합체를 열경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E42. 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는 적어도 0.2%의 개방 면적으로 천공 패턴을 플루오로 중합체 필름에 니들 펀칭하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E43. 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는 적어도 0.2%의 개방 면적으로 천공 패턴을 다층 복합체에 니들 펀칭하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E44. 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는 적어도 0.2%의 개방 면적으로 천공 패턴을 플루오로 중합체 필름에 니들링하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E45. 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는 적어도 0.2%의 개방 면적으로 천공 패턴을 다층 복합체에 니들링하는 단계를 추가로 포함하는, 선행 예 중 어느 하나에 따른 촉매 복합체 형성 방법.
E46. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 플루오로 중합체 필름에 인접하여 위치한 적어도 하나의 펠트 배트를 포함하며, 플루오로 중합체 필름은 천공되는 것인, 촉매 적층 조합물을 포함하는 촉매 필터를 제공하는 단계, 유체 스트림의 유동 방향에 대하여 플루오로 중합체 필름의 상류에 면포가 배치되는 배향 상태로 필터를 유체 스트림에 배치하는 단계, 및 촉매 필터를 통하여 유체 스트림을 통과시키는 단계를 포함하는, 유체 여과 방법.

Claims (26)

  1. 촉매 적층 조합물(catalytic layered assembly)을 포함하는 촉매 복합체로서,
    촉매 적층 조합물은,
    제 1 상류측면 및 제 2 하류측면을 갖는 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름; 및
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면에 인접하여 위치하여 촉매 복합체를 형성하는 적어도 제 1 펠트 배트(felt batt)를 포함하는 하나 이상의 펠트 배트
    를 포함하며,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 천공되고,
    복수의 구멍 각각은 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면의 입구 표면으로부터 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면의 출구 표면까지의 직선 통로이며,
    i) 상기 직선 통로는 재료의 기공을 통한 흐름과 비교하여 통과하는 흐름을 향상시키도록 구성되고,
    ii) 상기 직선 통로는 0.1mm 내지 3mm의 직경을 가지며,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 개방 면적 백분율은 0.14% 내지 50%인 것인, 촉매 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 펠트 배트 각각은 플루오로 중합체를 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매 적층 조합물은 복수의 구멍에 의해 함께 연결되는 것인, 촉매 복합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    미립자의 유입을 차단하기 위해 상기 제 1 펠트 배트의 상류측면에 배치되는 다공성 보호 층을 추가로 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름을 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 ePTFE 매트릭스 내에 분산된(suspended) 촉매 입자를 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 펠트 배트는 PTFE 단섬유로 형성된 플리스(fleece)로 형성되는 것인, 촉매 복합체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 개방 면적 백분율이 적어도 0.2%인 천공 패턴으로 천공되는 것인, 촉매 복합체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    124.5 Pa에서 0.6 내지 21.3 m/min의 범위의 유량에 상응하는 공기 투과성을 갖는 것인, 촉매 복합체.
  10. 제 1 항에 따른 촉매 복합체
    를 포함하는 필터.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 제 1 측면 상에서 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름에 제 1 펠트 배트를 적층하여 촉매 적층 조합물을 형성하는 단계;
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 상기 제 1 펠트 배트와 연결하여 다층 복합체를 형성하는 단계;
    상기 다층 복합체가 124.5 Pa에서 적어도 0.6 m/min의 최소 공기 투과성을 갖도록 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계
    를 포함하고,
    복수의 구멍 각각은 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면의 입구 표면으로부터 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면의 출구 표면까지의 직선 통로이며,
    i) 상기 직선 통로는 재료의 기공을 통한 흐름과 비교하여 통과하는 흐름을 향상시키도록 구성되고,
    ii) 상기 직선 통로는 0.1mm 내지 3mm의 직경을 가지며,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 개방 면적 백분율은 0.14% 내지 50%인 것인, 촉매 복합체 형성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과는 반대쪽에서 상기 제 1 펠트 배트에 인접하게 상기 촉매 적층 조합물에 다공성 보호 막을 추가하는 단계
    를 추가로 포함하는, 촉매 복합체 형성 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름을 천공하는 단계는, 적어도 0.2%의 개방 면적으로, 천공 패턴을 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및/또는 플루오로 중합체 복합체에 니들링(needling) 또는 니들 펀칭(needle punching)하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 촉매 복합체 형성 방법.
  18. 촉매 적층 조합물을 포함하는 촉매 필터를 제공하는 단계로서, 상기 촉매 적층 조합물은, 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름 및 이 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름에 인접하여 위치한 적어도 하나의 펠트 배트를 포함하며, 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름은 천공된 것인, 단계;
    유체 스트림의 유동 방향에 대하여 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류에 면포(scrim)가 배치되게 배향되도록 필터를 상기 유체 스트림에 배치하는 단계;
    상기 촉매 필터를 통하여 상기 유체 스트림을 통과시키는 단계
    를 포함하고,
    복수의 구멍 각각은 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면의 입구 표면으로부터 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면의 출구 표면까지의 직선 통로이며,
    i) 상기 직선 통로는 재료의 기공을 통한 흐름과 비교하여 통과하는 흐름을 향상시키도록 구성되고,
    ii) 상기 직선 통로는 0.1mm 내지 3mm의 직경을 가지며,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 개방 면적 백분율은 0.14% 내지 50%인 것인, 유체 여과 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이 cm2당 1개 내지 64개의 구멍을 갖는 천공 밀도를 갖는 것인, 촉매 복합체.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름이 cm2당 185개 내지 558개의 구멍을 갖는 천공 밀도를 갖는 것인, 촉매 복합체.
  21. 제 1 항에 있어서,
    2개 이상의 펠트 배트를 포함하고, 상기 2개 이상의 펠트 배트는 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 상류측면에 인접하게 위치한 상기 제 1 펠트 배트; 및 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면 상에 위치한 제 2 펠트 배트를 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름과 상기 제 2 펠트 배트 사이에 상기 다공성 촉매 플루오로 중합체 필름의 하류측면 상에 위치하는 면포(scrim)를 더 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매 복합체의 다수의 층이 천공되고, 복수의 구멍들을 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펠트 배트는 천공되고 복수의 구멍들을 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 면포는 천공되고 복수의 구멍들을 포함하는 것인, 촉매 복합체.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 펠트 배트와 상기 면포는 천공되고 복수의 구멍들을 포함하는 것인, 촉매 복합체.
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