KR20110131670A - 난연성 및 온도 저항성이 강화된 멜트블로운 정전 부직포 제조방법 - Google Patents
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Abstract
(a) 난연성 및 일렉트리트 성능을 향상시키고 온도 저항성을 강화하여 급격한 환경변화에 따른 정전기력의 감소에 의한 포집효율의 감소를 억제하기 위하여 하기 화학식의 화합물을 포함한 N-알콕시 힌더드 아민 화합물과 무기입자 또는 무기산화물을 비전도성 열가소성 수지와 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 단계 (a)로부터 생성된 혼합 수지를 멜트블로운 방법에 의하여 압출 방사한 후 정전기를 부여하는 단계;를 포함하는 정전 부직포 제조 방법이 개시되어 있다.
Description
본 발명은 N-알콕시 힌더드(hindered) 아민 화합물을 이용하여 난연성과 일렉트리트(electret) 성능을 향상시키고, 금속물질을 이용하여 온도 저항성(Themperature Resistnace)을 강화함으로써 먼지 포집효율의 감소를 억제하는 일렉트리트 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법에 관한 것이다.
멜트블로운 부직포는 미립자 오염물질을 여과하는 목적으로 사용되고 있다. 예를 들면, 이러한 멜트블로운 부직포는 마스크, 자동차 HVAC용 필터, 가정의 공기청정기용 필터, 건물 공조용 필터 등의 에어필터와, 물을 정화하는 수처리용 필터 등에 이용된다. 이외에도, 멜트블로운 부직포는 오일흡착제, 흡음재, 보온재 등에도 사용되고 있다.
공기 중에 부양된 오염물을 제거하기 위해 에어필터가 사용되고 있다. 이러한 개발 방향은 필터를 통과하는 유량은 높고, 기류의 통과 저항은 낮으며, 오염물의 제거 효율은 증가하는 방향으로 진행되고 있다. 그 하나의 방법으로 비전도성 열가소성 수지로 형성된 섬유에 정전기(static electricity)를 부여하는 여러 가지 방법들이 개발 되어 왔다.
미국특허 제4,588,537호에는 코로나 방전장치로 연속적으로 공급되는 섬유상 웹에 전하를 부여하는 방법이 제시되어 있다.
미국특허 제4,798,850호에는 기계적인 방법으로 섬유에 전하를 부여하는 방법이 제시되어 있다. 이 특허문헌에서는, 단섬유(staple fiber)가 카딩중에 대전되도록 섬유를 잘 혼합하는 방법을 기술하고 있다.
고속의 비하전된 기체나 액체가 유전필름의 표면 상에 통과될 때 마찰에 의해 유전필름에 대전되도록 하는 마찰 대전이 있다. 미국특허 제5,280,406호에서 비하전된 분사 유체가 유전 필름의 표면과 충돌하여 그 표면이 하전된다고 기술하고 있다.
최근에 개발된 방법으로서 섬유상 부직포 웹에 전하를 부여하기 위해 물을 사용하는 하이드로차징(hydrocharging)이 미국 특허 제5,496,507호에 기술되어 있다. 전하는 가압된 분사수에 비전도성 미세섬유를 함유하는 부직 웹상에 충돌시킴으로써 생성된다.
일렉트리트의 성능을 개선하기 위하여 특정 첨가제를 웹에 첨가하는 방법이 개발되어 왔다.
오일 미스트에 대한 저항성을 높이기 위해 폴리프로필렌 미세섬유의 멜트블로운 부직포에 플루오르화합물 첨가제를 혼입하는 방법이 미국특허 제5,411,576호와 제5,472,481호에 기술되어 있다.
미국특허 제5,908,598호에는 첨가제가 열가소성 수지와 혼합되어 섬유상 웹을 생산하는 방법이 기술되어 있다.
여과 향상을 위한 전하를 웹에 부여하기 위해서는 분사수를 충분한 압력으로 웹상에 충돌시킨 후, 웹을 건조시킨다. 첨가제는 1) 1종 이상의 퍼플루오르화 성분을 함유하는 열안정성 유기화합물 또는 올리고머, 2) 트리아진기에 있는 것 이외에 1개 이상의 질소 원자를 함유하는 열안정성 유기 트리아진 화합물 또는 올리고머, 또는 3) 1)과 2)의 혼합물일 수 있다.
미국특허 제5,057,710호에는 폴리프로필렌 일렉트리트가 힌더드 아민, 질소함유 힌더드 페놀 및 금속 함유 힌더드 페놀로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 안정화제를 함유한다. 이 특허는 이들 첨가제를 함유하는 일렉트리트가 높은 열안정성을 제공할 수 있음을 기술한다. 일렉트리트 처리는 비늘상 전극과 접지 전극 사이에 부직포 시트를 놓아둠으로써 수행된다.
가장 최근의 미국 특허 제6,375,886호와 한국 등록특허 10-0697125에는 부직 섬유상 일렉트리트 웹을 제조하는 방법이 개발되었다. 이 방법은 1) 비전도성 중합 섬유 형성 재료로부터 하나 이상의 자유 섬유를 형성하는 단계, 2) 유효량의 극성 액체를 자유 섬유 상에 분무하는 단계, 3) 분무된 자유 섬유를 수집하여 부직 섬유상 웹을 형성하는 단계, 4) 분무된 자유 섬유 또는 부직 섬유상 웹, 또는 둘 모두를 건조시켜 부직 섬유상 일렉트리트 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 첨가제로 힌더드 아민 (폴리[[(6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노］-s-트리아진-2, 4-디틸][(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)이미노]-1,6-헥산[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)이미노]])를 첨가하여 일렉트리트의 성능을 향상시켰다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 난연성과 온도 저항성을 강화함과 동시에 정전 성능을 향상시키는 정전 부직포 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
(a) 하여, 난연성 및 일렉트리트 성능을 향상시키고 온도 저항성을 강화하여 급격한 환경변화에 따른 정전기력의 감소에 의한 포집효율의 감소를 억제시키기 위해 하기 화학식의 화합물을 포함한 N-알콕시 힌더드 아민 화합물과 무기입자 또는 무기산화물을 비전도성 열가소성 수지와 혼합하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)로부터 생성된 혼합 수지를 멜트블로운 방법에 의하여 압출 방사한 후 정전기를 부여하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법을 제공한다:
본 발명에 있어, 상기 무기입자 또는 무기산화물은 바람직하게는 규소, 칼슘, 알루미늄, 바륨 및 티타늄으로 구성된 군으로부터 선택된다. 이때, 상기 무기분말 또는 무기산화물의 크기는 1~300nm 인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어, 상기 비전도 열가소성 수지에 대한 상기 N-알콕시 힌더드 아민의 함량은 중량비로 0.1~10중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어, 상기 비전도 열가소성 수지에 대한 상기 무기분말 또는 무기 산화물의 함량은 중량비로 0.001~5.0중량%인 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 있어, 상기 온도 저항성의 온도범위는 폴리플로필렌 섬유의 경우 100℃~ -40℃ 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정전 부직포 제조 방법에 의하면, N-알콕시 힌더드 아민 화합물에 의해 정전 부직포의 난연성과 일렉트리트 성능이 향상되고 무기 입자 또는 무기산화물에 의해 온도 저항성이 강화되어 급격한 환경 변화에 따른 정전기력의 감소에 의한 포집 효율의 감소가 억제된다. 즉, 본 발명은 난연 첨가제인 트리아진 화합물 N-알콕시 힌더드 아민을 이용하여 난연성을 부여하는 동시에 전하를 부여할 때 섬유의 일렉트리트 성능을 향상시키며, 금속물질를 첨가하여 멜트블로운 부직포 일렉트리트웹의 온도 저항성 및 일렉트리트 성능을 향상시켜 급격한 환경변화에 의한 미립자 오염물질 여과효율 감소를 억제한다.
본 발명에서는 비전도성 열가소성 수지에 물분사에 의해 일렉트리트 성능 및 난연성을 향상시키는 첨가제 N-알콕시 힌더드 아민으로 시바가이 코포레이션(Ciba-Geigy Corp.)으로부터 판매되는 FLAMESTAB NOR 116을 0.1~10중량%로 혼합한다. 그리고 온도 저항성(Themperature Resistnace)을 강화하는 무기분말 또는 무기산화물 질량비로 0.001~5중량%를 혼합한다.
N-알콕시 힌더드 아민인 FLAMESTAB NOR 116은 N,N'-에탄-1,2-딜비스(1,3-프로판디아민), 사이클로헥산, 퍼옥시화된 4-부틸아미노-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리아진의 반응 생성물이다.
FLAMESTAB NOR 116은 미국 특허 제5,908,598에서 언급한 일렉트리트 성능 향상 첨가제에서 R-그룹의 질소 (N)에 결합된 CH3- 기를 알콕시기 C6H11O- 으로 치환된 형태이다.
규소, 칼슘, 알루미늄, 바륨, 티타늄 등의 1~300nm의 크기를 가진 무기분말 또는 무기산화물 1종 이상을 비전도성 열가소성 수지와 혼합하여 압출 방사한다. 무기분말 또는 무기산화물은 마스터배치로 만들어져 비전도성 열가소성 수지와 혼합하거나 압출기의 사이드에서 무기분말형태로 공급되어 용융된 수지와 혼합되어 다이(방사노즐)에 도입될 수 있다. 무기첨가제는 비전도성 열가소성 수지, 특히 폴리플로필렌 섬유가 영상 100℃에서 영하 40℃ 온도범위의 급격한 환경변화에서도 정전기력의 손실을 적게 하여 일렉트리트 웹의 여과성능 감소를 억제한다.
이하, 본 발명은 하기의 비제한적인 실시예로 설명된다.
실시예
샘플 제조
본 발명에서는 비전도성 열가소성 수지에 물분사에 의해 일렉트리트 성능 및 난연성을 향상시키는 첨가제 N-알콕시 힌더드 아민으로 시바가이 코포레이션(Ciba-Geigy Corp.)으로부터 판매되는 FLAMESTAB NOR 116을 0.1~10중량%로 혼합하였다. 그런 다음, 온도 저항성(Themperature Resistnace)을 강화하는 무기분말 또는 무기산화물을 중량비로 0.001~5중량%의 양으로 혼합한다. 이후, 일반적인 멜트블로운 방사 방법에 의해 섬유를 방사하고 압출 방사한 후 코로나 방전 또는 하이드로차징하여 일렉트리트 웹을 형성하였다.
수지는 ㈜폴리미래에서 판매되는 HP461X 열가소성 폴리프로필렌을 사용하였다. 첨가제는 마스터배치로 제조하여 사용하였다.
여과성 평가 방법
파라핀 입자 0.3㎛으로 16cm/초의 면속도로 시험하였다. 시험장비는 모델 TSI 8130 필터 시험기를 사용하여 측정하였다.
여과성능을 비교하기 위하여 다음 식에 의해 입자의 투과의 자연대수(In)로부터 양질 계수, QF를 계산하였다.
QF［1/mmH2O］= -(In((입자 투과 %)/100))/차압［mmH2O］
QF 값이 높을수록 여과 성능이 더 양호하다.
아래에 시험된 모든 샘플의 성능평가는 초기 양질 계수 QFi에 대해 시험하였다.
온도 저항성 평가 방법
시험장비는 항온항습 장치로 온도 영상 80℃, 영하 40℃, 습도 95%까지 시험이 가능한 장비로 온도 사이클이 자동으로 조정되며, 셋팅 온도까지 완전히 도달하면 그 때부터 시험시간이 카운팅된다.
시험 조건은 온도 영상 70℃와 습도 45%에서 24시간 동안 저장한 다음 온도 영하 30℃에서 24시간 동안 저장한다.
난연성 평가 방법
실험예 1~11
이들 실험예는 무기첨가제의 온도 저항성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 첨가제 치마소브 944(상표명 : CHIMASORB 944;)의 첨가량을 중량비 1%로 고정하여 무기첨가제의 첨가량에 변화를 주었다. 그리고 온도 저항성 평가를 실시하였다.
시험장비는 항온항습 장치로 온도 영상 80℃, 영하 40℃, 습도 95%까지 시험이 가능한 장비로 온도 사이클이 자동으로 조정되며, 셋팅 온도까지 완전히 도달하면 그 때부터 시험시간이 카운팅된다.
시험 조건은 온도 영상 70℃와 습도 45%에서 24시간을 저장한 다음 온도 영하 30℃에서 24시간 동안 저장하였다.
실험예 2의 치마소브만을 첨가한 경우보다 무기첨가제를 함께 첨가한 실험예 3~10이 온도 저항성 테스기에 저장 후 QFi의 값의 감소가 가장 낮았으며, 이 결과를 통해 금속첨가제에 의해서 온도변화에 따른 성능저하가 감소함을 알 수 있었다. 또한 규소와 칼슘의 첨가량이 각각 0.3%, 0.5%이상 일 때 가장 QFi의 값의 감소가 가장 낮았으며, 그 이상의 첨가량에서는 QFi 감소의 변화가 유사함을 알 수 있었다.
실험예 12
본 실험예는 상기 실험예 2~10에서 무기 첨가제에서 가장 우수한 온도 저항성을 나타낸 규소와 칼슘의 첨가량을 각각 0.3%, 0.5%로 동일하게 첨가하고 또한 치마소브 첨가량도 1%로 동일하게 첨가한 후 다른 무기 첨가제를 일정량 첨가하여 실시하였다.
규소와 칼슘 외에 알루미늄, 바륨, 티타늄을 추가로 첨가했을 때 고온(80℃)과 저온(-40℃)에서의 성능 감퇴가 더 개선된 것을 알 수 있었다.
실험예 13
본 실험예는 여과성능 향상에 영향을 알기 위해 실시한 것이다.
첨가제 치마소브와 비교하기 위하여 치마소브는 첨가하지 않고 N-알콕시 힌더드 아민인 상표명 FLAMESTAB NOR 116 만을 첨가하였다.
실험예 2의 치마소브만 첨가 했을 때와 비교하여 유사한 여과성능을 나타냈다. 이것으로 난연제인 N-알콕시 힌더드 아민인 상표명 FLAMESTAB NOR 116가 여과성능 향상에도 치마소브와 유사한 영향력을 발휘함을 알 수 있었다.
Claims (6)
- (a) 난연성 및 일렉트리트 성능을 향상시키고 온도 저항성을 강화하여 급격한 환경변화에 따른 정전기력의 감소에 의한 포집효율의 감소를 억제하기 위하여, 하기 화학식의 화합물을 포함한 N-알콕시 힌더드 아민 화합물과 무기입자 또는 무기산화물을 비전도성 열가소성 수지와 혼합하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)로부터 생성된 혼합 수지를 멜트블로운 방법에 의하여 압출 방사한 후 정전기를 부여하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법:
- 제 1항에 있어서, 상기 무기입자 또는 무기산화물은 규소, 칼슘, 알루미늄, 바륨 및 티타늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 비전도 열가소성 수지에 대한 상기 N-알콕시 힌더드 아민의 함량은 중량비로 0.1~10중량%인 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 비전도 열가소성 수지에 대한 상기 무기분말 또는 무기 산화물의 함량은 중량비로 0.001~5.0중량%인 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기분말 또는 무기산화물의 크기는 1~300nm 인 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 온도 저항성의 온도범위는 폴리플로필렌 섬유의 경우 100℃~ -40℃ 범위인 것을 특징으로 하는 정전 부직포 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020100051228A KR20110131670A (ko) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | 난연성 및 온도 저항성이 강화된 멜트블로운 정전 부직포 제조방법 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20170000545A (ko) * | 2015-06-24 | 2017-01-03 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 건식 아라미드 부직포의 제조방법 |
| KR20170018589A (ko) * | 2015-08-10 | 2017-02-20 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 습식 아라미드 부직포의 제조방법 |
-
2010
- 2010-05-31 KR KR1020100051228A patent/KR20110131670A/ko not_active Application Discontinuation
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