KR20140125443A - 혼방 부직포, 필터 여과재 및 필터 유닛 - Google Patents

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KR20140125443A
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유리 호리에
마사히로 아라이
마사아키 모리
데츠오 아사노
노부히로 마츠나가
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 압력 손실이 작은 필터 여과재를 제공한다. 본 발명은 불소 수지 다공질막 및 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재로서, 당해 통기성 지지재가, 심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포인 필터 여과재이다.

Description

혼방 부직포, 필터 여과재 및 필터 유닛{BLENDED NONWAVEN FABRIC, FILTER FILTRATION MATERIAL, AND FILTER UNIT}
본 발명은 불소 수지 다공질막과 통기성 지지재가 적층된 필터 여과재, 당해 통기성 지지재에 사용되는 혼방 부직포 및 당해 필터 여과재를 구비한 필터 유닛에 관한 것이다.
가스류로부터 입자 등을 여과하기 위해서, 필터 여과재를 갖는 필터 유닛이 사용되고 있다. 높은 포집 효율이 요구되는 용도에 있어서는, 필터 여과재에는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막 등의 불소 수지 다공질막을 구비하는 여과재, 유리 섬유에 결합제를 첨가해서 초지한 여과재(유리 여과재), 멜트 블로운 부직포를 일렉트릿화한 여과재(일렉트릿 여과재) 등이 사용되고 있다.
그 중에서도 불소 수지 다공질막을 구비하는 여과재(불소 수지 다공질막 타입 필터 여과재)는 미소 섬유의 발생이나 자기 발진과 같은 문제가 적고, 사용에 수반되는 압력 손실의 상승이 적다는 등의 특징을 갖고 있다. 또한, 불소 수지의 성질로서, 마찰 계수가 작고 미끄럼성이 양호하여, 포집한 티끌을 다공질막에 충격을 부여함으로써 용이하게 제진할 수 있다는 성질 등도 갖고 있다. 이러한 많은 유리한 특징으로부터, 불소 수지 다공질막(특히 PTFE 다공질막)을 구비하는 여과재는, 향후 점점 사용량이 증대할 것으로 기대되고 있다.
불소 수지 다공질막은 일반적으로 유연성이 풍부한 재료이다. 한편, 특히 청소기용 필터 유닛 등, 큰 풍량이 투과하는 필터 유닛에 있어서는, 그 풍량에 의해 필터 여과재가 크게 변형되지 않도록, 필터 여과재에 어느 정도의 강성이 요구된다. 이로 인해, 불소 수지 다공질막을 구비하는 필터 여과재는, 통기 부재로서의 불소 수지 다공질막에, 보강재로서의 통기성 지지재를 적층한 구성을 갖고 있다. 통기성 지지재에는 직포, 부직포, 금속제 또는 수지제의 메쉬, 금속제 또는 수지제의 네트, 수지 발포체 등이 사용되고 있으며, 저렴한 점에서 부직포가 다용되고 있다. 이 부직포에는 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌 심초 섬유와 같은, 소재의 일부에 폴리에틸렌 등의 저융점의 열가소성 수지를 사용해서 열접착성을 갖게 한 부직포가 사용되고, 부직포는 열 라미네이트에 의해, 불소 수지 다공질막과 접착되어서 적층된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-253711호 공보
필터 여과재를 사용하여, 여과에 필요한 힘을 최소로 하기 위해서는, 압력 손실은 가능한 작게 하는 것이 바람직한 바, 특허문헌 1에 기재된 필터 여과재에는 압력 손실에 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 압력 손실이 작은 필터 여과재, 당해 필터 여과재의 통기성 지지재에 사용되는 부직포 및 당해 필터 여과재를 사용한 필터 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 불소 수지 다공질막, 및 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재로서,
당해 통기성 지지재가, 심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포인 필터 여과재이다.
본 발명의 필터 여과재에 있어서는, 상기 심초 섬유 (A)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 폴리에틸렌을 사용한 심초 섬유이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 상기 심초 섬유 (C)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 심초 섬유인 것이 바람직하다.
상기 혼방 부직포에, 상기 심초 섬유 (A)가 10 내지 40중량％, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 20 내지 80중량％, 상기 심초 섬유 (C)가 10 내지 40중량％ 함유되어 있는 것이 바람직하다.
상기 심초 섬유 (A)의 섬도가 1 내지 6dtex이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)의 섬도가 6 내지 25dtex이며, 상기 심초 섬유 (C)의 섬도가 1 내지 6dtex인 것이 바람직하다.
상기 혼방 부직포의 공극률이 65％ 이상이고, 단위면적당 중량이 60g/㎡ 이상인 것이 바람직하다.
상기 불소 수지 다공질막은 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막인 것이 바람직하다.
상기 심초 섬유 (A)의 초부의 폴리올레핀 중 적어도 일부가 용융됨으로써, 상기 불소 수지 다공질막과 상기 혼방 부직포가 적층되어 있는 것이 바람직하다.
상기 불소 수지 다공질막의 평균 구멍 직경이 0.01 내지 100㎛이고, 공기를 유속 5.3㎝/초로 투과시켰을 때에 발생하는 압력 손실이 10 내지 300㎩이며, 피여과 기체의 유속을 5.3㎝/초로 하고, 포집 대상 입자의 입경을 0.3 내지 0.5㎛의 범위로 했을 때의 포집 효율이 60％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기의 필터 여과재를 구비한 필터 유닛이다. 본 발명의 필터 유닛은 청소기 용도에 있어서 특히 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 불소 수지 다공질막과, 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재에 있어서의 통기성 지지재로서 사용되는 혼방 부직포로서,
심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포이다.
본 발명의 혼방 부직포에 있어서는, 상기 심초 섬유 (A)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 폴리에틸렌을 사용한 심초 섬유이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 상기 심초 섬유 (C)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 심초 섬유인 것이 바람직하다.
본 발명의 혼방 부직포는, 상기 심초 섬유 (A)를 10 내지 40중량％, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)를 20 내지 80중량％, 상기 심초 섬유 (C)를 10 내지 40중량％ 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼방 부직포에 있어서는, 상기 심초 섬유 (A)의 섬도가 1 내지 6dtex이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)의 섬도가 6 내지 25dtex이며, 상기 심초 섬유 (C)의 섬도가 1 내지 6dtex인 것이 바람직하다.
본 발명 혼방 부직포에 있어서는, 공극률이 65％ 이상이고, 단위면적당 중량이 60g/㎡ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 압력 손실이 작은 필터 여과재 및 필터 유닛이 제공된다.
도 1은 본 발명의 필터 유닛 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 필터 여과재의 일례의 단면도이다.
상술한 바와 같이, 종래의 불소 수지 다공질막과 부직포를 구비하는 필터 여과재는, 열 라미네이트에 의해 불소 수지 다공질막과 부직포를 열 접착시킴으로써 제조되고 있고, 본 발명자들의 상세한 검토에서는, 불소 수지 다공질막과 부직포의 계면에 있어서 접착이 이루어지고 있는 부분에서는, 유체의 통과가 제한되고 있어, 이것이 압력 손실의 한 요인이 되고 있음을 알아내었다. 열 라미네이트에서는, 불소 수지 다공질막과 부직포의 표면 전체에 압력과 열이 가해지기 때문에, 불소 수지 다공질막과 부직포의 계면에 있어서, 접착이 이루어지고 있는 부분이 많이 발생한다. 이 지식에 기초하여, 본 발명자들은 열 라미네이트 후의 불소 수지 다공질막과 부직포의 계면에 있어서의 접착 부분을 저감시킬 수 있으면, 압력 손실이 작은 필터 여과재를 구성 가능하다고 생각하고, 불소 수지 다공질막 및 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재로서,
당해 통기성 지지재가, 심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포인 필터 여과재에 의해 그것을 실현하였다.
또한, 본 발명에 있어서 압력 손실이란, 유체가 필터 여과재를 통과할 때에 발생하는, 통과 전후에서의 압력 차를 말한다.
본 발명에서 사용되는 불소 수지 다공질막을 구성하는 불소 수지로는, 폴리불화 비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 범용성의 관점에서 PTFE가 최적이다.
불소 수지 다공질막으로는, 평균 구멍 직경이 0.01 내지 100㎛인 것이 적절하게 사용되고, 0.01 내지 50㎛인 것이 보다 적합하게 사용된다.
불소 수지 다공질막으로는, 공기를 유속 5.3㎝/초로 투과시켰을 때에 발생하는 압력 손실이 10 내지 300㎩인 것이 적절하게 사용되고, 10 내지 100㎩인 것이 보다 적합하게 사용된다.
불소 수지 다공질막으로는, 피여과 기체의 유속을 5.3㎝/초로 하고, 포집 대상 입자의 입경을 0.3 내지 0.5㎛의 범위로 했을 때의 포집 효율이 60％ 이상인 것이 적절하게 사용되며, 70 내지 99.99％인 것이 보다 적합하게 사용된다.
상기의 압력 손실 및 포집 효율을 갖는 불소 수지 다공질막은, 불소 수지 다공질막의 평균 구멍 직경, 공극률 및 두께를 적절하게 설정함으로써, 얻을 수 있다.
불소 수지 다공질막의 두께로는 1 내지 300㎛가 바람직하고, 2 내지 100㎛가 보다 바람직하다.
불소 수지 다공질막은 시판품으로서 입수 가능하고, 또한 공지 방법에 따라 제조할 수 있다. 일례로서, PTFE 다공질막은, PTFE 파인 파우더를 원료로 하는 페이스트 압출에 의해 얻어진 PTFE 시트를 연신함으로써 제조할 수 있다. 연신 시, PTFE 시트의 면적 연신 배율(1축 방향의 연신 배율과 그것에 수직인 방향의 연신 배율의 곱셈)은 50 내지 900배 정도로 하면 된다.
다음으로 본 발명의 필터 여과재의 통기성 지지재로서 사용되는 혼방 부직포(본 발명의 혼방 부직포이기도 함)에 대해서 설명한다.
심초 섬유 (A)는 부직포에 접착성을 부여한다. 심초 섬유 (A)는 초부에 폴리올레핀을 사용하고 있다. 불소 수지 다공질막과 부직포를 열 라미네이트할 때에 당해 폴리올레핀의 일부가 용융됨으로써 불소 수지 다공질막과 부직포의 계면에 있어서, 접착 부분이 형성된다.
심초 섬유 (A)의 심부를 구성하는 폴리에스테르로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, PET가 바람직하다.
심초 섬유 (A)의 초부를 구성하는 폴리올레핀으로는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌/프로필렌 공중합체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 폴리에틸렌이 바람직하다.
심초 섬유 (A)의 섬도로는 1 내지 10dtex가 바람직하고, 1 내지 6dtex가 보다 바람직하다. 섬도가 1dtex 미만이면 부직포의 압력 손실이 너무 커질 우려가 있고, 섬도가 10dtex를 초과하면, 불소 수지 다공질막과의 접착 강도가 작아지는 동시에, 포집 효율이 저하될 우려가 있다. 심초 섬유 (A)의 섬유 길이로는 5 내지 100㎜가 바람직하고, 20 내지 80㎜가 보다 바람직하다. 섬유 길이가 짧은 것을 사용한 경우에는, 필터 여과재를 플리츠 가공할 때의 꺾임성이 향상된다.
폴리에스테르 섬유 (B)는 그 자체의 강성이 커서, 부직포에 강성을 부여한다. 폴리에스테르 섬유 (B)로는 PET 섬유, 폴리프로필렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌나프탈레이트 섬유 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도 PET 섬유가 적절하게 사용된다.
폴리에스테르 섬유 (B)의 섬도로는 1 내지 50dtex가 바람직하고, 6 내지 25dtex가 보다 바람직하다. 섬도가 1dtex 미만이면 압력 손실이 너무 커질 우려가 있고, 섬도가 50dtex를 초과하면, 포집 효율이 저하될 우려가 있다. 폴리에스테르 섬유 (B)의 섬유 길이로는, 5 내지 100㎜가 바람직하고, 20 내지 80㎜가 보다 바람직하다. 섬유 길이가 짧은 것을 사용한 경우에는, 필터 여과재를 플리츠 가공할 때의 꺾임성이 향상된다.
심초 섬유 (C)는 폴리에스테르 섬유 (B)와의 접착 및 심초 섬유 (C)끼리에서 접착을 일으키게 함으로써 부직포에 보다 높은 강성을 부여한다.
심초 섬유 (C)의 심부를 구성하는 폴리에스테르로는 PET, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있고, 그 중에서도 PET가 바람직하다.
심초 섬유 (C)의 초부를 구성하는 공중합 폴리에스테르로는 PET, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르에 프탈산, 이소프탈산, 5-나트륨 술포이소프탈산, 아디프산, 세박산, 1,4-부탄디올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, ε-카프로락톤, 락트산 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 공중합한 것을 들 수 있다. 공중합 폴리에스테르는 공중합 PET인 것이 바람직하고, PET에 이소프탈산을 공중합한 것, PET에 1,4-부탄디올을 공중합한 것, 및 PET에 ε-카프로락톤과 1,4-부탄디올을 공중합한 것이 물성 및 입수의 용이함의 관점에서 특히 바람직하다. 또한, 당해 공중합 폴리에스테르는 심초 섬유 (C)의 심부를 구성하는 폴리에스테르보다도 저융점인 것을 선택하도록 한다.
심초 섬유 (C)의 섬도로는 1 내지 10dtex가 바람직하고, 1 내지 6dtex가 보다 바람직하다. 섬도가 1dtex 미만이면 부직포의 압력 손실이 너무 커질 우려가 있고, 섬도가 10dtex를 초과하면, 섬유 사이의 접착 강도가 작아져서 부직포의 강성이 불충분해지는 동시에, 포집 효율이 저하될 우려가 있다. 심초 섬유 (C)의 섬유 길이로는 5 내지 100㎜가 바람직하고, 20 내지 80㎜가 보다 바람직하다. 섬유 길이가 짧은 것을 사용한 경우에는, 필터 여과재를 플리츠 가공할 때의 꺾임성이 향상된다.
종래에는 심초 섬유 (A)에 상당하는 섬유만으로 구성되는 부직포가 사용되었는데, 이렇게 본 발명의 부직포는, 심초 섬유 (A) 이외의 섬유와 혼방함으로써 심초 섬유 (A)의 함유량을 저감시키고, 열 라미네이트 후의 불소 수지 다공질막과 부직포의 계면에 있어서의 접착 부분을 저감시킨 것이다. 단일 종류의 섬유로 이루어지는 부직포에 있어서, 섬도를 크게(=부직포의 결이 거칠어지게) 해도 접착 부분을 저감시킬 수는 있지만, 이 경우, 열 라미네이트 시에 부직포와 불소 수지 다공질막의 접촉점이 적기 때문에, 각 접착 부분(접촉점)에 가해지는 압력이 커져서 불소 수지 다공질막에 대미지를 끼쳐, 포집 효율이 저하된다. 그러나 본 발명과 같이 혼방 부직포에 의해 접착 부분을 저감시켰을 경우에는, 열 라미네이트 온도에서는 용융되지 않는 폴리에스테르 섬유 (B)가 개재하여 존재하기 때문에, 열 라미네이트 시에 불소 수지 다공질막과 부직포와의 접촉점은 그다지 감소하지 않고, 폴리에스테르 섬유 (B)에 의해 압력이 분산된다. 이로 인해, 포집 효율을 떨어뜨리는 일 없이 압력 손실의 상승을 저감할 수 있는 것으로 추측된다. 그리고, 접착 부분의 감소에 의해 필터 여과재의 강성이 감소되지만, 그것을 폴리에스테르 섬유 (B) 및 심초 섬유 (C)와 혼방함으로써 보충하는 것이다.
이들 섬유 (A) 내지 (C)에 관하여, 불소 수지 다공질막과의 접착성, 부직포의 강성 및 얻어지는 필터 여과재의 압력 손실의 관점에서, 부직포 중 심초 섬유 (A)는 1 내지 80중량％ 함유되는 것이 바람직하고, 10 내지 40중량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다. 폴리에스테르 섬유 (B)는 10 내지 90중량％ 함유되는 것이 바람직하고, 20 내지 80중량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다. 심초 섬유 (C)는 1 내지 80중량％ 함유되는 것이 바람직하고, 10 내지 40중량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
부직포의 단위면적당 중량으로는, 부직포에 의한 보강 효과나 성형 가공성의 관점에서 10g/㎡ 이상이 바람직하고, 60g/㎡ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 비용이나 성형 가공성의 관점에서는 1000g/㎡ 이하가 바람직하고, 400g/㎡ 이하가 보다 바람직하다.
부직포의 공극률로는, 압력 손실의 관점에서 65％ 이상이 바람직하고, 70％ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 포집 효율 및 부직포의 강성의 관점에서 90％ 이하가 바람직하고, 85％ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 부직포의 공극률은 부직포에 사용된 섬유 자체의 밀도를 a, 부직포의 단위면적당 중량을 b, 부직포의 두께를 c로 하여, 하기식으로부터 구할 수 있다.
공극률(％)=[1-(b/a×c)]×100
부직포의 두께는, 특별히 제한은 없지만, 부직포의 강성 및 압력 손실의 관점에서, 200 내지 2000㎛가 바람직하고, 250 내지 1000㎛가 보다 바람직하다.
부직포는 공지 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 섬유 (A) 내지 (C)에 권축을 부여하여, 소정의 길이로 커트한 후, 용도 또는 그 요구 특성에 의해 결정한 비율로 혼면하고, 소면기나 에어 레이어 등으로 웹을 형성한 후, 열처리 장치를 통해서 섬유의 결합제 성분을 용융시켜서 섬유를 점접합시킴으로써 얻을 수 있다. 이 경우, 열처리 전에 니들링 가공을 행해도 좋다. 열처리 장치로는 열풍 순환 드라이어, 열풍 관류 드라이어, 석션 드럼 드라이어, 양키 드럼 드라이어 등이 사용되고, 결합제 성분의 융점에 따른 처리 온도와 처리 시간을 선정해서 처리를 행하면 된다. 또한 원하는 두께의 부직포를 얻기 위해서 접압을 컨트롤한 가열 롤러 사이에서 열 압착 처리를 행해도 좋다.
본 발명의 필터 여과재는 발액 처리(발수 처리 및/또는 발유 처리)되어 있어도 좋다. 이 경우, 발액 성능을 갖는 필터 여과재가 된다. 이러한 필터 여과재에서는, 필터 여과재가 포집한 물질을 세정에 의해 제거하거나, 기계적으로 털어내는 것이 용이해진다.
본 발명의 필터 여과재는 항균 처리되어 있어도 좋으며, 이 경우, 항균 성능을 갖는 필터 여과재가 된다. 이러한 필터 여과재에서는, 예를 들어 청소기 용도에 있어서는 청소기 내에서의 균의 증식을 억제할 수 있다.
본 발명의 필터 여과재는 소취 처리되어 있어도 좋고, 이 경우, 소취 성능을 갖는 필터 여과재가 된다. 이러한 필터 여과재에서는, 예를 들어 청소기 용도에 있어서는 청소기 내의 냄새를 저감할 수 있다.
본 발명의 필터 여과재는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라, 불소 수지 다공질막 및 혼방 부직포 이외의 것이 적층되어 있어도 좋다.
본 발명의 필터 여과재로는 복수매의 불소 수지 다공질막을 사용해도 좋고, 마찬가지로, 복수 매의 혼방 부직포를 사용해도 좋다. 이때, 불소 수지 다공질막과 혼방 부직포 중 어느 것이 최표면에 있어도 좋다.
본 발명의 필터 여과재는 필요에 따라 플리츠 가공되어 있어도 좋고, 플리츠의 형상에는 특별히 제한은 없다. 플리츠 가공은, 평판 형상의 필터 여과재를 풀어내서 연속 가공해도 좋고, 적당한 치수로 잘라낸 필터 여과재(단판)를 플리츠 형상으로 가공해도 좋다. 평판 형상의 필터 여과재의 플리츠 가공에는, 공지된 플리츠 가공기(로터리 플리츠기, 레시프로 플리츠기, 줄내기 플리츠기 등)를 사용할 수 있다. 플리츠 가공 시에 있어서의 필터 여과재에 대한 대미지를 억제하는 관점에서는, 레시프로 플리츠기를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필터 여과재에 있어서는, 불소 수지 다공질막 또는 부직포가 착색되어 있어도 좋다. 착색은 불소 수지 다공질막 또는 부직포의 원료에 안료를 혼련하거나, 부직포를 염색하거나, 후속 가공에 의해 안료 등을 부직포의 표면에 부착시키는 등의 공지 방법에 의해 행할 수 있다.
본 발명의 필터 여과재는 공지 방법에 따라, 불소 수지 다공질막 및 상기 혼방 부직포를 적층함으로써 제조할 수 있고, 불소 수지 다공질막 및 상기 혼방 부직포를 열 라미네이트함으로써 제조하는 것이 바람직하다. 열 라미네이트에 의하면, 심초 섬유 (A)의 초부의 폴리올레핀 중 적어도 일부가 용융되고, 불소 수지 다공질막과 혼방 부직포가 접착되어서 적층된다. 열 라미네이트는 불소 수지 다공질막 및 혼방 부직포를 중첩한 긴 롤에 대하여 연속적으로 행해도 좋고, 불소 수지 다공질막 및 혼방 부직포를 중첩한 짧은 시트에 대하여 개별로 행해도 좋다. 열 라미네이트의 방법으로서 구체적으로는, 불소 수지 다공질막 및 혼방 부직포를 중첩하고, 한 쌍의 열 롤 사이를 통과시켜서 열과 압력을 가하면 된다. 또한, 적층 방법으로는, 접착제나 핫 멜트제를 사용하는 방법도 가능한데, 이들을 사용하는 경우, 제조 공정의 증가에 의한 수율의 저하나, 가열시에 접착제로부터 아웃 가스가 발생한다는 불이익이 있다.
본 발명의 필터 여과재는 압력 손실이 작다는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명의 필터 여과재는 충분한 강성을 갖고, 또한 불소 수지 다공질막이 갖는 이점을 갖고 있다. 본 발명의 필터 여과재는 다양한 용도에 사용할 수 있으며, 예를 들어 클린룸 용도, 마스크 용도, 가전 제품 용도 등에 사용할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 필터 여과재를 구비한 필터 유닛이다.
필터 유닛의 형태로는 필터 백, 필터 튜브, 필터 패널 유닛, 필터 카트리지 등을 들 수 있다.
필터 유닛의 전형적인 구성으로는, 필터 유닛은 상술한 필터 여과재와, 지지 프레임을 갖는다. 필터 유닛은 공지 방법에 따라, 예를 들어 필터 여과재 및 지지 프레임을 구성하는 수지를 사용해서 인서트 성형함으로써 제조할 수 있다.
도 1에 본 발명의 필터 유닛 구성예를 도시한다. 플리츠 가공된 필터 여과재(1)의 주위가 지지 프레임(2)에 의해 지지되어 필터 유닛(3)이 구성되어 있다. 필터 여과재(1)는 플리츠 가공되어 있지 않은 것을 사용하는 것도 가능하다.
필터 여과재(1)는 도 2에 도시한 바와 같이, 불소 수지 다공질막(4)과 혼방 부직포(5)가 적층된 구조를 갖고 있다.
지지 프레임(2)의 재료에는 수지가 사용되고 있고, 수지로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 각종 엘라스토머 등을 사용할 수 있으며, 일반적으로는 폴리프로필렌, ABS가 사용되지만, 치수 정밀도의 확보가 용이하고, 사용시에 있어서의 변형을 억제할 수 있는 점에서 ABS가 적합하다. 또한, 수지는 유리 섬유 등의 필러를 포함하고 있어도 좋고, 이때 지지 프레임(2)의 치수 정밀도가 더욱 향상된다.
필터 유닛(3)을 사용하면, 필터 여과재(1)의 플리츠 형상의 골부에 있어서 집진할 수 있고, 필터 유닛의 하류측으로부터 이 골부에 충격을 줌으로써, 제진하는 것도 용이하다.
본 발명의 필터 유닛은 압력 손실이 작고, 다양한 용도에 사용할 수 있다. 예를 들어, 클린룸용 에어 필터 유닛, 가전 제품용 필터 유닛 등으로 사용할 수 있고, 특히 적합한 용도는 청소기용 필터 유닛이다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
먼저, PTFE 파인 파우더(상품명 「폴리프론F-104」, 다이킨고교사 제조) 100중량부에 대하여 액상 윤활제로서 탄화수소유(상품명 「아이소파M」, 엣소세키유사 제조) 25중량부를 균일하게 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합물을 압력 20㎫로 압축 예비 성형한 후, 예비 성형물을 로드 형상으로 압출 성형하고, 또한 이 로드 형상의 압출 성형물을 한 쌍의 금속 롤을 통해서 압연하여, 두께 0.2㎜, 폭 150㎜의 띠 형상의 PTFE 시트를 얻었다.
이어서, 얻어진 시트를 220℃로 가열하여, 당해 시트에 포함되는 액상 윤활제를 제거한 후, 미소성인 채로 배율 20배로 MD 방향(기계 방향)으로 연신하고, 계속해서 배율 30배로 TD 방향(횡단 방향)으로 연신하며, 또한 치수를 고정한 상태에서 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하여, 띠 형상의 PTFE 다공질막을 얻었다. 이 PTFE 다공질막의 평균 구멍 직경은 10㎛이고, 공기를 유속 5.3㎝/초로 투과시켰을 때에 발생하는 압력 손실은 40㎩이며, 피여과 기체의 유속을 5.3㎝/초로 하고, 포집 대상 입자의 입경을 0.3 내지 0.5㎛의 범위로 했을 때의 포집 효율은 80％였다.
통기성 지지재로서, 두께 300㎛의 3성분 단섬유 혼방 부직포를 준비하였다. 이 부직포는 PET/PE 심초 섬유(25중량％, 섬도 4.4dtex, 섬유 길이 51㎜), PET 섬유(40중량％, 섬도 17dtex, 섬유 길이 51㎜) 및 PET/이소프탈산 공중합 PET 심초 섬유(35중량％, 섬도 4.4dtex, 섬유 길이 51㎜, 공중합 성분 연화점 110℃)를 성분으로 하고 있다. 또한 단위면적당 중량은 100g/㎡, 공극률은 75％로 하였다.
상기에서 제작한 PTFE 다공질막의 양측을 2매의 부직포 사이에 끼워 넣고, 온도 200℃, 압력 약 0.1 내지 0.5k㎩로 열 라미네이트해서 3층 구조의 필터 여과재를 얻었다.
<실시예 2>
실시예 1에서 사용한 3성분 단섬유 혼방 부직포의 두께를 750㎛, 단위면적당 중량을 200g/㎡, 공극률을 80％로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 필터 여과재를 얻었다.
<비교예 1>
3성분 혼방 부직포를, 두께 350㎛의 3성분 적층 부직포로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 필터 여과재를 제조하였다. 3성분 적층 부직포는 PET/PE 심초 섬유층(25중량％, 섬도 2.2dtex, 섬유 길이 51㎜), PET 섬유층(50중량％, 섬도 17dtex, 섬유 길이 51㎜), PET/이소프탈산 공중합 PET 심초 섬유층(25중량％, 섬도 2.2dtex, 섬유 길이 51㎜)을 갖고, PET/PE 심초 섬유층이 적층된 면에 있어서, PTFE 다공질막과 열 라미네이트하였다. 3성분 적층 부직포의 단위면적당 중량은 100g/㎡, 공극률은 79％로 하였다.
<압력 손실의 측정>
유효 면적 100㎠의 원기둥 형상 홀더에 실시예 및 비교예의 필터 여과재를 세트하고, 필터 여과재의 양면에서 압력차를 발생시켜서 당해 필터 여과재에 공기를 투과시켰다. 투과하는 공기의 유속을 유량계로 5.3㎝/sec(유량 31.8㎥/min)로 조정했을 때의 압력 손실을 압력계(manometer)로 측정하였다. 이 측정은, 사용한 부직포에 대해서도 행하였다. 또한, 실시예 및 비교예의 불소 수지 다공질막과 부직포를 간단히 중첩한 샘플에 대해서 마찬가지의 실험을 행하였다. 이 샘플에 관한 측정 결과를 라미네이트 전의 압력 손실로 하고, 필터 여과재의 압력 손실 값을 라미네이트 전의 압력 손실의 값으로 나눈 값을 사용하여, 라미네이트 시의 압력 손실 상승률을 구하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00001
표 1로부터, 실시예의 필터 여과재의 압력 손실은, 비교예의 압력 손실과 비교해서 6.5 내지 11.4㎩ 작았다. 또한, 라미네이트시의 압력 손실 상승률을 비교하면, 실시예는 10 내지 28％로 라미네이트에 의한 압력 손실이 작았다.
이것은, 부직포를 PET/PE 심초 섬유 이외의 성분을 첨가한 혼방계로 했기 때문에, 부직포 표면에 존재하는 PE의 양이 적어졌기 때문으로 생각된다. 이에 의해, 열 라미네이트 후에 있어서, PTFE 다공질막과 부직포와의 접착점이 적어지고, PE에 의해 막힌 PTFE 다공질막의 구멍 수가 감소했기 때문으로 생각된다.
본 발명의 혼방 부직포는, 불소 수지 다공질막 타입 필터 여과재의 통기성 지지재에 사용된다. 본 발명의 필터 여과재는 클린룸 용도, 마스크 용도, 가전 제품 용도에 사용할 수 있다. 본 발명의 필터 유닛은, 클린룸용 에어 필터 유닛, 가전 제품용 필터 유닛 등으로 사용할 수 있고, 특히 청소기용 필터 유닛에 적절하게 사용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 불소 수지 다공질막, 및 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재로서,
    당해 통기성 지지재가, 심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포인 필터 여과재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 폴리에틸렌을 사용한 심초 섬유이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 상기 심초 섬유 (C)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 심초 섬유인 필터 여과재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 혼방 부직포에, 상기 심초 섬유 (A)가 10 내지 40중량％, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 20 내지 80중량％, 상기 심초 섬유 (C)가 10 내지 40중량％ 함유되어 있는 필터 여과재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)의 섬도가 1 내지 6dtex이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)의 섬도가 6 내지 25dtex이며, 상기 심초 섬유 (C)의 섬도가 1 내지 6dtex인 필터 여과재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혼방 부직포의 공극률이 65％ 이상이고, 단위면적당 중량이 60g/㎡ 이상인 필터 여과재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 불소 수지 다공질막이 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막인 필터 여과재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)의 초부의 폴리올레핀 중 적어도 일부가 용융됨으로써, 상기 불소 수지 다공질막과 상기 혼방 부직포가 적층되어 있는 필터 여과재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 불소 수지 다공질막의 평균 구멍 직경이 0.01 내지 100㎛이고, 공기를 유속 5.3㎝/초로 투과시켰을 때에 발생하는 압력 손실이 10 내지 300㎩이며, 피여과 기체의 유속을 5.3㎝/초로 하고, 포집 대상 입자의 입경을 0.3 내지 0.5㎛의 범위로 했을 때의 포집 효율이 60％ 이상인 필터 여과재.
  9. 제1항에 기재된 필터 여과재를 구비한 필터 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 청소기용인 필터 유닛.
  11. 불소 수지 다공질막과, 당해 불소 수지 다공질막의 적어도 한쪽 표면 상에 적층된 통기성 지지재를 갖는 필터 여과재에 있어서의 통기성 지지재로서 사용되는 혼방 부직포로서,
    심부에 폴리에스테르, 초부에 폴리올레핀을 사용한 심초 섬유 (A), 폴리에스테르 섬유 (B), 및 심부에 폴리에스테르, 초부에 공중합 폴리에스테르를 사용한 심초 섬유 (C)를 포함하는 혼방 부직포.
  12. 제11항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 폴리에틸렌을 사용한 심초 섬유이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)가 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 상기 심초 섬유 (C)가 심부에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부에 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 심초 섬유인 혼방 부직포.
  13. 제11항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)를 10 내지 40중량％, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)를 20 내지 80중량％, 상기 심초 섬유 (C)를 10 내지 40중량％ 함유하는 혼방 부직포.
  14. 제11항에 있어서, 상기 심초 섬유 (A)의 섬도가 1 내지 6dtex이고, 상기 폴리에스테르 섬유 (B)의 섬도가 6 내지 25dtex이며, 상기 심초 섬유 (C)의 섬도가 1 내지 6dtex인 혼방 부직포.
  15. 제11항에 있어서, 공극률이 65％ 이상이고, 단위면적당 중량이 60g/㎡ 이상인 혼방 부직포.
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