KR102422030B1 - 일렉트릿 섬유 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열처리에 의한 통기량의 회복이 우수하고, 높은 통기성을 갖는 일렉트릿 섬유 시트를 제공한다. 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 열가소성 수지를 포함하는 평균 단섬유 직경이 0.1 내지 8.0㎛인 장섬유를 포함하는 부직포로서, 상기 부직포 벌크 밀도가 0.05 내지 0.30g/㎤이고, 그리고 상기 장섬유 중에 결정 핵제가 0.005 내지 1.0질량% 함유되어 이루어지는 일렉트릿 섬유 시트이다.

Description

일렉트릿 섬유 시트
본 발명은, 일렉트릿 섬유 시트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 통기성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트와, 그 일렉트릿 섬유 시트를 사용하여 이루어지는 에어 필터에 적합하게 사용되는 여과재에 관한 것이다.
종래부터, 기체 중 꽃가루나 먼지 등을 제거하기 위해서 에어 필터가 사용되고 있고, 그 에어 필터의 여과재로서 부직포가 많이 사용되고 있다. 그 중에서도, 그 부직포의 제조법 중 하나인 멜트블로우법은, 에어 필터 제품의 여과재나 전지 세퍼레이터 등등의 제조에 폭넓게 사용되고 있다. 멜트블로우법은, 일반적으로, 방사 구금으로부터 압출된 열가소성 폴리머를, 열풍 분사함으로써 섬유상으로 세화하여, 얻어진 섬유의 자기 융착 특성을 이용해서 섬유 웹으로서 형성시키는 방법이다.
이 멜트블로우법은, 스펀본드법 등의 다른 부직포의 제조법에 비해, 복잡한 공정을 필요로 하지 않고, 또한 단섬유 직경이 수 10㎛ 내지 수㎛ 이하인 가는 섬유가 용이하게 얻어진다고 하는 이점을 갖는 제법이다.
여기서 에어 필터에 요구되는 성능은, 미크로한 더스트를 많이 포집할 수 있는 고포집 효율, 및 에어 필터 내부를 기체가 통과할 때 저항이 적은 저압력 손실이다. 상기 높은 포집 효율을 갖는 여과재를 얻기 위해서는, 부직포를 구성하는 단섬유가 세(細)섬도인 것이 적합하지만, 그 반면에, 단섬유를 세섬도화하면 그 단섬유를 포함하는 부직포는 찌부러지기 쉬워져서, 그 부직포의 섬유 밀도가 증가함으로써 압력 손실이 높아진다고 하는 과제가 있다.
또한, 압력 손실이 낮은 여과재를 얻기 위해서는, 부직포를 구성하는 단섬유가 태(太)섬도인 것이 적합하지만, 그 반면에, 단섬유를 태섬도화하면 부직포 내의 섬유 표면적이 감소되어버려서, 포집 효율이 저하된다고 하는 과제가 있다. 이와 같이, 종래 기술에 있어서의 에어 필터에 요구되는 성능에 있어서, 고포집 효율을 갖는 것과 저압력 손실을 갖는 것은, 상반된 관계에 있다.
상기 과제를 해결하는 방법으로서, 부직포를 일렉트릿화하여, 물리적 작용에 더해서 정전기적 작용을 이용함으로써, 고포집 효율과 저압력 손실을 동시에 충족시키는 시도가 이루어지고 있다.
예를 들어, 접지 전극 상에 부직포를 접촉시킨 상태에서, 이 접지 전극과 부직포를 모두 이동시키면서, 비접촉형 인가 전극으로 고압 인가를 행하여 연속적으로 일렉트릿화하는 일렉트릿 섬유 시트의 제조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조.). 그 외에, 물을 섬유에 접촉시켜서 대전시키는 방법으로서, 섬유 시트에 대하여 물의 분류(噴流) 혹은 수적류를 부직포 내부까지 물이 침투하기에 충분한 압력으로 분무시켜서 일렉트릿화하고, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법(특허문헌 2 참조.)이나, 섬유 시트를 슬릿상의 노즐 상을 통과시켜서, 노즐로 물을 흡인함으로써 섬유 시트에 물을 침투시켜서, 정극성과 부극성의 전하를 균일하게 혼재시키는 방법(특허문헌 3 참조.)과 같은, 소위 하이드로 차지법이 제안되어 있다.
또한 별도로, 부직포를 구성하는 섬유에 대하여, 섬유에 첨가제를 첨가함으로써, 고포집 효율을 갖고 또한 저압력 손실 특성을 갖는 부직포를 얻는 방법이 제안되어 있고, 구체적으로, 고분자 중합체에, 힌더드 아민계, 질소 함유 힌더드 페놀계, 금속염 힌더드 페놀계 혹은 페놀계의 안정제로부터 선택된 적어도 1종의 안정제를 배합하여 이루어지는 재료를 포함하고, 또한 100℃ 이상의 온도에 있어서의 열자극 탈분극 전류로부터의 트랩 전하량이 2.0×10-10쿨롱/㎠ 이상이라고 하는 내열성 일렉트릿 재료가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조.).
또한, 세섬유와 태섬유를 혼합한 부직포를 형성시킴으로써, 입자의 눈막힘을 일으키기 어렵게 하여 섬유간의 공극을 늘림으로써, 압력 손실의 상승을 억제하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 5 및 특허문헌 6 참조.).
일본특허공개 소61-289177호 공보 미국특허 제6119691호 명세서 일본특허공개 제2003-3367호 공보 일본특허공개 소63-280408호 공보 일본특허공개 평10-46460호 공보 일본특허공개 제2006-37295호 공보
상기 특허문헌 1 내지 6에 기재된 제안과 같이, 부직포를 일렉트릿화함으로써 포집 성능은 향상되기는 하지만, 통상의 필터용 여과재로서 부직포를 사용할 때는, 성형 가공 또는 기능성 부여 가공 등의 다양한 공정에 있어서 부직포에 장력이 가해진 상태에서 롤상으로 권취하거나, 부직포를 롤로 프레스하거나 하기 때문에, 부직포에 압력이 가해져서, 두께가 감소하여 필터로서의 압력 손실이 상승되어 버려, 충분한 압력 손실 상승의 억제 효과를 얻을 수 없었다.
그래서 본 발명의 목적은, 종래의 부직포 과제를 감안하여, 열처리에 의한 통기량의 회복이 우수하고, 또한 높은 통기성을 갖는 일렉트릿 섬유 시트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 높은 통기성을 갖는 일렉트릿 섬유 시트를 사용하여 이루어지는 에어 필터에 적합하게 사용되는 여과재를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 열가소성 수지를 포함하는 평균 단섬유 직경이 0.1 내지 8.0㎛인 장섬유를 포함하는 부직포로서, 상기 부직포의 벌크 밀도가 0.05 내지 0.30g/㎤이고, 또한 상기 장섬유 중에 결정 핵제가 0.005 내지 1.0질량% 함유되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 섬유 시트이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 바람직한 형태에 따르면, 상기 장섬유는, 폴리프로필렌계 수지를 주체로 하는 열가소성 수지에 의해 구성되어 있는 것이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 바람직한 형태에 따르면, 상기 부직포는, 100℃의 온도에서 열처리한 후의 통기량의 상승률이, 130% 이상인 것이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 사용하여, 상기 일렉트릿 섬유 시트를 포함하는 에어 필터 여과재를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열처리에 의한 통기량의 회복이 우수하고, 성형 가공 등의 공정에서 통기량이 저하된 경우에도, 열처리함으로써 높은 통기성을 갖는 일렉트릿 섬유 시트가 얻어진다. 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 사용함으로써, 통기성이 우수한 에어 필터 여과재가 얻어진다.
도 1은 포집 효율을 측정하는 포집 효율 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 열가소성 수지를 포함하는 평균 단섬유 직경이 0.1 내지 8.0㎛인 장섬유를 포함하는 부직포로서, 상기 부직포의 벌크 밀도가 0.05 내지 0.30g/㎤이고, 또한 상기 부직포 중에 결정 핵제가 0.005 내지 1.0질량% 함유되어 이루어지는 일렉트릿 섬유 시트이다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 열가소성 수지를 포함하고, 주로 비도전성 섬유를 포함하여 이루어지는 것이 바람직한 양태이다. 여기에서 말하는 비도전성은, 체적 저항률이 1012·Ω·㎝ 이상인 것이 바람직하고, 1014·Ω·㎝ 이상인 것이 보다 바람직한 양태이다.
본 발명에 있어서, 주로 비도전성 섬유를 포함하여 이루어진다는 것은, 일렉트릿 섬유 시트 중에 90질량% 이상의 비도전성 섬유를 포함하는 것을 가리킨다. 비도전성 섬유의 함유량은, 바람직하게는 95질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 97질량% 이상이다. 일렉트릿 섬유 시트 중 비도전성 섬유가 90질량% 미만이 되면, 충분한 일렉트릿 성능을 얻을 수 없다.
본 발명에서 사용되는 비도전성 섬유의 섬유 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리락트산 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리페닐렌술피드계 수지, 불소계 수지, 폴리스티렌엘라스토머, 폴리올레핀엘라스토머, 폴리에스테르엘라스토머, 폴리아미드엘라스토머 및 폴리우레탄엘라스토머 등의 엘라스토머 및 이들의 공중합체 또는 혼합물 등을 포함하는 수지를 들 수 있다.
이들 중에서도, 폴리올레핀계 수지가 바람직하게 사용된다. 폴리올레핀계 수지는, 체적 저항률이 높고, 또한 흡수성이 낮기 때문에, 멜트블로우 부직포를 일렉트릿 처리했을 때의 대전성 및 전하 유지성이 강하기 때문에, 이들 효과에 의해 높은 포집 효율을 달성할 수 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 제조 방법에 사용되는 일렉트릿화의 방법으로서, 비도전성 섬유 시트에 물을 부여한 후에 건조시킴으로써 일렉트릿화하는 방법이 바람직하게 사용된다.
폴리올레핀계 수지의 종류로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 및 폴리메틸펜텐 등의 호모 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 이들 호모 폴리머에 다른 성분을 공중합한 코폴리머나, 다른 2종 이상의 폴리머 블렌드품 등의 수지를 사용할 수도 있다. 이들 중에서도, 대전 유지성의 관점에서, 폴리프로필렌 수지 및 폴리메틸펜텐이 바람직하게 사용된다. 또한, 저렴하게 이용할 수 있다고 하는 관점에서, 폴리프로필렌 수지가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 평균 단섬유 직경이 0.1 내지 8.0㎛인 장섬유를 포함하는 부직포이다. 평균 단섬유 직경은, 보다 바람직하게는 0.3 내지 7.0㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5.0㎛로 함으로써, 통기성과 진애 포집 특성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트가 얻어진다. 평균 단섬유 직경이 0.1㎛ 미만에서는, 멜트블로우 부직포 내의 공극이 넓어지지 않아 충분한 통기성이 얻어지지 않고, 또한 평균 단섬유 직경이 8.0㎛를 초과하면, 멜트블로우 부직포 내의 섬유 표면적이 감소하여, 에어 필터 여과재로서 사용했을 때 충분한 포집 효율이 얻어지지 않는다.
또한, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량은, 3 내지 100g/㎡의 범위인 것이 바람직하다. 단위 면적당 중량을 3 내지 100g/㎡, 바람직하게는 5 내지 70g/㎡, 보다 바람직하게는 10 내지 50g/㎡로 함으로써, 통기성과 진애 포집 특성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트가 얻어지기 쉬워진다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트에 있어서, 벌크 밀도는 0.05 내지 0.30g/㎤의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.07 내지 0.25g/㎤이다. 벌크 밀도가 0.07g/㎤ 미만이면, 상기 단위 면적당 중량의 범위 내에 있어서 두께가 높은 것을 의미하고 있고, 일렉트릿 섬유 시트를 에어 필터로서 사용하기 때문에 플리츠 가공을 실시했을 때, 산의 정점부와 골의 정점부 사이에서 부직포가 만곡해서 데드 스페이스가 증가하여, 압력 손실이 높아져버리는 경우가 있다. 또한, 벌크 밀도가 0.30g/㎤보다 커지면, 일렉트릿 섬유 시트 내의 공극이 작아져서, 충분한 통기성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 부직포를 구성하는 장섬유 중에, 결정 핵제를 0.005 내지 1.0질량% 함유하고, 바람직하게는 0.007 내지 0.5질량% 함유한다. 결정 핵제를 함유함으로써, 방사된 섬유의 고화가 빨리 진행됨으로써 섬유끼리의 융착이 감소하여, 통기성이 향상된다. 또한, 일렉트릿 처리를 실시함으로써, 진애 포집 특성이 우수한 일렉트릿 섬유 시트가 얻어진다.
여기에서 말하는 함유량은, 예를 들어 다음과 같이 해서 구할 수 있다. 부직포를 메탄올/클로로포름 혼합 용액으로 속슬렛 추출 후, 그 추출물에 대해서 HPLC 분취를 반복하고, 각 분취물에 대해서 IR 측정, GC 측정, GC/MS 측정, MALDI-MS 측정, 1H-NMR 측정 및 13C-NMR 측정으로 구조를 확인한다. 해당 결정 핵제가 포함되는 분취물의 질량을 합계하여, 부직포 전체에 대한 비율을 구하고, 이것을 결정 핵제의 함유량이라 한다.
결정 핵제의 함유량이 0.005질량% 미만이면, 열 처리 시의 통기량 상승률이 작다. 한편, 결정 핵제의 함유량이 1.0질량%를 초과하면, 방사성이 악화되거나 비용적으로도 불리해진다.
결정 핵제로서는, 예를 들어 소르비톨계 핵제, 노니톨계 핵제, 크실리톨계 핵제, 인산계 핵제, 트리아미노벤젠 유도체 핵제 및 카르복실산 금속염 핵제 등을 들 수 있다.
소르비톨계 핵제에는, 디벤질리덴소르비톨(DBS), 모노메틸디벤질리덴소르비톨(예를 들어, 1,3:2,4-비스(p-메틸벤질리덴)소르비톨(p-MDBS)), 디메틸디벤질리덴소르비톨(예를 들어, 1,3:2,4-비스(3,4-디메틸벤질리덴)소르비톨(3,4-DMDBS)) 등이 포함되고, "Millad"(등록상표) 3988(밀리켄·재팬(주)제) 및 "겔 올"(등록상표) E-200(신니혼 리카(주)제) 등을 들 수 있다.
노니톨계 핵제에는, 예를 들어 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨 등이 포함되고, "Millad"(등록상표) NX8000(밀리켄·재팬(주)제) 등을 들 수 있다.
크실리톨계 핵제에는, 예를 들어 비스-1,3:2,4-(5',6',7',8'-테트라히드로-2-나프토알데히드벤질리덴)1-알릴크실리톨 등이 포함된다. 또한, 인산계 핵제에는, 예를 들어 알루미늄-비스(4,4',6,6'-테트라-tert-부틸-2,2'-메틸렌디페닐-포스페이트)-히드록시드 등이 포함되고, "아데카스탭"(등록상표) NA-11((주)ADEKA제)이나, "아데카스탭"(등록상표) NA-21((주)ADEKA제) 등을 들 수 있다.
트리아미노벤젠 유도체 핵제에는, 예를 들어 1,3,5-트리스(2,2-디메틸프로판아미드)벤젠 등이 포함되고, "Irgaclear"(등록상표) XT386"(BASF 재팬(주)제) 등을 들 수 있다. 또한, 카르복실산 금속염 핵제에는, 예를 들어 벤조산나트륨이나, 1,2-시클로헥산디카르복실산칼슘염 등이 포함된다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 상기 결정 핵제 외에, 열안정제, 내후제 및 중합 금지제 등의 첨가제를 첨가할 수 있어, 멜트블로우 부직포를 일렉트릿 처리했을 때의 일렉트릿 성능을 보다 양호하게 한다고 하는 관점에서, 상기 섬유 재료에 힌더드 아민계 첨가제 또는/및 트리아진계 첨가제를 적어도 1종류 함유하는 것이 바람직한 양태이다.
힌더드 아민계 화합물로서는, 예를 들어 폴리[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)이미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일)((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)](BASF·재팬(주)제, "치마소브"(등록상표) 944LD), 숙신산디메틸-1-(2-히드록시에틸)-4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 중축합물(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록상표) 622LD) 및 2-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-2-n-부틸말론산비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록상표) 144) 등을 들 수 있다.
또한, 트리아진계 첨가제로서는, 예를 들어 폴리[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)이미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일)((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)헥사메틸렌((2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노)](BASF 재팬(주)제, "치마소브"(등록상표) 944LD) 및 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-((헥실)옥시)-페놀(BASF 재팬(주)제, "티누빈"(등록상표) 1577FF) 등을 들 수 있다.
상기 힌더드 아민계 첨가제 및/또는 트리아진계 첨가제의 첨가량은, 멜트블로우 부직포의 질량에 대하여, 바람직하게는 0.5 내지 5질량%이고, 보다 바람직하게는 0.7 내지 3질량%이다. 첨가량을 이 범위로 함으로써, 일렉트릿화했을 때 우수한 진애 포집 특성이 얻어지기 쉬워진다.
이어서, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 멜트블로우 부직포를 일렉트릿 처리함으로써 얻을 수 있다.
본 발명의 멜트블로우 부직포는, 예를 들어 하기의 방법에 의해 제조할 수 있다.
먼저, 열가소성 수지 재료와 첨가제를 혼련한 후에, 압출기 내에서 용융해서 구금부에 공급하고, 멜트블로우법에 의해 부직포를 제조한다. 열가소성 수지 재료와 첨가제를 혼련하는 방법으로서는, 방사기의 압출기 호퍼에 이들을 혼합해서 공급하고, 압출기 내에서 혼련하고, 직접 구금에 공급하는 방법이나, 미리, 열가소성 수지 재료와 첨가제를 혼련 압출기나 정지 혼련기 등으로 혼련해서 마스터 칩을 제작하는 방법을 들 수 있다.
멜트블로우법에서는, 복잡한 공정을 필요로 하지 않고, 수㎛의 세섬유를 용이하게 얻을 수 있어, 높은 진애 포집 특성을 달성하기 쉽게 할 수 있다.
이어서, 이 멜트블로우 부직포에 대하여, 일렉트릿화 처리를 실시한다. 일렉트릿화 처리는, 멜트블로우 부직포 단층에서도, 다른 시트와 적층한 적층 섬유 멜트블로우 부직포도 실시할 수 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트의 일렉트릿화 방법으로서는, 예를 들어, 섬유 시트에 물을 부여한 후에 건조시킴으로써 일렉트릿화하는 방법이 바람직하게 사용된다. 섬유 시트에 물을 부여하는 방법으로서는, 물의 분류 혹은 수적류를 섬유 시트 내부까지 물이 침투하기 위해 충분한 압력으로 분무하는 방법이나, 물을 부여한 후 혹은 부여하면서 섬유 시트의 편측으로부터 흡인해서 섬유 시트 내에 물을 침투시키는 방법 및 이소프로필알코올, 에틸알코올 및 아세톤 등의 수용성 유기 용제와 물의 혼합 용액에 섬유 시트를 침지시켜서 물을 섬유 시트 내부까지 침투시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 일렉트릿화할 때 사용되는 물로서는, 액체 필터 등으로 오염을 제거한 것으로서, 가능한 한 청정한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 이온 교환수, 증류수 및 역침투막에서 투과된 여과수 등의 순수가 바람직하게 사용된다. 또한, 순수로서의 레벨은, 도전율이 103μS/m 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 도전율이 102μS/m 이하인 순수가 바람직하게 사용된다. 또한, 상기의 물에는, 포집 특성에 영향을 주지 않는 범위에서, 수용성 유기 용제를 혼합시킬 수 있다.
본 발명의 일렉트릿 섬유 시트는, 100℃의 온도에서 열처리한 후의 통기량의 상승률이 130% 이상인 것이 바람직한 양태이며, 보다 바람직하게는 132% 이상이다. 100℃의 온도에서 열처리한 후의 통기량의 상승률을 이 범위로 함으로써, 높은 통기성을 갖는 에어 필터 여과재를 얻어지기 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 에어 필터 여과재는, 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트를 포함한다. 본 발명의 일렉트릿 섬유 시트로부터, 본 발명의 에어 필터 여과재를 얻는 방법으로서는, 부직포와 그것보다 강성이 높은 시트를 습기 경화형 우레탄 수지 등을 스프레이법으로 살포해서 접합하는 방법이나, 열가소성 수지, 열융착 섬유를 살포해서 열로를 통해서 접합하는 방법(예를 들어, 일본특허공개 제2004-82109호 공보에 기재된 방법)을 사용할 수 있다.
본 발명의 에어 필터 여과재는, 시트상 그대로 프레임재에 내장해서 필터 유닛으로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 에어 필터 여과재를 산접기와 골접기를 반복해서 플리츠 가공을 실시하여, 프레임재에 세트한 플리츠상의 필터 유닛으로서 사용할 수도 있다.
본 발명의 에어 필터 여과재는, 에어 필터 전반, 그 중에서 공조용 필터, 공기청정기용 필터 및 자동차 캐빈 필터의 고성능 용도에 적합하다.
실시예
(1) 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량:
세로×가로=15㎝×15㎝의 일렉트릿 섬유 시트의 질량을, 1 샘플에 대해서 측정했다. 얻어진 값을 1㎡당의 값으로 환산하고, 소수점 이하 첫째 자리를 반올림하여, 일렉트릿 섬유 시트의 단위 면적당 중량(g/㎡)을 산출했다.
(2) 평균 단섬유 직경:
평균 단섬유 직경에 대해서는, 일렉트릿 섬유 시트의 임의의 장소로부터, 3㎜×3㎜의 측정 샘플을 10개 채취하고, 주사형 전자 현미경으로 배율을 1000 내지 3000배로 조절하여, 채취한 측정 샘플로부터 섬유 표면 사진을 각 1매씩, 계 10매를 촬영했다. 사진 속 섬유 직경(단섬유 직경)이 확실하게 확인되는 섬유에 대해서 단섬유 직경을 측정하여, 평균한 값의 소수점 이하 둘째 자리를 반올림해서 평균 단섬유 직경으로 하였다.
(3) 일렉트릿 섬유 시트의 두께:
두께계(테크로크사제 "TECLOCK"(등록상표) SM-114)를 사용하여, 일렉트릿 섬유 시트의 두께를 폭 방향 등간격으로 10점 측정하고, 그 평균값으로부터 소수점 이하 셋째 자리를 반올림하여, 두께(㎜)로 하였다.
(4) 일렉트릿 섬유 시트의 벌크 밀도:
상기 (1) 및 (3)에서 구한 단위 면적당 중량 및 두께의 값을 사용하여, 다음 식에 의해 열처리 전후의 일렉트릿 섬유 시트의 벌크 밀도(g/㎤)를 산출했다.
·벌크 밀도=[단위 면적당 중량(g/㎡)/(두께(㎜)×1000)]
(5) 일렉트릿 섬유 시트의 통기량:
통기량 측정기(TEXTEST사제 FX3300)를 사용하여, 측정압 125㎩, 측정 면적 38㎠의 조건에서 일렉트릿 섬유 시트의 통기량을 3점 측정하고, 그 평균값으로부터 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여, 통기량(cc/㎠/sec)으로 하였다.
(5) 100℃에서 열처리한 후의 통기량의 상승률(%):
일렉트릿 섬유 시트의 세로 방향 3군데에서, 세로×가로=15㎝×15㎝의 측정용 샘플을 채취하고, 각각의 샘플에 대해서, 평활한 금속판 사이에 끼우고, 유압 프레스 장치를 사용해서 상온 하에서 10kg/㎠의 하중을 1분간 가하였다. 이어서, 100℃의 온도로 설정한 열풍 건조기(에스펙(주) TABAI PHH-100) 속에 현수한 상태에서, 5분간 열처리했다. 열처리 전후의 일렉트릿 섬유 시트의 통기량을 측정하고, 다음 식에 의해, 100℃의 온도에서 열처리한 후의 통기량의 상승률을 계산하여, 3개의 측정 샘플의 평균값을 최종적인 열처리를 한 후의 통기량의 상승률로 하였다.
·열처리한 후의 통기량의 상승률=[(열처리 후의 통기량/열처리 전의 통기량)]×100.
(6) 일렉트릿 섬유 시트의 포집 성능(포집 효율 및 압력 손실):
일렉트릿 섬유 시트의 폭 방향 5군데에서, 세로×가로=15㎝×15㎝의 측정용 샘플을 채취하고, 각각의 샘플에 대해서, 도 1에 도시하는 포집 효율 측정 장치를 사용해서 포집 효율을 측정했다. 이 도 1의 포집 효율 측정 장치에는, 측정 샘플(M)을 세트하는 샘플 홀더(1)의 상류측에, 더스트 수납 상자(2)를 연결하고, 하류측에 유량계(3), 유량 조정 밸브(4) 및 블로워(5)가 연결되어 있다. 또한, 샘플 홀더(1)에 파티클 카운터(6)를 사용하여, 전환 콕(7)을 통해서, 측정 샘플(M)의 상류측의 더스트 개수와 하류측의 더스트 개수를 각각 측정할 수 있다. 또한, 샘플 홀더(1)는 압력계(8)를 구비하여, 측정 샘플(M)의 상류와 하류에서의 정압차를 판독할 수 있다.
포집 효율의 측정에 있어서는, 폴리스티렌 0.309U 10% 용액(메이커: 나카라이테스크(주))을 증류수로 200배까지 희석하여, 더스트 수납 상자(2)에 충전한다. 이어서, 측정 샘플(M)을, 샘플 홀더(1)에 세트하여, 풍량을 필터 통과 속도가 4.5m/분이 되도록, 유량 조정 밸브(4)로 조정하여, 더스트 농도를 1만 내지 4만개/2.83×10-4㎥(0.01ft3)의 범위에서 안정시켜서, 측정 샘플(M)의 상류의 더스트 개수 D 및 하류의 더스트 개수 d를 파티클 카운터(6)(리온사 제조, KC-01D)에서 1개의 측정 샘플당 3회 측정하여, JIS K 0901(1991)「기체 중의 더스트 시료 포집용 여과재의 형상, 치수 및 성능 시험 방법」에 기초하여, 하기의 계산식을 사용해서, 0.3 내지 0.5㎛ 입자의 포집 효율(%)을 구하였다. 3개의 측정 샘플의 평균값을, 최종적인 포집 효율로 하였다.
·포집 효율(%)=〔1-(d/D)〕×100
(단, d는 하류 더스트의 3회 측정 토탈 개수를 나타내고, D는 상류 더스트의 3회 측정 토탈 개수를 나타낸다.).
고포집의 부직포일수록, 하류 더스트 개수가 적어지기 때문에, 포집 효율의 값은 높아진다. 또한, 압력 손실은, 포집 효율 측정 시의 측정 샘플(M)의 상류와 하류의 정압차를 압력계(8)에서 판독하여 구하였다. 5개의 측정 샘플의 평균값을 최종적인 압력 손실로 하였다.
[실시예 1]
열가소성 수지 원료로서, "아데카스탭"(등록상표) NA-21((주)ADEKA제))을 0.15질량% 및 힌더드 아민계 화합물 "치마소브"(등록상표) 944(BASF 재팬(주)제)를 1질량% 포함하는, 용융 유속이 850g/10분인 폴리프로필렌 수지를 사용했다.
폴리프로필렌 수지 원료를 방사기의 원료 호퍼에 투입하고, 직경이 0.4㎜와 0.6㎜의 토출 구멍을 교대로 일직선 상에 배치한 구금(구멍 피치: 1.6㎜, 구멍수: 94홀, 폭: 150㎜)을 사용하여, 멜트블로우법에 의해, 폴리머 토출량이 32g/분, 노즐 온도가 265℃, 에어 온도가 290℃, 에어 압력이 0.10㎫인 조건에서 분사하여, 포집 컨베이어 속도를 조정함으로써, 단위 면적당 중량이 25g/㎡인 멜트블로우 부직포를 얻었다. 계속해서, 순수가 공급되는 수조의 수면을 따라 얻어진 부직포 시트를 주행시키면서, 그 표면에 슬릿상의 흡인 노즐을 맞닿게 해서 물을 흡인함으로써, 섬유 시트 전체면에 물을 침투시켜서, 물기 제거 후에 자연 건조시킴으로써, 일렉트릿화된 멜트블로우 부직포(일렉트릿 섬유 시트)를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트를, 상온 하에서 10kgf/㎠의 하중을 1분간에 걸쳐 프레스한 후, 100℃의 온도로 설정한 열풍 건조기 내에서 5분간 열처리하고, 열처리 전후의 통기량을 측정하고, 통기량의 상승률을 산출했다. 일렉트릿 섬유 시트의 각 측정값과 산출값을, 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
열가소성 수지 원료로서, 실시예 1에서 사용한 NA-21을 0.60질량%로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 실시예 1과 마찬가지 방법에 의해 각 특성값을 측정했다. 얻어진 결과를, 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
열가소성 수지 원료로서, "Irgaclear"(등록상표) XT386(BASF 재팬(주)제)을 0.01질량% 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 실시예 1과 마찬가지 방법에 의해 각 특성값을 측정했다. 얻어진 결과를, 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
열가소성 수지 원료로서, 실시예 3에서 사용한 Irgaclear XT386을 0.03질량% 첨가한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 실시예 1과 마찬가지 방법에 의해 각 특성값을 측정했다. 얻어진 결과를, 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
열가소성 수지 원료로서, 실시예 1에서 사용한 폴리프로필렌에 NA-21을 첨가하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 일렉트릿 섬유 시트를 얻었다.
얻어진 일렉트릿 섬유 시트에 대해서, 실시예 1과 마찬가지 방법에 의해 각 특성값을 측정했다. 얻어진 결과를, 표 1에 나타낸다.
Figure 112019053246363-pct00001
표 1에서 명백해진 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4는, 결정 핵제를 0.01 내지 0.3질량%의 범위에서 포함하기 때문에, 프레스한 일렉트릿 섬유 시트여도, 열처리함으로써 통기량이 130% 이상 회복한 부직포가 얻어졌다.
이에 반해, 결정 핵제를 함유하지 않은 비교예 1에서는, 실시예 1 내지 4에 대하여, 열처리 후의 통기량 상승률이 130% 미만이고, 프레스한 일렉트릿 섬유 시트의 통기량 회복이 작은 결과였다.
이상과 같이 본 발명에서는, 결정 핵제를 함유하고, 섬유 직경과 벌크 밀도를 특정한 범위로 제한함으로써, 열처리에 의한 통기량의 회복이 우수한 일렉트릿 섬유 시트를 얻을 수 있었다.
1 : 샘플 홀더
2 : 더스트 수납 상자
3 : 유량계
4 : 유량 조정 밸브
5 : 블로워
6 : 파티클 카운터
7 : 전환 콕
8 : 압력계
M : 측정 샘플

Claims (4)

  1. 열가소성 수지를 포함하는 평균 단섬유 직경이 0.1 내지 8.0㎛인 장섬유를 포함하는 일렉트릿화된 부직포인 일렉트릿 섬유 시트로서,
    상기 부직포의 벌크 밀도가 0.05 내지 0.30g/㎤이고,
    또한 상기 장섬유 중에 결정 핵제가 0.005 내지 1.0질량% 함유되어 이루어지고,
    상기 결정 핵제가 트리아미노벤젠 유도체 핵제이고,
    상기 일렉트릿화된 부직포가, 부직포에 물을 부여한 후에 건조시킴으로써 하이드로 차지하여 얻어지고,
    상기 일렉트릿 섬유 시트가, 100℃의 온도에서 열처리한 후의 통기량의 상승률이, 130% 이상인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 섬유 시트.
  2. 제1항에 있어서, 장섬유가, 폴리프로필렌계 수지를 주체로 하는 열가소성 수지에 의해 구성되어 있는 일렉트릿 섬유 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 일렉트릿 섬유 시트를 포함하는 에어 필터 여과재.
  4. 삭제
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