KR20080017324A - 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛 - Google Patents

필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20080017324A
KR20080017324A KR1020077027331A KR20077027331A KR20080017324A KR 20080017324 A KR20080017324 A KR 20080017324A KR 1020077027331 A KR1020077027331 A KR 1020077027331A KR 20077027331 A KR20077027331 A KR 20077027331A KR 20080017324 A KR20080017324 A KR 20080017324A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter medium
filter
porous membrane
web layer
sample
Prior art date
Application number
KR1020077027331A
Other languages
English (en)
Inventor
유리 호리에
에이조 가와노
마사아끼 모리
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛토덴코 가부시키가이샤 filed Critical 닛토덴코 가부시키가이샤
Publication of KR20080017324A publication Critical patent/KR20080017324A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/18—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated nitriles, e.g. polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • D01D5/0038—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by solvent evaporation, i.e. dry electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4282—Addition polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43825—Composite fibres
    • D04H1/43828—Composite fibres sheath-core
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43838—Ultrafine fibres, e.g. microfibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H13/00—Other non-woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B01D2239/0478—Surface coating material on a layer of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0631—Electro-spun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/08—Special characteristics of binders
    • B01D2239/083—Binders between layers of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233—Fibre diameter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있는 필터 여과재를 제공한다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막, 통기성 지지재 및 일렉트로스피닝법(전하 유도 방사법, 정전 방사법)에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 포함하는 필터 여과재를 제공한다. 본 발명의 필터 여과재에서는 웹층에 인접하여 통기성 접착층을 설치할 수도 있다.
필터 여과재, 폴리테트라플루오로에틸렌, 일렉트로스피닝, 고분자 섬유

Description

필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛 {Filter Medium, Process for Producing the Same, Method of Use Thereof and Filter Unit}
본 발명은 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 포함하는 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 필터 여과재를 구비하는 필터 유닛에 관한 것이다.
종래, 클린 룸의 환기나 터빈의 흡기에 사용되는 고성능 필터 여과재로서, 유리 섬유에 결합제를 첨가하여 초지한 여과재가 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 유리 섬유계 여과재는 여과재 중에 부착된 소섬유를 포함하고 있고, 또한 가공시의 절곡(bending) 등에 의해 자체 발생 분진(self-dusting)이 생기기 때문에, 사용 중에 클린 룸이나 터빈 내부가 유리 섬유에 의해 오염되는 경우가 있다.
따라서, 최근에는 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-61280호 공보(문헌 1)에 기재되어 있는 바와 같은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막을 포함하는 필터 여과재(PTFE계 여과재)가 주목받고 있다. 문헌 1에 기재되어 있는 여과재는, PTFE 다공질막과 통기성 지지재를 포함하고 있고, 유리 섬유계 여과재에서 보여지는 부착 소섬유 또는 자체 발생 분진 문제를 대폭 감소시킬 수 있다. 그러나, PTFE계 여과재는 동등한 압력 손실을 갖는 유리 섬유계 여과재와 비교하여 포집 효 율이 높고, 사용 중의 압력 손실 상승이 큰 경향이 있다. 따라서, 분진이 많은 환경하에서의 장기 사용이 곤란하다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-370009호 공보(문헌 2)에 기재되어 있는 PTFE계 여과재에서는, 통기성 지지재를 구성하는 섬유의 직경을 0.2 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하로 하고, 통기성 지지재에 예비필터로서의 기능을 부여함으로써, 사용 중의 압력 손실 상승의 감소가 도모되고 있다.
그러나, 문헌 2에 기재되어 있는 PTFE계 여과재에서는, 통기성 지지재를 구성하는 섬유의 평균 섬유 직경이 적어도 수 ㎛ 이상이 되어, PTFE 다공질막을 구성하는 피브릴의 평균 섬유 직경보다 몇배 이상 크고, 통기성 지지재의 공경이 PTFE 다공질막의 공경보다 크기 때문에, 입경 0.5 ㎛ 이하의 초미립자는 통기성 지지재보다 PTFE 다공질막에 의해 그 대부분이 포집된다. 따라서, 피여과 기체 중의 초미립자의 비율이 크다는 등의 여과재의 사용 환경에 따라 사용 중의 압력 손실 상승이 커진다. 통기성 지지재의 두께를 증대시킴으로써 PTFE 다공질막이 포집하는 초미립자의 양을 감소시켜, 해당 압력 손실의 상승을 억제하는 것도 가능하지만, 그 증대 정도에 따라 플리츠 가공(pleating) 후에 여과재의 통기성이 저하되는 원인이 된다.
따라서, 본 발명은, 예를 들면 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있는 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 필터 여과재는, PTFE 다공질막, 통기성 지지재 및 일렉트로스피닝법에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 포함한다.
본 발명의 필터 유닛은, 상기 본 발명의 필터 여과재 및 상기 필터 여과재를 지지하는 지지 프레임을 구비한다.
본 발명의 필터 여과재의 제조 방법은, 상기 본 발명의 필터 여과재의 제조 방법이며, PTFE 다공질막 및 통기성 지지재를 포함하는 적층체의 주면 상에, 일렉트로스피닝법을 이용하여 고분자 섬유를 퇴적시킴으로써, 상기 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 형성하는 방법이다.
본 발명의 필터 여과재의 사용 방법은, 상기 본 발명의 필터 여과재의 사용 방법이며, 상기 웹층을 상기 PTFE 다공질막보다 피여과 기체 기류의 상류측에 배치하는 방법이다.
본 발명에 따르면, 일렉트로스피닝법에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 포함하는 필터 여과재를 사용함으로써, 예를 들면 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실 상승을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 필터 여과재의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 필터 유닛의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시예에 의해 측정한, 필터 여과재 샘플에서의 DHC(Dust Holding Capacity)의 값과 압력 손실의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예에 의해 측정한, 필터 여과재 샘플에서의 DOP 입자 포집량과 압력 손실의 관계를 나타내는 도면이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
도 1에 본 발명의 필터 여과재의 일례를 나타낸다.
도 1에 나타낸 필터 여과재 (1)은 통기성 지지재 (2), PTFE 다공질막 (3), 통기성 접착층 (4) 및 웹층 (5)를 포함하는 적층체를 포함하는 필터 여과재이며, 웹층 (5)는 고분자 섬유를 포함하는, 일렉트로스피닝법에 의해 형성된 층이다.
일렉트로스피닝법은 전하 유도 방사법 또는 정전 방사법이라고도 불리우며, 섬유 직경으로서 수 nm 내지 수 ㎛ 정도의 초극세 섬유를 형성할 수 있는 방사법이며, 그 밖의 방사법(예를 들면, 멜트 블로우법)에 의해 형성되는 섬유와 비교하여 평균 섬유 직경을 작게 할 수 있고, 높은 비표면적 및 기공률을 갖는 웹층 (5)를 형성할 수 있다. 또한, 그 섬유 직경은 PTFE 다공질막을 구성하는 피브릴의 직경(대략 10 nm 내지 1 ㎛)과 동일한 정도까지 가늘게 할 수 있기 때문에, 필터 여과재 (1)에서의 웹층 (5)는 특허 문헌 2에 기재되어 있는 통기성 지지재와 비교하여 입경이 0.5 ㎛ 이하인 초미립자를 보다 잘 포집할 수 있다. 따라서, PTFE 다공질막 (3)에 초미립자가 집중적으로 포집되는 것을 억제할 수 있고, 예를 들면 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도, 여과재로서의 사용 중의 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있다. 또한, 웹층 (5)에서는 섬유의 가는 직경에 의해 효율적으로 입자를 포집할 수 있기 때문에, 여과재로서의 초기 압력 손실을 감소시킬 수 있는 것 외에, 압력 손실의 상승 감소 등을 목적으로서 간단히 통기성 지지 재를 두껍게 하는 경우와 비교하여 플리츠 가공 후의 통기성 저하를 억제할 수 있다.
또한, 피브릴끼리 견고하게 결착한 3차원 메쉬형 구조를 갖는 PTFE 다공질막 (3)을 포함함으로써 핀홀의 발생이 억제되고, 높은 풍압하에 있어서도 파손되지 않은 필터 여과재 (1)을 형성할 수 있다.
PTFE 다공질막 (3)은 필터로서 적절한 성능을 갖는 다공질막인 한, 그 구조나 구성은 특별히 한정되지 않는다. PTFE 다공질막 (3)의 평균 공경은 예를 들면 0.01 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위이고, 그 평균 섬유 직경(평균 피브릴 직경)은 예를 들면 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛의 범위이고, 그 기공률은 예를 들면 70 ％ 내지 98 ％의 범위이고, 그 두께는 예를 들면 2 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위이다. PTFE 다공질막 (3)의 압력 손실은 특별히 한정되지 않지만, 5.3 cm/초의 유속으로 공기를 투과시켰을 때의 압력 손실로서 5 Pa 내지 1000 Pa의 범위인 것이 바람직하고, 5 Pa 내지 200 Pa의 범위인 것이 보다 바람직하고, 5 Pa 내지 100 Pa의 범위인 것이 더욱 바람직하다. PTFE 다공질막 (3)의 포집 효율은 특별히 한정되지 않지만, 입경 0.3 ㎛의 디옥틸프탈레이트(DOP)를 사용하여, 5.3 cm/초의 유속으로 측정했을 때의 포집 효율(포집 효율의 측정 방법은 실시예를 참조)에 있어서 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 99.97 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 입경 0.1 ㎛의 DOP를 사용하여 5.3 cm/초의 유속으로 측정했을 때의 포집 효율에 있어서 99.99 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 PTFE 다공질막 (3)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들 면 이하에 나타내는 방법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 우선, PTFE 파인 파우더에 액상 윤활제를 첨가한 페이스트상의 혼화물을 예비성형한다. 액상 윤활제는 PTFE 파인 파우더의 표면을 적실 수 있고, 추출이나 가열에 의해 제거할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 유동 파라핀, 나프타, 화이트 오일 등의 탄화수소를 사용할 수 있다. 액상 윤활제의 첨가량은, PTFE 파인 파우더 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부 정도가 적당하다. 상기 예비성형은 액상 윤활제가 스며나오지 않을 정도의 압력으로 행하는 것이 바람직하다. 이어서, 예비성형체를 페이스트 압출이나 압연에 의해 시트형으로 성형하고, 얻어진 PTFE 성형체를 적어도 일축 방향으로 연신하여 PTFE 다공질막을 형성할 수 있다. PTFE 성형체의 연신은 액상 윤활제를 제거한 후에 행하는 것이 바람직하다. 또한, PTFE 성형체의 연신 조건은 적절하게 설정하면 되며, 통상 세로 방향의 연신, 가로 방향의 연신 모두 온도 30 내지 320 ℃의 범위에 있어서 연신 배율 2 내지 30배로 하는 것이 바람직하다. 연신 후에 PTFE의 융점 이상으로 가열하여, PTFE 다공질막을 소성할 수도 있다.
또한, 상기 이외의 제조 방법으로서, 예를 들면 PTFE 성형체를 융점 이상의 온도로 연신할 수도 있고, 예비성형체 형성시에 충전재 등을 혼입시킬 수도 있다. 예를 들면, 충전재로서 탄소 입자나 금속 분말 등의 도전성 재료를 넣음으로써, 대전이 방지된 PTFE 다공질막 (3)을 형성할 수 있다.
통기성 지지재 (2)의 구조 및 구성은, 필터 여과재 (1)로서의 형상을 유지하기 위해 충분한 강성을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 통기성 지지재 (2)에 사용되는 재료는 특별히 한정되지 않지만, PTFE 다공질막 (3)보다 통기성이 우수한 재료, 예를 들면 펠트, 부직포, 직포, 메쉬(메쉬형 시트), 그 밖의 다공질 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그의 강도, 유연성 및/또는 제조 공정에서의 작업성의 관점에서는 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 사용되는 부직포의 섬유 직경, 기공률 등을 적절하게 선택함으로써, 통기성 지지재 (2)에 입자 포집성을 제공하고, 예비필터로서 기능하게 할 수도 있다. 또한, 부직포를 사용하는 경우, 부직포를 구성하는 적어도 일부의 섬유가, 예를 들면 PTFE 다공질막 (3)과 열 융착할 수 있도록, 이른바 코어/쉬쓰 (core/sheath) 구조를 갖는 복합 섬유일 수도 있으며, 이 경우 코어 성분의 융점이 쉬쓰 성분의 융점보다 높은 것이 바람직하다. 코어/쉬쓰 구조를 갖는 부직포는 내가열성이 우수하기 때문에, 필터 여과재 (1)을 제조할 때, 가열 또는 가열 압착을 행하는 것이 보다 용이해진다.
웹층 (5)의 구조 및 구성은, 일렉트로스피닝법에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 층인 한, 특별히 한정되지 않는다. 고분자 섬유의 평균 섬유 직경은, 통상 10 nm 이상 5 ㎛ 이하의 범위이다. 초미립자의 포집을 보다 효율적으로 행하기 위해서는, 고분자 섬유의 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 여과재로서의 압력 손실의 상승을 보다 억제하기 위해서는, 해당 평균 섬유 직경은 200 nm 이상인 것이 바람직하고, 400 nm 이상인 것이 보다 바람직하다. 즉, 웹층 (5)를 구성하는 고분자 섬유의 평균 섬유 직경은 200 mn 내지 1 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 400 nm 내지 1 ㎛의 범위인 것이 보다 바람직하다.
고분자 섬유의 종류는, 일렉트로스피닝법을 실시할 수 있는 고분자(즉, 용융 가능 및/또는 어떠한 용매에 용해 가능한 고분자)를 포함하는 섬유인 한, 특별히 한정되지 않는다. 고분자로서는, 예를 들면 폴리불화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴로니트릴-메타크릴레이트 공중합체, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴-아크릴레이트 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 12, 나일론-4,6 등의 나일론계 고분자, 아라미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스 부틸레이트, 폴리비닐피롤리돈-아세트산 비닐, 폴리(비스-(2-(2-메톡시-에톡시에톡시))포스파젠), 폴리프로필렌옥시드, 폴리에틸렌이미드, 폴리숙신산 에틸렌, 폴리아닐린, 폴리에틸렌술파이드, 폴리옥시메틸렌-올리고-옥시에틸렌, SBS 공중합체, 폴리히드록시부티르산, 폴리아세트산 비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌옥시드, 콜라겐, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리 D,L-락트산-글리콜산 공중합체, 폴리아릴레이트, 폴리프로필렌푸말레이트, 폴리카프로락톤 등의 생분해성 고분자류, 폴리펩티드, 단백질 등의 바이오 중합체류, 콜타르 피치, 석유 피치 등의 피치계 고분자 등을 사용하는 것이 바람직하며, 이들 고분자로부터 선택되는 2 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 그 중에서도 제조가 용이하고, 초미립자의 포집능이 우수하다는 점에서 폴리아크릴로니트릴 및 그의 공중합체가 바람직하다.
일렉트로스피닝법으로는, 일반적인 일렉트로스피닝법을 이용할 수 있다. 고분자를 용해시키는 용매로는, 예를 들면 (a) 휘발성이 높은 용매류로서, 아세톤, 클로로포름, 에탄올, 이소프로판올, 메탄올, 톨루엔, 테트라히드로푸란, 물, 벤젠, 벤질알코올, 1,4-디옥산, 프로판올, 사염화탄소, 시클로헥산, 시클로헥사논, 염화메틸렌, 페놀, 피리딘, 트리클로로에탄, 아세트산 등; (b) 휘발성이 상기 (a)의 용매와 비교하여 상대적으로 낮은 용매로서, N,N-디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭시드(DMSO), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트(PC), 디메틸카르보네이트(DMC), 아세토니트릴(AN), N-메틸모르폴린-N-옥시드, 부틸렌카르보네이트(BC), 1,4-부티로락톤(BL), 디에틸카르보네이트(DEC), 디에틸에테르(DEE), 1,2-디메톡시에탄(DME), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DMI), 1,3-디옥솔란(DOL), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 메틸포르메이트(MF), 3-메틸옥사졸리딘-2-온(MO), 메틸프로피오네이트(MP), 2-메틸테트라히드로푸란(MeTHF), 술포란(SL) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 고분자를 용해시키는 용매로서, 상기 휘발성이 높은 용매 (a), 또는 상기 휘발성이 높은 용매 (a)와 상기 휘발성이 상대적으로 낮은 용매 (b)의 혼합 용매를 사용함으로써 용매의 휘발성을 증가시키거나, 고분자 용액의 점도를 저하시킬 수 있고, 일렉트로스피닝법에 있어서 개개의 노즐로부터의 토출량 제어가 용이해져, 예를 들면 토출량을 증대시켜 필터 여과재 (1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
일렉트로스피닝법에 있어서는 고분자 용융체, 또는 고분자 용액에 에멀전, 또는 유기물 또는 무기물 분말을 혼합할 수도 있다. 예를 들면, 형성되는 웹층 (5)의 대전을 방지하기 위해, 탄소 입자, 금속 분말 등의 도전성 재료를 혼합할 수도 있다.
일렉트로스피닝법에서는 그 스피닝 조건을 제어함으로써, 형성하는 웹층 (5)를 구성하는 고분자 섬유의 섬유 직경, 또는 웹층 (5)의 두께 및/또는 기공률을 비교적 용이하게 제어할 수 있다. 필터로서의 여과 성능은, 여과재의 섬유 직경, 두께, 기공률 등에 의해 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 스피닝 조건을 적절하게 설정함으로써, PTFE 다공질막 (3)과 동일한 정도의 여과 성능을 갖는 웹층 (5)를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들면 PTFE 다공질막 (3)보다 약간 눈이 거친(평균 공경이 큰) 웹층 (5)로 하여 PTFE 다공질막 (3)의 상류측에 배치하면, 웹층 (5)에 의해 초미립자를 포집할 수 있기 때문에, PTFE 다공질막 (3)에 의해 초미립자가 포집되는 양을 감소시킬 수 있으므로, 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 보다 감소시킬 수 있다.
본 발명의 필터 여과재에서, 해당 여과재를 구성하는 각 층은 단순히 중첩되어 있는 것일 수도 있고, 접착 적층, 열 적층 등의 수법에 의해 일체화되어 있을 수도 있다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 여과재 (1)에서는 PTFE 다공질막 (3)과 웹층 (5)가 통기성 접착층 (4)를 통해 접착 적층되어 있다.
통기성 접착층 (4)에는, 예를 들면 파우더형, 독립 섬유형, 및/또는 결절에 의해 연결된 섬유형의 핫 멜트(hot melt) 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필터 여과재에서, 통기성 접착층 (4)는 반드시 포함되어 있지 않을 수도 있다. 본 발명의 필터 여과재가 통기성 접착층 (4)를 포함하는 경우, 통기성 접착층 (4)가 웹층 (5)에 인접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 필터 여과재를 구성하는 각 층의 배치 순서, 또는 각 층의 층수 등은 특별히 한정되지 않으며, 필터 여과재로서 필요한 특성에 따라 임의로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 2층 이상의 PTFE 다공질막 (3) 및/또는 웹층 (5)를 포함하는 필터 여과재일 수도 있다.
본 발명의 필터 여과재에서의 초기 압력 손실은 특별히 한정되지 않지만, 5.3 cm/초의 유속으로 공기를 투과시킬 때의 압력 손실에 있어서 5 Pa 내지 1000 Pa의 범위인 것이 바람직하고, 5 Pa 내지 300 Pa의 범위인 것이 보다 바람직하고, 5 Pa 내지 200 Pa의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 필터 여과재의 포집 효율은 특별히 한정되지 않지만, 입경 0.3 ㎛의 DOP를 사용하여 5.3 cm/초의 유속으로 측정했을 때의 포집 효율에 있어서 90 ％ 이상인 것이 바람직하고, 99.97 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 입경 0.1 ㎛의 DOP를 사용하여 5.3 cm/초의 유속으로 측정했을 때의 포집 효율에 있어서 99.99 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 필터 여과재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.1 mm 내지 2 mm의 범위인 것이 바람직하고, 0.1 mm 내지 1 mm의 범위인 것이 보다 바람직하고, 0.1 mm 내지 0.5 mm의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 필터 여과재는, 기본적으로 피여과 기체에 포함되는 입자를 포집하는 에어 필터로서 사용할 수 있는데, 그 용도는 에어 필터로 한정되지 않는다. 예를 들면, 액체 여과나 방수 통기용 필터, 내압 조정 필터 등의 용도로 사용할 수 있다.
본 발명의 필터 여과재는 플리츠 가공되어 있을 수도 있다.
본 발명의 필터 여과재의 제조 방법에 따르면, 상술한 본 발명의 필터 여과재를 제조할 수 있다. 구체적으로는 PTFE 다공질막 및 통기성 지지재를 포함하는 적층체의 주면 상에 일렉트로스피닝법을 이용하여 고분자 섬유를 퇴적시킴으로써, 상기 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 고분자 섬유를 퇴적시키는 층은 특별히 한정되지 않는다. 도 1에 나타낸 필터 여과재 (1)을 제조하기 위해서는, 예를 들면 통기성 지지재 (2), PTFE 다공질막 (3) 및 통기성 접착층 (4)를 포함하고, 통기성 접착층 (4)가 한쪽 주면에 배치된 적층체를 준비하고, 적층체에서의 통기성 접착층 (4) 상에 고분자 섬유를 퇴적시켜 웹층 (5)를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필터 유닛은, 상술한 본 발명의 필터 여과재를 구비하고 있다. 따라서, 예를 들면 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 감소시킨 필터 유닛으로 할 수 있다.
본 발명의 필터 유닛을 실제로 배관 내 등에 배치할 때의 방향은 특별히 한정되지 않지만, 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 보다 감소시킬 수 있다는 점에서, 웹층 (5)가 PTFE 다공질막 (3)의 기류 상류측이 되도록 필터 유닛을 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 필터 여과재 (1)에서의 핀홀 발생이나 각 층의 파손을 억제할 수 있다. 웹층 (5)가 PTFE 다공질막 (3)의 기류 하류측이 되도록 필터 유닛을 배치할 수도 있으며, 이 경우 웹층 (5)의 평균 공경을 PTFE 다공질막 (3)의 평균 공경보다 작게 함으로써, 필터 유닛으로서의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 필터 유닛의 구조 및 구성은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 필터 여과재 (1) 및 해당 필터 여과재 (1)을 지지하는 지지 프레임 (12)를 구비하는 필터 유닛 (11)인 것이 바람직하다. 또한, 도 2에 나타낸 필터 여과재 (1)은 플리츠 가공되어 있다.
지지 프레임 (12)에는 필터 유닛으로서 일반적인 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 지지 프레임 (12)의 형상도 임의로 설정할 수 있다. 지지 프레임 (12)에서의 필터 여과재 (1)의 지지 방법은, 일반적인 필터 유닛과 동일한 것이 바람직하다.
본 발명의 필터 여과재의 사용 방법에서는, 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 보다 감소시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하에 나타내는 실시예로 한정되지 않는다.
본 실시예에서는, 일렉트로스피닝법을 이용하여 도 1에 나타낸 바와 같은 필터 여과재 (1)을 제조하여, 그 특성을 평가하였다.
우선, 제조한 각 필터 여과재 샘플의 평가 방법을 나타낸다.
(압력 손실의 경시 변화)
필터 여과재 샘플을 유효 면적 100 cm2의 원형상 홀더에 세팅하고, 세팅한 필터 여과재의 양면에 압력차를 인가하여 필터 여과재에 기체를 투과시키고, 투과 하는 기체의 선 속도를 5.3 cm/초로 했을 때의 압력 손실을 압력계에 의해 측정하였다(초기 압력 손실). 또한, PTFE 다공질막 (3)과 비교하여 웹층 (5)가 상류측이 되도록 필터 여과재 샘플을 세팅하였다.
이어서, 필터 여과재를 투과하는 기체 중에 대기 분진으로서, 다분산 DOP 입자를 입경 0.1 ㎛ 내지 0.15 ㎛ 범위의 입자 농도가 약 108개/리터가 되도록 혼입시켜 일정 시간별 압력 손실의 변화를 측정하였다.
(DHC의 경시 변화)
압력 손실의 경시 변화의 측정과 동일하게 하여, 필터 여과재 샘플에 상기 DOP 입자를 포함하는 기체를 투과시키고, 일정 시간별 필터 여과재 샘플의 중량 변화를 전자 천평으로 측정하여, DHC(Dust Holding Capacity)의 경시 변화를 측정하였다.
(포집 효율의 측정 방법)
압력 손실의 경시 변화의 측정과 동일하게 하여, 필터 여과재 샘플에 상기 DOP 입자를 포함하는 기체를 투과시키고, 필터 여과재의 하류측에서의 상기 DOP 입자의 농도를 입자 계수기로 측정하였다. 단, 입자 계수기에 의한 측정 대상 입자의 입경은 0.1 ㎛ 내지 0.15 ㎛의 범위로 하고, 포집 효율은 포집 효율=(1-(하류측 DOP 입자 농도/상류측 DOP 입자 농도))×100(％)의 식으로부터 산출하였다. 측정을 개시한 직후의 포집 효율을 초기 포집 효율로 하였다.
(평균 섬유 직경의 측정 방법)
필터 여과재 샘플을 구성하는 각 층의 평균 섬유 직경은, 해당 각 층의 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 단층 사진을 해석함으로써 평가하였다.
(DOP 입자 포집량의 측정 방법)
압력 손실의 경시 변화의 측정과 동일하게 하여, 필터 여과재 샘플에 상기 DOP 입자를 포함하는 기체를 투과시키고, 해당 기체의 투과 전후의 필터 여과재 샘플의 중량 변화로부터 구하였다.
<실시예 1>
실시예 1에서 사용한 각 필터 여과재 샘플의 제조 방법을 나타낸다.
-샘플 1-
PTFE 파인 파우더 100 중량부와 액상 윤활제로서 유동 파라핀 30 중량부를 균일하게 혼합하여 PTFE 페이스트를 형성하였다. 이어서, 형성된 PTFE 페이스트를 예비성형한 후에 둥근 막대형으로 압출 성형하고, 또한 한쌍의 금속 롤에 의해 압연하여 두께 0.2 mm의 PTFE 필름을 형성하였다. 이어서, 형성된 PTFE 필름 중에 포함되는 액상 윤활제를 노르말 데칸을 이용한 추출에 의해 제거하고, 세로(길이) 방향으로 10배 및 가로(폭) 방향으로 30배 연신하여 PTFE 다공질막(두께 10 ㎛, 기공률 93 ％, 평균 공경 1.0 ㎛, 평균 섬유 직경 0.2 ㎛, 압력 손실 150.5 Pa, 포집 효율 99.999 ％)을 얻었다. 평균 섬유 직경, 압력 손실 및 포집 효율은 상술한 방법에 의해 측정하였다. 기공률은 샘플의 부피(두께×면적) 및 중량을 측정함으로써 구하였다(이 때, PTFE의 밀도를 2.28로 함). 평균 공경은 펌 포로미터(PMI사 제조, 세공 분포 측정 장치)에 의해 측정하였다. 또한, 세로 방향에의 연신시에는 300 ℃의 가열을, 가로 방향의 연신시에는 120 ℃의 가열을 행하고, 연신 후 400 ℃에서 0.5 초의 소성을 행하였다.
이어서, 얻어진 PTFE 다공질막의 한쪽 주면에, 통기성 지지재로서 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트)/폴리에틸렌의 코어/쉬쓰 구조를 갖는 부직포(평균 섬유 직경 약 25 ㎛, 기본 중량 30 g/m2)를 180 ℃에서 열 적층시켜, PTFE 다공질막과 통기성 지지재의 적층체(두께 0.16 mm)를 형성하였다.
이어서, 형성한 적층체에서의 PTFE 다공질막 상에, 미세 노즐에 의해 가열 용융시킨 핫 멜트 접착제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조, 히로딘 6502)를 핫 에어 기류에 편승시킴으로써 섬유형으로 안개화시켜, 두께 6 ㎛, 기본 중량 20 g/m2의 통기성 접착층을 형성하였다.
이어서, 형성된 통기성 접착층 상에, 일렉트로스피닝법에 의해 폴리아크릴로니트릴을 포함하는 웹층을 형성하고, 도 1에 나타낸 바와 같은 필터 여과재 (1)(두께 0.2 mm)을 제조하였다(샘플 1). 웹층의 평균 섬유 직경은 420 nm였다. 일렉트로스피닝은, 카토텍사 제조의 일렉트로스피닝 장치(나노파이버 일렉트로스피닝 유닛)를 이용하여, 이하에 나타낸 방법에 의해 행하였다. 처음에 디메틸아세트아미드 20 중량부와 아세톤 60 중량부의 혼합 용매에, 10 중량부의 폴리아크릴로니트릴을 용해시켜 폴리아크릴로니트릴 용액을 형성하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 형성한 통기성 지지재, PTFE 다공질막 및 통기성 접착층을 포함하는 적층체를, 웹층을 형성하는 통기성 접착층이 윗면이 되도록 스테인레스제 롤러(100 φ)에 고정 하고, 내경 0.9 mm의 실린지를 이용하여 상기 형성한 폴리아크릴로니트릴 용액을 적층체를 향하여 분무하였다. 이 때, 스테인레스제 롤러와 실린지간에 17.5 kV의 전압을 인가하고(롤러측이 접지), 롤러를 14.9 m/분의 속도로 회전시켜 실린지를 롤러의 축 방향으로 19.8 cm/분의 속도로 이동시켰다. 분무 시간은 30 분으로 하였다. 또한, 일렉트로스피닝 중, 롤러와 실린지간에 흐르는 전류는 0.003 mA였다.
-샘플 A(비교예)-
샘플 1과 동일하게 하여 제조한, 통기성 지지재, PTFE 다공질막 및 통기성 접착층을 포함하는 적층체의 통기성 접착층 상에, 웹층 대신에 폴리프로필렌(PP)제 멜트 블로우 부직포(평균 섬유 직경 2 ㎛, 기본 중량 30 g/m2)를 적층하여 샘플 A로 하였다. 샘플 A의 두께는 0.3 mm였다.
-샘플 B(비교예)-
샘플 1과 동일하게 하여 제조한, 통기성 지지재 및 PTFE 다공질막을 포함하는 적층체를 그대로 샘플 B로 하였다.
이와 같이 하여 얻은 각 샘플에 대하여, 상술한 방법에 의해 각 특성을 평가하였다. 초기 압력 손실 및 초기 포집 효율의 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, DHC의 값에 대한 압력 손실의 변화를 나타내는 그래프를 도 3에 나타내었다. 또한, 샘플 A 및 B의 압력 손실, DHC 및 포집 효율을 측정하는 데 있어서는, 샘플 A에서의 PP제 멜트 블로우 부직포, 및 샘플 B에서의 PTFE 다공질막이 가장 상류측이 되도록 각각의 필터 여과재를 세팅하였다.
Figure 112007084374007-PCT00001
표 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 샘플 A 및 B와 비교하여 샘플 1은 포집 효율이 우수한 필터 여과재이며, 샘플 1에서는 DHC의 값의 증대에 따른 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있었다.
<실시예 2>
실시예 2에서 사용한 각 필터 여과재 샘플의 제조 방법을 나타낸다.
-샘플 2-
PTFE 파인 파우더 100 중량부와 액상 윤활제로서 유동 파라핀 30 중량부를 균일하게 혼합하여 PTFE 페이스트를 형성하였다. 이어서, 형성된 PTFE 페이스트를 예비성형한 후에 둥근 막대상으로 압출 성형하고, 또한 한쌍의 금속 롤에 의해 압연하여 두께 0.2 mm의 PTFE 필름을 형성하였다. 이어서, 형성된 PTFE 필름 중에 포함되는 액상 윤활제를 노르말 데칸을 이용한 추출에 의해 제거하고, 세로(길이) 방향으로 20배 및 가로(폭) 방향으로 30배 연신하여 PTFE 다공질막(두께 15 ㎛, 평균 섬유 직경 0.02 ㎛, 압력 손실 125 Pa, 포집 효율 99.98 ％)을 얻었다. 평균 섬유 직경, 압력 손실 및 포집 효율은 상술한 방법에 의해 측정하였다. 또한, 세로 방향에의 연신시에는 300 ℃의 가열을, 가로 방향의 연신시에는 120 ℃의 가열을 행하고, 연신 후 400 ℃에서 0.5 초의 소성을 행하였다.
이어서, 얻어진 PTFE 다공질막의 양쪽 주면에, 통기성 지지재로서 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트)/폴리에틸렌의 코어/쉬쓰 구조를 갖는 부직포(평균 섬유 직경 약 25 ㎛, 기본 중량 30 g/m2)를 180 ℃에서 열 적층시켜, PTFE 다공질막과 통기성 지지재의 적층체(두께 260 ㎛)를 형성하였다.
이어서, 형성한 적층체에서의 한쪽 통기성 지지체 상에, 미세 노즐에 의해 가열 용융시킨 핫 멜트 접착제(야스하라 케미컬 가부시끼가이샤 제조, 히로딘 6502)를 핫 에어 기류에 편승시킴으로써 섬유형으로 안개화시켜, 두께 6 ㎛, 기본 중량 20 g/m2의 통기성 접착층을 형성하였다.
이어서, 형성된 통기성 접착층 상에, 일렉트로스피닝법에 의해 폴리아크릴로니트릴을 포함하는 웹층(두께 25 ㎛)을 형성하고, 통기성 지지재, PTFE 다공질막, 통기성 지지재, 통기성 접착층 및 웹층이 순서대로 적층된 필터 여과재를 제조하였다(샘플 2). 웹층의 평균 섬유 직경은 800 nm였다. 일렉트로스피닝은, 카토텍사 제조의 일렉트로스피닝 장치(나노파이버 일렉트로스피닝 유닛)를 이용하여, 이하에 나타낸 방법에 의해 행하였다. 처음에 N,N-디메틸포름아미드 용매에 폴리아크릴로니트릴을 용해시켜 농도 12 중량％의 폴리아크릴로니트릴 용액을 형성하였다. 이어서, 부직포(폴리에틸렌테레프탈레이트 제조)를 스테인레스제 롤러(100 Φ)에 고정하고, 내경 0.9 mm의 실린지를 이용하여 상기 형성한 폴리아크릴로니트릴 용액을 해당 부직포를 향하여 분무하였다. 이 때, 스테인레스제 롤러와 실린지간에 14 kV의 전압을 인가하고(롤러측이 접지), 롤러를 12 m/분의 속도로 회전시켜 실린지를 롤러의 축 방향으로 19.9 cm/분의 속도로 이동시켰다. 실린지 압출 속도는 0.13 mm/분으로 하였다. 이어서, 이와 같이 형성한 웹층을 부직포로부터 박리시키고, 상기 적층체의 통기성 접착층 상에 적층하여 샘플 2로 하였다.
-샘플 C(비교예)-
샘플 2와 동일하게 하여 제조한, PTFE 다공질막 및 해당 다공질막이 협지된 한쌍의 통기성 지지재를 포함하는 적층체를 그대로 샘플 C로 하였다.
-샘플 D(비교예)-
샘플 2와 동일하게 하여 제조한, 통기성 지지재, PTFE 다공질막, 통기성 지지재, 및 통기성 접착층이 순서대로 적층된 적층체의 통기성 접착층 상에, 웹층 대신에 평균 섬유 직경 1 ㎛, 두께 400 ㎛의 유리 섬유 여과재를 적층하여 샘플 D로 하였다.
이와 같이 하여 얻은 각 샘플에 대하여, 상술한 방법에 의해 각 특성을 평가하였다. 초기 압력 손실의 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, DOP 입자포집량의 값에 대한 압력 손실의 변화를 나타내는 그래프를 도 4에 나타내었다. 또한, 샘플 D의 압력 손실 및 DOP 입자 포집량을 측정하는 데 있어서는, 샘플 D에서의 유리 섬유 여과재가 가장 상류측이 되도록 필터 여과재를 세팅하였다.
Figure 112007084374007-PCT00002
표 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 샘플 2에서는 샘플 C와 비교하여 DOP 입자 포집량의 증대에 따른 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있고, 보다 긴 수명의 필터 여과재로 할 수 있었다. 또한, 샘플 2에서는 웹층의 두께가 샘플 D의 유리 섬유 여과재 두께의 1/16이면서도 샘플 D와 거의 동등한 압력 손실의 변화를 실현할 수 있었다.
본 발명은 그 의도 및 본질적인 특징으로부터 이탈하지 않는 한, 다른 실시 형태에 적용할 수 있다. 이 명세서에 개시되어 있는 실시 형태는, 모든 점에서 설명적인 것이며, 이로써 본 발명이 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 상기 설명이 아닌, 첨부한 클레임에 의해 개시되며, 클레임과 균등한 의미 및 범위에 있는 모든 변경은 본 발명에 포함된다.
본 발명에 따르면, 일렉트로스피닝법에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 포함하는 필터 여과재를 사용함으로써, 예를 들면 포집해야 할 입자로서 초미립자의 비율이 큰 환경하에서도 사용 중의 압력 손실의 상승을 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막, 통기성 지지재 및 일렉트로스피닝법에 의해 형성되며 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 포함하는 필터 여과재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고분자 섬유의 평균 섬유 직경이 10 nm 이상 5 ㎛ 이하인 필터 여과재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고분자 섬유의 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 이하인 필터 여과재.
  4. 제2항에 있어서, 상기 고분자 섬유의 평균 섬유 직경이 200 nm 이상인 필터 여과재.
  5. 제2항에 있어서, 상기 고분자 섬유의 평균 섬유 직경이 400 nm 이상인 필터 여과재.
  6. 제1항에 있어서, 통기성 접착층을 더 포함하고,
    상기 통기성 접착층이 상기 웹층에 인접하여 배치되어 있는 필터 여과재.
  7. 제1항에 기재된 필터 여과재 및 상기 필터 여과재를 지지하는 지지 프레임을 구비하는 필터 유닛.
  8. 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막 및 통기성 지지재를 포함하는 적층체의 주면 상에 일렉트로스피닝법을 이용하여 고분자 섬유를 퇴적시킴으로써, 상기 고분자 섬유를 포함하는 웹층을 형성하는, 제1항에 기재된 필터 여과재의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적층체가 이 적층체의 한쪽 주면에 배치된 통기성 접착층을 포함하고,
    상기 통기성 접착층 상에 상기 웹층을 형성하는, 필터 여과재의 제조 방법.
  10. 웹층을 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막보다 피여과 기체 기류의 상류측에 배치하는, 제1항에 기재된 필터 여과재의 사용 방법.
KR1020077027331A 2005-04-26 2006-04-26 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛 KR20080017324A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005128019 2005-04-26
JPJP-P-2005-00128019 2005-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080017324A true KR20080017324A (ko) 2008-02-26

Family

ID=37214883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077027331A KR20080017324A (ko) 2005-04-26 2006-04-26 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080307971A1 (ko)
EP (1) EP1878482B1 (ko)
KR (1) KR20080017324A (ko)
CN (1) CN101163533B (ko)
WO (1) WO2006115270A1 (ko)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE502514T1 (de) * 2005-07-14 2011-04-15 Gore W L & Ass Gmbh Kühllüftereinheit zum kühlen von elektronischen bauelementen
DE102005043791A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-15 Mann + Hummel Gmbh Einrichtung zur Reinigung von Luft
US8038013B2 (en) * 2007-03-06 2011-10-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Liquid filtration media
US7993523B2 (en) * 2007-03-06 2011-08-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Liquid filtration media
US8679216B2 (en) † 2007-06-07 2014-03-25 E I Du Pont De Nemours And Company Process for forming a laminate of a nanoweb and a substrate and filters using the laminate
WO2009062017A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thermally stabilized bag house filters and media
US8673040B2 (en) * 2008-06-13 2014-03-18 Donaldson Company, Inc. Filter construction for use with air in-take for gas turbine and methods
US20100139224A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Filter media with nanoweb layer
WO2010096398A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-26 Filtrona Richmond, Inc. Multi-layer, fluid transmissive fiber structures containing nanofibers and a method of manufacturing such structures
SG10201801667YA (en) 2009-03-19 2018-03-28 Emd Millipore Corp Removal of microorganisms from fluid samples using nanofiber filtration media
EP2419203B1 (en) 2009-04-13 2020-08-12 Entegris, Inc. Porous composite membrane
KR101032214B1 (ko) * 2009-06-30 2011-05-02 주식회사 엘지화학 다공성 코팅층을 구비한 전극의 제조방법, 이로부터 형성된 전극 및 이를 구비한 전기화학소자
US20120145632A1 (en) * 2009-07-15 2012-06-14 Konraad Albert Louise Hector Dullaert Electrospinning of polyamide nanofibers
CN102031640B (zh) * 2009-09-25 2012-12-05 衡阳市恒威工贸有限公司 用于超滤膜支撑层的聚酯纤维复合无纺布及其制造方法
DE102009043295A1 (de) * 2009-09-29 2011-04-21 Sandler Ag Staubfilterbeutel
KR101129169B1 (ko) * 2009-11-25 2012-03-26 코리아에어텍 주식회사 팬형식 냉각장치용 필터 및 이를 구비한 필터조립체
JP5012990B2 (ja) * 2010-06-17 2012-08-29 ダイキン工業株式会社 多孔膜を備える濾材、その製造方法、フィルタパック、ならびにフィルタユニット
JP2013541408A (ja) 2010-08-10 2013-11-14 イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン レトロウイルス除去方法
WO2012135679A2 (en) 2011-04-01 2012-10-04 Emd Millipore Corporation Nanofiber containing composite structures
DE102011109767A1 (de) 2011-08-09 2013-02-14 Mann + Hummel Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyamid-Nanofasern mittels Elektrospinnen, Polyamid-Nanofasern, ein Filtermedium mit Polyamid-Nanofasern sowie ein Filterelement mit ei-nem solchen Filtermedium
EP2752230B1 (en) * 2011-08-31 2016-12-21 Daikin Industries, Ltd. Filter medium for air filter, air filter unit, and method for producing filter medium for air filter
JP5333550B2 (ja) * 2011-08-31 2013-11-06 ダイキン工業株式会社 エアフィルタ用濾材及びエアフィルタユニット
CN108330556A (zh) 2011-09-21 2018-07-27 唐纳森公司 由用树脂质醛组合物交联聚合物制成的细纤维
WO2013044014A1 (en) 2011-09-21 2013-03-28 Donaldson Company, Inc. Fibers made from soluble polymers
PL2809433T3 (pl) * 2012-01-27 2018-04-30 Zeus Industrial Products, Inc. Elektroprzędzone porowate media
FR2992227B1 (fr) * 2012-06-20 2022-04-01 Commissariat Energie Atomique Ensemble de filtration pour filtrer des nanoparticules comportant un filtre et un support de filtre, appareil et procede de montage de l'ensemble associes et procede de collecte et d'analyse de nanoparticules associe.
WO2014072404A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-15 Dsm Ip Assets B.V. Method for fabricating a membrane
BR122022002492B1 (pt) 2013-03-09 2022-10-11 Donaldson Company, Inc Fibras finas feitas a partir de aditivos de reação
JP2014198313A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 日東電工株式会社 フィルタ濾材およびフィルタ濾材の製造方法
CN103191604A (zh) * 2013-04-24 2013-07-10 北京石油化工学院 一种牢固结合的夹心式净化材料的制备方法
JP6209393B2 (ja) * 2013-08-21 2017-10-04 日東電工株式会社 フィルター濾材
US9789430B2 (en) * 2013-08-23 2017-10-17 American Air Filter Company, Inc. Canister filter with prefiltration
CN106861289B (zh) * 2013-12-09 2019-02-01 纳米及先进材料研发院有限公司 交织的过滤屏障
US20160310910A1 (en) * 2013-12-20 2016-10-27 Dsm Ip Assets B.V. Process for the fabrication of a water filter
CN104147939B (zh) * 2014-04-23 2016-12-07 华南理工大学 一种用于过滤膜的支撑层材料及其制造方法及过滤膜
WO2016167871A1 (en) 2015-04-17 2016-10-20 Emd Millipore Corporation Method of purifying a biological materia of interest in a sample using nanofiber ultrafiltration membranes operated in tangential flow filtration mode
JP6906915B2 (ja) * 2015-09-29 2021-07-21 日東電工株式会社 層状物品
JP2018001063A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 Jnc株式会社 フィルター濾材及びその製造方法
KR101896366B1 (ko) * 2016-07-08 2018-09-10 주식회사 아모그린텍 방수 통음 시트
JP6920042B2 (ja) * 2016-09-30 2021-08-18 日東電工株式会社 エアフィルタ濾材、エアフィルタパック及びエアフィルタユニット
US11439958B2 (en) 2016-12-19 2022-09-13 Nitto Denko Corporation Porous polytetrafluoroethylene membrane, and waterproof air-permeable membrane and waterproof air-permeable member including the same
RU2739906C1 (ru) 2017-02-28 2020-12-29 Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. Способ формирования пористых волокон
CN107813485B (zh) * 2017-11-01 2020-08-04 郑州峰泰纳米材料有限公司 一种密胺泡沫与纤维混纺制备工艺
CN108749219A (zh) * 2018-08-02 2018-11-06 江苏金由新材料有限公司 一种用于空气过滤器上的多层复合滤材
CN113440951A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 中昊晨光化工研究院有限公司 一种聚四氟乙烯复合过滤材料
WO2021255391A1 (fr) * 2020-06-19 2021-12-23 Arkema France Voile non tissé de fibres, membrane et masque en dérivant, et procédés de fabrication et de nettoyage
CN113440931B (zh) * 2021-07-28 2022-09-23 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种溶液喷射法超净过滤材料的制备方法及制备的过滤材料
CN114534519A (zh) * 2022-01-19 2022-05-27 上海市凌桥环保设备厂有限公司 低阻高效滤膜及其制造方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3004021B2 (ja) * 1989-07-20 2000-01-31 三菱製紙株式会社 エアフィルタ用濾材
US5096473A (en) * 1991-03-01 1992-03-17 W. L. Gore & Associates, Inc. Filtration fabric laminates
JP3449430B2 (ja) * 1993-07-05 2003-09-22 東洋紡績株式会社 微小粒子の濾過材
US5507847A (en) * 1994-07-29 1996-04-16 W. L. Gore & Associates, Inc. ULPA filter
JP3273735B2 (ja) * 1996-05-17 2002-04-15 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、シート状ポリテトラフルオロエチレン成形体、並びに、エアーフィルター用濾材
TW438678B (en) * 1996-08-09 2001-06-07 Daikin Ind Ltd Fire-retardant filter medium and air filter unit using the same
JP3512100B2 (ja) * 1997-04-11 2004-03-29 ダイキン工業株式会社 エアフィルターユニットおよびその製造方法
JP3365617B2 (ja) * 1998-06-11 2003-01-14 日東電工株式会社 エアフィルタ用濾材の製造方法
JP2000079332A (ja) * 1998-07-08 2000-03-21 Nitto Denko Corp エアフィルタ用ろ材
JP2000225328A (ja) * 1998-11-30 2000-08-15 Nitto Denko Corp フィルタ用ろ材
US6110249A (en) * 1999-03-26 2000-08-29 Bha Technologies, Inc. Filter element with membrane and bicomponent substrate
AU4474700A (en) * 1999-04-20 2000-11-02 Gore Enterprise Holdings, Inc. Filter media
US6372004B1 (en) * 1999-07-08 2002-04-16 Airflo Europe N.V. High efficiency depth filter and methods of forming the same
AU1440801A (en) * 1999-10-29 2001-05-14 Hollingsworth And Vose Company Filter media
WO2001060496A1 (en) * 2000-02-15 2001-08-23 Hollingsworth & Vose Company Melt blown composite hepa filter media and vacuum bag
US6514325B2 (en) * 2000-03-15 2003-02-04 Hollingsworth & Vose Company Melt blown composite HEPA vacuum filter
JP3362730B2 (ja) * 2000-08-24 2003-01-07 ダイキン工業株式会社 エアフィルター濾材、それを用いたエアフィルターパック及びエアフィルターユニット並びにエアフィルター濾材の製造方法
EP1236494B1 (en) * 2001-03-02 2003-10-15 Airflo Europe N.V. Composite filter and method of making the same
JP5051944B2 (ja) * 2001-03-16 2012-10-17 日東電工株式会社 エアフィルタ用濾材およびその製造方法
EP1386651B1 (en) * 2001-04-05 2006-03-29 Daikin Industries, Ltd. method for preparing filtering material
US6808553B2 (en) * 2001-06-13 2004-10-26 Nitto Denko Corporation Filter medium for turbine and methods of using and producing the same
JP2002370020A (ja) * 2001-06-13 2002-12-24 Nitto Denko Corp タービン用吸気フィルタ濾材およびその使用方法と製造方法
US20030033935A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-20 Yen-Jung Hu Air filter with laminated polytetrafluoroethylene membranes
JP2003205211A (ja) * 2001-11-09 2003-07-22 Nitto Denko Corp 抗菌性エアフィルタろ材およびこれを用いたフィルタユニット
US6872233B2 (en) * 2002-01-31 2005-03-29 Bha Technologies, Inc. High efficiency particulate air rated vacuum bag media and an associated method of production
TW200427889A (en) * 2003-03-31 2004-12-16 Teijin Ltd Non-woven fabric and process for producing the same
EP1675659B1 (de) * 2003-10-22 2014-02-26 Blücher GmbH Schutzbekleidung mit abc-schutz
DE10356776B4 (de) * 2003-12-02 2011-04-14 BLüCHER GMBH Plasmabehandeltes Adsorptionsfiltermaterial mit Schutz gegenüber chemischen Giftstoffen, dessen Verwendung und dieses Adsorptionsfiltermaterial aufweisende Schutzmaterialien
US7501003B2 (en) * 2004-03-02 2009-03-10 Gore Enterprise Holdings Composite filter media
DE102004020555B4 (de) * 2004-04-27 2006-09-21 Fibermark Gessner Gmbh & Co. Staubfilterbeutel, enthaltend Schaumstofflage
JP2006150323A (ja) * 2004-11-01 2006-06-15 Japan Gore Tex Inc 隔膜およびその製法、並びに該隔膜を備えた熱交換器
US20070125700A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-07 Jiang Ding Nanoweb composite material and gelling method for preparing same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1878482B1 (en) 2011-07-06
US20080307971A1 (en) 2008-12-18
EP1878482A4 (en) 2010-05-05
WO2006115270A1 (ja) 2006-11-02
CN101163533A (zh) 2008-04-16
CN101163533B (zh) 2011-06-22
EP1878482A1 (en) 2008-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5037034B2 (ja) フィルタ濾材とその製造方法および使用方法ならびにフィルタユニット
KR20080017324A (ko) 필터 여과재, 그의 제조 방법 및 사용 방법, 및 필터 유닛
JP5696919B2 (ja) ナノウェブとスクリムの耐久性積層物
US8172092B2 (en) Filter having melt-blown and electrospun fibers
KR101353726B1 (ko) 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법과 필터 여과재 및 필터 유닛
JP5539877B2 (ja) 改良されたプリーツ付きナノウェブ構造体
JP4614669B2 (ja) 濾過材及びフィルタ
US11427690B2 (en) Air filter medium, air filter pack, and air filter unit
US20030010210A1 (en) Filter medium for turbine and methods of using and producing the same
US20140083066A1 (en) Process for forming a high efficiency nanofiber filter
TW202110520A (zh) 包含聚醯胺納米纖維層的過濾器介質
JP2014124578A (ja) フィルター用ろ材およびその製造方法
JP2015010313A (ja) 濾材およびその製造方法
JP4902788B2 (ja) 細径繊維のシート状集合体、その製造方法およびその製造装置
JP2007222813A (ja) 筒状フィルタ
JP7356971B2 (ja) フィルタ濾材とこれを備えるフィルタユニット
JP2010274144A (ja) フィルタ濾材
JP2007152216A (ja) フィルター用不織布
JP4737039B2 (ja) 吸気用フィルター不織布
JP2014069115A (ja) フィルター用ろ材およびその製造方法
KR102563110B1 (ko) 나노 섬유 필터 및 그 제조 방법
KR102621800B1 (ko) 나노 섬유 필터 및 그 제조 방법
KR102157444B1 (ko) 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재
KR20190123007A (ko) 미세먼지 차단용 필터 제조 방법
KR20200093733A (ko) 정전 내구성이 향상된 공기 정화용 소재 그 제작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application