KR19990036362A - 우수한 일렉트릿 특성을 가진 섬유 웨브 - Google Patents

우수한 일렉트릿 특성을 가진 섬유 웨브 Download PDF

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KR19990036362A
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디. 루소 앨런
이. 존스 마빈
에이. 안가드지반드 세이드
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스프레이그 로버트 월터
미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은,
(1) (a) 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 함유한 열 안정성 유기 화합물 또는 소중합체 또는 (b) 트리아진 기에 함유된 것 이외에 하나이상의 질소 원자를 함유한 열 안정성 유기 트리아진 화합물 또는 소중합체 또는 (c) 이들의 조합물인 첨가제와 비전도성의 열 가소성 수지와의 배합물로 비전도성의 열가소성 섬유 웨브를 제조하는 단계;
(2) 여과-향상성 일렉트릿 전하를 웨브에 제공하기에 충분한 압력하에서 분출수 또는 물방울 스트림을 웨브상에 충돌시키는 단계; 및
(3) 상기 웨브를 건조시키는 단계를 포함하는 섬유 일렉트릿 물질의 제조방법에 관한 것이다.

Description

우수한 일렉트릿 특성을 가진 섬유 웨브
부직 섬유 웨브는 수년 동안 여과 및 다른 용도로 사용되어 왔다. 이들 웨브중 일부는, 1954년 5월 25일 발행된 네이벌 연구소의 보고서 제 4364호중에 반 에이. 웬트외 다수에 의해 "초미소 유기섬유의 제조방법"이라는 제목으로 발표된 유형의 용융-팽창 기법을 사용하여 폴리프로필렌으로 제조하였다. 그러한 용융-팽창 미소섬유 웨브는, 예를 들어 얼굴 마스크 및 정수기로서 미립자 오염물을 여과하기 위한 용도, 및 다른 용도, 예를 들면 물로부터 기름을 제거하기 위한 수착 웨브, 방음 및 단열 용도로서 계속해서 널리 사용되고 있다.
부직 섬유 웨브의 에어로졸 여과 효율은, 섬유에 전하를 제공하여 일렉트릿 물질을 제공함으로써 향상시킬 수 있다. 그러한 일렉트릿 물질을 제조하는 방법으로는 다수가 공지되어 있다. 그러한 방법으로는, 예를 들어 용융-팽창된 섬유가 다이 오리피스로부터 배출되어 섬유로 형성되면 여기에 하전된 입자(예, 전자 또는 이온)로써 충격을 가하는 방법; 섬유가 형성된 후에 코로나 방전을 통해 섬유를 하전시키는 방법; 또는 카딩 및/또는 니들 택킹(마찰 하전)을 통해 섬유 매트에 전하를 부여하는 방법이 있다. 최근에는, 여과-향상 일렉트릿 전하를 제공하기에 충분한 압력하에 분출수 또는 물방울 스트림으로 부직 웨브상에 충격을 가하는 방법이 보고되었다.
여과 용도에 유용한 다른 종류의 부직 섬유 웨브는, 폴리올레핀 필름을 피브릴화 하여 섬유 물질을 제조하는 방식으로 제조하여 왔다. 그러한 피브릴화 물질은, 예를 들어 코로나 방전을 통해 필름으로 하전시킨 후 피브릴화하고, 수거하여 필터로 가공한다.
여과 물질을 제조하는데 사용되는 수지는 통상적으로, 정전하를 수용하여 보유하려는 섬유의 성질을 방해하거나 또는 전기 전도성을 향상시킬 수 있는 물질을 거의 함유하지 않아야 한다. 예를 들어, 특정의 폴리스티렌류 중합체는, 1중량% 이하의 전자-공여 불순물 및 0.5중량% 이하의 전자-수용 불순물을 함유한 경우에 보다 우수한 특성을 갖는다.
한편, 수지와 혼합할 경우 우수한 일렉트릿 특성을 제공하는 첨가제가 공지되어 있다. 페놀기를 가진 화합물, 고급 지방족 카르복실산 및 이의 금속염 화합물, 에스테르 티오카르복실레이트 화합물, 인 산기-함유 화합물, 및 에스테르기-함유 화합물중에서 선택된 한종 이상의 화합물과 4-메틸-1-펜텐 중합체를 배합한 후, 고전압으로 처리하여 하전시키는 방법을 통해 제조된 일렉트릿 물질은 이미 개시되었다. 또한, 문지름 또는 코로나 방전 처리와 같은 통상의 방법을 통해 하전된 100ppm 이상(금속 기준)의 지방산 금속염과 절연 중합체의 배합물인 분진 필터용 일렉트릿 물질도 또한 개시되었다.
간섭 아민, 질소-함유 간섭 페놀, 및 금속-함유 간섭 페놀중에서 선택된 한종 이상의 안정화제를 함유한 일렉트릿 물질, 폴리프로필렌(배합물 및 공중합체 포함)도 또한 공지되어 있다. 일렉트릿은 또한 페놀-, 황-, 및 인-함유 안정화제 및/또는 자외선 광 흡수제중에서 선택된 부가의 안정화제를 부가로 포함할 수도 있으며, 하전은 실온하의 고전압장에서 수행한다. 정제수에 의한 습윤시 접촉각이 95。 이상이거나 또는 실리콘유를 첨가함으로써 95。이상으로 조절된 수지로 제조된 일렉트릿 필터가 개시되어 있다. 일렉트릿 수지는 열 안정화제, 내-풍화제, 차폐 방지제, 및 무기 또는 유기 충전제를 비롯한 다른 첨가제를 임의로 함유할 수도 있다. 하전은 각종 방식으로 수행할 수도 있다. 융점이 25℃ 이상이고 분자량이 약 500 내지 2500인 용융 가공성 플루오로케미칼 첨가제를 함유한 일렉트릿 필터 매체도 또한 개시되어 있다. 하전 과정은, 물질을 코로나 방전 또는 펄스 고전압으로 처리하는 과정을 수반한다.
<발명의 요약>
본 발명은
(1) 비전도성의 열가소성 수지와, (a) 불소 함량이 약 18중량% 이상이 바람직한 하나이상의 퍼플루오르화 부를 함유한 열 안정성의 유기 화합물 또는 소중합체 또는 (b) 트리아진기 중에 함유된 것이외에도 하나이상의 질소 원자를 함유한 열 안정성 유기 트리아진 화합물 또는 소중합체 또는 (c) 이들의 조합물인 첨가제와의 배합물로부터 비전도성의 열가소성 섬유 웨브를 제조하는 단계;
(2) 여과 향상 일렉트릿 전하를 웨브에 제공하기에 충분한 압력하에서 웨브상에 물방울 스트림 또는 분출수를 충돌시키는 단계; 및
(3) 웨브를 건조시키는 단계를 포함하는 섬유 일렉트릿 물질의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 하기 식의 하나이상의 화합물 또는 소중합체와 열가소성 수지와의 배합물을 포함하는 조성물을 부가로 제공한다:
,
,
,
,
,
, 또는
식중,
Rf는 바람직하게는 약 3 내지 20개, 보다 바람직하게는 약 6 내지 12개의 탄소원자를 가지며 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화 부이고;
Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
R은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 알킬기이고;
R1은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 퍼플루오로알킬기이고;
R2는 4 내지 10개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 직쇄 또는 측쇄형의 알킬기이며;
n은 2 내지 40, 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 4 내지 10이다.
본 발명은, 또다른 특징으로서 하기 식의 하나이상의 화합물 또는 소중합체와 열가소성 수지와의 배합물을 포함하는 섬유 웨브를 제공한다:
,
,
,
,
,
, 또는
식중,
Rf는 바람직하게는 약 3 내지 20개, 보다 바람직하게는 약 6 내지 12개의 탄소원자를 가지며 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화 부이고;
Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
R은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 알킬기이고;
R1은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 퍼플루오로알킬기이고;
R2는 4 내지 10개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 직쇄 또는 측쇄형의 알킬기이며;
n은 2 내지 40, 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 4 내지 10이다.
본 발명은 또한 하기 식의 하나이상의 화합물 또는 소중합체와 열가소성 수지의 배합물로 구성된 섬유 웨브를 포함하는 일렉트릿 필터 매체를 제공하며, 상기 웨브는 화합물 또는 소중합체를 함유하지 않은 웨브에 비해 우수한 여과 효율을 갖기에 충분한 전하를 갖는다:
,
,
,
,
,
, 또는
식중,
Rf는 바람직하게는 약 3 내지 20개, 보다 바람직하게는 약 6 내지 12개의 탄소원자를 가지며 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화된 부이고;
Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
R은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 알킬기이고;
R1은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 퍼플루오로알킬기이고;
R2는 4 내지 10개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 직쇄 또는 측쇄의 알킬기이며;
n은 2 내지 40, 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 4 내지 10이다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 섬유 일렉트릿 물질은, 분출수 또는 물방울 스트림으로 충돌시켜 하전시킬 경우, 첨가제를 함유하지 않은 상응하는 웨브보다 큰 전하를 띤다. 이로써 우수한 여과 특성이 제공된다. 그러한 물질은, 예를 들어 호흡기 필터, 차량의 환기 필터, 에어콘 필터, 및 다른 공기 필터로서 유용하다. 호흡기의 경우, 첨가제가 존재하면, 여과 효율이 감소하지 않고도 호흡저항이 감소하고 중량 및 부피가 감소하거나, 또는 호흡 저항, 중량 및 부피가 증가하지 않고서도 여과 효율이 향상된다. 그러한 호흡기는, 예를 들어 본문에 참고 인용된 미국 특허 제 4,536,440호 및 미국 출원 제 08/079,234호에 기재되어 있다.
본 발명은 우수한 일렛트릿 특성을 가질 수 있는 섬유 웨브; 그러한 특성을 가진 일렉트릿 웨브; 이의 제조용 조성물; 이들 웨브 및 조성물의 제조방법; 및 상기 웨브 및 방법에 유용한 화합물을 제공한다. 상기 웨브 및 조성물은 일렛트릿-형성 중합체와 일렉트릿 특성 개질제의 배합물을 포함하며, 상기 웨브는, 분출수 또는 물방울 흐름을 웨브상에 충돌시키는 단계를 포함하는 방법을 통해 하전된다. 일렉트릿 웨브는, 예를 들어 호흡기 또는 실내 또는 차량 공기 여과용 여과 재료, 및 다른 정전기적 에어로졸 여과 용도에 특히 유용하다.
도 1은 본 발명의 방법에 사용된 부직 미소섬유 웨브의 제조시 유용한 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 유용한 수 분출 스프레이 장치의 투시도이다.
도 3은 본 발명에 유용한 분사기의 투시도이다.
도 4는 본 발명에 유용한 펌프 작용 스프레이의 투시도이다.
본 발명에 유용한 열 가소성 수지는, 분출수 또는 물방울 스트림을 충돌시켜 처리한 섬유 웨브로 형성시킬 경우, 포획된 전하를 다량 함유할 수 있는 임의의 열가소성의 비전도성 중합체를 포함한다. 포획된 전하를 수득할 수 있는 중합체로는, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴리-4-메틸-1-펜텐; 폴리 염화 비닐; 폴리스티렌; 폴리카르보네이트; 및 폴리에스테르가 있다. 바람직한 물질로는 폴리프로필렌, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 이들의 배합물 또는 하나이상의 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐으로 형성된 공중합체가 있다.
적당한 한 첨가제 물질류는, 불소 함량이 18중량% 이상이고 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 포함하는 유기 물질이다. 이들 물질은, 원치 않는 감성 또는 휘발됨이 없이 가공을 견뎌낼 수 있도록 중합체 수지의 압출 온도에서 열적으로 안정해야 한다. 과도한 휘발을 막으려면 대개 분자량이 500 이상이면 충분하다. 그러한 화합물로는, 예를 들어 단쇄 테트라플루오로에틸렌 텔로머, 식 CxF2x+2(식중, x는 약 20 내지 30임)의 플루오로지방족 알칸 및 하기 식의 화합물이 있다:
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,
, 또는
식중,
Rf는 바람직하게는 약 3 내지 20개, 보다 바람직하게는 약 6 내지 12개의 탄소원자를 가지며 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화 부이고;
Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
R은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 알킬기이고;
R1은 1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 퍼플루오로알킬기이고;
R4는 식,,이며;
x는 2 내지 12이다.
적당한 첨가제 물질의 또다른 류는, 하나이상의 부가의 질소-함유기를 가진 유기 트리아진 화합물 또는 소중합체이다. 또한, 이들은 원치않는 감성 또는 휘발이 일어나지 않도록, 중합체 수지의 압출 온도에서 열적으로 안정해야 한다. 분자량이 대개 500 이상인 상기 화합물 또는 소중합체는 통상적으로 휘발에 의해 손실되지 않는다. 그러한 화합물 또는 소중합체로는 하기 식의 물질을 들 수 있다:
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또는
식중,
R2는 4 내지 10개의 탄소원자를 가지는 것이 바람직한 직쇄 또는 측쇄의 알킬기이고,
n은 2 내지 40, 바람직하게는 2 내지 20, 보다 바람직하게는 4 내지 10이다.
플루오로케미칼 첨가제 또는 트리아진계 첨가제는, 약 0.1 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 약 0.2 내지 5중량%, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 2중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지와 첨가제의 배합물은 잘 공지된 방법을 통해 제조할 수 있다. 수지와 첨가제는 미리 배합하여 펠릿으로 성형한 후, 펠릿을 용융 압출시킬 수 있다. 대안적으로, 첨가제는 압출기에서 수지와 배합한 후 용융 압출시킬 수 있다. 유용한 압출 조건은 통상적으로, 첨가제 없이도 수지를 압출시키기에 적당한 조건이다. 배합된 혼합물은 임의의 공지된 기술을 통해 섬유 필터 웨브로 가공할 수도 있다.
본 발명에 유용한 용융 팽창된 미소 섬유는 반 에이. 웬트의 문헌 ["Superfine Thermoplastic Fibers,"산업 공학 화학 48권, pp 1342-1346] 및 네이벌 연구소의 4364호 보고서중 반 에이. 웬트외 다수에 의한 "초미소 유기 섬유의 제조방법"이라는 제목의 보고서에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다.
본 발명에 유용한 섬유를 제조하는데 사용되는 수지는, 다량의 포획 전하를 가질 수 있는 열가소성의 비-전도성, 즉 저항이 1014옴.cm 이상인 수지가 바람직하다. 수지가 다량의 포획 전하를 가질 수 있는 지의 여부는, 분출수 또는 물방울 스트림을 충돌시키기 전에 웨브의 여과 성능을 측정하고, 그러한 충돌과정으로 웨브를 처리한 후 건조시킨 뒤, 다시 여과 성능을 측정함으로써 측정할 수 있다. 성능의 향상은, 전하가 포획되었음을 말해준다. 이는, 전하 파괴 수단, 예를 들면 X-선 조사, 알콜(예, 이소프로판올), 또는 융점보다 약 30℃ 낮은 온도 내지 융점 주변 온도로 가열하는 등의 전하 파괴 수단으로 처리 웨브를 처리한 후, 다시 미처리, 즉 수-충돌 처리를 하지 않은 웨브의 성능을 측정함으로써 확인할 수 있다.
바람직한 수지로는 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 이들의 배합물 또는 하나이상의 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐으로 형성된 공중합체가 있다. 수지는, 전기 전도성을 향상시키거나 또는 정전하를 수용하여 보유할 수 있는 섬유의 성질을 방해할 수 있는 대전 방지제와 같은 물질을 거의 함유하지 않아야 한다. 섬유는, 수지 배합물, 예를 들면 폴리프로필렌과 폴리(4-메틸-1-펜텐)으로 형성된 단일 수지이거나, 또는 2개의 수지가 층형 또는 중심부/외장 배열로 형성될 수 있다.
본 발명의 섬유 일렉트릿 필터용 팽창 미소 섬유는, 기계 공학 연구소(런던, 프로시딩스 1B, 1952)의 데이비스, 씨.엔.의 "The Separation of Airborne Dust and Particles"에 제시된 방법에 따라 측정한 결과, 통상적으로 유효 섬유 직경이 약 3 내지 30㎛이고, 바람직하게는 약 7 내지 15㎛이다.
웨브에는 스테이플 섬유도 또한 존재할 수 있다. 스테이플 섬유가 존재하는 경우에는, 통상적으로 팽창된 미소섬유만으로 구성된 웨브에 비해 로프티성이 크고 덜 촘촘한 웨브가 제공된다. 스테이플 섬유는 약 90중량% 이하로 존재하는 것이 바람직하고, 약 70중량% 이하로 존재하는 것이 보다 바람직하다. 그러한 스테이플 섬유-함유 웨브는 본문에 참고 인용된 미국 특허 제 4,118,531호(호저)에 개시되어 있다.
활성 탄소 또는 알루미나와 같은 수착성 입자 물질도 웨브중에 함유될 수 있다. 그러한 입자는 웨브 함량의 약 80부피% 이하의 양으로 존재할 수도 있다. 그러한 입자-부하 웨브는, 예를 들어 미국 특허 제 3,971,373호(브라운), 미국 특허 4,100,324호(앤더슨) 및 미국 특허 제 4,429,001(콜핀외 다수)에 기재되어 있으며, 이는 본문에 참고 인용된다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 일렉트릿 필터 매체는 기본 중량이 약 10 내지 500g/㎡인 것이 바람직하고, 약 10 내지 100g/㎡이 보다 바람직하다. 용융-팽창된 미소섬유 웨브의 제조시, 기본 중량은, 예를 들면 회수기 속도 또는 다이 처리량을 조절함으로써 제어할 수 있다. 필터 매체의 두께는 약 0.25 내지 20mm가 바람직하고 약 0.5 내지 2mm인 것이 보다 바람직하다. 일렉트릿 필터 매체 및 이것으로 제조된 수지는, 전기 전도성을 향상시킬 수 있는 불필요한 처리, 예를 들면 감마선으로의 처리, 자외선 조사, 열분해, 산화 등으로 처리하지 말아야 한다.
본 발명에 유용한 부직 미소섬유 웨브는 도 1에 제시된 장치를 사용하여 제조할 수 있다. 그러한 장치는, 액화 섬유-형성 물질이 통과하는 압출 챔버(21)를 갖춘 다이(20); 다이의 전단부에 직렬 배열되어 있어 섬유-형성 물질이 압출 통과하는 다이 오리피스(22); 및 가스, 통상적으로 가열 공기를 고속으로 통과시키는 보조 가스 오리피스(23)를 갖추고 있다. 고속 가스 스트림은 압출된 섬유-형성 물질을 인장 배출시키고, 섬유-형성 물질은 회수기(24)로 이동하는 동안 미소섬유로서 고형화되어 웨브(25)를 형성한다.
스테이플 섬유가 웨브중에 존재하는 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이 미소섬유 팽창 장치위에 배치된 리커린 롤(32)을 사용하여 상기 스테이플 섬유를 도입시킬 수 있다. 스테이플 섬유 웨브(27), 통상적으로 랜도-웨버(RANDO-WEBBER) 장치 또는 가넷으로 제조된 것과 같은 느슨한 부직 웨브는 구동 롤(29)에 의해 테이블(28)을 따라 추진되며, 상기 구동 롤(28)에 의해 상기 웨브의 선단이 리커린 롤(32)에 도달한다. 리커린 롤(32)은 웨브(27)의 선단으로부터 섬유를 뜯어내 섬유를 서로 분리시킨다. 뜯어진 섬유는 기류중에서 경사진 통 또는 도관(30)을 통해 팽창 미소섬유 스트림내로 운송되어, 이곳에서 팽창된 미소섬유와 혼합된다. 입자 물질을 웨브내에 도입시키고자 하는 경우에는, 도관(30)과 유사한 부하 기전을 통해 첨가할 수 있다.
웨브의 수화 하전은, 여과 향상 일렉트릿 전하를 웨브에 제공하기에 충분한 압력하에서 분출수 또는 물방울 스트림을 웨브상에 충돌시킴으로써 수행한다. 적정 결과를 이루는데 필요한 압력은, 사용된 스프레이의 종류, 웨브를 구성하는 중합체의 종류, 중합체에 첨가된 첨가제의 종류 및 농도, 및 수화 하전처리 이전에 코로나 표면 처리와 같은 전처리를 했는 지의 여부에 따라 좌우될 것이다. 통상적으로, 약 10 내지 500 psi(69 내지 3450 kPa)의 압력이 적당하다. 물방울을 제공하기 위해 사용되는 물은 비교적 정제된 것이 바람직하다. 증류수 또는 탈이온수가 수도물보다 바람직하다.
분출수 또는 물방울 스트림은 임의의 적당한 분사 수단을 통해 제공할 수 있다. 섬유를 수압에 의해 엉키게 하는데 유용한 장치가 통상적으로 본 발명의 방법에 유용하나, 수화 엉킴에 통상 사용되는 압력보다 낮은 압력하에 수화 하전과정이 수행된다.
섬유 웨브(10)를 지지 수단(11)상에 운송하는 적당한 분사 수단의 예가 도 2에 도시되어 있다. 운송 수단은 벨트, 바람직하게는 다공성 형태일 수 있으며, 예를 들면 망 스크린 또는 직물일 수도 있다. 수 분출 헤드(13)중의 오리피스(12)를 통해 물이 분사되고, 펌프(도시되지 않음)에 의해 수압이 제공된다. 분출수(12)는 충돌 지점(12')에서 웨브(10)에 충돌한다. 다공성 지지체 아래에는 진공상태를 구비시켜, 분사물이 웨브를 통과하도록 돕고 건조 에너지 필요량을 줄이는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 사용하기 적당한 분사 수단의 부가의 예로는 다른 공지된 분사 수단 이외에도, 수 라인(14)을 통해 제공되는 물 및 공기 라인(15)을 통해 제공되는 압축 공기를 노즐(16)에 공급하여 분무를 제공함으로써 웨브(10)에 충격을 가하는 도 3에 제시된 것과 같은 분사기; 및 물 공급 수단(18)을 통해 제공된 물이 펌프 핸들(17)에 의해 노즐(19)을 통과하여 분사되는 도 4에 도시된 것과 같은 펌프 작용 스프레이가 있다.
플루오르화된 첨가제를 사용하는 경우 관찰되는 우수한 필터 매체 성능은, 종종 어니일링 처리, 즉 플루오르화된 첨가제가 섬유 표면에 확산되기에 충분한 온도에서 충분한 시간동안 가열함으로써 더욱 향상시킬 수 있다. 통상적으로, 약 140℃하에 약 1 내지 10분이면 폴리프로필렌 필터 매체에 충분하나, 보다 고온에서는 보다 짧은 시간을 사용할 수 있으며 저온에서는 보다 오랜 시간이 필요할 수도 있다.
하기 실시예는 본 발명의 기술 사상 또는 영역을 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실시예에서, 모든 퍼센테이지 및 부는 특별한 지시가 없는 한 중량을 기준으로 한다.
실시예에서 제조된 웨브를 평가하는 데에는 하기 테스트 방법을 사용하였다:
DOP 침투 및 압력 강하 테스트법
4개의 오리피스 및 30psi(207 kPa)의 정제 공기를 갖춘 TSI No. 212 스프레이를 사용하여 디옥틸 프탈레이트(DOP) 0.3㎛ 입경의 입자를 70 내지 110mg/㎥의 농도로 생성시킨다. 이 입자를, 직경이 11.45cm인 필터 매체의 샘플을 통해 42.5 L/분의 속도로 통과시키며, 이것의 면 속도는 6.9cm/초이다. 이 샘플을 30초동안 에어로졸로 처리하고, 통과율은 광학 산란 챔버, 즉 에어 테크닉스 인코오포레이티드에서 시판되는 투과율 측정 모델 TPA-8F를 사용하여 측정한다. 압력 강하는 전자 압력계를 사용하여 42.5 L/분의 유속 및 6.9cm/초의 면속도하에 측정한다.
투과율 및 압력 강하율은, 하기 식을 통해 DOP 투과율의 자연 로그값(ln)으로부터 성질 계수 "QF"를 계산하는데 사용된다.
QF 값이 높다는 것은 여과성능이 우수하다는 것을 나타내고, QF 값이 저하되면 여과 성능이 저하되는 상관관계가 있다.
실시예 1 및 비교예 C1
질소 주입구 및 자기 막대가 설치된 3목 둥근 바닥 500mL 플라스크에 N-(퍼플루오로옥틸설포닐)-피페라진(34.1g, 60mmol), 트리에틸아민(6.7g, 66mmol)을 첨가한 후 교반하였다. 프탈로일 디클로라이드(95%, 6.4g, 30mmol) 및 클로로포름(200mL)을 클로로포름 용액으로 적가하였다. 완전히 첨가한 후, 반응 혼합물을 질소 대기하에 30분동안 교반하였다. 반응 생성물은 수시간동안 탈 이온수로 세척하여 공기로 건조시킨 후 3시간동안 105℃에서 오븐 건조시켰다. 고형 생성물은 분쇄하여 분말을 형성시키고, 이것 일부를 4부의 환류 용매(95% 에탄올/5% 물)에 첨가한 후 약 10분동안 환류시켰다. 여과를 통해 용매를 제거하고, 생성된 첨가제를 71℃에서 건조시켰다. 고형생성물의 융점은 191℃였다. 첨가제의 구조는 NMR을 통해 하기 식으로 확인되었다:
이 첨가제는 폴리프로필렌(엑슨 코오포레이션에서 시판되는 ESCORENE PP3505G)과 건식 배합하고, 이 배합물은 반 에이. 웬트의 문헌 ["Superfine Thermoplastic Fibers," 산업 공학 화학, 48권, pp.1342-1346]에 기재된 바와 같이 압출시켰다. 여기에 플루오로케미칼 첨가제를 1%의 수준으로 배합하였다. 압출 온도는 약 280℃ 내지 300℃였고, 압출기는 약 3.2 내지 4.5kg/시간(7 내지 10 lb/시간)으로 작동하는 BRABENDER™ 원추형 2중 스크류 압출기(브라벤더 인스트루먼츠사)였다. 이로써, 기본 중량이 52g/㎡이고, 유효 섬유 직경이 5.8㎛이며 두께가 1.4mm인 용융 팽창된 미소 섬유 웨브가 제조되었다.
비교예 C1의 경우, 첨가제(제조시 함유된 것 이외의 것)가 함유되지 않은 점을 제외하고는 동일량의 폴리프로필렌으로 동시에 샘플을 제조하였다. 웨브의 기본 중량은 52g/㎡이고, 효과적인 섬유 직경은 7.7㎛이었으며, 두께는 0.9mm이었다.
웨브 샘플은, 스프레이 막대 폭이 24인치(0.6m)이고 40개의 스프레이 오리피스를 갖추며, 690 kPa의 수압하에 1인치(2.5cm)의 폭당 오리피스의 각 직경은 0.005인치(0.13mm)인 수화 엉킴기(연구용 모델 101호, 하니컴 시스템스사에서 시판)에 의해 제공되는 수 제트(도 1에 도시된 것과 유사)로써 충돌시켰다. 각 샘플은 3.5m/분의 속도로 스프레이 막대 아래로 통과시켰으며, 각 면에는 1회씩 처리하고, 진공 추출시킨 후 1시간동안 70℃에서 건조시켰다. 처리된 샘플은 DOP 투과율 및 압력 강하율면에서 테스트하고, 성질 계수를 계산하였다. 압력 강하율 및 성질 계수(QF)는 표 1에 제시한다.
압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 1 4.13 1.14
비교예 C1 2.73 1.01
실시예 2
플루오로텔로머(트리클로로트리플루오로에틸렌중의 20% 텔로머 분산액인 이.아이. 듀퐁 드 네무어 앤 컴패니, 인코오포레이티드에서 시판되는 VYDAX™로서 제공)를 분리시켜, 분자량이 약 3700이고 융점이 약 300℃인 테트라플루오로에틸렌의 왁스 단쇄 텔로머를 수득하였다.
플루오로텔로머 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 미소 섬유 웨브를 제조한 후 테스트하였다. 기본 중량은 54g/㎡이고, 유효 섬유 직경은 6.2㎛였으며, 두께는 1.4mm이고, 얍력 강하율은 4.06이고, 성질 계수는 1.18이었다.
실시예 3 및 비교예 C3
사용된 폴리프로필렌이 엑슨사에서 시판되는 ESCORENE PP-3495G이고, 압출 온도가 240℃ 내지 260℃인 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트하였으며, 본문에 참고 인용된 미국 특허 제 3,094,547(헤인)의 실시예 4에 기재된 바와 같이 제조할 수 있는 하기 식의 화합물을 실시예 3에서 첨가제로서 사용하였다:
그 결과는 표 2에 제시한다.
기본 중량(g㎡) 유효섬유 직경(μm) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 3 59 9.9 1.0 1.39 1.15
비교예 C3 57 10.6 1.0 1.27 0.37
실시예 4 및 5와 비교예 C4 및 C5
70℃하의 150g의 N,N-디메틸포름아미드중의 퍼플루오로옥틸메틸아민(44.9g, 0.100몰)의 교반 용액에 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 이무수물(10.9g, 0.050몰)을 3분에 걸쳐 첨가했다. 107℃까지 발열이 관찰되었으며, 반응 혼합물은 혼탁해지기 시작했다. 온도가 상승하고 혼탁도가 사라지고, 약 30분 후 고형물이 형성되기 시작했다. 이 슬러리를 약 100℃에서 22시간 동안 가열하고, 55℃로 냉각시킨 후 아세트산 무수물(35g) 및 피리딘(25g)을 첨가했다. 3시간 동안 부가로 가열한 후, 슬러리를 실온으로 냉각시키고, 여과하고, N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차적으로 세척한 후, 분리된 고형물을 105℃에서 건조시킴으로써 백색 고형 생성물 44.7g을 수득하였다. 이 첨가제는 하기 식의 구조를 갖는다:
실시예 4 및 5와 비교예 C4 및 C5의 경우, 사용된 폴리프로필렌이 엑슨 코오포레이션에서 시판되는 ESCORENE PP-3495G이고, 압출 온도가 240-260℃이며 상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소 섬유 웨브를 제조하였다. 실시예 5 및 비교예 C5의 경우, 실시예 4 및 비교예 C4의 웨브 샘플을 10분동안 140℃에서 어니일링 처리하였다. 이 웨브를 압력 강하율 및 투과율면에서 테스트 하고, 성질 계수를 계산하였다. 압력 강하율 및 성질 계수는 표 3에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 4 49 8.1 1.1 1.68 0.63
비교예 C4 52 8.1 1.1 1.91 0.38
실시예 5 49 8.1 1.1 1.83 0.82
비교예 C5 52 8.1 1.1 2.02 0.51
실시예 6-9 및 비교예 C6-C9
본문에 참고 인용된 미국 특허 제 5,099,026호(하웰스)의 실시예 5의 방법에 따라 하기 식의 화합물을 제조하였다:
고형 생성물을 분쇄하여 분말을 제조한 후, 이것 1부를 4부의 환류 용매(95% 에탄올/5% 물)에 첨가한 후 약 10분동안 환류시켰다. 생성된 슬러리를 냉각시킨 후, 고형물을 여과하여 71℃에서 건조시켰다. 생성된 고형 첨가제는, 차동 주사 열량계를 통해 측정한 결과 융점이 197℃였다.
상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 비교예 C1에서와 같이 두 로트의 웨브를 제조하였다. 로트 1로부터 실시예 6 및 7과 비교예 C6 및 C7을 제조하였다. 로트 2로는 실시예 8 및 9와 비교예 C8 및 C9를 제조하였다. 기본중량, 유효 섬유 직경 및 두께를 측정하고 표 4에 제시한다. 실시예 7 및 9와 비교예 C7 및 C9에서는, 실시예 5에서와 같이 실시예 6 및 8과 비교예 C6 및 C8의 웨브를 어니일링 처리하였다. 각 웨브 샘플은 투과율 및 압력 강하율면에서 테스트하여, 성질 계수를 계산하였다. 각 웨브의 압력 강하율 및 성질 계수는 표 4에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 6 54 8.9 1.1 1.86 0.66
비교예 C6 54 8.6 1.1 2.20 0.77
실시예 7 54 8.9 1.1 1.90 1.39
비교예 C7 54 8.6 1.1 2.34 0.97
실시예 8 54 8.4 0.9 2.05 0.51
비교예 C8 54 8.7 1.0 1.92 0.34
실시예 9 54 8.4 0.9 2.21 1.10
비교예 C9 54 8.7 1.0 1.99 0.49
표 4의 데이터에서 볼 수 있듯이, 첨가제를 함유한 웨브를 어니일링 처리한 경우에는 여과 성능이 상당히 향상되었다.
실시예 10 및 11과 비교예 C10 및 C11
실시예 10에서는, 알드리치 케미칼 컴패니에서 시판되는 퍼플루오르화된 알칸, 즉 C24F50을 첨가제로 사용하여 실시예 1에서와 같이 웨브를 제조하였다. 비교예 C10에서는, 첨가제를 사용하지 않고 유사한 웨브를 제조하였다. 실시예 11 및 비교예 C11에서는, 실시예 10의 웨브 및 비교예 C10의 웨브를 실시예 5에서와 같이 어니일링 처리하였다. 각 웨브의 기본중량, 유효 섬유 직경 및 두께를 측정하고, 표 5에 제시하였다. 압력 강하율 및 투과율을 측정하고, 성질 계수를 계산하였다. 압력 강하율 및 성질 계수는 표 5에 제시하였다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 질 계수
실시예 10 52 7.6 0.9 2.17 0.39
비교예 C10 54 8.7 1.0 1.92 0.34
실시예 11 52 7.6 0.9 2.23 0.60
비교예 C11 54 8.7 1.0 1.99 0.49
실시예 12 및 13과 비교예 C12 및 C13
55℃하의 500mL 들이 플라스크내에서 100g의 N,N-디메틸포름아미드중의 4-아미노벤조트리플루오리드(25.0g, 0.155몰)의 교반 용액에 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 이무수물(16.2g, 0.077몰)을 6분에 걸쳐 첨가했다. 85℃까지 발열되는 것으로 관찰되었으며, 교반 용액은 약 4시간동안 120℃로 가열하였고, 그 동안 점질의 슬러리가 형성되었다. 슬러리를 10g의 N,N-디메틸포름아미드로 희석시키고, 다시 13시간동안 계속 가열하였다. 이 슬러리를 63℃로 냉각시키고, 50g의 아세트산 무수물 및 34g의 피리딘을 첨가했다. 부가의 75g의 N,N-디메틸포름아미드를 첨가하여 슬러리를 희석시켜, 교반을 도왔다. 3시간동안 계속 가열하고, 생성물이 슬러리로부터 분리되는 것을 돕기 위해, 165g의 테트라히드로푸란 및 아세톤을 첨가하여 1010g의 묽은 슬러리를 생성시켰다. 침강이 이루어진 후, 액체를 경사시키고, 교반하면서 250g의 아세톤을 부가로 첨가했다. 침강후 다시 액체를 경사시키고, 고형물을 106℃에서 건조시킴으로써 하기 식의 원하는 첨가제 24.7g을 수득하였다:
실시예 12에서는, 이 첨가제를 사용하여 실시예 1에서와 같이 웨브를 제조하였다. 비교예 C12에서는, 첨가제를 사용하지 않고 유사한 웨브를 제조하였다. 실시예 13 및 비교예 C13에서는, 실시예 12 및 비교예 C12의 웨브를 실시예 5에서와 같이 어니일링 처리하였다. 각 웨브의 기본 중량, 유효 섬유 직경 및 두께를 측정하고, 표 6에 제시하였다. 압력 강하율 및 투과율을 측정하고 성질 계수를 계산하였다. 압력 강하율 및 성질 계수는 표 6에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 12 54 8.3 1.1 1.98 1.01
비교예 C12 62 8.1 1.1 2.40 0.41
실시예 13 54 8.3 1.1 2.03 1.25
비교예 C13 62 8.1 1.1 2.55 0.55
실시예 14 및 비교예 C14
65℃하의 1리터 들이 플라스크에서 175g의 N,N-디메틸포름아미드중의 2-아미노벤조트리플루오리드(48.3g, 0.30몰) 교반 용액에 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 이무수물(32.7g, 0.150몰)을 2분에 걸쳐 첨가했다. 85℃까지 발열되는 것을 관찰된 후, 용액을 98℃로 가열하고, 고형물이 형성된 후 약 17시간동안 교반하였다. 이 슬러리를 53℃로 냉각시키고, 90g의 아세트산 무수물 및 67g의 피리딘을 첨가했다. 이 슬러리를 약 3시간 30분동안 약하게 가열하면서 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 슬러리를 여과하고, 여과 케익은 N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차적으로 세척하였다. 습 고형물은 107℃에서 1시간동안 건조시킴으로써 하기 구조를 갖는 37.2g의 회백색 고형물 첨가제를 수득하였다:
상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소 섬유 웨브를 제조한 후 테스트하였다. 결과는 표 7에 제시하였다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 14 58 7.5 1.2 2.63 0.65
비교예 C14 58 7.8 1.1 2.30 0.33
실시예 15 및 비교예 C15
60℃하의 500mL 들이 플라스크에서 90g의 N,N-디메틸포름아미드중의 퍼플루오로노닐메틸아민(29.9g, 0.060몰, 92% 정제) 교반 용액에 4,4'-옥시디프탈산 무수물(8.8g, 0.0284몰)을 3분에 걸쳐 첨가했다. 67℃로 약하게 발열되는 것이 관찰되면, 교반 용액을 약 16시간동안 약 92℃로 가열하였으며, 이 동안 고형물이 형성되었다. 이어서, 슬러리를 48℃로 냉각시키자 부가의 고형물이 형성되었다. 교반된 슬러리에 42g의 아세트산 무수물 및 30g의 피리딘을 첨가하고 4시간 30분동안 계속 교반하였다. 이어서 슬러리를 실온으로 냉각시키고, 여과한 후, 분리된 고형물을 N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차 세척한 뒤 106℃에서 건조시킴으로써 하기 구조를 갖는 20.8g의 백색 고형 첨가제를 수득하였다:
상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유를 제조한 후 테스트 하였다. 결과는 표 8에 제시하였다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 15 54 7.3 1.0 2.62 0.87
비교예 C15 61 8.0 1.2 2.73 0.48
실시예 16 및 비교예 C16
63℃하의 250mL 들이 플라스크에서 80g의 N,N-디메틸포름아미드중의 C6F13OC4F8CH2NH2(30.0g, 0.0531몰, 73% 정제)의 교반 혼합물에 4,4'-옥시디프탈산 무수물(6.17g, 0.020몰)을 5분에 걸쳐 첨가했다. 약 40분동안 가열한 후 투명한 용액이 형성되었다. 용액을 117℃로 가열한 후, 소량의 불용성 오일을 제거하고 약 17.5시간동안 계속 가열하였다. 용액을 55℃로 냉각시키자 고형물이 형성되었다. 이어서, 35g의 아세트산 무수물 및 25g의 피리딘을 첨가했다. 15g의 N,N-디메틸포름아미드를 부가로 첨가하여 슬러리를 희석시켜 교반을 도왔다. 생성된 혼합물은 약 3시간동안 가열하고, 슬러리를 실온으로 냉각시켜 여과한 후, 분리된 고형물은 N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차적으로 세척하고, 101℃에서 건조시킴으로써 하기 구조를 가진 18.9g의 연베이지색 첨가제를 수득하였다:
사용된 폴리프로필렌이 엑슨 코오포레이션에서 시판되는 ESCORENE PP-3495G이고, 압출 온도가 240-260℃이며 상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소 섬유를 제조하여 테스트하였다. 결과는 표 9에 제시하였다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 16 59 7.0 1.1 2.78 0.78
비교예 C16 59 7.0 1.0 2.93 0.40
실시예 17 및 비교예 C17
60℃하에 1리터 들이 플라스크에서 200g의 N,N-디메틸포름아미드중의 3-아미노벤조트리플루오리드(50.0g, 0.310몰) 교반 용액에 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 이무수물(33.8g, 0.155몰)을 3분에 걸쳐 첨가했다. 86℃까지 발열된 것을 관찰한 후 교반 용액을 18시간동안 91℃로 가열하였다. 가열을 완화시켜 고형 물질을 형성시켰다. 이 물질에 100g의 아세트산 무수물, 67g의 피리딘 및 100g의 N,N-디메틸포름아미드를 첨가했다. 고형물을 분쇄하고, 형성된 슬러리는 약 3시간동안 약하게 가열하면서 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 슬러리를 여과하고 여과 케익을 350g의 N,N-디메틸포름아미드중에서 재-교반하여 다시 여과한 후 N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차적으로 세척하였다. 분리된 고형물은 104℃에서 건조시켜 다음과 같은 구조를 가진 44.0g의 담황색 고형물을 수득하였다:
상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유를 제조하여 테스트 했다. 결과는 표 10에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 17 54 7.8 1.2 2.11 0.75
비교예 C17 59 8.0 1.2 2.14 0.36
실시예 18 및 비교예 C18
75℃하에 500mL 들이 플라스크에서 150g의 N,N-디메틸포름아미드중의 아닐린(16.8g, 0.180몰) 교반 용액에 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물(40.0g, 0.090몰)을 3분에 걸쳐 첨가했다. 97℃까지 발열된 것을 관찰한 후 용액을 18시간동안 약 130℃로 가열하였다. 67℃로 냉각시킨 후, 66g의 아세트산 무수물 및 44g의 피리딘을 첨가하고, 약 3.5시간동안 계속 가열하였다. 용액을 64.8g으로 농축시키고, 잔류물은 200g의 메탄올중에 용해시켰다. 이 용액을 약 -20℃로 냉각시키고, 형성된 고형물은 여과를 통해 분리하여 찬 메탄올로 세척한 후 106℃에서 건조시킴으로써 하기 구조를 가진 11.0g의 담황색 고형물 첨가제를 수득하였다:
상기 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 1에서와 같이 미소섬유를 제조하고 테스트 하였다. 결과는 표 11에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 18 59 7.4 1.3 2.50 0.64
비교예 C18 57 7.2 1.4 2.65 0.48
실시예 19 및 20과 비교예 C19 및 C20
55℃하에 250mL들이 플라스크에서 75g의 N,N-디메틸포름아미드중의 퍼플루오로옥틸메틸아민(22.4g, 0.050몰) 교반 용액에 4,4'-옥시디프탈산 무수물(7.75g, 0.025몰)을 5분에 걸쳐 첨가했다. 75℃까지 발열되는 것이 관찰된 후, 용액을 약 16시간동안 92℃로 가열하였다. 형성된 고형물질은 분해하고 25g의 N,N-디메틸포름아미드를 첨가하여 교반성 슬러리를 형성시켰다. 55℃로 유지시킨 이 슬러리에 35g의 아세트산 무수물 및 25g의 피리딘을 첨가하고, 약 2.5시간동안 계속 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 슬러리를 여과하고 N,N-디메틸포름아미드 및 메탄올로 순차적으로 세척한 후, 분리된 습 고형물을 104℃에서 건조시킴으로써 하기 구조를 가진 22.6g의 첨가제를 수득하였다:
실시예 19에서는, 상기 첨가제를 사용하고, 사용된 폴리프로필렌이 엑슨 코오포레이션에서 시판되는 ESCORENE PP-3495G이며, 압출 온도가 240-260℃인 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 웨브를 제조하였다. 비교예 C19에서는, 첨가제를 사용하지 않고 유사한 웨브를 제조하였다. 실시예 20 및 비교예 C20에서는, 실시예 5에서와 같이 실시예 19 및 비교예 C19의 웨브를 어니일링 처리했다. 각 웨브의 기본 중량, 유효 섬유 직경 및 두께를 측정하고 표 12에 제시하였다. 압력 강하율 및 투과율을 측정하고 성질 계수를 계산하였다. 압력 강하율 및 성질 계수는 표 12에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 19 49 8.0 1.1 1.87 0.92
비교예 C19 52 8.1 1.1 1.91 0.38
실시예 20 49 8.0 1.1 1.99 0.80
비교예 C20 52 8.1 1.1 2.02 0.51
실시예 21 및 비교예 C21
하기 구조를 가지며 분자량이 2500 이상이고 시바 가이기 코오포레이션에서 시판되는 0.5중량%의 CHIMASSORB™ 944FL을 실시예 21에서 첨가제로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1 및 비교예 1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트 하였다:
결과는 표 13에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 21 54 8.9 1.1 1.76 1.74
비교예 C21 57 8.3 1.1 2.02 0.60
실시예 22 및 비교예 C22
먼저, 미국 특허 제 3,519,603호에 기재된 바와 같이 N,N'-디-(시클로헥실)-헥사메틸렌-디아민을 제조한 후, 미국 특허 제 4,297,492호에 기재된 바와 같이 2-(t-옥틸아미노)-4,6-디클로로-1,3,5-트리아진을 제조하고, 최종적으로 이 디아민을 미국 특허 제 4,492,791호에 기재된 바와 같이 이 디클로로트리아진과 반응시킴으로써 하기 구조를 가진 화합물을 제조하였다:
실시예 22에서 0.5중량%의 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트 하였다. 결과는 표 14에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 22 57 8.5 1.1 2.26 1.04
비교예 C22 54 8.6 1.1 2.20 0.77
실시예 23 및 비교예 C23
디클로로트리아진 중간체의 제조시 n-옥틸아민을 t-옥틸아민 대신 사용한 점을 제외하고는 실시예 22의 방법에 따라 트리아진 생성물을 제조하였다. 생성된 첨가제는 하기 구조를 갖는다:
실시예 23에서 0.5중량%의 첨가제를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트 하였다. 그 결과는 표 15에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 23 55 10.0 0.9 1.56 1.02
비교예 C23 54 8.6 1.1 2.20 0.77
실시예 24 및 비교예 C24
어메리칸 시아나미드 코오포레이션에서 시판되며 하기 구조를 가진 CYASORB™UV 3346 0.5중량%를 실시예 24에서 첨가제로서 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트 하였다:
그 결과는 표 16에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 24 57 7.8 1.2 2.50 1.12
비교예 C24 56 7.0 1.3 2.53 0.46
실시예 25 및 비교예 C25
시바 가이기 코오포레이션에서 시판되며 하기 구조를 갖는 0.5중량%의 CHIMASSORB™ 119를 실시예 25에서 첨가제로 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 및 비교예 C1에서와 같이 미소섬유 웨브를 제조한 후 테스트 하였다:
그 결과는 표 17에 제시한다.
기본 중량(g/㎡) 유효 섬유 직경(㎛) 두께(mm) 압력 강하율(mmH2O) 성질 계수
실시예 25 59 8.2 1.2 2.63 1.33
비교예 C25 60 7.5 1.3 2.66 0.41
본 발명의 영역 및 기술 사상에서 벗어나지 않는 한 본 발명을 다양하게 변경 및 조절할 수 있음을 당업자들은 알 것이며, 본 발명의 설명을 위해 본원에 제시된 것들에 의해 본 발명이 국한되어서는 안된다.

Claims (20)

  1. (1) (a) 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 함유한 열 안정성 유기 화합물 또는 소중합체 또는 (b) 트리아진 기에 함유된 것 이외에 하나이상의 질소 원자를 함유한 열 안정성 유기 트리아진 화합물 또는 소중합체 또는 (c) 이들의 조합물인 첨가제와 비전도성의 열 가소성 수지와의 배합물로 비전도성의 열가소성 섬유 웨브를 제조하는 단계;
    (2) 여과-향상성 일렉트릿 전하를 웨브에 제공하기에 충분한 압력하에서 분출수 또는 물방울 스트림을 웨브상에 충돌시키는 단계; 및
    (3) 상기 웨브를 건조시키는 단계를 포함하는 섬유 일렉트릿 물질의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리올레핀, 폴리염화 비닐, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 또는 폴리에스테르인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열 가소성 수지가 폴리프로필렌, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 이들의 배합물, 또는 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐중 하나이상으로 제조된 공중합체인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 포함하는 상기 유기 화합물 또는 소중합체가 테트라플루오로에틸렌의 단쇄 텔로머, 식 CxF2x+2(식중, x는 약 20 내지 30임)의 플루오로지방족 알칸, 및 하기 식의 화합물들인 방법:
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    , 또는
    식중,
    Rf는 퍼플루오르화된 부이고;
    Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
    R은 알킬기이고;
    R1은 퍼플루오로알킬기이고;
    R2는 직쇄 또는 측쇄일 수 있는 알킬기이고;
    R4는,, 또는이고:
    x는 2 내지 12이며;
    n은 2 내지 40이다.
  5. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 포함하는 상기 화합물 또는 소중합체의 불소 함량이 약 18중량% 이상인 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 포함하는 상기 유기 화합물 또는 소중합체가 분자량이 약 3700인 테트라플루오로에틸렌의 단쇄 텔로머인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 퍼플루오르화된 부를 포함하는 상기 유기 화합물 또는 소중합체가 하기 식들중 하나이상으로 표시되는 화합물인 방법:
    ;
    ;
    ;
    ;
    C24F50;
    ;
    ;
    ;
    ; 및
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 트리아진 화합물이 하기 (a) 내지 (d)로 구성된 군중에서 선택되는 방법:
    (a)
    (b)
    (c)
    (d)
    및
    식중,
    R2는 알킬기이고;
    n은 2 내지 40이며;
    R3는 식
    이다.
  9. 열가소성 수지와 하기 식의 하나이상의 화합물 또는 소중합체와의 배합물을 포함하는 조성물:
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    , 또는
    식중,
    Rf는 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화된 부이고;
    Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
    R은 알킬기이고;
    R1은 퍼플루오로알킬기이고;
    R2는 직쇄 또는 측쇄일 수 있는 알킬기이며;
    n 은 2 내지 40이다.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 열 가소성 수지가 폴리올레핀, 폴리염화 비닐, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 또는 폴리에스테르인 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌; 폴리-4-메틸-1-펜텐; 이들의 배합물; 또는 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐중 하나이상으로 형성된 공중합체인 조성물.
  12. 비전도성의 열가소성 수지와 하기 식의 하나이상의 화합물 또는 소중합체와의 배합물을 포함하는 섬유 웨브:
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    , 또는
    식중,
    Rf는 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화된 부이고;
    Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
    R은 알킬기이고;
    R1은 퍼플루오로알킬기이고;
    R2는 직쇄 또는 측쇄일 수 있는 알킬기이며;
    n은 2 내지 40이다.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리올레핀, 폴리염화 비닐, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 또는 폴리에스테르인 섬유 웨브.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌; 폴리-4-메틸-1-펜텐; 이들의 배합물; 또는 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐중 하나이상으로 형성된 공중합체인 섬유 웨브.
  15. 열가소성 수지와; 단쇄의 테트라플루오로에틸렌 텔로머, 식 CxF2x+2의 플루오로지방족 알칸(식중, x는 약 20 내지 30임) 및 하기 식의 화합물인 하나이상의 화합물 또는 소중합체와의 배합물로 구성된 섬유 웨브를 포함하고, 상기 웨브는 화합물 또는 소중합체를 함유하지 않은 웨브에 비해 우수한 여과 효율을 나타내 보이기에 충분한 전하를 갖는 일렉트릿 필터 매체:
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    , 또는
    식중,
    Rf는 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화된 부이고;
    Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
    R은 알킬기이고;
    R1은 퍼플루오로알킬기이고;
    R2는 직쇄 또는 측쇄일 수 있는 알킬기이며;
    n은 2 내지 40이다.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리올레핀, 폴리염화 비닐, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 또는 폴리에스테르인 일렉트릿 필터 매체.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌; 폴리-4-메틸-1-펜텐; 이들의 배합물; 또는 프로필렌과 4-메틸-1-펜텐중 하나이상으로 형성된 공중합체인 일렉트릿 필터 매체.
  18. 하기 식(1) 내지 (15)로 구성된 군중에서 선택되는 화합물:
    (1),
    (2),
    (3),
    (4),
    (5),
    (6),
    (7),
    (8),
    (9),
    (10),
    (11),
    (12)
    (13),
    (14),및
    (15)
    식중, Rf는 하나이상의 쇄 에테르 산소 원자를 포함할 수 있는 퍼플루오르화된 부이고;
    Q는 1 또는 2개의 탄소원자를 가진 알킬렌기, 설폰아미도기 또는 이들의 조합물중에서 선택된 결합기이고;
    R1은 퍼플루오로알킬기이고;
    R2는 직쇄 또는 측쇄일 수 있는 알킬기이며;
    n은 2 내지 40이다.
  19. 제 15 항의 일렉트릿 필터 매체를 포함하는 여과 수단을 가진 호흡기.
  20. 여과 수단이 제 15 항의 일렉트릿 필터 매체를 포함하는 차량 환기 시스템.
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