KR20070072509A - 기체 여과용 여과 매체, 여과 장치 및 여과 매체의 제조방법 - Google Patents

기체 여과용 여과 매체, 여과 장치 및 여과 매체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 섬유의 웹을 포함하는, 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위한, 공기와 같은 기체를 여과하기 위해 의도된 여과 매체에 관한 것으로, 상기 하나 이상의 섬유의 웹은 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어지며, 상기 각 섬유군은 특히 50 데시텍스(dtex) 이하, 바람직하게는 1 데시텍스 이상의 실 번수를 갖는다. 본 발명은 또한 상기 여과 매체의 제조 방법에 대한 것이다.

Description

기체 여과용 여과 매체, 여과 장치 및 여과 매체의 제조 방법{FILTER MEDIUM FOR FILTRATION OF GASES, FILTRATION DEVICE AND METHOD FOR PRODUCTION OF FILTER MEDIUM}
본 발명은 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위해 의도된 여과 매체, 및 상기 매체를 포함하는 여과 장치에 대한 것이다.
본 발명은 또한 상기 장치를 이용한 여과 방법, 및 상기 여과 매체의 제조 방법에 대한 것이다.
선행 기술의 여과 매체는 실질적으로 일정한 직경을 갖는 상호결합 섬유로 이루어진다.
이는 또한 프랑스 특허 제2 761 901호에 기술된 바와 같이 섬유를 카딩하거나, 또는 노즐을 통해 열가소성 중합체를 방사시킴으로써 수득될 수 있다.
상기 출원에 따르면, 당업자는 여과 매체를 제조하기 위해 사용하길 원하는 섬유의 평균 직경을 선택한다.
일군의 섬유의 평균 직경은 보통 그의 실 번수(데시텍스로 나타냄)로서 나타 낸다.
일반적 견지에서, 보다 고효율의 여과를 얻기 위해서는, 보다 미세한, 특히 실 번수가 5 데시텍스 미만인 섬유를 선택해야 할 것이다. 그 결과 통상적으로 낮은 막힘 용량(clogging capacity)을 가져온다.
바꾸어 말하면, 높은 막힘 용량을 갖는 여과 매체를 얻기 위해서는 "거친" 섬유, 특히 실 번수가 5 데시텍스 초과인 섬유를 선택해야 할 것이다. 그러나 그 결과로 낮은 여과 효율을 가져온다.
이러한 해결책들의 문제점은 높은 여과 효율과 우수한 막힘 용량을 동시에 만족하는 여과 매체의 수득이 어렵다는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기 단점을 해결하는 것이다. 이어서 본 발명의 목적은 높은 여과 효율 및 우수한 막힘 용량을 갖는 여과 매체를 제조하는 것이다.
상기 목적은 하나 이상의 섬유의 웹을 포함하는, 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위해 공기와 같은 기체를 여과하기 위한 여과 매체에 의해 달성되며, 여기서 상기 하나 이상의 섬유의 웹은 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어진다.
본 발명자들은 놀랍게도 본 발명에 따른 여과 매체로 높은 여과 효율 및 우수한 막힘 용량을 동시에 수득할 수 있다는 것을 밝혀냈다.
본 발명에 따른 여과 매체의 다른 특성들은 하기와 같다:
- 각 섬유군은 50 데시텍스 (dtex) 이하, 바람직하게는 1 데시텍스 이상의 실 번수를 가지며;
- 평균 직경의 2종 섬유군의 실 번수가 1.5 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 또는 2 이상의 계수만큼 다르고;
- 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물이 더 작은 평균 직경의 섬유를 10 내지 90%, 바람직하게는 25 내지 75%, 특히 실질적으로 50%로 포함하며;
- 섬유의 웹 내의 섬유가 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리아미드 섬유와 같은 열가소성 섬유의 군, 아크릴계 섬유 또는 예비산화된 아크릴계 섬유의 군, 아라미드 섬유의 군, 페놀계 섬유의 군, 플루오로카본 섬유의 군, 유리 섬유와 같은 무기 섬유의 군, 또는 금속 섬유의 군으로부터 선택되고;
- 섬유의 웹 내의 섬유는 장섬유이고 카딩 조작에 의해 혼합되어 카드 웹을 형성하며;
- 섬유의 웹 내의 섬유는 38 mm 이상이고, 바람직하게는 120 mm 이하의 평균 길이를 가지고;
- 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어진 섬유의 웹에 평행하게 배치된 제2 섬유의 웹, 및 활성 입자, 특히 두 섬유의 웹 사이에 배치된 탄소를 추가로 포함하며;
- 제2 섬유 웹 내의 섬유의 실 번수는 섬유 혼합물 내의 섬유의 가장 작은 번수 이하이다.
본 발명은 또한 여과 장치, 보다 구체적으로 상기 여과 매체를 포함하는, 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위해 의도되며, 공기와 같은 기체를 여과하기 위해 의도된 여과 장치에 대한 것이다.
상기 여과 장치는 일반적으로 상기 여과 매체가 고정되는 연성 또는 강성 중합체의 스트림으로 이루어진 프레임을 포함한다. 통상의 여과 장치는 보통 2개 또는 4개의 평행한 스트립을 쌍으로 포함한다. 여과 매체는 일반적으로 중합체의 스트립에 고정되기 전에 콘서티나 형태로 접힌다.
본 발명은 또한 공기와 같은 기체를 여과하는 방법에 관한 것으로서, 여기서 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 웹 및 제2 섬유의 웹 및 상기 두 웹 사이에 활성 입자를 포함하는 본 발명에 따른 여과 장치는 공기 스트림에 배치되어, 유입되는 공기의 흐름은 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유의 군으로 이루어진 섬유 웹 전체를 통해 우선적으로 흐르게 된다.
본 발명은 또한 적어도 하기 연속적인 단계를 포함하는 공기와 같은 기체의 여과를 위해 의도된 여과 매체의 제조 방법에 관한 것이다:
- 상이한 평균 직경을 가지며 실 번수가 50 데시텍스 미만이고, 바람직하게는 1 데시텍스 이상인 2종 이상의 섬유군으로 이루어진 섬유를 제공하는 단계,
- 상기 제공된 섬유를 혼합하는 단계,
- 상기 혼합물을 카딩 장치에 도입하는 단계,
- 카딩 조작을 수행하여 카드 웹을 형성하는 단계.
한 실시 양태에 따르면, 상기 방법은 평균 직경의 2종 섬유군의 실 번수가 1.5 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 또는 2 이상의 계수만큼 다른 섬유를 사용한다.
한 유리한 특성에 따르면, 상기 방법은 카드 웹의 기계적 통합성을 증대시키기 위해, 특히 워터젯에 의한 수력 결합의 후속 단계를 포함한다.
카딩 조작 중 그릴을 첨가하는 것도 유리할 수 있다.
다른 특성에 따르면, 상기 방법은 후속 성형 단계, 특히 캘린더링 또는 라미네이션 성형 단계를 포함하며, 상기 단계 동안 상기 카드 웹 및 제2 웹이 두 웹을 결합시키기 위해 성형 장치로 도입되며, 여기서 활성 입자, 특히 탄소가 특히 캘린더링 또는 라미네이션 작업 동안 상기 두 웹 사이에 삽입된다.
기타 상세한 설명 및 유리한 특성들은 하기 비제한적인 바람직한 실시양태의 설명을 통해 명백해질 것이다.
하기 특성을 갖는 선행 기술(실시예 1 및 2) 및 본 발명(실시예 3)에 따라, 상부 섬유의 웹, 하부 섬유의 웹 및 상기 두 섬유의 웹 사이에 활성 탄소를 포함하는 여과 매체를 사용하여 3개의 조합된 필터를 제조하였다:
Figure 112007024736946-PCT00001
사용된 섬유는 프랑스 특허 제2 761 901호의 교시에 따라 카딩하였다.
상부 웹의 표면적당 중량은 38 g/m2이었다.
하부 웹의 표면적당 중량은 40 g/m2이었다.
실시예 1 및 2는 2개의 섬유군이 혼합된 본 발명에 따른 실시예 3과는 달리, 단일 섬유군을 갖는 여과 매체를 사용하였다.
활성 탄소는 접착제를 이용하여 두 웹 사이에 보유되었다.
동일한 방식으로 접힘 후, 206mm의 폭, 208.5mm의 길이 및 30mm의 높이를 갖는 여과 장치를 얻기 위해 폴리프로필렌으로 제조된 5mm의 폼 스트립 두 개에 상기 3개의 여과 매체를 고정시켰다.
여과 장치는 ISO 표준 TS 11155-1에 의해 규정되는 것을 특징으로 한다.
상부 웹은 공기 유동의 입구에 배치된다. 사용된 더스트는 ISOFINE (A2 미세 시험 더스트(fine test dust) - ISO 12103-1)로 지칭되는 SAE 미세 유형이다.
하기 표에 얻어진 결과를 요약하였다:
Figure 112007024736946-PCT00002
3개의 실시예에 대해 수행된 측정은 압력 강하가 여과 매체의 섬유 유형에 그다지 영향을 받지 않는다는 것을 보여준다(압력 강하 측정의 분산은 약 10%로 추정됨)
"거친" 섬유의 여과 매체(실시예 2)의 막힘 용량이 "미세" 섬유의 여과 매체(실시예 1)의 막힘 용량보다 훨씬 더 크다는 것이 통상의 방법으로 관찰된다.
놀랍게도 "거친" 섬유와 "미세" 섬유의 혼합물로 이루어진 여과 매체(실시예 3)의 막힘 용량은 "거친" 섬유의 여과 매체(실시예 2)의 막힘 용량에 근접하였다.
필터의 특징을 분별하기 위해, 평균 효율("%")의 편차를 또한 필터의 수명 주기 동안의 상이한 시점에서 입자 스펙트럼(㎛)의 함수로서 측정하였다.
압력 Po는 180 m3/h의 공기 흐름이 지나도록 75 mg/m3/h의 Isofine 더스트를 포함하는 새 필터의 배출구에서 측정하였으며, 시간의 경과에 따른 효율의 편차를 특징적 압력, 특히 Po + 125 Pa, Po + 250 Pa에 대한 로딩된 공기의 일정한 흐름에서 기록하였다.
도 1은 압력 Po + 125 Pa에 있어서 3개의 실시예 1, 2 및 3에 대한 입자 스펙트럼의 함수로서 평균 효율 편차를 도시한다.
여느 때와 마찬가지로, "미세" 섬유의 여과 매체(실시예 1)의 평균 효율은 "거친" 섬유를 갖는 여과 매체(실시예 2)의 효율보다 훨씬 더 크다.
놀랍게도 "거친" 섬유와 "미세" 섬유의 혼합물로 이루어진 본 발명에 따른 여과 매체(실시예3)는 "미세" 섬유의 여과 매체(실시예 1)의 효율에 근접한 평균 효율을 가진다.
이러한 거동은 하기 표에서 증명되는 바와 같이 섬유의 혼합물로 이루어진 여과 매체를 갖는 필터의 수명 주기의 여러 시점 동안 관찰된다. 운송 장치에서 여과될 가장 많은 더스트로서 나타나는 1㎛의 입자 크기에 대한 효율의 수치는 압력의 함수로서 표현된다.
Figure 112007024736946-PCT00003
이러한 방식으로 본 발명에 따른 현저한 효과를 갖는 여과 매체가 수득되며, 이로써 평균 효율이 높으면서도 높은 막힘 용량을 갖는 여과 장치를 얻는 것이 가능하다.
본 발명은 이러한 종류의 실시 양태로 제한되지 않으며, 하나 이상의 섬유의 웹이 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유의 군의 혼합물로 이루어지는 임의의 여과 매체 및 여과 장치를 포함하여 비제한적으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 섬유의 웹을 포함하는, 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위해 공기와 같은 기체를 여과하기 위한 여과 매체에 있어서, 상기 하나 이상의 섬유의 웹이 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 섬유군이 50 데시텍스 (dtex) 이하, 바람직하게는 1 데시텍스 이상의 실 번수를 갖는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 평균 직경의 2종 섬유군의 실 번수가 1.5 이상, 바람직하게는 1.6 이상, 또는 2 이상의 계수만큼 다른 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물이 더 작은 평균 직경의 섬유를 10 내지 90%, 바람직하게는 25 내지 75%, 특히 실질적으로 50%로 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유의 웹 내의 섬유가 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리아 미드 섬유와 같은 열가소성 섬유의 군, 아크릴계 섬유 또는 예비산화된 아크릴계 섬유의 군, 아라미드 섬유의 군, 페놀계 섬유의 군, 플루오로카본 섬유의 군, 유리 섬유와 같은 무기 섬유의 군, 또는 금속 섬유의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유의 웹 내의 섬유가 장섬유이고 카딩 조작에 의해 혼합되어 카드 웹을 형성하는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 섬유의 웹 내의 섬유가 38 mm 이상이고 바람직하게는 120 mm 이하의 평균 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어진 섬유의 웹에 평행하게 배치된 제2 섬유의 웹, 및 활성 입자, 특히 두 섬유의 웹 사이에 배치된 탄소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  9. 제8항에 있어서, 제2 섬유 웹 내의 섬유의 실 번수가 섬유 혼합물 내의 웹 섬유의 가장 작은 번수 이하인 것을 특징으로 하는 여과 매체.
  10. 공기와 같은 기체의 여과를 위해 특별히 의도되며 건물 또는 자동차의 통풍 및/또는 난방 및/또는 냉방을 위해 의도된 여과 장치에 있어서, 상기 장치가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 여과 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  11. 공기와 같은 기체를 여과하는 방법에 있어서, 제8항 또는 제9항에 따른 여과 매체를 포함하는 제10항에 따른 여과 장치를 공기 스트림 내로 도입하며, 상기 여과 장치의 상이한 평균 직경을 갖는 2종 이상의 섬유군의 혼합물로 이루어진 섬유의 웹을 공기 유동의 입구에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 적어도 하기 연속적 단계들을 포함하는, 공기와 같은 기체를 여과하기 위해 의도된 여과 매체의 제조방법:
    - 상이한 평균 직경을 가지며 실 번수가 50 데시텍스 미만이고 바람직하게는 1 데시텍스 이상인 2종 이상의 섬유군으로 이루어진 섬유를 제공하는 단계,
    - 상기 제공된 섬유를 혼합하는 단계,
    - 상기 혼합물을 카딩 장치에 도입하는 단계,
    - 카딩 조작을 수행하여 카드 웹을 형성하는 단계.
  13. 제12항에 있어서, 상이한 평균 직경의 2종 섬유군의 실 번수가 1.5 이상, 바 람직하게는 1.6 이상, 또는 2 이상의 계수만큼 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 방법이 카드 웹의 기계적 통합성을 증대시키기 위해, 특히 워터젯에 의한 섬유의 수력 결합의 후속 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카딩 조작 중에 그릴을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 후속 성형 단계, 특히 캘린더링 또는 라미네이션 성형 단계를 포함하며, 상기 단계 동안 상기 카드 웹 및 제2 웹이 두 웹을 결합시키기 위해 성형 장치로 도입되며, 여기서 활성 입자, 특히 탄소가 특히 캘린더링 또는 라미네이션 작업 동안 상기 두 웹 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
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