KR20160001433A - 발수성을 높인 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조밀층 및 벌키층이 액상으로 적층되어 포집효율을 높임과 동시에 압력손실을 낮출 수 있고, 아울러 조밀층에 AKD 발수제가 액상으로 혼합됨으로써 발수제가 조밀층을 형성하는 섬유들 전체에 균일하게 분포되어 발수성을 현저히 높일 수 있으며, 벌키층과, 벌키층의 상부에 액상으로 적층됨과 동시에 AKD 발수제가 첨가된 조밀층의 수분이 제거되면 조밀층의 외면에 제2 발수제를 분사함으로써 발수성을 더욱 증가시킬 수 있는 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

발수성을 높인 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법{air filter media of multi layered enhancing water repellency and manufacturing method therefor}

본 발명은 발수성을 높인 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 액상으로 섬유층을 적층시키는 습식공정을 수행함과 동시에 습식공정의 특성에 대응하여 발수성을 극대화시킬 수 있는 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

필터 여과재는 미세 먼지 및 이물질을 필터링하는 장치로서, 반도체 산업, 공기청정기, 반도체 산업, 전자산업 및 청소기 등의 다양한 분야에 사용되고 있고, 특정 공간에 설치되어 필터링 된 청정 공기를 특정 공간 내부로 유입시킴으로써 분진에 의하여 청정효율이 낮아지는 것을 예방할 뿐만 아니라 기기 및 제품의 불량률을 절감시키기 위해 사용되고 있다.

이러한 필터 여과재는 일반적으로 부직포 필터, 종이 필터 및 에어 필터 등이 사용되고 있고, 종이 필터는 얇고 조밀한 단층구조로 이루어지는 것으로서, 공기 중의 먼지를 필터링 하는 포집효율이 우수한 장점을 구조로 형성되기 때문에 포집되는 분진을 수용하는 공간이 부족하여 자주 교체되어야 하는 단점을 갖는다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명인에 출원된 국내등록특허 제10-1201759호(발명의 명칭 : 고농도 및 저농도의 2층 구조를 갖는 필터 여과재)에는 섬유층들을 형성하는 필터슬러리를 액상으로 적층시킴으로써 포집효율을 높임과 동시에 압력손실을 절감시킬 수 있는 필터여과재가 개시되어 있다.

도 1은 국내등록특허 제10-1201759호(발명의 명칭 : 고농도 및 저농도의 2층 구조를 갖는 필터 여과재)에 개시된 필터여과재 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1의 필터여과재 제조방법(이하 종래기술이라고 함)(S900)은 필터조성물 제조단계(S910)와, 펄프분산액 제조단계(S920), 필터슬러리 제조단계(S930), 조밀층 형성단계(S940), 벌키층 형성단계(S950), 수분제거단계(S960)로 이루어진다.

또한 종래기술(S900)은 필터조성물 제조단계(S910), 펄프분산액 제조단계(S920) 및 필터슬러리 제조단계(S930)를 통해 작은 직경을 갖는 유리섬유들이 분산액에 용해 및 교반된 필터슬러리를 제조하고, 서로 다른 헤드박스농도를 갖도록 필터슬러리를 물에 혼합시킨 후 상대적으로 큰 헤드박스농도로 제조된 필터슬러리 용액의 상부에 상대적으로 작은 헤드박스농도로 제조된 필터슬러리 용액을 적층(S940), (S950)시킴으로써 액상으로 섬유층들이 적층되는 필터여과재를 제조하기 위한 공정 단계이고, 이와 같이 섬유층들이 액상으로 적층됨에 따라 별도의 결속수단 없이도 섬유층들이 견고하게 결속됨과 동시에 포집효율을 높이며, 압력손실을 절감시킬 수 있게 된다.

그러나 종래기술(S900)은 별도의 발수제가 첨가되지 않아 발수성이 떨어지는 단점을 갖는다.

통상적으로 필터여과재의 발수성을 높이기 위한 방법으로는 필터여과재가 제조되면 제조된 필터여과재의 외면으로 공지된 발수제를 분사하는 방식이 널리 사용되고 있으나, 이러한 방법은 단순히 필터여과재의 외면에만 발수제가 코팅되는 것이기 때문에 발수제의 코팅이 벗겨지는 경우 발수성이 현저히 떨어지게 되는 단점을 갖는다.

또한 도 1의 종래기술(S900)은 액상으로 섬유층들이 적층되기 때문에 전술하였던 바와 같이 발수제를 분사시키기 위해서는 액상으로 적층된 섬유층에 남아있는 수분이 어느 정도 제거된 이후에 발수제 분사공정이 수행되어야 하기 때문에 공정시간이 지체될 뿐만 아니라 코팅된 발수제가 벗겨지는 경우 발수성이 현저히 떨어지게 되는 한계를 갖는다.

이와 같이 1)섬유층들을 액상으로 적층시켜 포집효율을 높일 뿐만 아니라 압력손실을 최소화하고, 2)발수성을 극대화할 수 있는 필터여과재에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 해결과제는 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리를 액상으로 적층시켜 조밀층 및 벌키층의 복층 구조를 형성하되 제1 필터슬러리에 3 ~ 5 중량%의 AKD(알킬케텐다이머) 발수제가 혼합됨으로써 종래와 같이 여과재의 외면에만 발수제가 코팅되는 것이 아니라 조밀층을 형성하는 섬유 전체에 발수제가 균일하게 분포되고, 이에 따라 포집효율을 높일뿐만 아니라 압력손실이 낮으며, 발수성을 극대화시킬 수 있는 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 실리콘계 발수수지, 불소계 발수수지 및 왁스계 발수수지 중 적어도 하나 이상이 혼합된 혼합물 25 ~ 35 중량%와, 아크릴 바인더 65 ~ 75 중량%를 혼합한 제2 발수제를 제조한 후 적층된 조밀층 및 벌키층에 남아있는 수분이 제거되면 조밀층의 외면으로 준비된 제2 발수제를 분사시킴으로써 발수성을 더욱 높일 수 있는 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 필터조성물이 0.1 ~ 1.0의 직경을 갖는 극세섬유 55 ~ 75 중량%와, 1.0 ~ 5.0의 직경을 갖는 미세섬유 10 ~ 25 중량%와, 5 이상의 직경을 갖는 촙 유리섬유 0 ~ 35 중량%로 구성됨으로써 직경 0.12m 이상의 파티클을 99.99% 이상 제거할 수 있는 복층구조의 에어필터 여과재 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 복수개의 섬유층으로 형성되는 다단식 필터여과재를 제조하기 위한 필터여과재 제조공정에 있어서: 직경 0.1 ~ 1.0의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 75 중량%, 직경 1.0 ~ 5.0의 유리섬유인 미세섬유 10 ~ 25 중량% 및 직경 5 이상의 유리섬유인 촙 유리 섬유 0 중량% 초과 내지 35 중량%로 이루어지는 필터조성물을 준비하는 필터조성물 준비단계; 용해액인 물에 농도 PH 2 ~ 4의 산 또는 분산제 중 어느 하나를 혼합한 분산액을 제조하는 분산액 제조단계; 상기 필터조성물에 의해 준비된 상기 필터조성물 95 ~ 98 중량%와, AKD(알킬케텐다이머) 발수제 3 ~ 5 중량%를 혼합한 후 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 용해 및 교반시킨 제1 필터슬러리를 제조하는 제1 교반단계; 상기 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 용해 및 교반시킨 제2 필터슬러리를 제조하는 제2 교반단계; 상기 제1 교반단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리를 기 설정된 제1 설정농도로 물에 혼합시켜 제1 필터슬러리 용액을 제조하는 제1 혼합단계; 상기 제2 교반단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리를 상기 제1 설정농도보다 낮은 기 설정된 제2 설정농도로 물에 혼합시켜 제2 필터슬러리 용액을 제조하는 제2 혼합단계; 상기 제2 혼합단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리 용액의 상부에 상기 제1 혼합단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리 용액을 적층시키는 액상적층단계; 상기 액상적층단계에 의해 적층된 섬유층들의 수분을 흡입하여 제거하는 탈수단계; 상기 탈수단계를 수행한 필터미디어를 가열하여 남아있는 수분을 제거하는 가열단계로 이루어지는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 제1 설정농도는 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00질량%이고, 상기 제2 설정농도는 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06 질량%인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 필터여과재 제조 방법은 발수제 분사단계를 더 포함하고, 상기 발수제 분사단계는 상기 탈수단계 이후에 진행되며, 기 제조된 제2 분사제를 상기 제1 필터슬러리 용액으로 형성되는 섬유층의 외면에 분사시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제2 분사제는 실리콘계 발수수지, 불소계 발수수지 및 왁스계 발수수지 중 적어도 하나 이상이 혼합된 혼합물 25 ~ 35 중량%와, 아크릴 바인더 65 ~ 75 중량%를 혼합한 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 조밀층 및 벌키층이 액상으로 적층되어 포집효율을 높임과 동시에 압력손실을 낮출 수 있고, 아울러 조밀층에 AKD 발수제가 액상으로 혼합됨으로써 발수제가 조밀층을 형성하는 섬유들 전체에 균일하게 분포되어 발수성을 현저히 높일 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 벌키층과, 벌키층의 상부에 액상으로 적층됨과 동시에 AKD 발수제가 첨가된 조밀층의 수분이 제거되면 조밀층의 외면에 제2 발수제를 분사함으로써 발수성을 더욱 증가시킬 수 있다.

도 1은 국내등록특허 제10-1201759호(발명의 명칭 : 고농도 및 저농도의 2층 구조를 갖는 필터 여과재)에 개시된 필터여과재를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 적용되는 필터조성물의 함유성분을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 필터 여과재를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예인 필터여과재 제조 공정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4의 제1 교반단계(S20)를 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 4의 제2 교반단계(S30)를 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용되는 필터조성물의 함유성분을 나타내는 개념도이다.

도 2의 필터조성물(30)은 본 발명의 일실시예인 필터 여과재에 적용되는 섬유 조성물이며, 0.1 ~ 1.0의 직경을 갖는 초극세 단섬유(31)(이하, 극세섬유라고 하기로 함) 55 ~ 75 중량%와, 1.0 ~ 5.0의 직경을 갖는 미세 단섬유(33)(이하, 미세섬유라고 하기로 함) 10 ~ 25 중량%와, 직경이 5 이상인 촙 유리섬유(35) 0 ~ 35 중량%로 이루어진다.

극세섬유(31) 및 미세섬유(33)는 유리 단섬유이며, 붕규산 유리, 내산성을 갖는 C 유리, 전기 절연성을 갖는 E 유리(무알칼리 유리), 붕소 오염 및 붕소 오염을 줄이기 위해 저붕소 유리, 및 실리카 유리들 중 하나이거나 또는 적어도 2개 이상이 혼합된 유리 단섬유로 형성된다.

또한 극세섬유(31)는 0.1 ~ 1.0의 직경을 갖는 초극세 단섬유이며, 직경이 작기 때문에 후술되는 도 3의 필터 여과재(1)의 포집효율을 증가시킨다.

또한 극세섬유(31)는 필터조성물(30)의 55 ~ 75 중량%로 구성되고, 만약 극세섬유(31)의 함유량이 55 중량% 미만이면 극세섬유(31)의 성질이 낮아져 포집효율이 떨어지게 되며, 만약 함유량이 75 중량% 이상이면 극세섬유(31)의 함유량이 높아져 압력손실이 증가하게 된다.

촙 유리섬유(35)는 극세섬유(31) 및 미세섬유(33)보다 굵은 유리섬유이며, 상세하게로는 5 이상의 직경을 갖는 유리섬유인 것이 바람직하다.

또한 촙 유리섬유(35)는 0 ~ 35 중량%로 구성된다.

이와 같이 본 발명에 적용되는 필터조성물(30)은 각기 직경이 다른 유리 단섬유(31), (33), (35)들이 혼합됨으로써 필터여과재의 포집효율이 증가하게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예인 필터 여과재를 나타내는 단면도이다.

도 3의 필터여과재(1)는 후술되는 도 4의 제1 교반단계(S20)에 의해 제조되는 제1 필터슬러리와, 제2 교반단계(S30)에 의해 제조되는 제2 필터슬러리가 각기 다른 헤드박스농도로 물에 용해 및 교반되어 제1 필터슬러리 용액 및 제2 필터슬러리 용액들이 액상으로 적층된 후 경화됨으로써 외부로부터 유입되는 미세먼지 및 분진을 필터링 하는 장치이다. 이때 도 2에서는 설명의 편의를 위해 필터여과재(1)가 2층 구조로 형성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 필터여과재(1)는 3층 이상의 다층구조로 형성되어도 무방하다.

또한 필터 여과재(1)는 벌키층(5)과 벌키층(5)의 상부에 적층되는 조밀층(3)으로 이루어지고, 조밀층(3)은 제1 필터슬러리가 기 설정된 헤드박스농도(이하 제1 설정농도라고 하기로 함)로 물에 혼합되는 제1 필터슬러리 용액으로 형성되고, 벌키층(5)은 제2 필터슬러리가 기 설정된 헤드박스농도(이하 제2 설정농도라고 하기로 함)로 물에 혼합되는 제2 필터슬러리 용액으로 형성된다. 이때 제1 설정농도는 0.05 ~ 1.00 질량%이고, 제2 설정농도는 0.03 ~ 0.06 질량%인 것이 바람직하다.

벌키층(5)은 조밀층(3)에 비해 낮은 0.03 ~ 0.06 질량%의 헤드박스농도로 형성되어 조밀층(3)에 비해 큰 구경으로 형성되고, 이에 따라 직경이 큰 분진이나 이물질을 필터링 한다.

조밀층(3)은 벌키층(3)에 비해 높은 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 형성되어 벌키층(5)에 비해 작은 구경으로 형성됨으로써 벌키층(5)이 필터링 하지 못하는 미세분진을 필터링 한다.

또한 조밀층(3)을 형성하는 제1 필터슬러리 용액의 제1 필터슬러리에는 발수제가 혼합되되 발수제가 액상으로 필터조성물(30)과 혼합되기 때문에 유입로에 노출되는 조밀층(3)의 발수성을 획기적으로 높일 수 있다.

이때 제1 필터슬러리는 AKD(알킬케텐다이머) 발수제 3 ~ 5 중량%와, 전술하였던 도 2의 필터조성물 95 ~ 97 중량%를 혼합한 후 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 후술되는 도 5의 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 용해 및 교반시켜 제조된다.

또한 본 발명에 의해 제조되는 필터여과재(1)는 벌키층(5) 및 조밀층(3)이 액상으로 적층된 후 탈수 및 경화됨으로써 각 층간을 결속시키기 위한 별도의 결합수단 없이 견고하게 벌키층(5) 및 조밀층(3)이 결합된다.

도 4는 본 발명의 일실시예인 필터여과재 제조 공정을 나타내는 순서도이다.

도 4의 필터여과재 제조공정(S1)은 전술하였던 도 3의 필터여과재(1), 상세하게로는 조밀층(3)을 형성하는 제1 필터슬러리와 벌키층(5)을 형성하는 제2 필터슬러리를 서로 다른 헤드박스농도로 형성한 후 이들을 액상으로 적층시킴으로써 2층 구조를 갖는 필터여과재(1)를 제조하는 공정이다.

또한 필터 여과재 제조공정(S1)은 전술하였던 필터조성물(30)을 준비하는 필터조성물 준비단계(S10)와, 필터조성물 준비단계(S10)에 의해 제조된 필터조성물에 발수제를 첨가한 후 이를 기 제조된 분산액에 용해시켜 제1 필터슬러리를 제조하는 제1 교반단계(S20)와, 필터조성물 준비단계(S10)에 의해 제조된 필터조성물을 분산액에 용해시켜 제2 필터슬러리를 제조하는 제2 교반단계(S30)와, 제1 교반단계(S20)로부터 제조된 제1 필터슬러리를 0.05 ~ 1.00 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시켜 제1 필터슬러리 용액을 제조하는 제1 혼합단계(S40)와, 제2 교반단계(S30)로부터 제조된 제2 필터슬러리를 0.03 ~ 0.06 질량%의 헤드박스농도로 물에 혼합시켜 제2 필터슬러리 용액을 제조하는 제2 혼합단계(S50)와, 제1 혼합단계(S40) 및 제2 혼합단계(S50)에 의해 제조된 제1 필터슬러리 용액 및 제2 필터슬러리 용액을 액상을 적층시키는 액상적층단계(S60)와, 액상적층단계(S60)에 의해 2층으로 적층된 섬유층들을 탈수시키는 탈수단계(S70)와, 탈수단계(S70)에 의해 수분이 제거된 섬유층들 중 조밀층(3)의 외면에 기 제조된 제2 발수제를 분사시키는 발수단계(S80)와, 발수단계(S80)를 수행한 필터여과재에 열을 가하여 경화시키는 경화단계(S90)로 이루어진다.

필터조성물 준비단계(S10)는 도 2에서 전술하였던 바와 같이 0.1 ~ 1.0의 직경을 갖는 초극세 단섬유(31)(이하, 극세섬유라고 하기로 함) 55 ~ 75 중량%와, 1.0 ~ 5.0의 직경을 갖는 미세 단섬유(33)(이하, 미세섬유라고 하기로 함) 10 ~ 25 중량%와, 직경이 5 이상인 촙 유리섬유(35) 0 ~ 35 중량%로 이루어지는 필터조성물(30)을 준비하는 단계이다.

도 5는 도 4의 제1 교반단계(S20)를 나타내는 순서도이다.

제1 교반단계(S20)는 기 설정된 제조방법에 따라 구성물들을 교반시켜 본 발명의 일실시예인 필터여과재(1)의 조밀층(3)을 형성하는 제1 필터슬러리 용액으로 공급되는 제1 필터슬러리를 제조하는 공정 단계이다.

또한 제1 교반단계(S20)는 도 5에 도시된 바와 같이 분산액 제조단계(S21), 및 제1 필터슬러리 제조단계(S22)으로 이루어진다.

분산액 제조단계(S21)는 용해액인 물에 PH 2 ~ 4의 농도의 산(염산) 또는 분산제를 첨가한 후 첨가물을 펄퍼(Pulper)에 넣어 분산액을 제조하는 공정단계이다.

제1 필터슬러리 제조단계(S22)는 필터조성물 준비단계(S10)에 의해 제조된 필터조성물(30)과, 분산액 제조단계(S120)에 의해 제조된 분산액과, AKD 발수제를 펄퍼(Pulper)에 유입한 후 교반시켜 제1 필터슬러리를 제조하는 공정단계이다.

또한 제1 필터슬러리 제조단계(S22)는 우선 필터조성물 95 ~ 97 중량%와, AKD(알킬케텐다이머) 발수제 3 ~ 5 중량%를 혼합한 후 혼합된 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 분산액 제조단계(S21)에 의해 제조된 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%를 펄퍼에 유입시켜 교반시킴으로써 제1 필터슬러리를 제조한다. 이때 발수제는 3 중량% 미만으로 함유되면 발수함유량이 낮아져 소망의 발수성을 기대할 수 없게 되고, 5 중량%를 초과하면 중량대비 발수성 증가율이 떨어져 발수성은 증가하지 않으나 필터효율이 떨어지게 된다.

이와 같이 제1 교반단계(S20)는 도 5에 도시된 바와 같이 분산액 제조단계(S21) 및 제1 필터슬러리 제조단계(S22)의 공정들을 통해 제1 필터슬러리를 제조한다. 이때 제1 교반단계(S20)에 의해 제지된 제1 필터슬러리는 도 4의 제1 혼합단계(S40)로 공급된다.

도 6은 도 4의 제2 교반단계(S30)를 나타내는 순서도이다.

제2 교반단계(S30)는 기 설정된 제조방법에 따라 구성물들을 교반시켜 본 발명의 일실시예인 필터여과재(1)의 벌키층(5)을 형성하는 제2 필터슬러리 용액으로 공급되는 제2 필터슬러리를 제조하는 공정 단계이다.

또한 제2 교반단계(S30)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 교반단계(S20)의 분산액 제조단계(S21)와 동일한 공정을 수행하는 분산액 제조단계(S31) 및 제2 필터슬러리 제조단계(S32)으로 이루어진다. 이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 제1 교반단계(S20) 및 제2 교반단계(S30)의 분산액 제조단계가 구별되어 수행되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 분산액 제조단계(S21), (S31)들은 한 번의 공정으로 수행되도록 구성될 수 있다.

제2 필터슬러리 제조단계(S32)는 필터조성물 준비단계(S10)에 의해 제조된 필터조성물(30)과, 분산액 제조단계(S31)에 의해 제조된 분산액을 펄퍼(Pulper)에 유입한 후 교반시켜 제2 필터슬러리를 제조하는 공정단계이다. 이때 제2 필터슬러리는 97.5 ~ 98.5 중량%의 분산액과, 1.5 ~ 2.5 중량%의 필터조성물로 혼합되는 것이 바람직하다.

또한 제2 교반단계(S30)에 의해 제조된 제2 필터슬러리는 도 4의 제2 혼합단계(S50)로 공급된다.

제1 혼합단계(S40)는 도 5의 제1 교반단계(S20)에 의해 제조된 제1 필터슬러리를 제1 설정농도(TH1)로 물에 혼합시켜 전술하였던 도 2의 조밀층(3)을 형성하는 제1 필터슬러리 용액을 제조하는 공정단계이다. 이때 제1 설정농도는 0.05 ~ 1.00 질량%인 것이 바람직하다.

제2 혼합단계(S50)는 도 4의 제2 교반단계(S30)에 의해 제조된 제2 필터슬러리를 제2 설정농도(TH2)로 물에 혼합시켜 전술하였던 도 2의 벌키층(5)을 형성하는 제2 필터슬러리 용액을 제조하는 공정단계이다. 이때 제2 설정농도는 0.03 ~ 0.06 질량%인 것이 바람직하다.

이와 같이 제1 혼합단계(S40) 및 제2 혼합단계(S50)는 제1 교반단계(S20) 및 제2 교반단계(S30)에 의해 제조된 제1 필터슬러리 및 제2 필터슬러리를 각기 다른 헤드박스농도로, 상세하게로는 조밀층(3)을 형성하는 제1 설정농도(TH1)의 제1 필터슬러리 용액 및 벌키층(5)을 형성하는 제2 설정농도(TH2)의 제2 필터슬러리 용액을 제조한다.

액상적층단계(S60)는 제2 혼합단계(S50)에 의해 제조된 제2 필터슬러리 용액의 상부에 제1 혼합단계(S40)에 의해 제조된 제1 필터슬러리 용액을 액상으로 적층시키는 공정단계이다. 이때 액상적층단계(S60)는 이때 액상적층단계(S40)는 본 출원인에 의해 출원되어 특허 등록된 국내등록특허 제10-1323181호(발명의 명칭 : 섬유층을 다단식으로 적층시키는 적층장치와, 이를 이용한 다단식 필터여과재 제조 공정)에 개시된 필터섬유 적층장치를 적용하였다.

탈수단계(S70)는 액상적층단계(S60)에 의해 적층된 섬유층들의 수분을 제거하는 공정단계이다.

발수제 분사단계(S80)는 실리콘계 발수수지, 불소계 발수수지 및 왁스계 발수수지 중 적어도 하나 이상이 혼합된 혼합물 25 ~ 35 중량%와, 아크릴 바인더 65 ~ 75 중량%를 혼합한 제2 발수제를 제조한 후 제조된 제2 발수제를 탈수단계(S70)로부터 공급받은 필터미디어(1)의 조밀층(3)의 외면에 분사시킴으로써 필터미디어(1)의 코팅층(7)을 형성하는 공정단계이다.

이와 같이 본 발명의 필터미디어(1)는 제1 교반단계(S20)를 통해 조밀층(3)의 유리섬유들이 각각 AKD 발수제와 액상으로 혼합된 상태로 경화될 뿐만 아니라 발수제 분사단계(S80)를 통해 조밀층(3)의 외면에 코팅층(7)이 형성됨으로써 발수성을 획기적으로 높일 수 있게 된다.

가열단계(S90)는 발수제 분사단계(S80)를 수행한 필터미디어를 120에서 3시간 동안 건조시켜 필터슬러리에 포함되는 수분을 제거하는 공정 단계이다.

이하, 본 발명의 일실시예인 필터여과재(1)에 관해 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 또한 다음의 실시예들은 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다.

표 1은 실시예들의 함유성분을 나타낸다.

		제1 필터슬러리
		필터조성물	AKD	분산액
		합계
실시예	1	95	5	98
		2
	2	96	4	98
		2
	3	97	3	98
		2
비교예	1	98	2	98
		2
	2	93	7	98
		2
	3	90	10	98
		2

* 상기 함량은 중량%임.

표 1의 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3에 적용되는 필터조성물은 0.5의 직경을 갖는 극세섬유 65 중량%와, 2.5의 직경을 갖는 미세섬유 15 중량%와, 8의 직경을 갖는 촙 유리섬유 20 중량%로 구성하였다.

또한 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3의 벌키층(5)에 적용되는 제2 필터슬러리는 필터조성물 2 중량%와, 분산액 98 중량%로 이루어지고, 헤드박스농도 0.05 질량%로 형성하였다.

또한 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3의 조밀층(3)에 적용되는 제1 필터슬러리는 0.50 질량%로 제조되었다.

[실험예 1]

- 발수성 테스트

MIL-STD-282의 기기를 사용하여 실험예 1 내지 3과, 비교예 1 내지 3의 발수성을 측정하였다.

표 2는 실험예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3들에 대한 실험예 1의 결과값이다.

		발수도
실시예	1	405
	2	389
	3	381
비교예	1	347
	2	408
	3	409

* 상기 발수도의 단위는 mmH20임.

표 2를 참조하여 실시예 1 내지 3을 살펴보면, AKD 발수제가 5 중량%가 첨가된 실시예 1은 발수도가 405로 측정되었고, AKD 발수제가 4중량%가 첨가된 실시예 2는 발수도가 389로 측정되었고, AKD 발수제가 3 중량%가 첨가된 실시예 3은 발수도가 381로 측정된 것을 알 수 있다. 즉 AKD 발수제가 3 ~ 5 중량%가 첨가될 경우 발수도가 380 이상으로 높게 측정되는 것을 알 수 있다.

비교예 1 내지 3을 살펴보면, AKD 발수제가 2 중량%가 첨가된 비교예 1은 발수제의 함유량이 낮아져 발수도가 347로 현저히 떨어지는 것을 알 수 있고, AKD 발수제가 7 중량% 첨가된 비교예 2는 발수도가 408로 높게 측정되었으나 발수제가 5 중량% 첨가된 실시예 1과 비교하였을 때 발수도가 크게 상승하지 않는 것을 알 수 있고, AKD 발수제가 10 중량% 첨가된 비교예 3 또한 발수도가 409가 측정되어 발수도의 증가율이 높지 않은 것을 알 수 있다.

즉 필터여과재는 제1 필터슬러리의 AKD 발수제가 3 중량% 미만이면 발수제의 함유량이 너무 낮아 발수성이 떨어지게 되며, AKD 발수제가 5 중량%를 초과하면 발수성의 증가율이 떨어지는 것을 알 수 있다.

표 3은 필터미디어 제조 공정의 발수제 분사단계에 적용되는 제2 발수제의 비교예 4 내지 9의 함유성분과, 실시예 1을 기준으로 비교예 4 내지 9의 제2 발수제를 분사하였을 때 실험예 1에 대한 결과값이다.

	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7	비교예8	비교예9
아크릴바인더	70(중량%)	90(중량%)	70(중량%)	90(중량%)	70(중량%)	90(중량%)
왁스계수지	30(중량%)	10(중량%)
실리콘계수지			30(중량%)	10(중량%)
불소계수지					30(중량%)	10(중량%)
발수도	370	340	347	339	410	367

*상기 발수도의 단위는 mmH20임.

표 3의 비교예 4의 제2 발수제는 아크릴바인더 70 중량% 및 왁스계수지 30중량%를 혼합하였고, 비교예 5의 제2 발수제는 아크릴바인더 90 중량% 및 왁스계수지 10중량%를 혼합하였고, 비교예 6의 제2 발수제는 아크릴바인더 70 중량% 및 실리콘계수지 30중량%를 혼합하였고, 비교예 7의 제2 발수제는 아크릴바인더 90 중량%와, 실리콘계수지 10중량%를 혼합하였고, 비교예 8의 제2 발수제는 아크릴바인더 70 중량% 및 불소계수지 30중량%를 혼합하였고, 비교예 9의 제2 발수제는 아크릴바인더 90 중량% 및 불소계수지 10중량%를 혼합하였다.

표 3을 참조하여 실험예 1에 대하여 발수제 분사단계에 적용되는 제2 분사제로 비교예 4 내지 9를 적용하였을 때 발수도에 대해 살펴보면, 왁스계수지, 실리콘계수지 및 불소계수지가 30 중량%가 혼합된 비교예 4, 6, 8은 발수도가 370이상으로 높은 것을 알 수 있고, 특히 불소계수지가 가장 중량대비 발수도가 높은 것을 알 수 있다.

1:필터여과재 3:조밀층 5:벌키층
7:코팅층 30:필터조성물 31:극세섬유
33:미세섬유 35:촙 유리섬유

Claims (4)

1. 복수개의 섬유층으로 형성되는 다단식 필터여과재를 제조하기 위한 필터여과재 제조공정에 있어서:
   직경 0.1 ~ 1.0의 유리섬유인 초극세 단섬유 55 ~ 75 중량%, 직경 1.0 ~ 5.0의 유리섬유인 미세섬유 10 ~ 25 중량% 및 직경 5 이상의 유리섬유인 촙 유리 섬유 0 중량% 초과 내지 35 중량%로 이루어지는 필터조성물을 준비하는 필터조성물 준비단계;
   용해액인 물에 농도 PH 2 ~ 4의 산 또는 분산제 중 어느 하나를 혼합한 분산액을 제조하는 분산액 제조단계;
   상기 필터조성물에 의해 준비된 상기 필터조성물 95 ~ 98 중량%와, AKD(알킬케텐다이머) 발수제 3 ~ 5 중량%를 혼합한 후 혼합물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 제조단계에 의해 제조된 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 용해 및 교반시킨 제1 필터슬러리를 제조하는 제1 교반단계;
   상기 필터조성물 1.5 ~ 2.5 중량%를 상기 분산액 97.5 ~ 98.5 중량%에 용해 및 교반시킨 제2 필터슬러리를 제조하는 제2 교반단계;
   상기 제1 교반단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리를 기 설정된 제1 설정농도로 물에 혼합시켜 제1 필터슬러리 용액을 제조하는 제1 혼합단계;
   상기 제2 교반단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리를 상기 제1 설정농도보다 낮은 기 설정된 제2 설정농도로 물에 혼합시켜 제2 필터슬러리 용액을 제조하는 제2 혼합단계;
   상기 제2 혼합단계에 의해 제조된 상기 제2 필터슬러리 용액의 상부에 상기 제1 혼합단계에 의해 제조된 상기 제1 필터슬러리 용액을 적층시키는 액상적층단계;
   상기 액상적층단계에 의해 적층된 섬유층들의 수분을 흡입하여 제거하는 탈수단계;
   상기 탈수단계를 수행한 필터미디어를 가열하여 남아있는 수분을 제거하는 가열단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터여과재 제조 방법.
2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제1 설정농도는 헤드박스농도 0.05 ~ 1.00질량%이고, 상기 제2 설정농도는 헤드박스농도 0.03 ~ 0.06 질량%인 것을 특징으로 하는 필터여과재 제조 방법.
3. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터여과재 제조 방법은 발수제 분사단계를 더 포함하고,
   상기 발수제 분사단계는 상기 탈수단계 이후에 진행되며, 기 제조된 제2 분사제를 상기 제1 필터슬러리 용액으로 형성되는 섬유층의 외면에 분사시키는 것을 특징으로 하는 필터여과재 제조 방법.
4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 제2 분사제는 실리콘계 발수수지, 불소계 발수수지 및 왁스계 발수수지 중 적어도 하나 이상이 혼합된 혼합물 25 ~ 35 중량%와, 아크릴 바인더 65 ~ 75 중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 필터여과재 제조 방법.

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