KR19980064067A - 가스여과용 충진 페이퍼 - Google Patents

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KR19980064067A KR1019970068066A KR19970068066A KR19980064067A KR 19980064067 A KR19980064067 A KR 19980064067A KR 1019970068066 A KR1019970068066 A KR 1019970068066A KR 19970068066 A KR19970068066 A KR 19970068066A KR 19980064067 A KR19980064067 A KR 19980064067A
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powder
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나바레프랑스와피에르
보산드베르나드
길라르드피에르
두사우드조세프
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오흐레세 프랑스와
엘프앙타르프랑스
상롬
알스트롬
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Abstract

본 발명은 높은 흡착성과 흡수용량을 갖는 충진 페이퍼에 관한 것이다. 셀룰로오스 섬유로 구성되는 본 발명의 페이퍼는 처리되는 가스에 대하여 양적으로 질적으로 적합한 유기 및/또는 무기 파우더로 충진되어 있다. 본 발명의 페이퍼는 석유, 화학, 농산품 및 제지산업에 응용될 수 있으며, 또한 아파트, 사무실 및 종합병원 빌딩에 응용될 수도 있다.

Description

가스여과용 충진 페이퍼
본 발명은 공기 투과성이 우수하고 높은 흡착성과 흡수용량을 가지는 가스여과용 페이퍼에 관한 것이다.
본 발명은 일반적으로 가스의 여과 및 청정화에 응용할 수 있으며, 특히 자동차, 가정, 호텔, 케이터링(catering), 사무실 빌딩, 병원 및 공공건물 등 다양한 산업분야에서 폐기물의 처리에 응용할 수 있다. 본 발명의 페이퍼는 처리하고자 하는 가스 중에 부유하고 있는 고체 입자, 바람직하지 못한 액체 증기, 미생물 및 병원체를 저렴하게 제거할 수 있게 해준다.
필터 페이퍼는 통상적으로 가스 여과 및 청정용 필터 미디엄으로서 사용된다. 종래의 페이퍼는 공기 투과성이 낮은 단점을 갖는데, 이 낮은 공기 투과성은 주어진 페이퍼 면적에 의해 처리되는 소정의 가스 유속의 경우에는 높은 압력 강하로 반영되고, 이는 그 이동을 보장하는 가스 과압력에 의해 보상되어야만 한다. 이것은 가스 체적이 큰 경우에는 높은 실행 비용이 든다는 것을 의미한다.
다른 해법으로는 페이퍼의 면적을 증가시키는 것이 있다. 그러나 이것은 장비의 대형화를 초래하여 높은 자본의 투자와 규모의 대형화를 불가피하게 한다.
종래의 기술에 따르면, 단위면적당 저중량, 즉 15∼50g/㎡의 페이퍼를 사용하여, 여러 장을 중첩함으로써 200미크론에 달할 수 있는 섬유사이의 자유공간을 크게하는 효과를 보상하는 것이 필수적이다. 이러한 기술은 특히 먼지 진공 크리너 필터의 제조에 이용된다. 이들 단위면적당 저중량의 페이퍼는 이러한 종류에 사용하기 위해서는 충분한 기계적 강도를 갖도록 화학적으로 처리되어야만 한다. 따라서 이들 페이퍼의 제조비용은 높다.
또한, 상기 페이퍼는 얇은 시트로서 이용되기 때문에 모든 공지의 필터 페이퍼는 매우 낮은 흡착성과 흡수용량을 가지며, 일반적으로는 일부 부유물의 청정화에 필수불가결한 화학적 또는 촉매반응을 가스가 그 시트를 통과하는 동안 발생시키는 것이 불충분하다.
다른 종래의 여과기술로는 정지대(stationary bed)에 위치된 활성 탄소와 같은 파우더에 의해 처리되도록 가스를 통과시키는 것이 있다. 이들 파우더는 오염물질로 쌓이게 되고, 오염물질이 점점 쌓임에 따라 효율을 상실하게 된다. 이들 파우더는 포화되면 재생되어야만 한다. 흡착-탈착 주기의 동작을 보장할 수 있게 해주는 설비는 비싸다. 더욱이, 파우더의 수율과 선택성은 각 주기마다 감소된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 확실하게 해소시키기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 셀룰로오스 섬유를 기본으로 하는 높은 공기 투과성과 높은 흡착성 및 흡수용량을 가지는 가스여과용 페이퍼로서, 적어도 1종이상의 분상 유기물질을 추가로 함유하고, 상기 유기물질은 입자의 95%가 1 내지 150 미크론의 입자크기를 가지며 상기 페이퍼의 5 내지 75중량%의 비율로 함유되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기물질은 5 내지 50 미크론의 입자 크기를 가지는 미분화된 활성 탄소를, 바람직하게는 상기 유기물질을 함유하는 페이퍼의 5 내지 70중량%의 비율로 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 활성 탄소는 코올 코크, 페트롤륨 코크 및 리그나이트 코크 중에서 선택된 미분화된 코크 하나 이상으로 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기물질은 50 내지 150 미크론의 입자크기를 가지는 미분화된 로스트 목재를 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기물질은 침엽수 파우더를 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 페이퍼는 추가적으로 무기물질을, 상기 유기물질과 상기 무기물질을 함유하는 페이퍼의 0.2 내지 70중량%의 비율로 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 무기물질은 파우더 형태의 실리카로부터 유도된 물질이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 무기물질은 파우더 형태의 알루미나로부터 유도된 물질이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 무기물질은 2 내지 100 미크론의 입자크기를 가지는 분상 촉매이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 페이퍼는 추가적으로 살균제를 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 추가적으로 항균제를 함유한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 페이퍼는 친유성이 되도록 처리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 페이퍼는 소수성이 되도록 처리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 페이퍼는 가스를 여과하고 정제하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 페이퍼는 내연기관 배기 가스를 여과하고 충진하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 페이퍼는 빌딩의 환기 가스를 여과하고 충진하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 페이퍼는 부엌의 오염된 가스를 여과하고 정제하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 페이퍼는 거리의 환기용 가스를 여과하고 정제하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 이후의 상세한 설명 및 실시예에 의해 보다 확실해질 것이다.
본 발명의 주제는 파우더로 충진된 페이퍼이며, 가스 여과 및 가스 청정화를 위한 것이다. 본 발명의 페이퍼는 파우더가 부가되는 셀룰로오스 섬유로부터 제조된다. 이렇게 하여 제조된 미디엄은 파우더 본래의 것에 비해 높은 공기 투과성과 흡착성 및 흡수용량을 가진다.
이 결과를 다음의 표에 나타내었다.
테스트 레퍼런스
단위 V1CF=100% V2CF=80%CC=20% V3CF=60%CC=40%
중량/단위면적 g/㎥ 163 155 160
공기 투과성DV/V1 ㎖/min(%) 350 1400+300 2800+700
테스트 레퍼런스
단위 V4CF=60%CC=20%VF=10%Ck=10% V5CF=80%VF=20% V6CF=69.5%VF=20.0%Ck=11.5%
중량/단위면적 g/㎥ 157 249 263
공기 투과성DV/V1 ㎖/min(%) 2459+600 900160 1100215
테스트 레퍼런스
단위 V7CF=60%VF=40% V8CF=60%VF=15%Ck=10%AC=10%CL=5%
중량/단위면적 g/㎥ 248 160
공기 투과성DV/V1 ㎖/min(%) 1200242 1350285
상기 표에서,
- V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 및 V8은 페이퍼 조성물의 변형
- CF는 셀룰로오스 섬유임
- CC는 접촉성 크랙커로부터 얻어지는 폐촉매
- VF는 식물성 충진재(100 내지 150 미크론의 입자크기를 가지는 스프루스 파우더)임
- Ck는 160 미크론 이하의 입자크기를 가지는 코올 코크
- CL은 클라르 셀임
- AC는 활성 탄소임
- DV/V1은 테스트 V1에 대한 각 테스트의 공기 투과성의 증가율임
공기 투과성은 NF 표준 Q 03.076에 따라 벤트첸(Bendtsen) 기구에 의해 측정된다. 이것은 공기가 페이퍼를 통과할 수 있도록 할 수 있는 페이퍼의 능력을 나타낸다.
단위면적당 중량은 실질적으로 동일하기 때문에, 공기 투과성이 상대적으로700% 증가하였다는 것은 상당한 수준이다.
이들 결과는 본 발명의 페이퍼가 양적 질적으로 그 조성을 변경함으로써 그 특성이 여과될 가스에 적합할 수 있는 필터재료라는 것을 보여준다.
본 발명의 페이퍼는 공지의 공정을 이용하는 공지의 장치와 함께 필터 미디엄으로서 사용될 수 있다. 감기지 않은 페이퍼를 갖는 벨트 필터가 예로서 언급될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 필터 페이퍼의 유기물질 충진재는 5∼50미크론의 입자크기를 가지는 활성탄소를 하나 이상 함유한다.
예로서, 코코넛, 올리브 스톤 및 코르크와 같은 식물성 재료로부터 오븐에서 획득된 활성탄소가 언급될 수 있다. 이들 활성탄소는 미분화되어 셀룰로오스 섬유의 5∼70%의 중량을 나타내는 것이 바람직하다.
이들 재료의 구멍(pore)의 1∼40Å사이의 작은 직경은 페이퍼에 높은 흡착성을 부여한다.
활성 탄소 파우더로 충진된 페이퍼는 유해 및/또는 악취가 나는 증기 및/또는 가스로 가볍게 오염된 가스를 여과하는데 특히 적합하며, 방향족 탄화수소, 특히 벤젠을 보유하는 이점이 있다.
또, 활성 탄소로 충진된 페이퍼는 커다란 압력 변화에도 견딜 수 있게 해주는 0.3의 압축계수를 갖는다.
파우더로 된 코르크는 그 낮은 가격 때문에 페이퍼 충진을 위해 유익하게 이용될 수 있는데, 이 코르크는 예를 들면, 산불에 의해 타버린 재로 된 코르크이다.
유사한 특성을 갖는 필터 페이퍼는 구워지거나 미분화된 목재 파우더로 충진시킴으로써 얻어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 필터 페이퍼는 그 pH를 변화시키는 시제, 예컨대 황산알루미나, 황산 및 이온 교환 수지로 충진된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 실리케이트, 천연 실리카 또는 결정형 실리코 알루미네이트와 같은 실리카로부터 유도되는 무기 분상 물질이 이온 교환용량 또는 높은 흡착성 및 흡수용량을 필요로 하는 가스를 처리하기 위한 셀룰로오스 섬유에 부가된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 페이퍼는 접촉성 크랙커로부터 얻어지는 폐촉매로 충진되며 이때 비표면적은 10m2/g 이고 다공도는 0.5 cm3/g 이며 그 입자 크기 특성은 다음과 같다.
촉매 입자 크기(미크론) 다공도(용량%)
0-4040-8080-105105-150150 105520105
이러한 형태의 촉매의 바람직한 특징은 평균 반경이 20 나노미터 정도 되는 구멍을 가짐으로써 분자를 완전하게 가두어둘 수 있다는 것이다.
또한 접촉성 크랙커 촉매로 충진된 필터 페이퍼는 공정 온도가 100℃까지 올라가도 견딜 수 있으며, 오일에 대한 우수한 유합제로서 가능하게 하는 친유성을 지니고 있고 우수한 기계적 강도를 가지는 장점을 가진다.
본 발명의 또 다른 특징은 여과시키고자 하는 가스에 적합하도록 소유성, 친유성 또는 내화성으로 하기 위해 종래의 방법에 의해 충진된 페이퍼를 처리할 수 있다는 점이다.
필요에 따라 파우더 충진된 페이퍼는 또한 살균제 및/또는 항균제를 함유할 수 있다. 이러한 물질은 페이퍼 제조과정 중에 또는 사용시에, 포르말린 및 이소티아솔리딘과 같은 살균성 물질의 흡착 또는 화학적 그라프팅에 의해 첨가될 수 있다. 이러한 형태의 페이퍼는 직장, 청정실, 사무실 빌딩 및 병원에서 콘디셔닝 공기를 여과하는데 에 특히 바람직하다. 사용한 후에는 적재한 페이퍼를 연소시켜 버림으로써 오염될 우려가 없다.
본 발명의 중요한 장점 중의 하나는 천연 또는 합성 셀룰로오스 섬유 및 가장 적합한 파우더를 선택함으로써, 특성이 각 경우에 따라 적절한 필터 페이퍼를 사용할 수 있다는 점이다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.
실시예 1:콘디셔닝 공기의 여과
전직원이 거주하고 있는 환기 또는 공기조절 룸은 흡연자나 보통 육체적 활동에 종사하는 사람당 5 ℓ/s 및 7 ℓ/s 정도 비율의 신선한 공기 순환을 필요로 한다. 재생된 공기는 일반적으로 1 나노미터와 십분의 몇 나노미터 사이의 크기를 가지는 먼지를 수반한다. 이 먼지는 공기 출구의 그릿 및 지지체의 관속에 쌓이게 되며, 사람의 건강에 위험한 병원성 세균의 진행을 촉진시키는 활동영역이 된다.
이러한 경우에 가장 적합한 충진 필터 페이퍼는 다음과 같은 조성을 가진다.
- 생 침엽수 또는 표백한 침엽수로부터 얻어지는 섬유 70%
- 100 내지 150 미크론 사이의 입자크기를 가지는 식물성 유기 파우더 30%
이러한 충진 페이퍼의 투과성은 1000 ml/min 이며, 이는 종래의 페이퍼보다 약 200배 높은 수준이다.
이는 종래의 장치와 함께 필터 미디엄으로서 사용될 수 있다.
실시예 2: 바깥으로 내보내기 이전 또는 재순환 이전 부엌 공기의 여과 및 정제
본 실시예에서 목적은 지방성 증기를 결합시키고 공기의 악취를 없애는 것이다.
이러한 경우에 가장 적합한 충진 필터 페이퍼는 다음과 같은 조성을 가진다.
- 표백한 셀룰로오스 섬유로부터 얻어지는 섬유 50%
- 5 내지 100 미크론의 입자크기를 가지는 실리카 알루미나 무기 파우더 25%
- 100 내지 150 미크론 사이의 입자크기를 가지는 식물성 유기 파우더 25%
이러한 충진 페이퍼의 투과성은 1100 ml/min 이며, 이는 종래의 페이퍼보다 약 3.1배 높은 수준이다.
이는 종래의 후드와 함께 필터 미디엄으로서 사용될 수 있다.
실시예 3: 차량의 환기 장치에 공급되는 공기의 여과
본 실시예에서 목적은 먼지를 잡아두고 오염된 도시의 공기에 존재하는 불연소된 탄화수소를 결합시키는 것이다.
이러한 경우에 가장 적합한 충진 필터 페이퍼는 다음과 같은 조성을 가진다.
- 원섬유로부터 얻어지는 섬유 60%
- 5 내지 150 미크론의 입자크기를 가지는 침엽수로부터 얻어지는 식물성 파우더 20%
- 5 내지 150 미크론 사이의 입자크기를 가지는 무기 파우더 20%
이러한 충진 페이퍼의 투과성은 2500 ml/min 이며, 이는 종래의 페이퍼보다 약 7배 높은 수준이다.
이는 차량에서 다른 필터와 동시에 변화되는 종래의 카트리지와 함께 필터 미디엄으로서 사용될 수 있다.
실시예 4: 탄화수소 저장 탱크로부터 나오는 유체의 여과
본 실시예에 있어서 본 발명의 충진 페이퍼는 불쾌한 냄새의 근원인 가솔린 및 제트 연료와 같은 생성물의 저장 용기의 통기공에 위치하는 카트리지내의 필터 미디엄으로서 사용된다.
이러한 경우에 가장 적합한 충진 필터 페이퍼는 다음과 같은 조성을 가진다.
- 재생지로부터 얻어지는 섬유 60%
- 50 내지 100 미크론의 입자크기를 가지는 코올 코크 파우더 30%
- 1 내지 20 미크론 사이의 입자크기를 가지는 활성 탄소 파우더 10%
이러한 충진 페이퍼의 투과성은 2600 ml/min 이며, 이는 종래의 페이퍼보다 약 7.4배 높은 수준이다.
실시예 5: 환경을 향상시키기 위한 서비스 스테이션 지역의 청정화
본 실시예에서 본 발명의 충진 페이퍼는 디젤 엔진, 가솔린 및 기타 연료를 분배하기 위한 탄화수소 주변 지역에 있어서 흡수제로서 사용된다.
본 실시예에서 페이퍼는 내화성 및 대전 방지성을 가져야 한다.
이러한 경우에 가장 적합한 충진 필터 페이퍼는 다음과 같은 조성을 가진다.
- 원섬유 40%
- 재생 섬유 10%
- 3분의 1은 인산 암모늄, 3분의 1은 술폰산 암모늄, 3분의 1은 황산암모늄으로 이루어진, 내화성을 가지는 생성물 20%
- 100 내지 150 미크론 사이의 입자크기를 가지는 식물성 파우더 30%
이러한 충진 페이퍼의 투과성은 700 ml/min 이며, 이는 종래의 페이퍼보다 약 2배 높은 수준이다.
상술한 바와 같이 1종 이상의 유기물질이 부가되는 셀룰로오스 섬유를 기본으로 하는 본 발명의 충진 페이퍼는 공기 투과성이 우수하고 높은 흡착성과 흡수 용량을 가지며, 여과되어야 하는 가스에 적합한 특성을 가지도록 처리될 수 있다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 셀룰로오스 섬유를 기본으로 하며 1종 이상의 분상 유기물질을 추가로 함유하는 우수한 공기 투과성과 높은 흡착성 및 흡수 용량을 가지는 가스 여과용 충진 페이퍼로서, 상기 유기물질은 입자의 95%가 1 내지 150 미크론의 입자크기를 가지며 페이퍼의 5 내지 75중량%의 비율로 함유되는 페이퍼에 있어서, 상기 유기물질은 50 내지 150 미크론의 입자크기를 가지는 미분화된 로스트 목재 및 침엽수 파우더로 구성된 군 중에서 선택되는 성분을 1종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가적으로 1종이상의 무기물질을, 상기 유기물질과 상기 무기물질을 함유하는 페이퍼의 0.2 내지 70중량%의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  3. 제 2 항에 있어서,
    무기물질은 파우더 형태의 실리카로부터 유도된 물질인 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  4. 제 2 항에 있어서,
    무기물질은 파우더 형태의 알루미나로부터 유도된 물질인 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  5. 제 2 항에 있어서,
    무기물질은 2 내지 100 미크론의 입자크기를 가지는 분상 촉매인 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가적으로 살균제를 함유하는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가적으로 항균제를 함유하는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이퍼는 친유성이 되도록 처리되는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이퍼는 소수성이 되도록 처리되는 것을 특징으로 하는 페이퍼.
  10. 가스를 여과하고 정제하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따르는 페이퍼의 용도.
  11. 제 10 항에 있어서,
    여과되고 정제되어야 하는 가스가 내연기관 배기 가스인 것을 특징으로 하는 용도.
  12. 제 10 항에 있어서,
    여과되고 정제되어야 하는 가스가 빌딩의 환기 가스인 것을 특징으로 하는 용도.
  13. 제 10 항에 있어서,
    여과되고 정제되어야 하는 가스가 부엌의 오염된 가스인 것을 특징으로 하는 용도.
  14. 제 10 항에 있어서,
    여과되고 정제되어야 하는 가스가 거리의 환기용 가스인 것을 특징으로 하는 용도.
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