KR20010049842A - 에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩과 에어필터유닛 및 에어필터 여과재의 제조방법 - Google Patents

에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩과 에어필터유닛 및 에어필터 여과재의 제조방법 Download PDF

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기요따니히데유끼
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이노우에 노리유끼
다이낑 고오교 가부시키가이샤
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Abstract

폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재로, 5.3 ㎝/초 유속으로 공기를 통과시켰을 때 압력손실(㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율(%) 에서 하기식 :
PF1= {-log (투과율(%)/100) / 압력손실(㎜H2O)} ×100
(여기에서 투과율(%) 은 100-포집효율(%) 이다.)
에 따라 계산되는 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재. 상기 에어필터 여과재는 작은 압력손실 및 높은 포집효율을 갖고 있다.

Description

에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩과 에어필터 유닛 및 에어필터 여과재의 제조방법{filtering material of air filter, air filter pack and air filter unit using the same, and method for manufacturing filtering material of air filter}
본 발명은 에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩 및 에어필터 유닛, 그리고 에어필터 여과재의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 압력손실이 적고 입자 포집효율이 높으며 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 다공막을 함유하여 이루어진 에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩, 및 에어필터 유닛, 그리고 에어필터 여과재의 제조방법에 관한 것이다.
반도체의 집적도나 액정의 성능이 높아짐에 따라 클린 룸의 청정도는 최근 점점 더 높은 레벨이 요구되어, 입자 포집효율이 더 높은 에어필터 유닛이 요망되고 있다.
지금까지 이러한 에어필터 유닛에 이용되는 고성능 에어필터, 특히 HEPA, UCPA 는 유리 섬유를 습식 초지(抄紙)한 여과재를 접어 만든 것이다.
그러나, 송풍동력비를 더 저감하기 위한 에어필터 유닛의 압력손실의 저감, 더 높은 청정공간을 실현하기 위한 포집효율의 향상이 요망되어, 유리 섬유로 이루어진 에어필터 유닛에 의해 고성능 (동일 압력손실이라면 포집효율이 더 높고 동일 포집효율이라면 압력손실이 더 낮다) 을 실현하는 것은 매우 곤란해졌다.
그래서, 더 성능이 높은 에어필터 유닛을 제조하기 위해 유리 섬유 여과재보다도 고성능인 PTFE 다공막을 이용한 에어필터 유닛이 제안되어 있고, PTFE 다공막을 이용하면 유리 섬유를 이용한 ULPA 에 비해 동일 포집효율에서 2/3 의 압력손실이 된다고 보고되어 있다 (일본 공개특허공보 평5-202217 호, WO94/16802, WO98/26860).
또, PTFE 다공막을 이용한 에어필터 유닛은 제조방법이나 가공방법에 의해 그 성능을 더 향상시킬 수 있어, 더 성능이 높은 PTFE 다공막이 제안되어 있다. (필터 여과재로 하기 위한 통기성 지지재료를 래미네이트하지 않은) 단체(單體)로서의 성능이 높은 PTFE 다공막 단체는 일본 특허공표 평9-504737 호, 일본 공개특허공보 평 10-30031 호, 일본 공개특허공보 평10-287751 호 및 WO98/26860 에 제안되어 있으며, 이들 공보에는 에어필터 여과재 성능의 지표인 PF (Performance Factor) 값이 높은 PTFE 다공막이 개시되어 있다.
그러나, PTFE 다공막을 에어필터 여과재로서 사용하기 위해서는 통기성 지지재료를 래미네이트하는 것이 실질적으로 필요해진다. 이는, 취급성 면에서 PTFE 다공막 단체의 강도를 향상시킴과 동시에 여과재를 원하는 형상으로 가공할 때에 받는 손상을 방지할 필요가 있기 때문이다.
그런데, 상기한 것처럼 PTFE 다공막 단체에서는 PF 값이 높다고 알려져 있다 (예를 들어 일본 공개특허공보 평10-30031 호에는 PF 값이 30 인 PTFE 다공막이 기재되어 있다). 그러나, PTFE 가공막과 통기성 지지재료가 래미네이트된 에어필터 여과재에서는 일본 공개특허공보 평10-30031 호에서 PF 값 19.8 인 것이, 또 WO98/26860 에서 PF 값 21.8 인 것이 알려져 있지만, PF 값이 22 를 넘는 것은 알려져 있지 않다.
또, 플리트형으로 접은한 PTFE 다공막에 통기성 지지재료를 래미네이트한 에어필터 여과재를 구비하여 이루어진 에어필터 유닛에 관해서는, WO98/26860 이 (어떻게 제조되었는지는 분명하지 않지만) 계산상 PF 값이 90.6 인 것이 기재되어 있지만, 90.6 을 넘는 것 및 그 상세한 제조법은 알려져 있지 않다.
본 발명의 제 1 목적은, 압력손실이 작고 포집효율이 높은, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막의 적어도 일면에 래미네이트하여 이루어진 고성능 에어필터 여과재를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 압력손실이 적고 포집효율이 높은 에어필터 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 에어필터 팩을 프레임 내에 수납한, 압축손실이 작고 포집효율이 높은 에어필터 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 4 목적은, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 에어필터를 프레임 내에 수납하여 고성능을 유지한 상태로 컴팩트 (에어필터 여과재를 플리트형으로 절곡한 에어필터 팩에 있어서, 접은 높이가 낮다) 한 에어필터 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 5 목적은, 상기한 바와 같은 에어필터 여과재의 효율적인 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적은
(1) 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재로서, 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
PF1= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
(여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
을 따라 계산되는 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재,
(2) 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어지고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과풍속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
PF2= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
(여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
을 따라 계산되는 PF2값이 90.6 를 초과하는 에어필터 팩,
(3) 프레임 및 이 프레임 내에 수납된 플리트형으로 절곡한 에어필터 여과재로 이루어진 에어필터 팩을 구비하여 이루어진 에어필터 유닛으로서, 그 여과재는 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어지고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과풍속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
PF3= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
(여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
을 따라 계산되는 PF3값이 90.6 를 초과하는 에어필터 유닛,
(4) 프레임 및 이 프레임 내에 수납된 플리트형으로 절곡한 에어필터 여과재로 이루어진 에어필터 팩을 구비하여 이루어진 에어필터 유닛으로서, 그 에어필터 팩은 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재를 접은 높이를 30 ㎜ 이하로 플리트 가공하여 이루어지며, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과풍속으로 공기를 투과시켰을 때 그 유닛의 압력손실이 1 ㎜H2O 이상인 에어필터 유닛 및,
(5) 폴리테트라플루로오에틸렌 다공막의 적어도 일면에 통기성 지지재료를 가열하에 래미네이트하고 이어서 래미네이트된 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 통기성 지지재료를 래미네이트 직후에 냉각하는 에어필터 여과재의 제조방법
에 의해 달성된다.
도 1 은 PTFE 필름을 길이방향으로 연신할 때에 이용한 장치의 모식도이다.
도 2 는 PTFE 필름을 폭방향으로 연신할 때에 이용한 장치 (좌측 반부) 및 PTFE 필름에 통기성 지지재료를 래미네이트하는 장치 (우측 반부) 를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3 은 필터 유닛의 압력손실 측정장치의 모식도이다.
도 4 는 왕복운동 절곡기의 모식도이다.
도 5 는 스페이서 도포 공정을 나타내는 모식도이다
도 6 은 롤 기상기(起床機)의 모식도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*
31 : 송풍기 32, 32' : HEPA 필터
33 : 시험용 입자도입관 34, 34' : 정류판
35 : 상류측 시험용 입자채취관
36 : 정압측정구멍 37 : 공시필터 유닛
38 : 하류측 시험용 입자채취관
39 : 층류형 유량계
에어필터 여과재
본 발명의 에어필터 여과재는 PTFE 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재로서, 상기에서 정의한 PF1값이 22 를 넘는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 에어필터 여과재는 통기성 지지재료가 PTFE 다공막의 적어도 일면에 래미네이트되어 있으면 되고, 통기성 지지재료/PTFE 다공막으로 이루어진 2 층 구조, 통기성 지지재료/PTFE 다공막/통기성 지지재료로 이루어진 3 층 구조, 통기성 지지재료/PTFE 다공막/통기성 지지재료/PTFE 다공막/통기성 지지재료로 이루어진 5 층 구조이어도 된다. 바람직하게는 통기성 지지재료가 PTFE 다공막의 양면에 래미네이트되어 있다. 이 경우, PTFE 다공막의 취급이 용이해짐과 동시에 취급시 PTFE 다공막의 손상을 한없이 억제할 수 있다.
PTFE 다공막은 단층이어도 되고 필요에 따라 복층으로 이루어진 구성이어도 된다. 복층 구조로 함으로써 각 단층에 임시로 핀 홀 등의 손상이 발생한 경우에도 서로 이것을 보충할 수 있으며, 목적으로 하는 여과재 성능에 따라 용이하게 설계하는 것이 가능해진다. 예를 들어 동일한 성능의 PTFE 다공막을 2 층으로 하면, 계산상 압력손실은 2 배가 되지만 포집효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 에어필터 여과재는 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실이 4 ㎜H2O 이상인 것이 바람직하고, 5 ∼ 100 ㎜H2O 이 더 바람직하며, 10 ∼ 50 ㎜H2O 이 더욱 바람직하다. 그 압력손실이 4 ㎜H2O 미만인 경우 제작된 에어필터 유닛의 포집효율을 99 % 이상으로 하는 것이 곤란해지는 경우가 있고, 또 100 ㎜H2O 을 초과하면 제작한 에어필터 유닛의 압력손실값이 매우 커져 에어필터로서 사용이 제한되는 경우가 있다.
본 발명의 에어필터 여과재의 특징은 상기에서 정의한 PF1값이 22 를 초과하는 것이다. 바람직하게는 PF1값은 적어도 23 이며, 더 바람직하게는 적어도 24 이며, 더욱 바람직하게는 적어도 25 이다.
더 높은 PF1값, 예를 들어 적어도 23, 적어도 24, 적어도 25 인 에어필터 여과재라면 더 높은 성능 (고 PF2값, PF3값) 의 에어필터 팩, 에어필터 유닛을 얻을 수 있음과 동시에, 후술하는 것처럼 에어필터 유닛의 고성능을 유지한 상태로 에어필터 유닛을 더 컴팩트 (매우 박형인 에어필터 유닛) 하게 할 수 있다.
본 발명의 에어필터 여과재에서의 PF1값에서는, 비록 PF1값 자체의 절대값의 차가 1 이더라도 PF3값의 절대값의 차는 4 이상이 된다. 이는 PF 값의 계산에서 풍속이 5.3 ㎝/초에서 1.4 ㎝/초가 되었을 때 압력손실은 1.4/5.3 이 되기 때문에, 비록 포집효율이 변화하지 않는다고 해도 PF 값은 5.3/1.4 = 3.79 배가 된다고 계산된다. 또, 포집효율은 풍속이 작아지면 향상하기 때문에, PF 값은 더 상승하여 절대값의 값은 4 이상이 되는 것이다.
구체적으로 말하면 에어필터 여과재의 PF1값이 1 향상함으로써 에어필터 유닛에서의 PF3값은 4 이상 향상하고, 에어필터 유닛의 압력손실이 동일하다면 포집효율은 상승하고 또 에어필터 유닛의 포집효율이 동일하다면 압력손실을 저하한다. 예를 들어 에어필터 유닛의 PF3값이 92 에서 96 으로 향상되면 에어필터 유닛의 압력손실값이 5.4 ㎜H2O 과 동일한 경우 포집효율은 99.9989 % 에서 99.99935 % 로 향상한다는 효과를 얻을 수 있어 매우 의의가 있다고 할 수 있다.
본 발명의 에어필터 여과재의 포집효율은 99.9 % 이상이 바람직하고, 99.99 % 이상이 더 바람직하다. 99.9 % 이상의 포집효율을 가진 에어필터 여과재로부터는 HEPA 레벨의 포집효율을 가진 에어필터 유닛을 얻을 수 있고, 99.99 % 이상의 포집효율을 가진 에어필터 여과재로부터는 ULPA 레벨의 포집효율을 가진 에어필터 유닛을 얻을 수 있다.
여기에서 본 발명의 에어필터 여과재를 구성하는 PTFE 다공막 및 통기성 지지재료에 관하여 설명한다.
본 발명에서 사용가능한 PTFE 다공막은 그 PF 값이 22 를 초과하는 것이면 되고, 공지의 PTFE 다공막을 사용할 수 있다. 이러한 PTFE 다공막은 일본 공개특허공보 평10-30031 호, 일본 공개특허공보 평10-287759 호, 일본 특허공표 평9-504737 호에 기재되어 있다.
바람직하게 사용되는 PTFE 다공막의 PF 값은 적어도 27, 또는 적어도 28 이다.
PTFE 다공막의 두께는 5 ㎛ 이상이 바람직하며, 8 ㎛ 이상이 더 바람직하다. 동일한 PF 값의 PTFE 다공막에서 두께가 두꺼운 것은 부유미립자를 포획할 수 있는 양이 많아져, 즉 긴 수명의 에어필터 여과재를 얻을 수 있다. 또, PTFE 다공막의 두께가 두꺼우면 PTFE 다공막 제조시 PTFE 다공막과 통기성 지지재료와의 래미네이트시 및/또는 에어필터 여과재를 플리트 가공할 때 핀 홀의 발생을 적게 할 수 있다.
바람직한 PTFE 다공막의 평균섬유직경은 0.14 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.05 ∼ 0.1 ㎛ 이다. 단일섬유 포집 이론에 의하면, 여과재의 섬유직경이 커지면 섬유 자체에 입자가 흡착하는 성능이 떨어져 평균섬유직경이 0.14 ㎛ 이상이 되면 높은 PF 값을 가진 다공막을 잘 얻기 어렵다. 또, 평균섬유직경이 0.05 ㎛ 이하가 되면 높은 PF 값을 가진 다공막을 달성할 수 있지만, 다공막 구조의 강도가 약해지고 후술하지만 래미네이트에 의한 PF 값 저하가 현저해져 에어필터 여과재로서 높은 PF 값을 가진 것을 얻기 어렵다.
PTFE 다공막의 충전율은 12 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 더욱 바람직하게는 8 % 이하이다. 충전율은 공간에 대해 섬유가 막히는 정도를 나타내고 있고, 충전율이 낮을수록 다공막의 공간이 크고 섬유간거리도 커지므로 다공막 섬유에 입자가 흡착하기 쉬워져 PF 값은 더 높고 보진 (保塵) 량이 많아져 바람직하다.
본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있는 PTFE 다공막은 예를 들어 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
바람직한 PTFE 다공막의 제조방법
PTFE 다공막은 연신 다공막이 바람직하다.
PTFE 연신 다공막을 제조하기 위해서는 먼저 PTFE 유화중합 수성분산액을 응석하여 얻은 미세 파우더에 소르벤토나프사, 화이트오일과 같은 액상 윤활제를 첨가하여 봉형으로 페이스트 압출한다. 그 후, 이 봉형 페이스트 압출물을 압연하여 PTFE 미소성체를 얻는다. 이 때 미소성 테이프의 두께는 통상 100 ∼ 500 ㎛ 이다.
다음으로, 이 미소성 테이프를 길이방향 (MD 방향) 으로 배율 2 ∼ 10 배 미만으로 연신하고 그 후 길이방향 연신 테이프를 폭방향 (TD 방향) 으로 연신한다. 이 때, 폭 방향의 연신속도를 적어도 200 %/초로 연신하는 것이 바람직하다. 폭방향의 연신속도가 빨라질수록 PTFE 다공막의 섬유직경이 작아지며, 더 높은 PF 값의 PTFE 다공막을 얻는 것이 가능해진다. 또, 폭 방향의 연신배율은 토탈 면적배율이 100 ∼ 300 배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
길이방향의 연신은 PTFE 소성체의 융점 이하의 온도에서 실시한다. 폭방향의 연신은 200 ∼ 420 ℃ 의 온도에서 실시한다.
상기 소성체 테이프의 연신은 필요에 따라 2 장 이상의 테이프를 겹친 상태로 실시해도 된다.
폭 방향으로 연신한 PTFE 다공막은 필요에 따라 수축을 방지하기 위해 열처리해도 된다.
PTFE 다공막의 두께를 증가시키고 다시 저충전율로 하기 위,해 제작하는 미소성 테이프에 비사비섬유화물 (예를 들면 저분자량 PTFE) 을 PTFE 미세 파우더 100 중량부당 10 ∼ 50 중량부 첨가하여 연신해도 된다.
이렇게 하여 얻은 PTFE 다공막의 PF 값은 22 를 초과하고 PF 값이 적어도 27 인 PTFE 다공막도 용이하게 얻을 수 있다. 길이방향, 폭방향의 토달 연신 배율이 그다지 높지 않기 때문에 비교적 두꺼운 (5 ㎛ 이상) PTFE 다공막을 얻을 수 있고, 충전율이 낮은, 예를 들어 12 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 더욱 바람직하게는 8 % 이하의 충전율을 가진 것을 얻을 수 있다.
본 발명의 에어필터 여과재에서 사용되는 통기성 지지재료는 에어필터 여과재의 압력손실에 영향을 주지 않는 것 (PTFE 다공막의 압력손실보다 상당히 낮은 압력손실인 것) 이라면 종래 PTFE 다공막의 보강을 목적으로 사용되는 공지의 것을 사용할 수 있다.
바람직하게는 적어도 표면에 열융착성을 갖는 부직포를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 코어(core)/쉬스(sheath) 구조 섬유 (예를 들어 코어가 폴리에스테르이고 쉬스가 폴리에틸렌, 코어가 고융점 폴리에스테르이고 쉬스가 저융점 폴리에스테르인 섬유) 로 이루어진 부직포이다. 이 코어/쉬스 구조 섬유로 이루어진 부직포는 코어보다 저융점인 쉬스의 융점을 조금 초과할 정도로 낮은 온도에서 래미네이트하는 것이 가능하므로, PTFE 다공막과 통기성 지지재료와의 래미네이트시의 열이력(熱履歷)을 작게 할 수 있기 때문에, 후술하는 PTFE 다공막과 통기성 지지재료와의 래미네이트에 있어서, 더욱 PF 값의 저하를 억제할 수 있다.
PTFE 다공막과 통기성 지지재료와의 래미네이트 방법
본 발명의 에어필터 여과재는, PTFE 다공막과 통기성 지지재료를 다음의 방법으로 래미네이트하여 얻는 것이 바람직하다.
출원인: 다이낑고오교 가부시키가이샤는, 이미 PTFE 다공막과 통기성 지지재료가 래미네이트된 에어필터 여과재, 그것을 사용한 에어필터 팩 및 에어필터 유닛을 제조판매하고 있으나, 그 에어필터 여과재의 제조에서, PTFE 다공막에 통기성 지지재료를 래미네이트하면, 일반적으로 압력손실이 상승하는 것은 알려져 있었으나, 또한 압력손실의 상승에 부가하여 포집효율의 저하도 초래하여, 결과로서 PF 값이 저하한다는 문제가 발생하는 것을 알아내었다. 그리고 더욱 높은 PF 값의 에어필터 여과재를 얻으려면, 종래에 알려져 있지 않은, 더욱 양호한 래미네이트 조건을 찾는 것이 매우 중요한 것을 알았다. 실제로, 일본 공개특허공보 평 10-30031 호에 있어서는 특별한 래미네이트 방법 (조건) 이 기재되어있지 않은 것으로부터 종래의 방법으로 래미네이트 하고 있는 것으로 추찰(推察)할 수 있으나, PF 값이 26.6 인 PTFE 다공막에 통기성 지지재료를 래미네이트 한 경우, 에어필터 여과재의 PF 값은 19.8 로 저하되어 있다. 그리고, 그 외에, 상기 선행기술문헌에서도, PTFE 다공막에 통기성 지지재료를 래미네이트한 것으로 PF 값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재는 얻지 못하고 있다.
한편, PTFE 다공막에 통기성 지지재료를 래미네이트 하는 방법에 대해서는, 예컨대 본 출원인에 의하여 PTFE 다공막의 두께방향으로 직접적으로 가압하지 않고 래미네이트 함으로써, PTFE 다공막의 압력손실을 가능하면 유지시킬 수있는 방법을 이미 제안하고 있다 (일본 공개특허공보 평 6-218899 호). 그러나, 여기서 개시된 래미네이트 방법으로 다양한 PF 값을 갖는 PTFE 다공막과 통기성 지지재료의 래미네이트를 시도한 결과, PF 값이 22 이하인 PTFE 다공막에서는 래미네이트 후의 PF 값의 저하를 어느정도는 막을수 있으나, 이것으로서 높은 PF 값 (예컨대, 일본 공개특허공보 평 10-30031 호에 기재된 PF 값이 30) 의 PTFE 다공막에서는 PF 값이 저하하여, 즉 래미네이트후의 PF 값이 22 이하인 것만 얻을 수 있는 것으로 판면되었다.
일본 공개특허공보 평 6-218899 호에 개시된 래미네이트 방법 (조건) 에 의하여 이와같은 경향이 되는 이유는 이하와 같이 추측할 수 있다.
PTFE 다공막 단체의 PF 값이 22 를 초과하여 더욱 높아지면, PTFE 다공막의 평균섬유경은 더욱 가늘어지고, 충전율도 더욱 작아진다. 또 통상 고수명을 목적으로, 부유미립자를 포획할 수 있는 양을 크게하기 위하여 PTFE 다공막의 두께를 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하게 사용된다.
이와같은 고 PF 값의 PTFE 다공막은, 래미네이트시의 권출, 권취 텐션에 의한 두께방향의 압축 및, 열에 의한 수축에 의하여 PTFE 다공막 섬유의 열응집이 발생하기 쉬워진다. 이 점을 더욱 고찰하면, 압축에 의하여 PTFE 다공막의 섬유간 거리, 특히 두께방향의 섬유간 거리가 작아지고, 하나 하나의 섬유가 입자를 포집하는 효과가 저하되며, 특히 PTFE 다공막 내부에서의 포집효과의 저하가 전체의 포집효율의 저하를 초래하고 있는 것으로 생각된다. 또 열응집에 의하여 PTFE 다공막 섬유수가 감소하고, 하나 하나의 섬유경이 증대하는 것이 포집효율의 저하를 초래하고 있는 것으로 생각된다. 그리하여, 일본 공개특허공보 평 6-218899 호에 개시된 비교적 느슨한 조건이라도 상기 현상이 발생하며, 그 결과, 포집효율은 저하하는 것으로 생각된다.
그리고, 일본 공개특허공보 평 6-218899 호에는, 가압하지 않고 자중만으로 PTFE 다공막과 통기성 지지재료를 중첩하여 래미네이트하는 방법도 개시되어 있으나, 자중만으로 래미네이트 하기 때문에 래미네이트 온도를 높게 설정하고 있고, 그리하여 PTFE 다공막이 열수축하여 PF 값이 저하하는 원인이 되고 있다고 생각된다. 또, 이 방법에서는, 실제로 필터 유닛을 작제하기 위하여 필요한 길이 (20 m 이상) 에 걸쳐서 래미네이트하는 것은 곤란하다.
따라서, 이상과 같은 고찰에 의거하여 예의 래미네이트 방법 (조건) 을 검토한 결과, 다음과 같은 조건에 의하면 본 발명의 목적하는 에어필터 여과재를 얻을 수 있다는 것이 명확해졌다.
(1) 래미네이트시의 열이력을 매우 작게하는 것,
(2) 권취, 권출 텐션을 매우 작게하는 것,
(3) 바람직하게는, 래미네이트 직후에 냉풍 등을 쏘임으로써 강제적으로 냉각하는 것.
구체적으로는, 다음과 같이 래미네이트를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 한 양태에서, PTFE 다공막과 통기성 지지재료의 래미네이트는, 도 2 의 우측 반부에 나타나듯이, 통기성 지지재료 (22,23), 바람직하게는 열가소성 부직포, 예컨대 코어가 폴리에스테르이고 쉬스가 폴리에틸렌으로 이루어지는 코어/쉬스 구조섬유로 이루어지는 부직포를, 도 2 의 좌측 반부에 나타내는 텐터에서 보내지는 이축연신 PTFE 다공막의 양면에 충첩하고, 히트롤 (19) 에 접촉시킴으로써 실시할 수 있다.
여기서, 히트롤 (19) 의 가열온도는, 바람직하게는 130 ∼ 220 ℃, 보다 바람직하게는 140 ∼ 170 ℃ 이다. 히트롤 (19) 에, 래미네이트된 통기성 지지재료 및 PTFE 다공막을 접촉시킬 때, 롤 (19) 에 대한 압축력은 통기성 지지재료 (22) 의 권출 텐션에 의하여 조정할 수 있고, 본 발명에서는 바람직하게는 10 ∼ 90 g/㎝, 보다 바람직하게는 30 ∼ 70 g/㎝ 이다.
더욱 바람직하게는, (a) 가열온도가 130 ℃ 이상 140 ℃ 미만일때는, 권출 텐션 70 ∼ 90 g/㎝, 라인속도 5m/분 이상에서 실시하고, (b) 가열온도가 140 ℃ 이상 170 ℃ 미만일때는, 권출 텐션 30 ∼ 70 g/㎝, 라인속도 10 m/분 이상에서 실시하고, (c) 가열온도가 170 ℃ 이상 220 ℃ 미만일때는, 권출 텐션 10 ∼ 30 g/㎝, 라인속도 15 m/분 이상에서 실시할 수 있다.
권출 텐션은, 통상 380 g/㎝ 이하, 바람직하게는 300 g/㎝ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 고텐션으로 롤 (21) 에 권취하면, PTFE 다공막이 두께방향으로 압축되어, PF 값이 저하될 염려가 있다.
또, 래미네이트된 PTFE 다공막 및 통기성 지지재료는, 래미네이트 직후에 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각은, 송풍 노즐 (24) 을 히트롤 (19) 의 직후에 설치하고, 노즐 내에 블로어에 의하여 실내의 공기 (바람직하게는 50 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 40 ℃ 이하) 를 강제적으로 도입하고, 혹은 강제 냉각한 공기를 노즐내에 도입하여, 노즐에서 공기를 강제적으로 래미네이트된 에어필터 여과재 전체에 쏘이게 함으로써 실시할 수있다.
「본 발명의 에어필터 팩 및 에어필터 유닛」
일반적으로, 에어필터 유닛은, 에어필터 여과재를 플리트상으로 가공하여 에어필터팩을 얻고, 이것을 프레임에 넣어 작제할 수 있으나, 구체적으로는 다음과 같다.
에어필터 유닛에는 미니플리트 타입과 세퍼레이트 타입의 유닛이 있다.
미니플리트 타입 유닛
미니플리트 타입의 제조공정에는, 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트 가공하는 공정, 주름형상으로 플리트 가공한 에어필터 여과재를 열고, 예컨대 주름형상의 스페이서를 에어필터 여과재에 도포하는 공정, 스페이서를 도포한 에어필터 여과재를 재차 주름형상으로 플리트 가공하는 공정, 플리트 가공한 에어필터 여과재를 지정한 크기로 절단하는 공정 (본 발명에서 말하는 에어필터팩의 완성), 에어필터팩의 사방을 프레임으로 둘러싸, 에어필터팩과 프레임을 밀봉하는 공정으로 이루어진다.
에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트 가공하는 방법은, 도 4 에 나타나듯이, 왕복운동식의 빗날로 접는 방법이 일반적이다.
또 스페이서를 도포한 에어필터 여과재를 재차 주름형상으로 플리트 가공하는 방법은, 도 6 과 같이 에어필터 여과재를 2 개의 롤로 보내, 출구에 무게를 두어 일으켜 세우는 롤 기상법 및, 도 5 와 같이 왕복운동식의 빗날로 일으켜 세우는 방법이 있다.
일반적으로는, 도 4 에서와 같이, 에어필터 여과재 (41) 를 니플롤을 사용하여 차례로 빼내고 (2 개의 구동롤사이에 에어필터 여과재를 끼워 롤을 구동함으로써 차레로 빼낸다.), 왕복운동식의 빗날로 주름형상으로 플리트 가공하고, 도 5 와 같이 전개, 스페이서 도포를 행하여, 도 6 의 롤을 사용하여 재차 주름형상으로 플리트 가공을 실시한다.
미니플리트 타입에 사용되는 스페이서는, 플리트상의 형상유지와 기체의 유로를 확보하기 위하여 사용되는 것이며, 특히 스페이서의 재질은 특별히 제한되지 않고, 종래부터 알려져있는 폴리에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌 공중합체, EVA (에틸렌 아세트산 비닐공중합체), 폴리아미드 등의 핫멜트 수지 및 유리얀 등을 사용할 수 있다.
그러나, 본 발명의 에어필터 팩 및 에어필터 유닛에 폴리아미드 핫멜트 수지를 스페이서로서 사용한 경우에는, 목적하는 고 PF 값이 달성되는 것은 물론, TOC (Total Organic Carbon) 로서 나타나는 유기물의 발생량이 매우 적다는 부가가치를 동시에 갖는 에어필터 팩 및 에어필터 유닛이 얻어진다.
미니플리트 타입의 유닛은, 반도체 제조장치 등에 바람직하게 사용되고 있으나, 반도체 제조에서 상기 TOC 로 나타나는 유기물이 발생하면, 실리콘 웨이퍼 표면에 유기물이 부착하여, 열이 가해지는 공정에서는 유기물이 탄화하고, 전기특성을 악화시킨다. 상기한 에어필터 팩 및 에어필터 유닛에 폴리아미드 핫멜트수지를 스페이서로서 사용한 것은, 고 PF 값화에 의한 에너지 효율의 개선과 함께, 반도체 제조의 수율의 향상에 기여할 수 있다.
세퍼레이터 타입 유닛
세퍼레이터 타입 유닛의 제조공정은, 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트 가공하는 공정, 주름형상으로 플리트가공한 에어필터 여과재 사이에 콜게이트상으로 가공한 세퍼레이터를 삽입하는 공정, 플리트 가공한 에어필터 여과재를 지정한 크기로 절단하는 공정 (본 발명에서 말하는 에어필터 팩의 완성), 에어필터팩의 사방을 프레임으로 둘러싸고,에어필터 팩과 프레임을 밀봉하는 공정으로 이루어진다.
본 발명의 PTFE 다공막 및 통기성 지지재료를 갖는 에어필터 여과재가 갖는 PF 값을 더욱 효율좋게, 에어필터 팩 및 에어필터 유닛에 반영시키기 위해서는, 다음과 같은 제조방법이 바람직하다.
즉, 하기의 적어도 1 개를 실시하여 에어필터 유닛을 작제하는 것이 바람직하다.
(1) 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트가공하는 공정에서, 에어필터 여과재를 반복할때 니플롤을 사용하지 않고 축에 모터를 붙여 강제적으로 반복하고, 에어필터 여과재의 두께방향으로 힘을 가하지 않는 것.
(2) 또 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트 가공하는 공정에서, 플리트가공한 후, 예컨대 도 4 에 나타나는 가열수단 (42,42') 에 의하여, 가열 (통상 60 ∼ 110 ℃) 을 실시하여 주름을 확실하게 형성하는 것.
(3) 플리트 형상으로 가공한 에어필터 여과재를 전개하여 끈 형상의 스페이서를 도포후, 재차 플리트 형상으로 가공할때, 왕복운동식식과 같은 빗날로 강제적으로 행하여 주름선을 깨끗하게 하는 것.
(4) 전체 공정에서, 에어필터 여과재를 반송할때, 니플롤을 사용하지 않도록 실시하여, 에어필터 여과재를 압축시키지 않도록 하는 것.
본 발명의 에어필터 팩 또는 에어필터 유닛의 PF2값 또는 PF3값은, 90.6 을 초과하며, 바람직하게는 92 이상, 더욱 바람직하게는 95 이상이다.
일반적으로 PF 값이 높아질수록, 동일 포집효율을 달성하기 위한 유닛의 압력손실값을 낮게 설정하는 것이 가능해진다. 또 동일 압력손실의 유닛이라면 PF 값이 높아질수록 포집효율을 높게 설정할 수 있다. 본 발명에 따라서 PF2값 또는 PF3값이 90.6 을 초과할 경우, 지금까지 달성이 불가능하다고 생각되었을정도로 낮은 압력손실의 ULPA, HEPA 를 얻을 수 있다.
본 발명의 에어필터 팩 및 에어필터 유닛의 포집효율은, 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초일때, 바람직하게는 99.9 % 이상, 보다 바람직하게는 99.999 % 이상이다.
본 발명의 에어필터 팩 및 에어필터 유닛의 압력손실값은 통상 낮을수록 좋으며, 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초일때, 바람직하게는 1 ∼ 25.4 ㎜H2O, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 15 ㎜H2O 이다.
여기서, 본 발명의 에어필터 유닛의 성능평가방법에 대하여 설명한다.
에어필터 유닛의 형상은 사용용도에 따라서 다양하다. 예컨대 에어필터 여과재를 자루(袋)형상으로 구성하는 분출형태, 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트가공하여, 그 사이에 바람의 유로를 유지하기 위하여 주름형상의 콜게이트 가공한 스페이서를 삽입한 형태, 에어필터 여과재를 주름형상으로 플리트 가공하여, 바람의 유로를 유지하기 위하여 에어필터 여과재의 길이방향으로 핫멜트의 끈 형상 스페이서를 도포한 형태 등이 있다. 또, 주름형상으로 플리트 가공할때 높이 (하나의 접은 마디에서 다음 접은 마디까지의 에어필터 여과재의 길이) 도 다양하다. 일반적으로 에어필터 유닛의 성능 측정시의 풍속은, 에어필터 유닛의 면속으로 0.5 m/초이다. 그러나, 에어필터 유닛의 형태는 상기와 같이 접은 높이 및 접은 피치가 개개로 상이하기 때문에, 에어필터 유닛의 개구면적이 동일해도 그 안에 접혀있는 에어필터 여과재 면적은 상이하다. 그리하여, 동일한 에어필터 여과재를 사용해도 압력손실값 및 포집효율값은 상이하게 된다.
이 원인은, 에어필터 유닛의 성능은 접은 에어필터 여과재를 투과하는 풍속에 따라서 결정되기 때문에, 동일 유닛 개구면적에 대한 접은 양이 상이하면 에어필터 여과재를 투과하는 풍속이 상이해져, 압력손실값 및 포집효율이 상이한 값을 나타내기 때문이다.
즉 접은 양이 많으면 여과재 투과풍속이 작아지고, 이때문에 압력손실치가 작고, 포집효율이 올라가는 것이다. 또 접은 양이 작으면 반대로 여과재 투과풍속이 커지고, 그리하여 압력손실치는 크고, 포집효율은 저하하는 것이다.
이것으로부터 개개의 에어필터 유닛의 성능을 상대비교할 경우, 에어필터 유닛의 면의 풍속을 일정하게 하기보다는 에어필터 유닛에 접은 에어필터 여과재를 통과하는 풍속을 일정하게 할 필요가 있다. 본 발명에서는 이와같은 이유에서, 에어필터 유닛에 접은 에어필터 여과재 내를 투과하는 풍속을 1.4 ㎝/초로 상대평가를 실시한다. 구체적으로는 여과재 투과속도가 1.4 ㎝/초일때 에어필터 유닛 면속 (분출 풍속) 의 설정방법은 이하와 같다.
에어필터 유닛의 개구면적을 S㎡, 에어필터 여과재의 접은 면적을 s㎡ (접은 높이, 플리트수로 구한다) 라고 하면, 에어필터 유닛 면속 (V) 은,
V = 1.4 ×s/S (㎝/초) = (1.4/100) ×s/S (m/초)
가 된다.
본 발명에 의하면, PTFE 다공막 및 그 적어도 편면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어지는 에어필터 여과재로서, 앞에서 정의한 PF1값이 22 를 초과하는 것을 특징으로 하는 에어필터 여과재를 사용함으로써, ULPA 로서의 성능을 유지한채, 콤팩트한 에어필터 유닛을 얻을 수 있다.
ULPA 로서의 성능이란 일반적으로, 유저가 사용하는 에어필터 유닛의 면풍속으로, 포집효율이 99.9995 % 이상, 바람직하게는 99.9999 % 이상이며, 압력손실이 15 ㎜H2O 이하를 말한다.
상기와 같은 본 발명의 에어필터 여과재를 사용하면, 30 ㎜ 이하, 바람직하게는 27 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎜ 이하의 접은 높이의 에어필터 팩을 갖는 에어필터 유닛이 얻어진다.
예컨대, 접은 높이가 30 ㎜ 인 에어필터 팩을 갖는 에어필터 유닛의 경우, 통상 유저가 사용하는 에어필터 유닛의 면풍속인 0.5 m/초로 사용한 경우, 포집효율을 99.9999 % 로 설정하면, 압력손실은 15 ㎜H2O 이하가 되고, 또 접은 높이가 20 ㎜ 인 에어필터팩을 갖는 에어필터 유닛의 경우, 에어필터 유닛의 면풍속이 0.35 m/초에서 사용할때 (특히 얇은 에어필터 유닛의 경우에는, 통상 0.35 m/초의 면풍속으로 사용된다), 포집효율을 99.9999 % 로 설정하면, 압력손실은 15 ㎜H2O 이하가 된다. 이와같이 ULPA 로서의 고성능을 유지한 상태에서 접은 높이가 30 ㎜ 이하인 얇은 에어필터 유닛이 얻어진다.
이것은, 본 발명의 에어필터 여과재에 의하면, 압력손실과 포집효율의 성능지표인 PF1값이 22 를 초과하고, 바람직하게는 적어도 23, 더욱 바람직하게는 적어도 24, 더욱 바람직하게는 적어도 25 로 할 수 있었기 때문에 가능해지는 것이다. 즉, 종래의 PF1값이 22 이하의 것이라면, 접은 높이가 30 ㎜ 인 에어필터 유닛의 경우, 에어필터 유닛의 면풍속 0.5 m/초에서 사용했을때, 포집효율을 99.9999 % 로 설정하면, 압력손실은 15 ㎜H2O 이상이 된다. 또 압력손실을 15 ㎜H2O 이하로 설정하면 포집효율은 99.9999 % 보다 작아진다. 접은 높이가 20 ㎜ 인 에어필터 유닛의 경우, 에어필터 유닛의 면풍속 0.35 m/초에서 사용했을때, 포집효율을 99.9999 % 로 설정하면, 압력손실은 역시 15 ㎜H2O 이상이 된다. 또 압력손실을 15 ㎜H2O 이하로 설정하면 포집효율은 99.9999 % 보다 작아진다.
더욱 놀랄만한 사실은, 에어필터 여과재의 접은 높이를 작게하면, 에어필터 유닛의 구조저항이 급속하게 작아져, 본래의 에어필터 여과재의 성능이 에어필터 유닛의 성능에 의해 반영되는 것을 알았다.
구조 저항이란, 플리트의 틈을 공기가 통과할 때 생기는 공기와 에어필터 여과재의 마찰저항이며, 에어필터 유닛의 압력손실은 에어필터 여과재를 공기가 투과할 때 압력손실과 구조 저항의 합으로서 나타난다.
구체적으로는, 접은 높이가 55 ㎜ 의 미니플리트 타입의 에어필터 유닛에서는 에어필터 유닛의 면풍속이 0.5 m/초일 때, 구조 저항이 약 1 ㎜H2O 정도 발생하는데, 접은 높이가 35 ㎜ 이하가 되면 구조 저항은 급격하게 감소하고, 접은 높이가 30 ㎜ 이하가 되면 구조 저항은 거의 없어지며, 에어필터 유닛의 성능은 에어필터 여과재가 본래 갖고 있는 성능에 필적하게 된다.
본 발명의 에어필터 여과재는 특히 상기 본 발명의 에어필터 팩 및 에어필터 유닛의 용도에 사용할 수 있는데, 그 외 적당한 형태로 가공되어 예컨대, 공기청정기용 필터, 청소기용 필터, 공조용 필터, 자동차의 공기도입용 필터, 탈취장치용 필터, 원자력용 배기필터, 바이오 클린룸용 필터, 의약제조 클린룸용 필터, 병원의 수술실 공기도입용 필터, 정밀기기ㆍ기계용 필터, 방화분용 마스크, 가스 (N2, Air, SiCl4등) 인라인 필터, 물ㆍ약품 등의 액체용 필터의 용도에도 사용할 수 있다.
또, 본 발명의 에어필터 유닛은 반도체공업, 액정공업, 의료, 식품공업, 바이오테크놀러지 등의 클린룸, 확산로(爐), 코터데베롯퍼, 웨트스테이션, 화학증착 (CVD), 스테퍼, 스토커, 드라이에칭장치, 플라즈마에칭장치, 클린부스, 클린챔버, 웨이퍼검사장치 (서프스캔, 프로버), FFU (팬필터 유닛), CMP 등의 반도체 제조장치 등의 용도에 사용할 수 있다. 특히 박형 에어필터 유닛은 FFU 를 얇게 할 수 있거나, 반도체 제조장치에 장치한 경우, 설치 스페이스를 좁게 할 수 있어 그 결과 장치의 소형화에 연결되며, 또 가벼우므로 간단하게 시공할 수 있는 등의 점에서 획기적인 에어필터 유닛이다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예중, PTFE 다공막의 막두께, 충전율, 평균섬유직경, 압력손실, 포집효율, PF 값 및 리크의 유무 ; 에어필터 여과재의 압력손실, 투과율, 포집효율, PF1값 및 리크의 유무 ; 및 에어필터 유닛의 압력손실, 투과율, 포집효율, PF3값, 리크의 유무 및 TOC 발생량은 이하와 같이 하여 측정한다.
그리고, 본 발명에서 상기 여과재 및 에어필터 유닛의 포집효율, 여과재의 리크검사의 측정은 디옥틸프탈레이트 (DOP) 를 검사입자로서 사용하는데, TOC 발생을 저감시키는 관점에서 종래 TOC 발생이 적은 것으로서 제안되어 있는 검사입자 (예컨대, 실리카 입자, 폴리스틸렌라텍스 입자 등) 를 사용할 수도 있다.
PTFE 다공막의 막두께
막두께계 (1D-110MH 형, 미쯔토요샤 제조) 를 사용하고, PTFE 다공막을 5 장 겹쳐 전체의 막두께를 측정하고, 그 값을 5 로 나눈 수치를 1 장의 막두께로 한다.
PTFE 다공막의 충전율
막두께를 측정한 PTFE 다공막을 20 ×20 ㎝ 로 절단하고, 중량을 측정하여 하기식으로부터 충전율을 구한다.
충전율 (%) = [중량(g)/(400 ×막두께 (㎝) ×2.25 (PTFE 의 비중))] ×100
PTFE 다공막의 평균섬유직경
주사형 전자현미경 (S-40000 형 히타치세이사꾸쇼 제조) 을 사용하여 PTFE 다공막의 확대사진 (7000 배) 을 촬영한다. 이 사진을 세로 30.5 ㎝, 가로 25.5 ㎝ 크기로 확대하고, 사진상에 세로, 가로 각각 4 개의 동일 길이 (길이 : 세로 24.5 ㎝, 가로 29.5 ㎝) 의 직선을 5 ㎝ 간격으로 긋고, 그 직선상에 있는 PTFE 섬유의 직경을 측정하여 그 평균을 PTFE 섬유의 평균섬유직경으로 한다.
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 압력손실 (㎜H2O)
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 측정 샘플을 직경 100 ㎜ 의 필터홀더에 세트하고, 압축기로 입구측을 가압하여 유량계로 공기가 투과하는 유량을 5.3 ㎝/초로 조정한다. 그리고 이 때 압력손실을 마노미터로 측정한다.
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 포집효율 (%)
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 측정 샘플을 직경 100 ㎜ 의 필터홀더에 세트하고, 압축기로 입구측을 가압하여 유량계로 공기가 투과하는 유량을 5.3 ㎝/초로 조정한다. 이 상태에서 상류측으로부터 입자경 0.1 ∼ 0.12 ㎛ 의 다분산 DOP 를 입자농도 108개/300 ㎖ 로 흘리고, 하류측에 설치한 파티클 카운터 (PMS LAS-X-CRT PARTICLE MEASURING SYSTEM INC. (PMS) 샤 제조, 이하 동일) 에 의해 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 DOP 의 투과입자수를 구하고, 상류의 입자농도를 Ci, 하류입자농도를 Co 로 하여 하기식에 의해 측정 샘플의 포집효율을 계산한다.
포집효율 (%) = (1-Co/Ci) ×100
포집효율이 매우 높은 에어필터 여과재에 대해서는 흡인시간을 길게 하고 샘플링 공기량을 많게 하여 측정한다. 예컨대 흡인시간을 10 배로 하면 하류측의 카운터 입자수가 10 배로 오르고, 즉 측정감도가 10 배가 된다.
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 투과율 (%)
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 투과율은 하기식에 의해 구한다.
투과율 (%) = 100 - 포집효율 (%)
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 PF 값
PTFE 다공막의 PF 값은
PF = [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] ×100
(여기에서, 투과율 (%) = 100 - 포집효율 (%) 임)
에 의해 구한다.
한편, 에어필터 여과재의 PF1값은 앞에 기재한 식에 따라 구한다.
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 리크의 유무
PTFE 다공막 및 에어필터 여과재의 측정 샘플을 직경 100 ㎜ 의 필터홀더에 세트하고, 압축기로 입구측을 가압하여 유량계로 공기가 투과하는 유량을 5.3 ㎝/초로 조정한다. 이 상태에서 상류측으로부터 다분산 DOP 를 입자농도 108개/300 ㎖ 로 흘리고, 하류측에 설치한 파티클 카운터에 의해 입자별의 투과입자수를 구하고, 상류, 하류의 입자수의 비율로부터 입경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 및 0.25 ∼ 0.35 ㎛ 의 DOP 입자의 포집효율을 구하고, 입경 0.25 ∼ 0.35 ㎛ 의 DOP 의 포집효율이 입경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 DOP 의 포집효율보다 100 배 이상 높으면 리크 없음이라고 판정한다.
에어필터 유닛의 압력손실 (㎜H2O)
도 3 에 나타낸 장치를 사용하여 에어필터 유닛을 장착후 에어필터 여과재를 투과하는 풍속이 1.4 ㎝/초가 되도록 조정하고, 그 때 에어필터 유닛 전후의 압력손실을 마노미터로 측정한다.
그리고, 도 3 중의 부호의 설명은 이하와 같다.
31 : 송풍기, 32, 32' : HEPA 필터, 33 : 시험용 입자도입관, 34, 34' : 정류판, 35 : 상류측 시험용 입자채취관, 36 : 정압측정구멍, 37 : 공시필터 유닛, 38 : 하류측 시험용 입자채취관, 39 : 층류형 유량계
에어필터 유닛의 포집효율 (%)
도 3 에 나타낸 장치를 사용하여 에어필터 유닛을 장착후 에어필터 여과재를 투과하는 풍속이 1.4 ㎝/초가 되도록 조정하고, 이 상태에서 상류측에 입자경이 0.1 ∼ 0.12 ㎛ 의 DOP 입자를 농도 1 ×109/ft3으로 흘리고, 하류측의 입자경 0.1 ∼ 0.12 ㎛ 의 입자수를 파티클 카운터로 측정하고, 상류의 입자농도를 Ci, 하류입자농도를 Co 로 하여 하기식에 의해 측정 샘플의 포집효율을 계산한다.
포집효율 (%) = (1-Co/Ci) ×100
에어필터 유닛의 투과율 (%)
에어필터 유닛의 투과율은 하기식으로부터 구한다.
투과율 (%) = 100 - 포집효율 (%)
에어필터 팩 및 에어필터 유닛의 PF 값
에어필터 팩 및 에어필터 유닛의 PF2값 및 PF3값은 앞에 기재한 식에 따라 구한다.
그런데, 에어필터 팩의 성능의 측정은 그 자신으로는 측정할 수 없으므로, 측정을 하기 위해 에어필터 팩의 사방에 프레임을 부착하고, 에어필터 팩과 프레임을 밀봉한 에어필터 유닛으로 하여 측정한다. 그 결과, 에어필터 팩과 에어필터 유닛의 PF2값과 PF3값은 동일한 값이 된다.
에어필터 유닛의 리크의 유무
에어필터 유닛의 리크 개소의 측정은 JACA No. 10C 4.5.4 에 준거하여 실시한다 (일본공기청정협회 발행 1979 년 「공기청정장치 성능시험방법 기준」).
라스킨노즐로부터 발생시킨 실리카 입자를 청정공기에 혼합하여 입경이 0.1 ㎛ 이상의 입자를 농도 108개/ft3이상으로 포함하는 검사유체를 조제한다. 다음으로, 에어필터 유닛의 상류로부터 검사유체를 에어필터 유닛면의 풍속이 0.5 m/초가 되도록 하여 에어필터 유닛에 통과시킨다. 그 후, 에어필터 유닛의 하류측 25 ㎜ 의 위치에서 탐사 프로브를 1 초간에 5 ㎝ 의 속도로 주사시키면서 하류측 공기를 28.3 리터/분으로 흡인하고, 파티클 카운터로 하류측의 실리카 입자농도를 측정한다. 단, 이 주사는 에어필터 유닛의 여과재 및 여과재와 프레임의 결합부의 전면에 걸쳐 실시하며, 그 스트로크는 약간 서로 겹치도록 한다. 에어필터 유닛에 리크가 존재하는 경우에는 하류측의 실리카 입자의 입경분포가 상류측의 입경분포와 동일해지므로 판별이 가능하다.
에어필터 유닛으로부터의 TOC 발생량의 측정
에어필터 유닛으로부터의 TOC 발생량의 측정은 HEPA 필터 및 유기물 제거 케미컬 필터를 통과시켜 파티클 및 유기물 처리를 실시한 공기를, 시험을 실시하는 에어필터 유닛에 통과시키고, 에어필터 유닛 하류측 공기를 다공질 고분자 흡착제 (TENAX GR) 를 사용하여 흡인 샘플링하고 유기물을 흡착시킨다. 이 때 조건은 다음과 같다.
ㆍ시험 에어필터 유닛 투과풍속 : 0.35 m/초
ㆍ하류측 공기 샘플링량 : 2 L/분 ×100 분간
다음으로, 다(多)TENAX관내의 구멍질 고분자 흡착제에 흡착한 유기물을 큐리포인트퍼지 앤드 트랩샘플러 (일본분석공업사 제조 JHS-100A) 를 사용하여 분석한다. 즉, 하류측 공기의 유기물을 흡착시킨 TENAX 관을 230 ℃ 로 가열하고, 거기에 고순도 헬륨가스를 흘리고, 흡착물을 가스로 하여 몰아내어 (퍼지) 트랩관에 도입한다. 이 트랩관에서 -40 ℃ 로 냉각한 흡착제 (석영 울) 에 축적농축시킨다. 그 후, 상기 흡착제를 358 ℃ 로 순간 가열하고, 20 초간 흡착제에 흡착한 흡착물을 가스로 하여 방출한다. 그리고, 상기 방출가스를 가스크로마토그래피에 도입하고, 그 양을 유기물 총량으로서 측정한다. 유기물 총량과, 하류측 샘플링 공기량으로부터 발생 유기물량을 ng/㎥ 으로 나타낸다. 가스크로마토그래피의 측정조건은 이하와 같다.
ㆍ가스크로마토그래피 : GC14A (시마즈세이사꾸쇼샤 제조)
ㆍ칼럼 : FRONTIER LAB ULTRA ALLOY Capillary Column UA-5
ㆍ칼럼 온도 : 50 ℃ →280 ℃ (10 분 홀드), 승온속도 10 ℃/분
실시예 1
수평균 분자량 620 만의 PTFE 미세파우더 (다이낑고오교 가부시키가이샤 제조 폴리프론미세파우더 F-104U) 100 중량부에 압출조제로서의 탄화수소유 (엣소세끼유 가부시키가이샤 제조 아이소퍼) 25 중량부를 첨가하여 혼합한다.
상기 혼합물을 페이스트 압출에 의해 환봉형상으로 성형한다. 이 환봉형상 성형체를 70 ℃ 로 가열한 캘린더 롤에 의해 필름형상으로 성형하여 PTFE 필름을 얻는다. 이 필름을 250 ℃ 의 열풍건조로에 통과시키고 압출조제를 증발 제거하여 평균두께 200 ㎛, 평균폭 150 ㎜ 의 미소성 필름을 얻는다.
이어서, 상기 미소성 PTFE 필름을 도 1 에 나타낸 장치를 사용하여 길이방향으로 연신배율 5 배로 연신한다. 미소성 필름은 롤 (1) 에 세팅하고, 연신된 필름은 권취 롤 (2) 에 권취한다. 또, 연신온도는 250 ℃ 에서 실시한다.
얻은 길이방향 연신필름을 연속적으로 클립으로 끼울 수 있는 도 2 의 좌측 반부에 나타낸 장치 (텐터) 를 사용하여 폭방향으로 연신배율 30 배로 연신하고 열고정을 실시한다. 이 때 연신온도는 290 ℃, 열고정 온도는 360 ℃, 그리고 연신속도는 330 %/초이다.
실시예 2
실시예 1 에서 얻은 길이방향 연신필름을 도 2 의 좌측 반부에 나타낸 장치를 사용하여 폭방향으로 연신배율 40 배로 연신하고 열고정을 실시한다. 이 때 연신온도는 290 ℃, 열고정 온도는 350 ℃, 그리고 연신속도는 440 %/초이다.
실시예 3
실시예 1 에서 얻은 길이방향 연신필름을 도 2 의 좌측 반부에 나타낸 장치를 사용하여 폭방향으로 연신배율 25 배로 연신하고 열고정을 실시한다. 이 때 연신온도는 290 ℃, 열고정 온도는 380 ℃, 그리고 연신속도는 275 %/초이다.
실시예 1 ∼ 3 에서 얻은 PTFE 다공막의 물성은 아래와 같다.
실시예 번호 막두께(㎛) 충전율(%) 평균섬유직경(㎛) 압력손실(㎜H2O) 포집효율(%) PF 값 리크의 유무
1 10 5 0.090 25 99.9999990 32.0 없음
2 8 4 0.085 22 99.9999980 35.0 없음
3 12 6 0.095 28 99.9999996 30.0 없음
실시예 4
실시예 1 에서 제작된 PTFE 다공막 양면에 폴리에틸렌/폴리에스테르제 열융착성 부직포 (상부 : 상품명 에르베스 T0703WDO (유니치카 제조) ; 하부 : 상품명 에르피트 E0353WTO (유니치카 제조)) 를 도 2 에 나타낸 장치를 사용하며 열융착하여 에어필터 여과재를 얻는다. 이 때 열융착 조건은 아래와 같다.
롤 (19) 가열온도 160 ℃
라인속도 15 m/분
권출 텐션 50 g/㎝ (부직포 (22) 의 권출 텐션)
권취 텐션 280 g/㎝
실시예 5
실시예 1 에서 제작된 PTFE 다공막 양면에 폴리에틸렌/폴리에스테르제 열융착성 부직포 (상부 : 상품명 에르베스 T0703WDO (유니치카 제조) ; 하부 : 상품명 에르피트 E0353WTO (유니치카 제조)) 를 도 2 에 나타낸 장치를 사용하며 열융착하여 에어필터 여과재를 얻는다. 이 때 열융착 조건은 아래와 같다.
롤 (19) 가열온도 180 ℃
라인속도 15 m/분
권출 텐션 20 g/㎝ (부직포 (22) 의 권출 텐션)
권취 텐션 280 g/㎝
실시예 6
가열 롤 (19) 의 직후에 냉풍분출장치를 설치하고, 롤 (19) 에서 나온 에어필터 여과재에 20 ℃ 의 공기를 불어 냉각한 것 이외에는 실시예 4 와 동일한 방법으로 에어필터 여과재를 얻는다.
실시예 7
실시예 2 에서 제작된 PTFE 다공막을 사용한 것 이외에는 실시예 4 와 동일한 방법으로 에어필터 여과재를 제작한다.
실시예 8
실시예 2 에서 제작된 PTFE 다공막을 사용한 것 이외에는 실시예 6 과 동일한 방법으로 에어필터 여과재를 제작한다.
참고예 1
실시예 1 에서 제작된 PTFE 다공막을 사용하고, 일본 공개특허공보 평6-218899 호에 기재된 실시예 7 의 조건 (가열온도 160 ℃, 라인속도 10 m/분, 권출 텐션 90 g/㎝) 에서 도 2 에 나타낸 장치를 사용하며 PTFE 다공막 양면에 폴리에틸렌/폴리에스테르제 열융착성 부직포 (상부 : 상품명 에르베스 T0703WDO (유니치카 제조) ; 하부 : 상품명 에르피트 E0353WTO (유니치카 제조)) 를 열융착하여 에어필터 여과재를 얻는다. 권취는 권취 텐션 280 g/㎝ 에서 실시한다.
참고예 2
실시예 2 에서 제작된 PTFE 다공막을 사용한 것 이외에는 참고예 1 과 동일한 방법으로 에어필터 여과재를 얻는다.
실시예 4 ∼ 8 및 참고예 1 ∼ 2 에서 제조된 에어필터 여과재의 물성은 아래와 같다.
압력손실 (㎜H2O) 포집효율(%) PF1값 리크의 유무
실시예 4 26 99.999983 26.0 없음
실시예 5 26 99.999981 25.9 없음
실시예 6 26 99.9999948 28.0 없음
실시예 7 23 99.9999786 29.0 없음
실시예 8 23 99.9999926 31.0 없음
참고예 1 26 99.999653 21.0 없음
참고예 2 23 99.998980 21.7 없음
이렇게 본 발명에 따르면 PTFE 다공막 단체에 비해 PF1값의 저하가 매우 적어 통기성 지지재료의 래미네이트 후에도 22 이상의 PF1값을 달성할 수 있다.
또한, 실시예 6 및 8 의 결과에서 래미네이트 직후에 냉각하면 PF1값은 더 향상됨을 알 수 있다.
한편, 상기 참고예에서 알 수 있듯이 일본 공개특허공보 평6-218899 호에 기재된 정도의 완만한 래미네이트 조건에서는 압력손실의 상승은 억제되지만 포집효율 저하는 막을 수는 없고, PTFE 다공막 단체의 PF 값이 높은 경우에도 통기성 지지재료를 래미네이트한 에어필터 여과재의 PF1값은 22 이하로 저하되는 것을 알 수 있다.
실시예 9
실시예 4 에서 제조된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 5.5 ㎝ 로 플리트 가공하고 플리트 후에 90 ℃ 온도를 가하여 주름을 고정한다. 그 후 플리트된 에어필터 여과재를 일단 열어 폴리아미드핫멜트 수지제의 스페이서를 도포하고 재차 플리트형으로 왕복운동 기상기로 일으켜 세우고 크기 58 ㎝ ×58 ㎝ 로 절단하여 에어필터 팩을 얻는다. 이 때 플리트 간격은 3.125 ㎜/플리트이다.
지금까지의 공정에서 에어필터 여과재를 풀어낼 때에는 축에 모터를 설치하여 강제적으로 풀어내고 에어필터 여과재의 두께방향으로 힘을 가하지 않게 한다. 또, 에어필터 여과재를 반송할 때에는 니플롤을 사용하지 않게 하여 에어필터 여과재에 압축력을 가하지 않게 한다.
이어서, 외부치수 61 ㎝ ×61 ㎝, 내부치수 58 ㎝ ×58 ㎝, 두께 6.5 ㎝ 의 알루마이트가공 알루미늄제 틀을 준비하고, 이 프레임 내에 플리트 가공된 에어필터 팩을 넣고 우레탄 접착제로 에어필터 팩 주위와 알루미늄 프레임을 밀봉하여 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 10
재기상을 롤 기상기를 이용하여 실시한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 11
실시예 8 의 에어필터 여과재를 사용한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 3
에어필터 여과재를 왕복운동기로 접은 후에 열을 가하지 않고 주름을 고정하지 않은 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 4
에어필터 여과재를 롤에서 풀어낼 때에 니플롤을 사용한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 9 ∼ 11 및 참고예 3 ∼ 4 에서 제작된 에어필터 유닛에 대해 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초가 되도록 풍속을 설정하여 에어필터 유닛의 압력손실 및 포집효율을 측정한다.
또한, 이들 에어필터 유닛에서 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초일 때 에어필터 유닛의 면속은 아래와 같다.
각 에어필터 유닛의 내부치수는 58 ㎝ ×58 ㎝ 이기 때문에 에어필터 유닛의 개구 면적은 58 ㎝ ×58 ㎝ = 3364 ㎠ = 0.3364 ㎡ 가 된다. 한편, 접혀진 에어필터 여과재의 면적에 대해서는 먼저 플리트수를 계산하면 580 ㎜ ÷3.125 ㎜/플리트 = 185 플리트가 되고 여기에서 에어필터 여과재의 길이는 5.5 ㎝ ×185 ×2 = 2035 ㎝ = 20.35 m 가 된다. 또, 에어필터 여과재의 폭은 58 ㎝ = 0.58 m 이기 때문에, 에어필터 여과재의 면적은 20.35 ×0.58 = 11.803 ㎡ 가 된다. 에어필터 유닛의 개구 면적과 에어필터 여과재의 면적으로부터 여과재 투과풍속 1.4 ㎝/초일 때 에어필터 유닛의 면속은 1.4 ㎝/초 ×11.803 ㎡ ÷0.3364 ㎡ = 49.12 ㎝/초 = 0.4912 m/초가 된다. 실제적인 에어필터 유닛의 압력손실 등의 측정은 상기 면속에서 실시한다.
실시예 9 ∼ 11 및 참고예 3 ∼ 4 에서 제작된 에어필터 유닛의 성능은 아래와 같다.
압력손실 (㎜H2O) 포집효율 (%) PF3값 리크의 유무
실시예 9 7.5 99.9999925 95.0 없음
실시예 10 7.6 99.9999879 91.0 없음
실시예 11 6.9 99.9999974 109.9 없음
참고예 3 12.4 99.9999892 56.2 없음
참고예 4 7.5 99.9999213 81.4 없음
표 3 에 나타낸 결과에서 알 수 있듯이 통상 실시되고 있는 방법 (니플롤을 사용하며 여과재를 왕복운동기로 접은 후에 열을 가하지 않음) 으로는 90.6 을 초과하는 PF3값은 달성할 수 없으나, 니플롤을 사용하지 않고 여과재를 왕복운동기로 접은 후에 열을 가하여 주름을 고정한 것은 원하는 높은 PF3값의 에어필터 유닛을 얻을 수 있다.
또, 재차 플리트형으로 일으켜 세우는 경우 롤 기상기보다도 왕복운동 기상기를 사용한 것이 더 높은 PF3값을 얻는 데에 바람직함을 알 수 있다.
실시예 12
실시예 4 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 13 ㎝ 로 플리트 가공하고 플리트 후 80 ℃ 온도를 가하여 주름을 고정한다. 그 후 플리트 가공된 에어필터 여과재 사이에 두께가 35 ㎛ 인 알루미늄박을 높이 2.4 ㎜ 로 파형 (波形) 가공한 퍼레이터를 상하류측에 각각 삽입하고 크기 58 ㎝ ×58 ㎝ 로 절단한다. 이 때 플리트 간격은 5.0 ㎜/플리트이다.
지금까지의 공정에서 에어필터 여과재를 풀어낼 때에는 축에 모터를 설치하여 강제적으로 풀어내고, 에어필터 여과재의 두께방향으로 힘을 가하지 않게 한다. 또, 에어필터 여과재를 반송할 때에는 니플롤을 사용하지 않게 하여 에어필터 여과재에 압축력을 가하지 않게 한다.
이어서, 외부치수 61 ㎝ ×61 ㎝, 내부치수 58 ㎝ ×58 ㎝, 두께 15 ㎝ 의 알루마이트가공 알루미늄제 프레임을 준비하고, 이 프레임 내에 플리트 가공된 에어필터 팩을 넣고 우레탄 접착제로 에어필터 팩 주위와 알루미늄 프레임을 밀봉하여 에어필터 유닛을 제작한다.
상기 에어필터 유닛에 대해 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초가 되도록 풍속을 설정하여 에어필터 유닛의 압력손실 및 포집효율을 측정한다. 또, 상기 에어필터 유닛에서 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초가 될 때 에어필터 유닛의 면속은 실시예 9 ∼ 11 및 참고예 3 ∼ 4 와 같이 계산하면 0.7279 m/초가 된다. 실제적인 에어필터 유닛의 압력손실 등 측정은 그 면속에서 실시한다.
실시예 12 에서 제작된 에어필터 유닛의 성능은 아래와 같다.
압력손실 (㎜H2O) 포집효율 (%) PF3값 리크의 유무
7.1 99.9999910 99.2 없음
상기와 같이 형상이 다른 에어필터 유닛이라도 에어필터 여과재의 열화가 없는 상태에서 에어필터 유닛을 제작하면 거의 같은 성능의 에어필터 유닛을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
실시예 13
실시예 4 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 3.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 14
실시예 8 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 3.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 15
실시예 4 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 2.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
실시예 16
실시예 8 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 2.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 5
참고예 1 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 3.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 6
참고예 2 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 3.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 7
참고예 1 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 2.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
참고예 8
참고예 2 에서 제작된 에어필터 여과재를 왕복운동 절곡기로 높이 2.0 ㎝ 로 플리트 가공한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다.
이들 에어필터 유닛에 대해 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초가 되도록 풍속을 설정하여 에어필터 유닛의 압력손실 및 포집효율을 측정한다. 또, 이들 에어필터 유닛에서 여과재 투과풍속이 1.4 ㎝/초가 될 때 에어필터 유닛의 면풍속은 실시예 9 ∼ 11 및 참고예 3 ∼ 4 와 같이 계산하면 접은 높이가 30 ㎜ 인 에어필터 유닛은 0.2679 m/초, 접은 높이가 20 ㎜ 인 에어필터 유닛은 0.1786 m/초가 된다. 실제적인 에어필터 유닛의 압력손실 등 측정은 그 면속에서 실시한다.
실시예 13 ∼ 16 및 참고예 5 ∼ 8 에서 제작된 에어필터 유닛의 성능은 아래와 같다.
압력손실 (㎜H2O) 포집효율 (%) PF3값 리크의 유무
실시예 13 7.0 99.9999921 101.5 없음
실시예 14 6.2 99.9999971 121.6 없음
실시예 15 6.9 99.9999927 103.4 없음
실시예 16 6.1 99.9999976 124.9 없음
참고예 5 7.0 99.999872 84.2 없음
참고예 6 6.2 99.999548 86.2 없음
참고예 7 6.9 99.999845 84.2 없음
참고예 8 6.1 99.999514 87.1 없음
이어서, 실시예 13 ∼ 16 및 참고예 5 ∼ 8 에서 제작된 에어필터 유닛에 대해 접은 높이가 30 ㎜ 인 에어필터 유닛은 면풍속 0.5 m/초에서 압력손실 및 포집효율을 측정한다. 그 결과를 표 6 에 나타낸다. 그리고, 접은 높이가 20 ㎜ 인 에어필터 유닛은 면풍속 0.35 m/초에서 압력손실 및 포집효율을 측정한다. 그 결과를 표 7 에 나타낸다.
면풍속 0.5 m/초
압력손실 (㎜H2O) 포집효율 (%)
실시예 13 13.0 99.999945
실시예 14 11.5 99.999980
참고예 5 13.0 99.999104
참고예 6 11.5 99.99684
면풍속 0.35 m/초
압력손실 (㎜H2O) 포집효율 (%)
실시예 15 13.5 99.999938
실시예 16 12.0 99.999980
참고예 7 13.5 99.999876
참고예 8 12.0 99.99611
표 5 에 나타낸 결과에서 에어필터 유닛의 압력손실값은 에어필터 여과재의 압력손실값에서 계산되는 압력손실값과 거의 합치되어 있어 구조 저항은 거의 없음을 알 수 있다. 즉, 실시예 12 및 실시예 14 에서는 사용되는 에어필터 여과재의 5.3 ㎝/초의 압력손실값은 26 ㎜H2O 이고, 여기에서 1.4 ㎝/초일 때 계산상의 압력손실값은 26 ㎜H2O ×1.4/5.3 = 6.87 ㎜H2O 가 되고 실제적인 에어필터 유닛의 압력손실값과 거의 같은 값이 된다. 또한, 마찬가지로 실시예 13 및 실시예 15 에서는 사용되는 에어필터 여과재의 5.3 ㎝/초의 압력손실값은 23 ㎜H2O 이고, 여기에서 1.4 ㎝/초일 때 계산상의 압력손실값은 23 ㎜H2O ×1.4/5.3 = 6.08 ㎜H2O 가 되고 실제적인 에어필터 유닛의 압력손실값과 거의 같은 값이 된다.
또한, 표 6 및 표 7 에 나타낸 결과에서 PF1값이 22 이하인 에어필터 여과재에서는 접은 높이가 30 ㎜ 이하로 한 경우 실제로 사용자가 사용하는 풍속에서는 포집효율이 낮아 99.9999 % 는 물론이고 ULPA 로서의 일반 성능인 99.9995 % 도 실현할 수 없으나, PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재를 사용할 때에는 접은 높이가 30 ㎜ 이하여도 ULPA 로서의 성능을 실현할 수 있음을 알 수 있다.
표 6, 표 7 에 나타낸 에어필터 유닛의 압력손실 역시 에어필터 여과재의 압력손실값에서 계산되는 압력손실값과 거의 합치되어 있어 구조 저항은 거의 없음을 알 수 있다. 구체적으로 에어필터 여과재의 압력손실값에서 계산되는 에어필터 유닛의 압력손실은 표 6 의 실시예 13 및 참고예 5 에서는 12.82 ㎜H2O, 실시예 14 및 참고예 6 에서는 11.34 ㎜H2O 이다. 또한, 표 7 의 실시예 15 및 참고예 7 에서는 13.46 ㎜H2O, 실시예 16 및 참고예 8 에서는 11.91 ㎜H2O 이다.
실시예 17
스페이서에 EVA 제 핫멜트수지를 사용한 것 이외에는 실시예 9 와 동일한 방법으로 에어필터 유닛을 제작한다. 또한, 스페이서의 도포량은 실시예 9 와 같은 양으로 한다. 그리고, 에어필터 팩과 알루미늄 프레임의 밀봉제도 같은 것을 사용한다.
실시예 9 및 실시예 17 에서 제작된 에어필터 유닛에 대해 에어필터 유닛에서 발생된 TOC 양을 측정한다. 그 결과는 아래와 같다.
TOC 발생량 (ng/㎥)
실시예 9 80
실시예 17 1500
표 8 에 나타낸 결과에서 폴리아미드핫멜트수지를 스페이서에 사용한 본 발명의 에어필터 여과재로 이루어진 에어필터 팩을 갖는 에어필터 유닛은 EVA 제 핫멜트수지를 스페이서에 사용한 것에 비해 TOC 발생량이 비약적으로 감소되어 약 1/20 이 되는 것을 알 수 있다.
본 발명은, 압력손실이 작고 포집효율이 높은, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막의 적어도 일면에 래미네이트하여 이루어진 고성능 에어필터 여과재를 제공할 수 있고, 또한, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 압력손실이 적고 포집효율이 높은 에어필터 팩을 제공할 수 있다.
또한, 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 에어필터 팩을 프레임 내에 수납한, 압축손실이 작고 포집효율이 높은 에어필터 유닛을 제공할 수 있고, 또 통기성 지지재료를 PTFE 다공막에 래미네이트한 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어진 에어필터를 프레임 내에 수납하여 고성능을 유지한 상태로 컴팩트 (에어필터 여과재를 플리트형으로 절곡한 에어필터 팩에 있어서, 접은 높이가 낮다) 한 에어필터 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 에어필터 여과재의 효율적인 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (26)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재로, 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
    PF1= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
    (여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
    을 따라 계산되는 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 여과재.
  2. 제 1 항에 있어서, 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실이 4 ㎜H2O 이상인 에어필터 여과재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 통기성 지지재료가 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 양면에 래미네이트된 에어필터 여과재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 PF1값이 적어도 23 인 에어필터 여과재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 포집효율이 99.9 % 이상인 에어필터 여과재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 포집효율이 99.99 % 이상인 에어필터 여과재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한항에 있어서, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막의 두께가 적어도 5 ㎛ 인 에어필터 여과재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한항에 있어서, 래미네이트되는 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 단체의 PF 값이 적어도 27 인 에어필터 여과재.
  9. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어진 에어필터 여과재를 플리트 가공하여 이루어지고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과풍속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
    PF2= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
    (여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
    을 따라 계산되는 PF2값이 90.6 를 초과하는 에어필터 팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 에어필터 여과재의 압력손실이 4 ㎜H2O 이상인 에어필터 팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 에어필터 여과재의 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 팩.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한항에 있어서, 에어필터 팩의 PF2값이 적어도 92 인 에어필터 팩.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한항에 있어서, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과속도로 공기를 투과시켰을 때 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율이 99.9 % 이상인 에어필터 팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 포집효율이 99.999 % 이상인 에어필터 팩.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 에어필터 팩은 폴리아미드핫멜트수지로 이루어진 스페이서를 갖는 미니플리트 타입인 에어필터 팩.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한항에 있어서, 접은 높이가 30 ㎜ 이하이고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과속도로 공기를 투과시켰을 때 에어필터 팩의 압력손실이 1 ∼ 25.4 ㎜H2O 인 에어필터 팩.
  17. 프레임 및 이 프레임 내에 수납된 플리트형으로 절곡한 에어필터 여과재로 이루어진 에어필터 팩을 구비하여 이루어진 에어필터 유닛으로, 그 여과재는 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 그 적어도 일면에 래미네이트된 통기성 지지재료를 구비하여 이루어지고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과풍속으로 공기를 투과시켰을 때 압력손실 (단위 : ㎜H2O) 및 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율 (단위 : %) 에서 하기식 :
    PF3= [-log (투과율(%)/100) / 압력손실 (㎜H2O)] × 100
    (여기에서 투과율(%) = 100 - 포집효율(%) 이다.)
    을 따라 계산되는 상기 유닛의 PF3값이 90.6 을 초과하는 에어필터 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서, 5.3 ㎝/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때 에어필터 여과재의 압력손실이 4 ㎜H2O 이상인 에어필터 유닛.
  19. 제 18 항에 있어서, 에어필터 여과재의 PF1값이 22 를 초과하는 에어필터 유닛.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한항에 있어서, 에어필터 여과재의 PF3값이 적어도 92 인 에어필터 유닛.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한항에 있어서, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과속도로 공기를 투과시켰을 때 입자경 0.10 ∼ 0.12 ㎛ 의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 측정한 포집효율이 99.9 % 이상인 에어필터 유닛.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 포집효율이 99.999 % 이상인 에어필터 유닛.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한항에 있어서, 프레임 내에 수납된 플리트형으로 절곡한 에어필터 여과재로 이루어진 에어필터 팩이 폴리아미드핫멜트수지로 이루어진 스페이서를 갖는 미니플리트 타입인 에어필터 유닛.
  24. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한항에 있어서, 에어필터 팩의 접은 높이가 30 ㎜ 이하이고, 1.4 ㎝/초의 여과재 투과속도로 공기를 투과시켰을 때 에어필터 유닛의 압력손실이 1 ∼ 25.4 ㎜H2O 인 에어필터 유닛.
  25. 폴리테트라플루로오에틸렌 다공막의 적어도 일면에 통기성 지지재료를 가열하에 래미네이트하고 이어서 래미네이트된 폴리테트라플루오로에틸렌 다공막 및 통기성 지지재료를 래미네이트 직후에 냉각하는 에어필터 여과재의 제조방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 통기성 지지재료는 열융착성 부직포로 이루어진 제조방법.
KR10-2000-0042058A 1999-10-07 2000-07-21 에어필터 여과재, 그것을 이용한 에어필터 팩과 에어필터유닛 및 에어필터 여과재의 제조방법 KR100396859B1 (ko)

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