KR20110044785A

KR20110044785A - 세경 섬유의 시트형상 집합체, 그 제조 방법 및 그 제조장치

Info

Publication number: KR20110044785A
Application number: KR1020117005890A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 후카사와; 카즈시 키무라
Original assignee: 코겐 가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-04-29
Also published as: EP2348145B1; AU2009315172A1; CN102131972A; JPWO2010055668A1; CA2732242C; US20110159765A1; JP4902788B2; CA2732242A1; CN102131972B; RU2471901C2; EP2348145A4; US10815587B2; AU2009315172B2; EP2348145A1; HK1157416A1; KR101189637B1; BRPI0912938B1; WO2010055668A1; RU2011103416A; BRPI0912938A2

Abstract

오일미스트에 대한 여과성능이 뛰어난 필터로 사용할 수 있는 세경 섬유의 시트형상 집합체. 세경 섬유(1)의 시트형상 집합체(2)에서의 세경 섬유(1)가, 섬유직경 3,000㎚ 이하이며, 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지의 혼합물로 형성된다.

Description

세경 섬유의 시트형상 집합체, 그 제조 방법 및 그 제조장치{Sheet-like assembly of fibers having small diameters, method for producing same, and apparatus for producing same}

본 발명은, 섬유직경이 3,000㎚ 이하인 세경 섬유의 시트형상 집합체, 그 제조 방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.

섬유직경이 1,000㎚ 이하의 세경 섬유는 나노파이버라고도 불리며, 종래 공지이다. 또한, 그 세경 섬유의 시트형상의 집합체도 공지이다.

예를 들어, 가부시키가이샤 센이샤 기획출판 발행의 야마시타 요시히로 저서 '일렉트로 스피닝 최전선'(비특허문헌 1)에는, 나노파이버의 성상, 제조법, 제조장치 등이 소개되어 있다.

또한, 일본특허공개2006-289209호 공보(P2006-289209A, 특허문헌 1)에는, 섬유직경이 5,000~20,000㎚의 섬유로 형성된 부직포층에 섬유직경이 1~500㎚의 섬유로 형성된 나노파이버 부직포층이 적층되어 있는 필터가 기재되어 있다.

일본특허공개2006-144138호 공보(P2006-144138A, 특허문헌 2)에 기재된 발명에서는, 비정질 불소 수지용액에 폴리비닐알코올 수용액을 첨가하여 토출용액을 만들고, 노즐과 기판 사이에 전압을 인가해서, 그 노즐로부터 토출용액을 토출시키고 기판상에 불소 부직포를 제조한다. 이 발명에서는 노즐 및/또는 기판을 요동시킬 수 있다. 제조된 불소 부직포는 필터로 사용할 수 있다.

그리고, 일본특허공개S63-145465호 공보(P1988-145465A, 특허문헌 3)에는, 수용성의 폴리비닐알코올을 사용하여 섬유직경이 1 미크론 이하인 이른바 나노파이버를 제조하는 발명이 기재되어 있다. 이 발명에서는, 기계방향으로 주행하는 엔들리스 컨베이어의 폭방향으로 복수 개의 노즐이 간헐적으로 늘어서는 노즐열이 형성되고, 그 노즐열이 기계방향으로 복수 개 늘어서 있다.

일본특허공개2005-264353호 공보(P2005-264353A, 특허문헌 4)에 기재된 발명에서는, 나노파이버의 집합체를 제조하는 장치에서 노즐로 사용되는 방사원액 공급부가 비직선 형상으로 배치되어 있다.

(선행기술문헌)

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본특허공개2006-289209호 공보

특허문헌 2: 일본특허공개2006-144138호 공보

특허문헌 3: 일본특허공개S63-145465호 공보

특허문헌 4: 일본특허공개2005-264353호 공보

(비특허문헌)

비특허문헌 1: 가부시키가이샤 센이샤 기획출판 발행의 야마시타 요시히로 저서 '일렉트로 스피닝 최전선'

특허문헌 1에 기재된 나노파이버 부직포에서 섬유는, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 등으로서, 이러한 부직포에 의해 형성되는 필터는, 일반적으로 오일미스트에 대해 높은 여과성능을 가지는 것이 아니다.

특허문헌 2에 기재된 발명에서 불소 부직포는, 오일미스트에 대해 높은 여과성능을 가지는 필터가 될 수 있다고 여겨진다. 하지만, 이 발명에서는, 불소 수지용액과 폴리비닐알코올 수용액으로 형성된 시트형상의 섬유 집합체를 뜨거운 물에 침적해서 폴리비닐알코올 성분을 제거해야만 한다. 또한, 이 문헌에는 노즐을 요동시키는 것이 기재되어 있기는 하지만, 그 노즐은 하나뿐이며, 더욱이 노즐을 어떻게 요동시켜야 하는지에 대해서는 기재되어 있지 않다.

특허문헌 3에 기재된 발명에서 얻어지는 나노파이버는 수용성이므로, 이 나노파이버로 형성되는 시트는, 내수성을 필요로 하는 필터로 사용할 수가 없다. 또한, 일반적으로는, 복수 개의 노즐로부터 토출되는 나노파이버가 전하를 띠고 있어, 컨베이어 상에 균일하게 분포시키기가 어렵다는 문제를 가지고 있는데, 이 발명에는 그러한 문제를 해소하기 위한 수단이 개시되어 있지 않다.

특허문헌 4에 기재된 발명에서는, 노즐인 복수 개의 방사원액 공급부의 위치가 고정되어 있으므로, 폭이 넓은 섬유 집합체의 제조시에 방사원액 공급부의 수가 현저히 많아져서 제조장치의 유지관리가 번잡해지는 문제가 있다.

이 발명이 과제로 하는 것은, 섬유직경이 1,000㎚ 이하인 세경 섬유의 시트형상 집합체로서, 오일미스트에 대한 여과성능에 뛰어난 필터로서 사용할 수 있는 시트형상 집합체와, 그 제조 방법 및 제조장치의 제공이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 세경 섬유의 시트형상 집합체에 따른 제 1 발명과, 그 시트형상 집합체의 제조 방법에 따른 제 2 발명과, 그 시트형상 집합체를 제조하기 위한 장치에 따른 제 3 발명으로 구성되어 있다.

상기 제 1 발명이 대상으로 하는 것은, 섬유직경이 3,000㎚ 이하인 세경 섬유의 시트형상 집합체이다.

이러한 시트형상 집합체에 있어서, 제 1 발명이 특징으로 하는 것은 상기 세경 섬유가 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지의 혼합물인 것에 있다.

제 1 발명의 실시예의 하나에 있어서, 상기 세경 섬유는 상기 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 상기 불소 수지의 알코올 용액을 전계방사법으로 처리함으로써 얻어진 섬유직경이 30~800㎚인 것이다.

제 1 발명의 실시예의 다른 하나에 있어서, 상기 시트형상 집합체는 통기성을 가지는 부직포 및 통기성을 가지는 직포 중 어느 하나에 겹쳐진 상태이다.

상기 제 2 발명이 대상으로 하는 것은, 청구항 1에 기재된 시트형상 집합체의 제조 방법이다.

이러한 제조 방법에 있어서, 제 2 발명이 특징으로 하는 것은 다음과 같다. 상기 제조 방법이 전계방사법이고, 방사액에 양의 고전압을 인가하는 방사노즐과, 상기 방사노즐과 떨어져서 대향하여 배치된 도전성의 콜렉터 플레이트를 사용한다. 상기 방사액으로서 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지의 알코올 용액을 상기 방사노즐에 공급한다. 상기 방사노즐로부터는, 상기 콜렉터 플레이트를 향하여 상기 방사액을 토출시키고, 상기 콜렉터 플레이트에 놓여진 캐리어 시트 상에 상기 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 상기 불소 수지의 혼합물인 상기 세경 섬유의 상기 시트형상 집합체를 형성한다.

제 2 발명의 실시예의 하나에 있어서, 상기 방사액은 아세탈화 폴리비닐알코올 수지 5~14중량%와, 불소 수지를 5~15중량% 함유하는 에탄올 용액 27~60중량%와, 에탄올 20~62중량%를 함유하는 것이다.

제 2 발명의 실시예의 하나에 있어서, 상기 캐리어 시트는 통기성을 가지는 부직포 및 통기성을 가지는 직포 중 어느 하나이다.

상기 제 3 발명이 대상으로 하는 것은, 청구항 1에 기재된 시트형상 집합체를 제조하기 위한 장치이다.

이러한 장치에 있어서, 제 3 발명이 특징으로 하는 것은 다음과 같다. 상기 장치는, 방사액이 연속적으로 공급되고, 상기 방사액에 고전압을 인가하는 복수 개의 양의 전극인 방사노즐과, 상기 방사노즐과 떨어져서 대향하여 배치된 음의 전극인 도전성의 콜렉터 플레이트와, 상기 방사노즐이 부착되고 상기 콜렉터 플레이트의 위쪽에서 상기 콜렉터 플레이트와 평행하여 왕복운동하는 트래버스 수단을 가진다. 상기 트래버스 수단에는, 상기 왕복운동하는 제 1 방향으로 직교하면서 상기 콜렉터 플레이트와 평행한 제 2 방향으로 필요한 개수의 상기 방사노즐이 필요한 간격으로 늘어서는 노즐열이 형성되는 동시에, 상기 노즐열이 상기 제 2 방향으로 필요한 간격을 두고 복수 개 늘어서 있다. 상기 제 2 방향에서 서로 이웃하는 상기 노즐열과 상기 노즐열 사이에서는, 하나의 상기 노즐열을 상기 제 2 방향으로 평행이동시켜서 또 다른 하나의 상기 노즐열과 겹치게 하면, 각각의 노즐열에서의 상기 방사노즐이 서로 겹치지 않도록 상기 제 1 방향으로 늘어서는 상태가 된다.

제 3 발명의 실시예의 하나에 있어서, 상기 트래버스 수단에서의 상기 방사노즐끼리는 중심 사이가 적어도 50㎜ 떨어져 있다.

본 발명에 있어서의 세경 섬유의 시트형상 집합체는, 그것을 형성하고 있는 세경 섬유가 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 불소 수지의 혼합물이므로, 이 시트형상 집합체로 형성되는 통기성 필터는, 내수성과 내오일미스트성이 뛰어나게 된다.

본 발명에 따른 시트형상 집합체의 제조 방법에서는, 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 알코올 가용성의 불소 수지의 알코올 용액을 방사액으로서 사용하므로, 얻어지는 세경 섬유에서는 이러한 두 가지 수지가 잘 혼합되어, 세경 섬유의 표면은 내오일미스트성이 뛰어나게 된다.

본 발명에 따른 시트형상 집합체의 제조장치에서는, 서로 평행한 노즐열이 그 열과 직교하는 방향인 콜렉터 플레이트의 폭 방향으로 왕복운동하므로, 폭이 넓은 시트형상 집합체를 제조하는 경우에도 노즐의 개수를 적게 억제할 수 있게 된다. 노즐끼리 적어도 50㎜ 떨어져 있음으로써, 서로 이웃하는 노즐로부터 토출된 세경 섬유들은 전기적으로 서로 반발하는 일이 적고, 각각의 노즐의 바로 밑에서 캐리어 시트에 퇴적하는 것이 가능하며, 세경 섬유가 균일하게 분포되어 있는 시트형상 집합체를 제조하는 것이 용이해진다.

도 1은 세경 섬유의 시트형상 집합체의 10,000배 확대사진이다.
도 2는 종래기술의 필터의 10,000배 확대사진이다.
도 3은 집합체 제조장치의 내부를 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 3에서의 정면(頂面)도이다.
도 5는 도 3의 부분확대도이다.

첨부하는 도면을 참조하여, 본 발명을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1, 2는 본 발명에 따른 세경 섬유(1)의 시트형상 집합체(2)의 일례를 10,000배 확대하여 나타낸 전자현미경 사진(도 1)과, 종래의 초고효율 필터로 알려져 있는 매우 높은 청정도의 클린룸의 공조용으로 사용되고 있는 울파(ULPA) 필터 중 하나를 10,000배 확대하여 나타낸 사진(도 2)이다. 본 발명에 있어서, 세경 섬유(1)라고 할 때는, 섬유직경이 3,000㎚ 이하의 섬유를 의미한다. 도 1에서의 집합체(2)는 12g/㎡의 평량(坪量)을 가지며, 복수 개의 세경 섬유(1)가 서로 교점에서 일체화되는 동시에, 세경 섬유(1)들 사이에는 통기성 간극(3)이 형성되어 있다. 세경 섬유(1)의 섬유직경은 100~400㎚의 범위에 있고, 평균적인 섬유직경은 약 250㎚이다. 세경 섬유(1)는 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 불소 수지의 혼합물로서, 집합체(2)를 사용한 필터는, 오일미스트, 예를 들어 DOP 오일미스트의 포집효율이 높아진다. 도 2에 나타낸 필터는 유리섬유성 여과지를 사용한 것으로, 그 유리섬유는 도 1의 세경 섬유(1)와 비교하여 꽤 두꺼운 것이며, 필터의 섬유 간극이 크다는 것을 알 수 있다.

도 3, 4는 세경 섬유(1)와 그 집합체(2)를 전계방사법에 의해 제조하기 위한 장치(10)의 내부의 일례를 도시하는 측면도와 정면도로서, 연속적으로 제조되는 집합체(2)가 감기는 방향이 기계방향(MD)으로 도시되어 있다. 장치(10)는, 섬유직경이 3,000㎚ 이하인 세경 섬유(1)를 제조하기에 적합한 것으로, 복수 개의 방사노즐(11)과, 노즐(11)의 아래쪽에 배치된 콜렉터 플레이트(12)와, 기계방향(MD)과 직교하는 교차방향(CD)에서 콜렉터 플레이트(12)를 횡단하도록 노즐(11)을 왕복운동시키는 트래버스 수단(13)과, 기계방향(MD)으로 캐리어 시트(16)를 주행시키는 복수 개의 롤러(14a, 14b)를 포함하고, 이것들이 박스(15)에 수납되어 있다. 도 3에서는, 각각의 노즐(11)로부터 형성된 세경 섬유(1)가 그 분포범위를 기계방향(MD)과 직교방향(CD)으로 확대하면서 캐리어 시트(16)를 향하여 하강하고 있다.

노즐(11)은, 도전성 금속으로 형성되는 것으로, 도시예에서는 SUS304가 사용되고 있다. 노즐(11)의 내부 직경이나 길이는, 제조하고자 하는 세경 섬유(1)의 섬유직경에 따라 결정되는 것인데, 예를 들어, 섬유직경이 30~800㎚의 세경 섬유(1)를 제조하고자 할 때의 내부직경은 0.2~0.5㎜의 범위에 있고, 길이는 10~20㎜의 범위에 있는 것이 바람직하다. 노즐(11)의 상부에는 노즐(11)과 동심으로 직경이 큰 통(17)이 있다. 통(17)에는 압력조정된 방사액(미도시)이 공급된다.

콜렉터 플레이트(12)는 무산소구리나 터프피치구리 등의 도전성이 좋은 평활한 금속 플레이트로 형성되어 있다. 노즐(11)과 콜렉터 플레이트(12)는 수직방향에 있어서 40~180㎜, 보다 바람직하게는 80~150㎜ 떨어져 있고, 이들 사이에 고전압을 인가할 수 있도록 도시된 고압의 전원발생기를 통해 연결되어 있다. 노즐(11)에 대한 전압은 15~25KV 사이로 조정된다. 전압이 15KV보다 낮으면 방사액을 섬유화하기가 어렵고, 25KV보다 높으면 불꽃방전을 일으키는 경우가 있다.

롤러(14a)로부터 부직포가 캐리어 시트(16)로서 공급된다. 롤러(14b)는 집합체(2)가 적층된 상태에 있는 캐리어 시트(16)를 감기 위한 것이다. 도 3에 있어서, 각각의 노즐(11)로부터 형성된 세경 섬유(1)가 그 분포범위를 기계방향(MD)과 교차방향(CD)으로 확대하면서 캐리어 시트(16)를 향해서 하강한다.

도 4는 장치(10)의 내부를 꼭대기에서 본 것이므로, 이 도면에는 노즐(11)이 아닌, 노즐(11)의 상부에 있는 통(17)이 보인다. 단, 통(17)은 노즐(11)과 동심이므로, 통(17)에는 노즐의 참조부호(11)가 병기되어 있다. 도 4에서 트래버스 수단(13)은 트래버스 수단(13)의 제 2 방향인 기계방향(MD)으로 연장되는 노즐 부착 바(21)와 모터(22)를 가지고, 모터(22)에 의해 바(21)의 양단부(21a, 21b)를 주행안내부(23, 24)를 따라서 트래버스 수단(13)의 제 1 방향인 교차방향(CD)으로 왕복운동시킬 수 있다. 주행안내부(23)와 주행안내부(24)에는 단부(21a)와 단부(21b)에 이어져 있어 교차방향(CD)으로 움직이는 벨트(미도시)가 포함되어 있고, 그 벨트 중 하나를 모터(22)로 움직임으로써 바(21)를 왕복운동시킬 수 있다. 바(21)가 교차방향(CD)으로 움직이는 속도는 100~1,000㎜/sec의 범위로 조정할 수 있고, 바람직하게는 그 속도를 100~200㎜/sec로 설정한다. 노즐(11)에서는, 바(21)에 부착되어 기계방향(MD)으로 필요한 간격으로, 보다 바람직하게는 일정한 간격(P)으로 늘어서는 제 1 노즐(11a)이 제 1 노즐열(31)을 형성하고, 마찬가지로 필요한 간격으로, 보다 바람직하게는 일정한 간격(P)으로 기계방향(MD)으로 늘어서는 제 2 노즐(11b)이 제 2 노즐열(32)을 형성하고 있다(도 3 참조). 도 3에서 명확하듯이, 옆에서 봤을 때의 노즐(11)은 서로 이웃하는 제 1 노즐(11a)과 제 1 노즐(11a) 사이에 제 2 노즐(11b)이 보이도록 바(21)에 배치되어 있다. 그러한 제 1 노즐(11a)과 제 2 노즐(11b)의 중심은 도 4에서 피치(P)와 같은 거리만큼 떨어져 있다. 따라서, 제 2 노즐열(32)을 교차방향(CD)으로 평행이동시켜서 제 1 노즐열(31)에 겹쳐지게 하면, 제 2 노즐(11b)은 제 1 노즐(11a)과 제 1 노즐(11a)의 중간에 온다. 한편, 본 발명은, 도시예 외에, 기계방향(MD)에서의 노즐(11)의 개수를 적절히 증감하거나, 교차방향(CD)에서의 노즐열의 수를 적절히 증감하여서 실시할 수 있다.

도 5는 도 3의 부분확대도로서, 세경 섬유(1)가 제 1 노즐(11a)과 제 2 노즐(11b)로부터 콜렉터 플레이트(12) 상의 캐리어 시트(16)를 향해서 하강하는 상태를 예시하고 있다. 캐리어 시트(16)가 사이에 끼어 있는 노즐(11)과 콜렉터 플레이트(12) 사이에 인가되는 고전압 작용에 의해, 제 1 노즐(11a)과 제 2 노즐(11b)의 바로 밑으로 수직 방출되는 세경 섬유(1)는, 분포하는 직경의 범위가 노즐(11) 및 캐리어 시트(16) 사이의 중간에서 점차 확대되며, 캐리어 시트(16) 상에 원을 그리는 듯한 형태로 퇴적되어, 시트형상 집합체(2)를 형성한다. 장치(10)에서는, 각각의 노즐(11)로부터 토출되어 전하를 띠고 있는 세경 섬유(1)가 노즐(11)들 사이에서 서로 반발하여 캐리어 시트(16) 상에서의 분포형태가 불균일하게 되는 일이 없도록, 제 1 노즐(11a)끼리, 제 2 노즐(11b)끼리 및 제 1 노즐(11a)과 제 2 노즐(11b)의 이간거리 즉, 피치(P) 값이 정해져 있다. 도시예에 있어서, 이간거리(P)를 80㎜로 설정하고, 노즐(11)의 선단과 콜렉터 플레이트(12)의 거리(D)를 115㎜로 설정하면, 하나의 노즐(11)로부터 얻어지는 세경 섬유(1)는 노즐(11) 바로 밑의 캐리어 시트(16) 상에 직경이 30~40㎜의 원을 그리는 것이 가능하며, 각각의 노즐(11)로부터의 세경 섬유(1)는 넓은 범위에서 서로 겹치는 일이 없다.

장치(10)를 운전할 때에는, 캐리어 시트(16)를 정지시키고, 트래버스 수단(13)을 필요한 횟수만큼 왕복시키며, 캐리어 시트(16) 상에 필요한 평량의 세경 섬유(1)를 퇴적시킨 후, 캐리어 시트(16)를 기계방향(MD)으로 필요한 거리만큼 진행시켜서 롤(14b)에 감는다. 그 후, 다시 트래버스 수단(13)의 왕복을 반복함으로써, 세경 섬유(1)의 시트형상 집합체(2)를 연속적으로 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 4에 있어서, 노즐(11)이 트래버스하는 거리를 270㎜로 설정하였을 때에는, 약 60초 동안 노즐(11)을 44회 왕복시켜서 캐리어 시트(16) 상에 집합체(2)를 형성하고, 그 후에 캐리어 시트(16)를 기계방향(MD)으로 원하는 거리만큼 이동시킨다. 그렇게 함으로써, 평량 12g/㎡를 가지는 부직포 형상의 집합체(2)를 얻을 수 있다. 이러한 방사액에서는, 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 불소 수지가 잘 혼합되어 있고, 얻어지는 세경 섬유(1)에서도 이 두 가지 수지가 잘 혼합된 상태에 있다. 세경 섬유(1)에서는, 아세탈화 폴리비닐알코올 수지가 그 골격이 되는 한편, 불소 수지가 그 골격에 넣어진 상태에 있어, 시트형상 집합체(2)를 다룰 때에 그 불소 수지가 세경 섬유(1)로부터 탈락하는 경우가 없다. 덧붙여 말하면, 필터로서 사용하는 부직포를 불소 수지 용액에 침적하여, 부직포 섬유에 불소 수지를 코팅하는 것이 가능하다. 하지만, 그러한 부직포에서는, 그것을 다룰 때에 불소 수지가 부직포로부터 탈락하는 경우가 있다.

통(17)에 공급되는 방사액의 일례로는, 알코올로서 에탄올이 사용된다. 또한, 에탄올이 사용된 그 방사액에는, 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지가 5~14중량%, 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지를 5~15중량% 포함하는 에탄올 용액이 27~60중량%, 에탄올 20~62중량%가 포함된다. 여기에서 말하는 에탄올에는, 순도가 적어도 95중량%인 에탄올 외에, 변성 에탄올, 20~5중량%의 물을 포함하는 함수 에탄올이 포함된다. 변성 에탄올의 일례에는, 95중량%의 에탄올과 5중량%의 이소프로필알코올의 혼합물이 있고, 함수 에탄올의 일례에는, 83중량%의 에탄올과 17중량%의 정제수의 혼합물이 있다. 알코올로는, 에탄올 외에, n-부탄올(n-butyl alcohol), sec-부탄올(sec-butyl alcohol), n-옥탄올(1-octanol), 디아세톤알코올(diacetone alcohol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 등을 사용할 수 있다.

캐리어 시트(16)는, 제조하고자 하는 시트형상 집합체(2)의 통기성보다 높은 통기성을 가지는 것으로서, 시트형상 집합체(2)의 용도에 따라 다양한 통기성의 부직포나 통기성의 직포를 사용할 수 있다. 또한, 그러한 부직포나 직포는, 노즐(11)과 콜렉터 플레이트(12) 사이에 인가되는 고전압이 방사액의 섬유화에 효율적으로 작용하는 것을 방해하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 섬유직경이 30~800㎚인 매우 가는 세경 섬유(1)를 제조하고자 할 때, 캐리어 시트(16)로서의 부직포가 열가소성 합성섬유로 형성된 것인 경우에는, 부직포의 평량은 20~50g/㎡의 범위에 있고, 그 열가소성 합성섬유의 섬유직경은 1~10㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 평량이 20g/㎡보다 작을 때에는, 부직포 상에 형성된 집합체(2)에 직경이 0.5㎜ 정도의 구멍이 발생하는 경우가 있다. 또한, 평량이 50g/㎡보다 크면, 세경 섬유(1)의 적층상태가 얼룩이 많아지기 쉽다. 캐리어 시트(16)로서의 부직포에는, 건식 부직포도 습식 부직포도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 스판본드 부직포나 써멀본드 부직포, 케미컬본드 부직포, 스판레이스 부직포 등을 사용할 수 있다. 또한, 예시되어 있지 않은 그 밖의 부직포도 본 발명에 사용할 수 있다. 캐리어 시트(16)는, 그것이 부직포인지 직포인지에 상관없이, 시트형상 집합체(2)를 형성시키기 위한 표면이 최대한 평탄하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 신닛세키 플라스트 가부시키가이샤가 제조하고 있는 와리프(상품명)도, 본 발명에서 사용할 수 있는 부직포의 일례이다. 각각의 섬유의 직경방향의 단면형상 또는 한 방향으로 갖추어진 복수 개의 섬유다발의 직경방향의 단면형상이 편평하게 형성되어 있는 와리프와 같은 부직포는, 특히 바람직한 평탄한 표면을 가지는 것으로, 캐리어 시트(16)로 사용하기에 적합하다.

표 1은, 도 3, 4의 장치(10)에서 사용된 방사액의 조성과 그 방사액으로부터 얻어진 집합체(2)에서의 세경 섬유(1)의 섬유직경을 나타내는 것이다. 표 1에 있어서, 아세탈화 폴리비닐알코올 수지로는, 분자량과 수산기의 잔량(mol%)을 조정함으로써 유리전이온도(Tg)를 변화시킨 세 종류의 것 즉, PVA-1, PVA-2 및 PVA-3이 사용되고 있다. PVA-1의 Tg는 66℃, PVA-2의 Tg는 106℃, PVA-3의 Tg는 107℃이다. 표 1의 불소 수지용액에는, 불소 수지 10중량%, 물 45중량%, 순도 95중량%의 에탄올 45중량% 및 이소프로필알코올 5중량%의 혼합물이 사용되고 있다. 표 1의 에탄올 용매로는, 순도 95중량%의 에탄올 95중량%와 이소프로필알코올 5중량%로 이루어진 변성 에탄올이 사용되고 있다. 캐리어 시트(16)에는, 평량이 30g/㎡로, 1~2㎛의 섬유직경을 가지는 폴리프로필렌의 부직포가 사용되고 있다. 표 1에서의 평균 섬유직경은, 주사형 전자현미경에 의해 시트형상 집합체(2)를 10,000배 확대한 시야의 중심에서 20개의 세경 섬유(1)를 임의로 선택하여, 각각의 세경 섬유(1)에 대해서 최대직경과 최소직경의 중간값을 구하고, 20개에 대한 그 중간값을 평균하였을 때의 값을 나타내고 있다.

방사액 No.	조성	배합율 (중량%)	평균섬유직경 (㎚)	섬유직경의 분포범위(㎚)
1	PVA-1	10	290	70~500
	에탄올 용매	61
	불소 수지용액	29
2	PVA-2	8	250	100~400
	에탄올 용매	28
	불소 수지용액	64
3	PVA-3	7	250	100~400
	에탄올 용매	39
	불소 수지용액	54

표 2는, 불소 수지용액을 포함하는 방사액 No.2를 사용하여 얻어진 본 발명의 시트형상 집합체(2)의 필터 성능과, 불소 수지용액을 포함하지 않고 10중량%의 PVA-2와 90중량%의 에탄올 용매의 혼합물로부터 얻어진 비교용 시트형상 집합체(불소 수지용액이 '없음'으로 표시되어 있는 것)의 필터 성능을 비교하여 나타내고 있다. 한편, 비교용 시트형상 집합체의 에탄올 용매에는, 표 1에서의 에탄올 용매와 같은 것이 사용되고 있다. 필터 성능을 확인하는 시험조건은, 다음과 같다.

(1) 시험입자: DOP(Di-octyl phthalate) 미스트(0.185±0.02㎛, σg: 1.6 이하, NIOSH 규격에 따름)

(2) 시험유량: 30 l/min(통기성 속도 5㎝/sec)

(3) 퇴적시험: 50㎎까지

(4) 시험기: 미국 TSI사 제조 CERTITEST Model 8130

아세탈화 폴리비닐알코올 수지	불소 수지용액	초기 압력손실 (Pa)	초기 투과율 (%)	DOP 20㎎ 퇴적시의 투과율(%)
PVA-2	유	317	0.001	0.001
PVA-2	무	267	0.001	0.114

1 세경 섬유
2 세경 섬유의 시트형상 집합체
11 노즐
11a 노즐
11b 노즐
12 콜렉터 플레이트
13 트래버스 수단
16 캐리어 시트
MD 제 2 방향(기계방향)
CD 제 1 방향(교차방향)

Claims

섬유직경이 3,000㎚ 이하인 세경 섬유로,
상기 세경 섬유는 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지의 혼합물인 것을 특징으로 하는 세경 섬유의 시트형상 집합체.
제 1 항에 있어서,
상기 세경 섬유는 상기 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 상기 불소 수지의 알코올 용액을 전계방사법으로 처리함으로써 수득되는 섬유 직경이 30~800㎚인 것인 세경 섬유의 시트형상 집합체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 시트형상 집합체는, 통기성을 가지는 부직포 및 통기성을 가지는 직포 중 어느 하나에 겹쳐진 상태인 것인 세경 섬유의 시트형상 집합체.
전계방사법으로,
방사액에 양의 고전압을 인가시키는 방사노즐, 및 상기 방사노즐과 떨어져서 대향하여 배치된 도전성의 콜렉터 플레이트를 사용하고,
상기 방사액으로서 수 불용성 및 알코올 가용성의 아세탈화 폴리비닐 알코올 수지와 수 불용성 및 알코올 가용성의 불소 수지의 알코올 용액을 상기 방사노즐에 공급하며,
상기 방사노즐로부터 상기 콜렉터 플레이트를 향하여 상기 알코올 용액을 토출시키고,
상기 콜렉터 플레이트에 놓여진 캐리어 시트 상에 상기 아세탈화 폴리비닐알코올 수지와 상기 불소 수지의 혼합물인 상기 세경 섬유의 상기 시트형상 집합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 세경 섬유의 시트형상 집합체의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 방사액은, 아세탈화 폴리비닐알코올 수지 5~14중량% 및 불소 수지를 5~15중량% 함유하는 에탄올 용액 27~60중량%, 및 에탄올 20~62중량%를 포함하는 세경 섬유의 시트형상 집합체의 제조 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 캐리어 시트는, 통기성을 가지는 부직포 및 통기성을 가지는 직포 중 어느 하나인 것인 세경 섬유의 시트형상 집합체의 제조 방법.
방사액이 연속적으로 공급되고, 상기 방사액에 고전압을 인가시키는 복수 개의 양의 전극인 방사노즐과,
상기 방사노즐과 떨어져서 대향하여 배치된 음의 전극인 도전성의 콜렉터 플레이트와,
상기 방사노즐이 부착되며, 상기 콜렉터 플레이트의 윗쪽에서 상기 콜렉터 플레이트와 평행하여 왕복운동하는 트래버스 수단을 가지고,
상기 트래버스 수단에는, 상기 왕복운동하는 제 1 방향과 직교하면서 상기 콜렉터 플레이트와 평행하는 제 2 방향으로 필요한 개수의 상기 방사노즐이 필요한 간격으로 늘어서는 노즐열이 형성되는 동시에, 상기 노즐열이 상기 제 2 방향으로 필요한 간격을 두고 복수 개 늘어서 있으며, 상기 제 2 방향에서 서로 이웃하는 상기 노즐열과 상기 노즐열 사이에서는, 하나의 상기 노즐열을 상기 제 2 방향으로 평행이동시켜서 또 다른 하나의 상기 노즐열에 겹쳐지게 하면, 각각의 노즐열에서의 상기 방사노즐이 서로 겹치지 않도록, 상기 제 1 방향으로 늘어서는 상태가 되는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 세경 섬유의 시트형상 집합체의 제조 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 트래버스 수단에 있어서 상기 방사노즐끼리는 중심 사이가 적어도 50㎜ 떨어져 있는 세경 섬유의 시트형상 집합체의 제조 장치.