KR20150076934A - 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 섬유층들이 적층된 다층 구조로 형성되어 단층구조의 필터여과재에 대비하여 압력손실을 절감시킴과 동시에 포집효율을 획기적으로 높일 수 있으며, 제조 후 타 부직포에 초음파 융착되는 제1 섬유층이 유리섬유로만 구성되었을 때 접착성이 떨어져 타 부직포와의 결속이 이루어지지 않는 문제점을 해결하기 위해 제1 섬유층에 적정 비율의 합성섬유를 혼합함으로써 초음파 융착 시 타 부직포와의 접착성을 현저히 높일 수 있고, 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 형성하는 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리들이 액상으로 적층되기 때문에 니들 펀칭, 열융착 등과 같은 별도의 수단 없이 층간결속력이 우수할뿐만 아니라 층간 결속으로 인한 섬유 원형의 손상 및 변형을 개선할 수 있으며, 제1 필터슬러리가 0.03 ~ 0.06질량%의 헤드박스농도로, 제2 필터슬러리가 0.05 ~ 1.00질량%의 헤드박스농도로 적층됨으로써 제1 섬유층은 벌키층의 기능을 수행하고, 제2 섬유층은 조밀층의 기능을 수행하여 필터효율을 더욱 높일 수 있는 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법{HEPA filter of multi-layered structure for joining ultrasonic and method therefor}
본 발명은 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 필터슬러리들이 액상으로 적층되어 층간결속력, 압력손실 및 포집효율의 성능을 현저히 높임과 동시에 제조 후 타 부직포와 접촉되어 초음파 융착되는 제1 섬유층의 접착성을 높일 수 있는 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 레이저, 전기 소작기, 초음파 절단기 등과 같은 의료기기는 외과, 피부과, 성형외과 등의 다양한 분야에 절제, 절단, 지혈 등을 위해 널리 사용되고 있고, 의료기기를 이용한 수술은 조직의 단백질 및 지방이 기화 및 파괴시키기 때문에 다양한 종류의 가스(이하 수술용 유해가스라고 함)를 발생시킨다.
이러한 수술용 유해가스는 수술 부위의 시야를 방해하여 수술 시간의 지연을 초래함과 동시에 악취를 발생시키고, 인간의 심혈 및 호흡에 문제를 발생시킬 수 있는 일산화탄소, 미립자 및 전염력이 있는 세균 빛 바이러스 등을 포함하여 인체에 매우 유해한 단점을 갖는다.
이에 따라 수술 시 발생하는 수술용 유해가스에 대한 다양한 연구들이 진행되었고, 특히 미국의 국가기관인 국립 직업안전 보건원(the National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH), 미국 직업안전 및 보건행정(United States Occupational Safety and Health Administration, OSHA), AORN(the Association of perioperative Registered Nurses) 및 American National Standard Institute(ANSI) 등에서는 수술용 연기가 피부, 호흡기 및 여러 기관(organ)에 매우 유해할 뿐만 아니라 돌연변이 또는 암을 유발할 수 있는 유해성분을 포함하기 때문에 환자 및 의료진들의 건강에 영향을 끼친다는 연구결과를 발표하였고, NIOSH와 OSHA에서는 수술용 연기의 허용 노출 농도(PEL: permissible exposure limit)를 제시하였다.
특히 복강경 수술은 환자의 복부에 천공을 형성한 후 트로카(Trocar)를 이용하여 천공을 통해 복부 내부로 내시경 및 수술기구를 삽입하며, 내시경을 통해 수술부위를 관찰하면서 수술로서, 복부를 절개하지 않고도 정밀한 수술을 수행할 수 있는 장점으로 인해 그 사용량이 점차 증가하고 있다.
이때 트로카는 탄산가스를 배출하는 밸브를 포함하여 복부 내부로 내시경 및 수술기구가 삽입되면 수술 시야를 확보하기 위하여 밸브에서 탄산가스를 배출함으로써 기복을 유지하도록 한다.
즉 복강경 수술은 복부를 직접 절개하지 않으면서도 정밀한 수술을 수행할 수 있는 장점을 갖으나, 전기소작기구, 레이저 및 초음파 절삭기 등의 기구의 사용횟수가 많으며, 폐쇄적이고 흡수적인 공간에서 이루어져 생성된 가스의 농축도가 과도하게 높고, 기복 유지를 위해 유입된 탄산가스로 인하여 수술용 유해가스의 노출정도가 높은 단점을 갖는다.
이에 따라 수술 시 발생하는, 특히 복강경 수술시 발생하는 유해가스로 인한 피해를 최소화하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있고, 이러한 연구 결과로서 수술기구 및 트로카에 필터를 부착하여 유해가스를 제거하는 방법이 연구되어 널리 사용되고 이다.
일반적으로 수술용 유해가스는 각종 다양한 성분의 유해성분을 포함하고 있기 때문에 의료기기용 필터의 필터효율을 높이기 위해서는 특정 유해성분에 대응되는 필터들을 제조한 후 이들을 초음파 융착하여 사용하여야 한다.
그러나 현재 시장에 출시된 제품은 단일재료의 필터가 사용되기 때문에 단일재료로 사용된 원료의 한계성을 극복하지 못하여 필터효율이 떨어지는 단점을 갖는다.
또한 서로 다른 부직포로 형성된 필터들을 초음파 융착하기 위해서는 부직포들 간에 접착성이 우수하여야 하나, 종래에는 타 부직포와의 접착성을 높이기 위한 별도의 수단을 포함하지 않아 초음파 융착 시 타 부직포와의 접착성이 떨어지게 되고, 이에 따라 초음파 융착 공정을 지속적으로 수행함으로써 부직포들 간의 접착성을 높이고 있다.
그러나 초음파 융착 공정이 지속적으로 수행되는 경우 초음파 융착 시 발생하는 마찰열이 섬유 원형 및 섬유의 원 성질을 변형 및 파괴하여 접착이 이루어지더라도 필터가 소망의 필터효율을 발휘하지 못하는 문제점이 발생한다.
미국등록특허 US 5,722,962(1998.03.03)에는 트로카에 필터를 장착하여 수술용 유해가스를 제거하기 위한 구조가 기재되어 있으나, 상기 필터는 단일재료 및 단층으로 형성되기 때문에 압력손실이 높을뿐만 아니라 포집효율이 낮은 한계를 갖는다.
또한 상기 필터는 타 부직포와 초음파 융착될 때 타 부직포와의 접착성을 높이기 위한 별도의 수단이 기재되어 있지 않아 전술하였던 바와 같이 초음파 융착 시 타 부직포와의 접착성이 떨어지게 되고, 이에 따라 초음파 융착 공정이 지속적으로 수행되어 마찰열로 인한 섬유 원형 및 섬유의 원 성질이 변형되는 문제점이 발생한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 해결과제는 섬유층들이 다층구조로 형성되어 압력손실을 절감시킴과 동시에 포집효율을 높일 수 있고, 제조 후 타 부직포와 접촉되어 초음파 융착되는 제1 섬유층에 적정 비율의 합성섬유를 함유함으로써 타 부직포와의 접착성 및 결속력을 높일 수 있는 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리들이 액상으로 적층되어 제조됨으로써 별도의 결속수단 없이 층간결속력이 우수한 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리가 액상으로 적층될 때 제1 필터슬러리의 헤드박스농도를 0.03 ~ 0.06질량%로, 제2 필터슬러리의 헤드박스농도를 0.05 ~ 1.00질량%로 적층함으로써 각 필터슬러리의 헤드박스농도 변형을 통해 최적의 압력손실 및 포집효율을 갖는 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리들 중 적어도 하나 이상에 발수제 1 ~ 5 중량%를 첨가하여 수분 침투로 인한 섬유 변형을 억제할 수 있는 초음파 융착이 가능한 다층구조의 의료용 헤파 필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 해결과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 액상으로 적층되며, 제조 후 타 부직포에 접촉되어 초음파 융착되는 상기 제1 섬유층의 접착성을 높이기 위한 헤파 필터 여과재에 있어서: 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반하여 상기 제1 섬유층을 형성하는 제1 필터슬러리를 제조하는 제1 필터슬러리 제조단계; 직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반하여 상기 제2 섬유층을 형성하는 제2 필터슬러리를 제조하는 제2 필터슬러리 제조단계; 상기 제1 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리와, 상기 제2 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리를 액상으로 적층시키는 액상적층단계; 상기 액상적층단계에 의해 적층된 양전하성 필터미디어의 수분을 흡입하는 수분제거단계; 상기 수분제거단계를 통과한 양전하성 필터미디어를 가압하는 가압단계; 상기 가압단계를 통과한 양전하성 필터미디어의 잔여수분을 제거하는 건조단계를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 액상적층단계는 상기 제1 필터슬러리를 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06질량%로, 상기 제2 필터슬러리를 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00 질량%로 적층시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 필터슬러리 제조단계는 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제1 필터조성물을 제조하는 제1 필터조성물 제조단계; 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 분산액 제조단계; 상기 제1 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 제1 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 상기 제1 필터슬러리를 제조하는 교반단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 교반단계는 상기 제1 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제2 필터슬러리 제조단계는 직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제2 필터조성물을 제조하는 제2 필터조성물 제조단계; 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 분산액 제조단계; 상기 제2 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 제2 필터조성물 1.5 ~ 2,5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 상기 제2 필터슬러리를 제조하는 교반단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 교반단계는 상기 제2 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 해결수단은 제조 후 타 부직포에 접촉되어 초음파 융착되는 섬유층의 접착성을 높이기 위한 헤파 필터 여과재에 있어서: 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반한 제1 필터슬러리로 형성되는 제1 섬유층; 직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반한 제2 필터슬러리로 형성되는 제2 섬유층을 포함하고, 상기 제1 섬유층 및 상기 제2 섬유층은 액상으로 적층되는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 제1 섬유층 및 상기 제2 섬유층은 액상으로 적층될 때 상기 제2 섬유층은 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00 질량%로, 상기 제1 섬유층은 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06 질량%로 적층되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 필터슬러리는 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%, 합성섬유 15 ~ 30 중량% 및 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제1 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 교반하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 필터슬러리는 상기 제1 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제2 필터슬러리는 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%과, 직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제2 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 교반하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제2 필터슬러리는 상기 제2 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 제조되는 것이 바람직하다.
상기 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 복수개의 섬유층들이 적층된 다층 구조로 형성되어 단층구조의 필터여과재에 대비하여 압력손실을 절감시킴과 동시에 포집효율을 획기적으로 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 제조 후 타 부직포에 초음파 융착되는 제1 섬유층이 유리섬유로만 구성되었을 때 접착성이 떨어져 타 부직포와의 결속이 이루어지지 않는 문제점을 해결하기 위해 제1 섬유층에 적정 비율의 합성섬유를 혼합함으로써 초음파 융착 시 타 부직포와의 접착성을 현저히 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 형성하는 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리들이 액상으로 적층되기 때문에 니들 펀칭, 열융착 등과 같은 별도의 수단 없이 층간결속력이 우수할뿐만 아니라 층간 결속으로 인한 섬유 원형의 손상 및 변형을 개선할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 제1 필터슬러리가 0.03 ~ 0.06질량%의 헤드박스농도로, 제2 필터슬러리가 0.05 ~ 1.00질량%의 헤드박스농도로 적층됨으로써 제1 섬유층은 벌키층의 기능을 수행하고, 제2 섬유층은 조밀층의 기능을 수행하여 필터효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 제1 필터조성물 및 제2 필터조성물 중 적어도 하나 이상에 발수제를 첨가하여 수분 침투로 인한 섬유의 변형 및 파손을 절감시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 헤파 필터 여과재의 함유성분을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 제1 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정도이다.
도 4는 제2 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재의 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 6은 도 5의 액상적층단계에 적용되는 필터섬유 적층장치를 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 6에서 루프판을 제외한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재를 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 헤파 필터 여과재의 함유성분을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1과 2의 헤파 필터 여과재(1)는 서로 다른 섬유성분 및 헤드박스농도를 갖는 필터슬러리들이 액상으로 적층된 후 탈수 및 건조되어 제1 섬유층(3) 및 제2 섬유층(5)의 2층 구조를 형성함으로써 별도의 결속수단 없이 층간결속력이 우수할 뿐만 아니라 압력손실이 절감되며, 포집효율이 증가하게 된다. 이때 제1 섬유층(3)은 초음파 융착 시 타부직포와 접착되는 영역이기 때문에 제1 섬유층(3)을 형성하는 제1 필터슬러리에 합성섬유를 포함하여 타 부직포와의 접착 및 결속력을 높일 수 있다.
또한 도면에서는 설명의 편의를 위해 헤파 필터 여과재(1)가 2층 구조로 형성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 헤파 필터 여과재(1)의 층구조는 이제 한정되지 않으며, 적어도 2개 이상의 섬유층들로 이루어지는 다층구조로 형성될 수 있다.
제1 섬유층(3)은 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유(이하 장섬유라고 함)(31) 65 ~ 80 중량%와, 직경 2denier/ 12mm의 합성섬유(33) 15 ~ 30 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물(40) 1.5 ~ 2.5 중량%에 물(80) 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시킨 제1 필터슬러리(30)가 탈수 및 건조되어 형성된다.
제2 섬유층(5)은 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유(이하 초극세 단섬유라고 함)(51) 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유(53) 15 ~ 40 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물(60) 1.5 ~ 2.5 중량%에 물(80) 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시킨 제2 필터슬러리(50)가 탈수 및 건조되어 형성된다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 제1 섬유층(3)은 제1 필터슬러리(30) 95 ~ 99 중량%에 공지된 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합함으로써 수분 침투로 인한 섬유 변형 및 파손율이 절감되도록 한다.
이때 제1 필터슬러리(30)는 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06질량%로, 제2 필터슬러리(50)는 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00질량%로 액상으로 적층되고, 제1 필터슬러리(30) 및 제2 필터슬러리(50)의 적층은 후술되는 도 6의 필터섬유 적층장치(300)에 의하여 이루어진다.
제1 필터슬러리(30)는 제1 섬유층(3)을 형성하는 필터슬러리이며, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유(이하 장섬유라고 함)(31) 65 ~ 80 중량%와, 직경 2denier/ 12mm의 합성섬유(33) 15 ~ 30 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물(40) 1.5 ~ 2.5 중량%에 물(80) 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시켜 제조되며, 0.03 ~ 0.06질량%의 헤드박스농도로 액상으로 적층된다. 이때 합성섬유(33)는 초음파 융착 시 타 부직포와의 접착력을 높임과 동시에 섬유 간 결속력을 증가시키는 기능을 수행하며, 함유량이 만약 15 중량% 미만이면 합성섬유의 함유량이 과도하게 줄어 초음파 융착 시 소망의 접착성을 기대할 수 없게 되고, 만약 30 중량%를 초과하면 장섬유(31)의 함유량이 낮아져 소망의 필터효율을 발휘하지 못하는 문제점이 발생한다.
또한 제1 필터슬러리(30)는 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유(이하 장섬유라고 함)(31) 65 ~ 80 중량%를 포함하고, 장섬유(31)는 함유량이 65 중량% 미만이면 유리섬유의 함유량이 낮아져 필터효율이 떨어지게 되고, 함유량이 80 중량%를 초과하면 유리섬유의 함유량이 높아져 탈수 공정 시 탈수가 제대로 이루어지지 않아 지필이 형성되지 않는 문제점이 발생한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재(1)는 제조 후 타 부직포와 초음파 융착되는 제1 섬유층(30)에 합성섬유를 적정한 비율로 혼합함으로써 타 부직포와의 접착력을 높일 수 있게 된다.
제2 필터슬러리(50)는 제2 섬유층(5)을 형성하는 필터슬러리이며, 직경 0.01 ~ 1.0㎛ 이하의 초극세 단섬유(51) 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유(53) 15 ~ 40 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물(60) 1.5 ~ 2.5 중량%에 물(80) 97.5 ~ 98.5 중량%를 교반시켜 제조되며, 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 액상으로 적층된다.
초극세 단섬유(51)는 붕규산 유리, 내산성을 갖는 C 유리, 전기 절연성을 갖는 E 유리(무알칼리 유리), 저붕소 유리 및 실리카 유리들 중 하나이거나 또는 적어도 2개 이상이 혼합된 것들 중 어느 하나인 유리 단섬유로 형성된다.
또한 초극세 단섬유(51)의 함유량이 55중량% 미만이면 단섬유의 함유량이 낮아져 소망의 필터효율을 기대할 수 없게 되고, 80중량%를 초과하면 분진이 탈착될 때 섬유가 파괴되거나 또는 탈수 공정 시 탈수가 제대로 이루어지지 않아 지필이 형성되지 않는 문제점이 발생한다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 제2 섬유층(3)은 제1 필터슬러리(30) 95 ~ 99 중량%에 공지된 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합함으로써 수분 침투로 인한 섬유 변형 및 파손율이 절감되도록 한다.
이와 같이 제조된 제1 필터슬러리(30) 및 제2 필터슬러리(50)들은 후술되는 도 6의 필터섬유 적층장치(300)에 의해 액상으로 적층됨으로써 다층구조로 형성되어 압력손실을 절감시킴과 동시에 포집효율을 높일 수 있고, 별도의 결속수단 없이 층간결속력이 증가하며, 타 부직포에 접촉되어 초음파 융착이 이루어지는 제1 섬유층(30)을 형성하는 제1 필터슬러리(30) 15 ~ 30 중량%의 합성섬유(53)를 함유하여 타 부직포와의 접착성을 높일 수 있게 된다.
또한 제1 필터슬러리(30) 및 제2 필터슬러리(50)들은 액상으로 적층될 때 0.03 ~ 0.06 질량% 및 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 적층되기 때문에 제2 섬유층(3)은 공극이 작은 조밀층을 형성하고, 제1 섬유층은 제2 섬유층에 비해 공극이 큰 벌키층을 형성함으로써 포집효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
또한 헤파 필터 여과재(1)는 제1 필터슬러리(30) 및 제2 필터슬러리(50)들이 서로 다른 헤드박스농도로 적층되면 후술되는 도 6의 필터섬유 적층장치(300)의 흡입부(308) 및 건조부(미도시)를 통하여 수분을 제거하고, 롤러에 의하여 가압되어 성형성 및 결속력을 높인다. 이때 수분제거공정 및 가압공정은 필터여과재 제조방법에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 제1 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정도이다.
제1 필터슬러리 제조단계(S10)는 제1 필터조성물 제조단계(S11), 분산액 제조단계(S12) 및 교반단계(S13)로 이루어진다.
제1 필터조성물 제조단계(S11)는 장섬유(51), 합성섬유(53) 및 바인더(55)로 구성되는 제1 필터조성물을 준비하는 단계이다. 이때 장섬유(51)는 1.0 ~ 10.0㎛의 직경 및 65 ~ 80 중량%로, 합성섬유(53)는 2denier/ 12mm의 직경 및 15 ~ 30 중량%로, 바인더(55)는 1 ~ 5 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.
분산액 제조단계(S12)는 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 공정단계이다.
교반단계(S13)는 제1 필터조성물 제조단계(S11)에 의해 제조된 제1 필터조성물과, 분산액 제조단계(S12)에 의해 제조된 분산액을 펄퍼(Pulper)에 유입한 후 교반시켜 제1 필터슬러리(30)를 제조하는 공정단계이다. 이때 제1 필터슬러리(30)는 97.5 ~ 98.5 중량%의 분산액과, 1.5 ~ 2.5 중량%의 제1 필터조성물로 구성되는 것이 바람직하다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 교반단계(S13)는 제1 필터조성물 95 ~ 99 중량%에 공지된 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합하는 발수제 혼합단계를 더 포함하고, 발수제가 혼합된 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1 필터슬러리 제조단계(S10)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 필터조성물 제조단계(S11), 분산액 제조단계(S12) 및 교반단계(S13)의 공정들을 통해 제조되고, 후술되는 도 5의 제1 혼합단계(S30)로 공급된다.
도 4는 제2 필터슬러리 제조단계를 나타내는 공정도이다.
제2 필터슬러리 제조단계(S20)는 제2 필터조성물 제조단계(S21), 분산액 제조단계(S22) 및 교반단계(S23)로 이루어진다.
제2 필터조성물 제조단계(S21)는 초극세 단섬유(31), 장섬유(33) 및 바인더(35)로 구성되는 제2 필터조성물을 준비하는 단계이다. 이때 초극세 단섬유(31)는 0.01 ~ 1.0㎛의 직경 및 55 ~ 80 중량%로, 장섬유(33)는 1.0 ~ 10.0㎛의 직경 및 15 ~ 40 중량%로, 바인더(35)는 1 ~ 5 중량%로 구성되는 것이 바람직하다.
분산액 제조단계(S22)는 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 공정단계이다.
교반단계(S23)는 제2 필터조성물 제조단계(S21)에 의해 제조된 제2 필터조성물과, 분산액 제조단계(S22)에 의해 제조된 분산액을 펄퍼(Pulper)에 유입한 후 교반시켜 제2 필터슬러리(50)를 제조하는 공정단계이다. 이때 제2 필터슬러리(50)는 97.5 ~ 98.5 중량%의 분산액과, 1.5 ~ 2.5 중량%의 제2 필터조성물로 구성되는 것이 바람직하다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 교반단계(S23)는 제2 필터조성물 95 ~ 99 중량%에 공지된 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합하는 발수제 혼합단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제2 필터슬러리 제조단계(S20)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 필터조성물 제조단계(S21), 분산액 제조단계(S22) 및 교반단계(S23)의 공정들을 통해 제조되고, 후술되는 도 5의 제2 혼합단계(S40)로 공급된다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재의 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 헤파 필터 여과재의 제조공정(S1)은 전술하였던 도 3의 제1 필터슬러리 제조단계(S10)와, 도 4의 제2 필터슬러리 제조단계(S20)와, 제1 필터슬러리 제조단계(S10)에 의해 제조된 제1 필터슬러리(30)를 0.03 ~ 0.06 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시킨 혼합물(이하 제1 수지용액이라고 함)을 제조하는 제1 혼합단계(S30)와, 제2 필터슬러리 제조단계(S20)로부터 제조된 제2 필터슬러리(50)를 0.05 ~ 0.10 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시킨 혼합물(이하 제2 수지용액이라고 함)을 제조하는 제2 혼합단계(S40)와, 제1 혼합단계(S30) 및 제2 혼합단계(S40)에 의해 제조된 제1 수지용액 및 제2 수지용액을 후술되는 도 6의 액상적층장치(300)를 통해 액상으로 적층시키는 액상적층단계(S50)와, 액상적층단계(S50)에 의해 2층으로 적층된 필터미디어를 탈수 및 경화시키는 수분제거단계(S60)와, 수분제거단계(S60)에 의해 수분이 제거된 필터미디어를 가압시키는 가압단계(S70)와, 2층 구조의 필터미디어의 남아있는 수분을 제거하는 건조단계(S80)로 이루어진다.
제1 혼합단계(S30)는 제1 필터슬러리 제조단계(S10)에 의해 제조된 제1 필터슬러리(30)를 0.03 ~ 0.06 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시켜 제1 수지용액을 제조한다. 이때 제조된 제1 수지용액은 제1 섬유층(3)을 형성한다.
제2 혼합단계(S40)는 제2 필터슬러리 제조단계(S20)에 의해 제조된 제2 필터슬러리(50)를 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시켜 제2 수지용액을 제조한다. 이때 제조된 제2 수지용액은 제2 섬유층(5)을 형성한다.
이때 본 발명에서는 제1 혼합단계(S30) 및 제2 혼합단계(S40)에 의해 제조된 제1 수지용액은 제1 필터슬러리(30)가 0.03 ~ 0.06 질량%의 헤드박스농도로, 제2 수지용액은 제2 필터슬러리(50)가 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 제1 수지용액 및 제2 수지용액의 헤드박스농도는 이에 한정되지 않으며, 제1 수지용액에 의해 형성되는 제1 섬유층(3)이 제2 수지용액에 의해 형성되는 제2 섬유층보다 공극이 크게 형성되도독 제1 필터슬러리(30) 및 제2 필터슬러리(50)의 헤드박스농도가 설정될 수 있다.
액상적층단계(S50)는 제1 혼합단계(S30)에 의해 제조된 제1 수지용액 및 제2 혼합단계(S40)에 의해 제조된 제2 수지용액을 후술되는 도 6의 액상적층장치(300)를 통해 액상으로 적층시키는 공정 단계이다.
수분제거단계(S60)는 액상적층단계(S50)에 의해 액상으로 적층된 슬러리의 수분을 제거하는 공정 단계이며, 후술되는 도 6의 액상적층장치(300)의 흡입부(308) 및 수분제거장치를 통해 슬러리의 수분을 제거한다. 이때 흡입부(308)는 10 ~ 100cmHg의 진공압으로 공기를 흡입하는 것이 바람직하다.
가압단계(S70)는 수분제거단계(S60)로부터 건조된 필터미디어를 가압하여 층간 결속력을 높일 뿐만 아니라 필터미디어의 성형성을 유지하도록 하는 공정단계이다. 이때 가압단계(S70)는 도면에는 도시되지 않았지만 인접하게 위치하여 대향되게 회전되는 롤러들 사이로 필터미디어를 통과시켜 필터미디어를 가압하고, 롤러들은 100∼1,000 kgf/㎠의 압력이 발생하도록 한다.
건조단계(S80)는 가압단계(S70)를 수행한 필터미디어의 남아있는 잔여 수분을 제거하는 공정을 수행한다.
도 6은 도 5의 액상적층단계에 적용되는 필터섬유 적층장치를 나타내는 측면도이고, 도 7은 도 6에서 루프판을 제외한 사시도이다.
도 6과 7의 필터섬유 적층장치(300)는 액상적층단계(S50)에 적용되어 제1 혼합단계(S30)에 의해 제조된 제1 수지용액 및 제2 혼합단계(S40)에 의해 제조된 제2 수지용액들을 액상으로 적층시키는 장치이다.
또한 필터섬유 적층장치(300)는 일측면 및 상부면이 개구되어 내부 공간을 갖되 개구된 일측면이 경사면으로 형성되는 함체(311) 및 함체(311)의 개구된 상부면에 설치되는 덮개판(313)을 포함하는 수용부(301)와, 판재로 형성되어 수용부(301)의 함체(311) 내부에 설치되어 함체(311)의 내부공간을 제1 수용공간(322) 및 제2 수용공간(321)으로 분리시키는 분리부(303)와, 함체(311)의 제1 수용공간(322) 및 제2 수용공간(321)으로 제1 수지용액 및 제2 수지용액을 각각 유입시키는 제1 유입로(305) 및 제2 유입로(304)와, 양단부가 연결되는 판재로 형성되어 함체(311)의 경사진 개구부(331)에 소정 간격을 두고 설치됨으로써 함체(311)의 개구부(331)를 통해 배출되는 수지용액들이 상면에 액상으로 적층되는 루프판(306)과, 루프판(306)을 루프(Loop) 회전시키는 회전부(307)와, 함체(311)의 개구부(331)의 직하부에 위치하는 루프판(306) 영역의 하부에 설치되어 루프판(306)에 적층된 필터미디어의 수분을 흡입하는 흡입부(Suction)(308)와, 상부가 개구된 함체로 형성되되 루프판(306)의 경로에 따라 지면 위에 설치되어 흡입부(308) 및 루프판(306)으로부터 배수되는 물이 수용되는 저장부(309)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 필터섬유 적층장치(300)는 분리부(303)에 의해 함체(311)의 내부공간이 제1 수용공간(322) 및 제2 수용공간(321)으로 분리되고, 제1 수용공간(322)에는 제1 유입로(305)를 통해 제1 수지용액이 유입되어 수용되고, 제1 수용공간(322)의 상부에 형성되는 제2 수용공간(321)에는 제2 유입로(304)를 통해 제2 수지용액이 유입되어 수용된다.
또한 제1 수용공간(322) 및 제2 수용공간(321)에 수용된 제1 수지용액 및 제2 수지용액은 분리부의 단부로 이동되어 함체(311)의 경사지게 형성된 개구부(331)를 통해 루프판(306)의 상부로 유출된다. 이때 루프판(306)은 하부에서 상부를 향하는 방향(A)으로 이동되기 때문에 루프판(306)의 상면에 최초 제1 수지용액이 안착되면 제2 필터슬러리의 상부에 제2 수지용액이 적층되게 된다.
또한 함체(311)의 개구부(331) 및 루프판(306)의 경사각은 10 내지 45도로 형성되는 것이 바람직하다. 이때 개구부(331) 및 루프판(306)의 경사각이 만약 10도 미만이면 섬유층들이 평평한 상태로 적층되기 때문에 공기투과도가 소망의 값보다 증가하게 되고, 만약 45도 이상이면 루프판이 과도하게 경사짐에 따라 루프판 상면으로 배출되는 필터슬러리 용액의 필터섬유들이 적층되지 못한 상태로 루프판을 따라 하향 이동되기 때문에 적층공정이 효율적으로 이루어지지 않게 된다.
또한 루프판(306)은 친수성인 PET 재질의 메쉬 70 ~ 80의 극세사 메쉬인 것이 바람직하고, 슬러리의 적층높이 및 필터미디어의 두께에 대응하여 조절되며, 상세하게로는 10 ~ 100m/min의 속도로 루프 회전된다.
또한 루프판(306)의 상부에 적층된 필터미디어의 수분은 배수홈(미도시)을 통하여 루프판(306)의 하부로 배수되되 필터미디어의 섬유들은 배수홈을 통과하지 못한 상태로 루프판(306)의 상부에 침착된다. 이때 함체(311)의 개구부의 직하부 영역의 루프판(306)의 하부에 설치되는 흡입부(308)는 루프판(306)에 적층 형성된 필터미디어의 수분을 흡입함으로써 적층된 필터슬러리의 수분이 효율적으로 제거되게 된다.
흡입부(308)는 루프판(306)의 상부에 적층된 슬러리를 흡입하여 슬러리의 수분의 90%이상을 제거하며, 상세하게로는 10∼100cmHg의 진공압을 발생시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일실시예인 헤파 필터 여과재에 관해 실시예 및 비교예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 또한 다음의 실시예들은 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다.
표 1은 본 발명의 실시예 1 내지 3의 함유성분을 나타내는 표이다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3
제1 섬유층
(3)		 헤드박스농도(질량%) 0.05 0.05 0.05
초극세 단섬유(중량%)
(직경 0.5㎛)		 0 0 0
장섬유(중량%)
(직경 2.0㎛)		 67 80 75
합성섬유 중량% 30 17 22
직경 2denier/ 6m 2denier/ 6m 2denier/ 6m
바인더(중량%) 3 3 3
제2 섬유층
(5)		 헤드박스농도(질량%) 0.50 0.50 0.50
초극세 단섬유(중량%)
(직경 0.5㎛)		 70 70 70
장섬유(중량%)
(직경 2.0㎛)		 27 27 27
합성섬유 중량% 0 0 0
직경 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm
바인더(중량%) 3 3 3
표 1의 실시예 1 내지 3은 다음과 같다.
[실시예 1]
직경 2.0㎛의 장섬유 67 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 30 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[실시예 2]
직경 2.0㎛의 장섬유 80 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 17 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[실시예 3]
직경 2.0㎛의 장섬유 75 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 22 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[실험예 1]
- 압력손실 테스트
압력손실 테스트는 TSI사 8130 Model 시험기를 이용하여 유효면적 100㎠의 필터 여과재에 면 풍속 5.3cm/sec로 통풍하였을 때의 압력손실을 측정하였다.
[실험예 2]
- DOP(Dioctyl Phthalate) 포집효율 테스트
0.3㎛ 크기의 DOP(프탈산다이옥틸)를 포함하는 공기를 유효면적 100㎠의 필터 여과재에 면 풍속 5.3cm/sec로 통풍하였을 때 상류 및 하류로부터 DOP 투과율을 TSI 8130 Model로 측정하였다
[실험예 3]
- 접착성 테스트
엔바이오니아'사의 '프리필터(일반부직포)' 섬유를 본 발명의 제1 섬유층(3)에 초음파 융착한 후 실온에서 인장속도 200 mm/min의 속도로 'A' 섬유 및 제1 섬유층(3)에 인장 응력을 가해 접착 강도를 측정하였다.
표 2는 실험예 1 내지 3 에 대한 실시예 1 내지 3의 압력손실, 포집효율 및 접착 강도를 나타낸다.
시료 압력손실(mmAq) 포집효율(%) 중량(g/㎡) 두께(mm) 접착 강도(Kgf/㎠)
실시예 1 25.9 99.951 76 0.45 13.8
실시예 2 26.7 99.970 75.5 0.44 12.9
실시예 3 26.2 99.988 75.5 0.45 11.5
표 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 3은 압력손실이 25.9mmAq, 26.7mmAq, 26.2mmAq로, 포집효율이 99.951%, 99.970%, 99.988%로 측정되었다. 즉 본 발명의 헤파 필터 여과재(1)는 섬유층들이 2층 구조로 형성됨으로써 낮은 압력손실 및 높은 포집효율을 갖는 것을 알 수 있다.
또한 실시예 1 내지 3은 제1 섬유층(3)을 엔바이오니아'사의 '프리필터(일반부직포)' 섬유와 초음파 융착한 후 인장 응력을 가하였을 때 접착 강도가 13.8 Kgf/㎠, 12.9 Kgf/㎠, 11.5 Kgf/㎠로 측정되어 접착강도가 우수한 것을 알 수 있다. 이때 실시예 1은 실시예 2, 3에 비교하여 합성섬유의 함유량이 많아 접착 강도가 가장 높게 측정되었다.
표 3은 본 발명의 비교예 1 내지 6의 함유성분을 나타내는 표이고, 비교예 1 내지 6의 제2 섬유층은 실시예 1 내지 3의 제2 섬유층과 동일한 함유성분을 갖도록 구성하였다.
구 분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
제1 섬유층(3) 헤드박스농도(질량%) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
초극세 단섬유(중량%)
(직경 0.5㎛)		 0 0 0 0 0 0
장섬유(중량%)
(직경 2.0㎛)		 97 0 50 90 0 67
합성섬유 중량% 0 97 47 7 0 30
직경 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm
바인더(중량%) 3 3 3 3 0 3
제2 섬유층(5) 헤드박스농도(질량%) 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
초극세 단섬유(중량%)
(직경 0.5㎛)		 70 70 70 70 70 70
장섬유(중량%)
(직경 2.0㎛)		 27 27 27 27 27 27
합성섬유 중량% 0 0 0 0 0 0
직경 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm 2denier/ 6mm
바인더(중량%) 3 3 3 3 3 3
표 3의 비교예 1 내지 6은 다음과 같다.
[비교예 1]
직경 2.0㎛의 장섬유 97 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 30 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[비교예 2]
2denier/ 6mm의 합성섬유 97 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[비교예 3]
직경 2.0㎛의 장섬유 50 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 47 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[비교예 4]
직경 2.0㎛의 장섬유 90 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 7 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.05 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
[비교예 5]
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 75 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 17 중량%와, 2denier/ 3mm의 합성섬유 5 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 하나의 섬유층으로 이루어지는 헤파 필터 여과재.
[비교예 6]
직경 2.0㎛의 장섬유 67 중량%와, 2denier/ 6mm의 합성섬유 30 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제1 섬유층;
직경 0.5㎛의 초극세 단섬유 70 중량%와, 직경 2.0㎛의 장섬유 27 중량%와, 바인더 3 중량%를 혼합한 0.50 질량%의 헤드박스농도로 형성되는 제2 섬유층을 포함하는 헤파 필터 여과재.
이와 같이 비교예 1 내지 4는 제1 섬유층(3)의 합성섬유의 함유량을 변형하였고, 비교예 5는 하나의 섬유층(제2 섬유층)으로만 형성되고, 비교예 6은 제1 섬유층의 헤드박스농도를 변형하였다.
표 4는 실험예 1 내지 3에 대한 비교예 1 내지 6의 압력손실, 포집효율 및 인장 강도의 측정값을 나타낸다.
시료 압력손실(mmAq) 포집효율(%) 중량(g/㎡) 두께(mm) 접착 강도(Kgf/㎠)
비교예1 39.8 99.979 76 0.45 4.9
비교예2 28.1 97.812 75.5 0.44 16.2
비교예3 31.7 98.611 75.5 0.45 15.8
비교예4 37.4 99.965 76.1 0.45 6.4
비교예5 41.1 97.916 75.8 0.44 5.8
비교예6 36.2 98.994 75.4 0.44 10.9
표 4에 도시된 바와 같이 비교예 1 내지 6은 압력손실이 39.8mmAq, 28.1mmAq, 31.7mmAq, 37.4mmAq, 41.1mmAq, 36.2mmAq로, 포집효율이 99.979%, 99.812%, 98.611%, 99.965%, 97.916%, 98.994%로 측정되었다.
또한 비교예 1 내지 6은 접착 강도가 4.9 Kgf/㎠, 16.2 Kgf/㎠, 15.8 Kgf/㎠, 6.1 Kgf/㎠, 5.8 Kgf/㎠, 10.9 Kgf/㎠로 측정되었다.
표 4를 참조하여 비교예 1 내지 6을 살펴보면, 비교예 1은 합성섬유는 함유하지 않고 장섬유로만 구성되어 포집효율은 우수하나, 압력손실이 증가하며, 접착 강도가 매우 떨어지는 것을 알 수 있다.
비교예 2는 장섬유는 함유하지 않고 합성섬유로만 구성되어 압력손실이 절감됨과 동시에 접착 강도는 우수하나, 포집효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
비교예 3은 장섬유 50 중량% 및 합성섬유 47 중량%로 구성됨으로써 실시예 1 내지 3에 비교하여 접착강도는 우수하나, 압력손실이 증가하며, 포집효율이 떨어져 소망의 필터효율을 갖지 못하는 문제점이 발생한다.
비교예 4는 장섬유 90 중량% 및 합성섬유 7 중량%로 구성됨으로써 실시에1 내지 3에 비교하여 포집효율은 그대로 유지되나, 압력손실이 증가하며, 접착강도가 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.
비교예 5는 제2 섬유층으로, 즉 단층구조로 형성되어 압력손실이 현저히 증가하며, 포집효율 및 접착 강도가 떨어지는 것을 알 수 있다.
비교예 6은 실시예 1과 동일한 함유 성분으로 형성되되 0.50 질량%의 헤드박스농도로 적층됨으로써 접착 강도는 그대로 유지되나, 제1 섬유층의 벌키층으로서의 기능이 상실되어 압력손실이 증가하며, 포집효율이 떨어지는 것을 알 수 있다.
1:헤파 필터 여과재 3:제1 섬유층 5:제2 섬유층
30:제1 필터슬러리 50:제2 필터슬러리

Claims (12)

  1. 제1 섬유층 및 제2 섬유층이 액상으로 적층되며, 제조 후 타 부직포에 접촉되어 초음파 융착되는 상기 제1 섬유층의 접착성을 높이기 위한 헤파 필터 여과재에 있어서:
    직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반하여 상기 제1 섬유층을 형성하는 제1 필터슬러리를 제조하는 제1 필터슬러리 제조단계;
    직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반하여 상기 제2 섬유층을 형성하는 제2 필터슬러리를 제조하는 제2 필터슬러리 제조단계;
    상기 제1 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리와, 상기 제2 필터슬러리 제조단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리를 액상으로 적층시키는 액상적층단계;
    상기 액상적층단계에 의해 적층된 양전하성 필터미디어의 수분을 흡입하는 수분제거단계;
    상기 수분제거단계를 통과한 양전하성 필터미디어를 가압하는 가압단계;
    상기 가압단계를 통과한 양전하성 필터미디어의 잔여수분을 제거하는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재 제조방법.
  2. 청구항 1에서, 상기 액상적층단계는 상기 제1 필터슬러리를 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06질량%로, 상기 제2 필터슬러리를 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00 질량%로 적층시키는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터여과재 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2에서, 상기 제1 필터슬러리 제조단계는
    직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제1 필터조성물을 제조하는 제1 필터조성물 제조단계;
    용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 분산액 제조단계;
    상기 제1 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 제1 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 상기 제1 필터슬러리를 제조하는 교반단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재 제조방법.
  4. 청구항 3에서, 상기 교반단계는 상기 제1 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 2에서, 상기 제2 필터슬러리 제조단계는
    직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제2 필터조성물을 제조하는 제2 필터조성물 제조단계;
    용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 분산액 제조단계;
    상기 제2 필터조성물 제조단계에 의해 제조된 제2 필터조성물 1.5 ~ 2,5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 상기 제2 필터슬러리를 제조하는 교반단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재 제조방법.
  6. 청구항 5에서, 상기 교반단계는 상기 제2 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재 제조 방법.
  7. 제조 후 타 부직포에 접촉되어 초음파 융착되는 섬유층의 접착성을 높이기 위한 헤파 필터 여과재에 있어서:
    직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%와, 합성섬유 15 ~ 30 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반한 제1 필터슬러리로 형성되는 제1 섬유층;
    직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 후 물에 교반한 제2 필터슬러리로 형성되는 제2 섬유층을 포함하고,
    상기 제1 섬유층 및 상기 제2 섬유층은 액상으로 적층되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
  8. 청구항 7에서, 상기 제1 섬유층 및 상기 제2 섬유층은 액상으로 적층될 때 상기 제2 섬유층은 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00 질량%로, 상기 제1 섬유층은 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06 질량%로 적층되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
  9. 청구항 7 또는 8에서, 상기 제1 필터슬러리는
    용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 유리섬유인 장섬유 65 ~ 80 중량%, 합성섬유 15 ~ 30 중량% 및 바인더(35) 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제1 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
  10. 청구항 9에서, 상기 제1 필터슬러리는 상기 제1 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
  11. 청구항 7 또는 8에서, 상기 제2 필터슬러리는
    용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%과, 직경 0.01 ~ 1.00㎛의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 80 중량%와, 직경 1.0 ~ 10.0㎛의 장섬유 15 ~ 40 중량%와, 바인더 1 ~ 5 중량%를 혼합한 제2 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
  12. 청구항 11에서, 상기 제2 필터슬러리는 상기 제2 필터조성물 95 ~ 99 중량%에, 발수제 1 ~ 5 중량%를 혼합한 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터 여과재.
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