KR20170104444A - 오일 필터 매체로서 특히 유용한 자가-지지성 주름형성가능 섬유질 웨브 및 이를 포함하는 오일 필터 - Google Patents
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Abstract
고온 오일 여과를 위한 섬유질 여과 매체는, 합성 섬유들, 및 부직포 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 15 중량%의, 열경화성 결합제 수지 및/또는 결합제 섬유로부터 선택된 결합제 성분을 함유하는 부직포 섬유질 웨브를 포함한다. 섬유질 웨브의 합성 섬유는 섬유질 웨브 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 65 중량%, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의, 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 합성 미세섬유를 함유할 것이다. 합성 섬유들은, 내연 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 보유하는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는 섬유질 웨브를 형성하도록 결합제 성분에 의해 서로 결합된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2014년 10월 31일에 출원된 미국 가출원 제62/073,066호를 기초로 하며 이로부터 35 USC §119 (e) 하에서 국내 우선권 이득을 주장하고, 또한 2014년 11월 28일에 출원된 핀란드 출원 제20146043호로부터 35 USC §119 (a) 하에서 우선권을 주장하고, 2015년 10월 30일에 출원된 PCT 출원 PCT/EP2015/075318호와 관련된 것으로 간주될 수 있으며, 이러한 각각의 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다.
기술 분야
본 명세서에 개시된 실시 형태는 대체로 오일 필터용 웨브에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에 개시된 실시 형태는, 합성 섬유들 및 적어도 하나의 열경화성 결합제로부터 형성되는 여과 매체로서, 웨브를 형성하도록 섬유들이 열경화성 결합제에 의해 결합되는, 여과 매체, 및 이러한 웨브를 생성시키는 방법뿐만 아니라 이러한 웨브로부터 생성된 자가-지지성 주름형 오일 필터에 관한 것이다.
연소 기관에 사용하도록 의도되는 오일 필터는 목재 펄프로부터 얻어진 섬유를 갖는 필터 매체를 통상적으로 포함한다. 이러한 목재 펄프 섬유는 전형적으로 길이가 1 내지 7 밀리미터이고, 직경이 15 내지 45 마이크로미터이다. 천연 목재 펄프는 주로, 이의 비교적 낮은 비용, 가공성, 다양한 기계적 및 화학적 특성, 및 최종 적용에서의 내구성으로 인해, 여과 매체를 생성시키기 위한 바람직한 원료였다. 필터 매체는 여과 표면적을 증가시키기 위해 오일 유동 방향에 대해 횡방향으로 주름형성된다.
종래의 오일 필터는 전형적으로 여과 매체의 주름형 시트 및 백킹(backing) 구조물로 이루어져 있다. 종래의 필터 매체는 비교적 낮은 강성을 나타내고, 인장 강도 및 파열 강도 면에서 불량한 기계적 강도를 갖는다. 따라서, 종래의 오일 필터의 여과 매체 시트는, 여과 매체 시트에 대한 백킹을 형성하며 최종 적용에 사용되는 경우 주름 형상을 유지시키는 것을 보조하는, 금속 메시(mesh) 또는 다른 유형의 지지 구조물과 함께 사용된다. 그럼에도 불구하고, 낮은 기계적 강도를 고려하여, 여과 매체 시트는 연소 기관에서 전형적으로 만나게 되는 온도, 예를 들어 약 125℃ 내지 135℃의 온도에서 엔진 오일에 노출 시 시간이 지남에 따라 파열되는 경향이 있다.
주로 목재 펄프로 생성되는 여과 매체 제품은 대부분의 자동차 및 중장비(heavy duty) 오일 여과 적용을 위해 여전히 우수한 선택이지만, 매체가 최종 적용 환경의 다양한 화학적, 열적, 및 기계적 응력에 노출되는 경우 시간이 지남에 따라 증가된 강도 및 내구성을 나타내는 오일 여과 제품에 대한 시장 수요가 증가하고 있다. 이러한 수요는, 매체가 노출되는 더 가혹한 최종 적용 조건뿐만 아니라 파단 또는 고장없이 점점 더 긴 시간 동안 최종 적용에 안전하게 사용될 수 있는 여과 매체에 대한 수요의 증가 둘 모두에 기인한다.
이러한 수요에 대한 오래되고 널리 적용되는 해법은 소량의 합성 섬유, 전형적으로 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 약 5 내지 20 중량%의 양으로 포함하는 것이었다. 이러한 방식으로 섬유 공급물(furnish)을 강화시킨 결과는, 더 높은 매체 강도뿐만 아니라, 매체가 최종 적용 환경에 노출되는 경우, 합성 섬유 그 자체의 우수한 화학적, 열적, 및 기계적 내구성으로 인한 향상된 화학적 및 기계적 내구성이다. 합성 PET 섬유를 이렇게 적은 양으로 포함시킴으로써, 매체 성능은 다소 향상되는 한편, 주름형성가능하고 자가-지지성인 매체를 여전히 생성시킬 수 있다.
공기 필터 및/또는 연료 여과 매체의 분야에서 현재 공지된 종래 기술 중 어느 것도, 주름 구조로 구성되는 경우 자가-지지성 오일 필터를 형성할 수 있으며 내연 기관과 관련된 가혹 조건 (예를 들어, 약 125℃ 내지 약 135℃의 온도)에서 적절히 작동할 수 있는 필터 매체를 개시하지는 않는다.
실제로, 높은 비율의 합성 섬유를 함유하는 공지된 여과 매체는 그 자체로 주름형성가능하지 않거나 자가-지지성이 아니며, 일종의 추가적인 기계적 지지층, 예를 들어 플라스틱 또는 와이어 메시 백킹을 사용하여 공동으로 주름형성되고 보강되어야 한다. 높은 수준의 합성 섬유로 제조된 매체는 전형적으로, 드레이프(drape)를 나타내며 충분한 강성 및 강도가 부족한 경향이 있어서, 추가의 지지체가 없는 경우 주름이 붕괴되게 한다. 더욱이, 100% 합성 매체에 대한 이전의 제안은, 합성 섬유의 열적 및 기계적 특성으로 인해 코러게이션(corrugation) 같은 그루브(groove)형성 패턴 또는 주름 구조를 유지할 수 없다.
따라서, 주름 구조로 구성되는 경우 자가-지지성 오일 필터로 형성될 수 있으며 내연 기관과 관련하여 사용 시 만나게 되는 가혹 조건(예를 들어, 약 125℃ 내지 약 135℃의 온도)에서 적절히 작동할 수 있게 하는 데 필요한 물리적 특성을 지니는 섬유질 여과 매체가 제공된다면 매우 바람직할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 형태가 지향하는 바는 이러한 바람직한 속성들을 충족시키는 방향이다.
일 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 실시 형태는 부직포 섬유질 웨브를 포함하는 고온 오일 여과를 위한 섬유질 여과 매체를 제공하는데, 섬유질 여과 매체는 합성 섬유들, 및 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 15 중량%의, 열경화성 결합제 수지 및 결합제 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 성분을 포함한다. 섬유질 웨브의 합성 섬유는 섬유질 웨브 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 65 중량%, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의, 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 합성 미세섬유를 포함할 것이다. 합성 섬유들은, 내연 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 보유하는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는 섬유질 웨브를 형성하도록 결합제 성분에 의해 서로 결합된다.
섬유질 웨브는 평균 유동 기공 크기가 25 μm 이하, 예를 들어 20 μm 이하이고, 140℃의 고온 오일 중에서 144 시간 후에 측정한 경우의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi, 예를 들어 적어도 약 25 psi(예를 들어, 약 25 내지 약 50 psi 이상 사이)일 수 있다.
섬유질의 일부 실시 형태에서, 본 발명자들은 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%의 셀룰로오스 스테이플(staple) 섬유, 예를 들어 리오셀(lyocell) 스테이플 섬유를 포함시킬 것이다.
섬유질 웨브에 존재할 수 있는 결합제 섬유는 바람직하게는 2성분 결합제 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 결합제 섬유 및 폴리비닐알코올(PVOH) 결합제 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 실시 형태는 섬유 웨브의 총 중량(즉, 섬유질 성분(들) 및 결합제 성분(들)의 총 중량)을 기준으로 0.1 내지 25 중량%, 예를 들어 약 1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는 결합제 섬유를 가질 것이다.
결합제 수지는 전형적으로 섬유들을 서로 결합시키기 위해 존재한다. 특정 실시 형태에서, 섬유질 웨브는 섬유질 웨브의 총 중량(즉, 섬유질 성분(들) 및 결합제 성분(들)의 총 중량)을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 열경화성 결합제 수지를 포함할 것이다. 열경화성 결합제 수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민계 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
합성 섬유는 평균 섬유 직경이 5 μm 초과인 기본 열가소성 스테이플 섬유를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기본 열가소성 섬유는 폴리에스테르, 폴리알킬렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 이들의 조합 중의 하나 이상일 수 있다.
섬유질 웨브는 유리가 없거나(즉, 어떠한 유리 섬유도 함유하지 않거나), 약간의 유리 섬유, 예를 들어 약 2.5 중량% 내지 약 20 중량% 또는 심지어 최대 약 50 중량%의 유리 섬유를 함유할 수 있다. 존재하는 경우, 유리 섬유는 평균 직경이 약 0.2 μm 내지 약 5 μm인 미세섬유일 수 있다.
섬유질 웨브의 특정 실시 형태는 평균 두께가 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm이고, 평량이 50 내지 400 gsm이고, 공기 투과도가 약 2 내지 약 600 cfm/sf이고, 140℃ 온도의 고온 오일 중에서 144 시간 후의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi일 것이다.
섬유질 웨브의 하나의 특정 실시 형태는 하기 성분을 포함할 것이다:
섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 열가소성 미세섬유;
섬유의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%의 셀룰로오스 섬유; 및
섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 25 중량%의, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 멜라민 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 열경화성 결합제 수지.
본 명세서에 개시된 실시 형태의 섬유질 웨브는, 시트 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 65 중량%, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 합성 미세섬유를 갖는 합성 섬유로 이루어진 섬유질 슬러리를 탈수시키는 통상적인 습식 레이드 시트(wet laid sheet) 기술에 의해 제조될 수 있다. 후속하여, 결합제 수지는 습식 레이드 시트 내로 포화되고 경화됨으로써, 합성 섬유들을 서로 결합시킬 수 있고 내연 기관에서 만나게 되는 범위의 온도(예를 들어, 전형적으로 약 125℃ 내지 약 135℃의 온도)를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 보유하는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는 섬유질 웨브를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시 형태의 이들 및 다른 속성들은 이의 하기 상세한 설명을 참조로 더 잘 이해될 것이다.
첨부된 도 1은 본 명세서에 개시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 예시적이고 비제한적인 자가-지지성 주름형 섬유질 웨브를 도시한다.
정의
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 하기 용어는 다음과 같은 정의를 갖는 것으로 의도된다.
"섬유"는 길이 대 직경의 종횡비가 큰 섬유질 또는 필라멘트성 구조이다.
"스테이플 섬유"는 유한하고 비교적 짧은 세그먼트 또는 개별 길이를 자연적으로 지니거나 그러한 것으로 절단 또는 추가 가공된 섬유를 의미한다.
"섬유질"은 주로 섬유 및/또는 스테이플 섬유로 이루어진 재료를 의미한다.
용어 "부직포" 또는 "웨브"는, 자가-지지성 구조 요소를 형성하도록 서로에 대해 무작위로 상호맞물리고/거나, 얽히고/거나, 결합되는 웨브 또는 매트 형태의 섬유 및/또는 스테이플 섬유의 집합체를 의미한다.
용어 "합성 섬유" 및/또는 "인조 섬유"는, 화합물로부터 합성된 중합체, 개질되거나 변형된 천연 중합체 및 규산질(유리) 재료를 포함하는 섬유-형성 물질로부터 제조된 섬유를 지칭한다. 이러한 섬유는 종래의 용융-방사, 용액-방사, 용매-방사 및 유사한 필라멘트 생성 기술에 의해 생성될 수 있다.
"셀룰로오스 섬유"는 셀룰로오스로 이루어지거나 이로부터 유래된 섬유이다.
용어 "포화 건조 경화된" 또는 "SDC"는, 수지로부터 용매를 증발시키기에 충분한 시간 동안 공기 건조되거나 가열 건조되고, 고온 공기 오븐에서, 예를 들어 350℉ (177℃)에서 5분 동안 경화된, 결합제 수지, 바람직하게는 열경화성 결합제 수지로 포화된 매체를 의미한다.
용어 "자가-지지성 주름형성가능 웨브" 또는 "자가-지지성 주름 필터 매체"는, 주름형성된 경우, 연소 기관에서 전형적으로 만나게 되는 오일 압력을 받을 시 과도하게 붕괴되거나 구부러지지 않게 하기에 충분한 강성을 갖는 주름을 포함하는, 웨브 또는 필터 매체를 지칭하려는 것이다. 바람직한 일 실시 형태에서, 웨브에는 30° 미만, 특히 25° 미만의 예각을 갖는 주름이 제공될 수 있다. 전형적으로, "주름형성가능" 웨브는, 바람직하게는 필터의 작동 서비스(operational service)의 전체 시간에 걸쳐, 주름으로 형성될 수 있고 이를 보유할 수 있을 것이다.
용어 "코러게이션" 또는 "그루브형"은, 교호하는 융기 또는 그루브의 표면 구조에 관하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 가지며, 웨브의 외부 치수를 증가시킬 필요없이 웨브의 유효 표면적을 추가로 증가시키기 위해 전형적으로 주름 방향에 수직인 방향으로 적용된다. 바람직하게는, 코러게이션 깊이 (또는 그루브 깊이)는 약 0.1 내지 0.6 mm이다. "코러게이션 깊이"는 편평한 매체 시트의 캘리퍼(caliper) (또는 두께)와 매체를 코러게이션시킨 후의 시트의 두께 사이의 차이에 관한 것이다. 코러게이션은, 주름이 코일형 필터 배열체의 중심축과 평행하게 연장되는, 주름 필터의 코일형 필터 배열체에서 특히 중요하다. 주름의 개수가 주어진 부피 내에서 증가함에 따라, 주름은, 특히 필터의 유출면 상에서, 서로에 대해 가까이 인접한 상태로 놓이게 되고, 이에 의해 여과될 매체의 유량을 감소시키고 결과적으로 필터 배열체의 유동 저항을 증가시킨다. 따라서, 코러게이션은, 코러게이션되지 않은 필터와 비교하여 유량을 증가시킴으로써 여과될 매체의 방해되지 않은 더 균일한 유동을 가능하게 한다.
용어 "열가소성"은 특정 온도 초과 시 휘어지거나 성형될 수 있고 냉각 시 고체 상태로 복귀하는 플라스틱을 의미한다. 본 실시 형태에 적합한 예시적인 열가소성 섬유는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드(나일론, 예를 들어, 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12 등)를 포함한다. 오일 필터로서의 매체의 용도를 위해 중요한 특성인 양호한 내화학성 및 내열성을 나타내는 PET 섬유가 바람직하다.
용어 "규산질" 섬유는 주로 "유리" 섬유, 예를 들어 유리 미세섬유를 의미한다. 이러한 섬유는 전형적으로 스테이플 섬유이며, 대체로 약 200 내지 약 1000 이상의 종횡비(길이 대 직경의 비)를 갖는다. 따라서, 바람직한 유리 미세섬유는 평균 직경이 약 0.1 μm 내지 약 5 μm (전형적으로 약 0.4 μm 내지 약 2.6 μm)이고, 평균 길이가 20 μm 내지 약 5 mm일 것이다. 다양한 직경의 유리 미세섬유들의 혼합물, 예를 들어 평균 직경이 약 2.5 μm ± 약 0.1 μm인 비교적 큰 유리 미세섬유와 평균 직경이 약 0.5 μm ± 약 0.1 μm인 비교적 작은 유리 미세섬유의 혼합물이 사용될 수 있다.
상세한 설명
본 명세서에 개시된 실시 형태에 따른 예시적인 자가-지지성 주름형 섬유질 웨브(10)는 도 1에 도시되어 있다. 웨브(10)의 주름은 30° 미만, 특히 25° 미만의 비교적 예각을 형성할 수 있다. 웨브(10)는 이하 본 명세서에 기재된 바와 같은 성분들을 포함하거나 이들로 이루어져 있다.
A.
합성 섬유
섬유질 웨브는, 섬유질 웨브 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 65 중량%, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의, 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 미세섬유를 포함하는 합성 섬유를 반드시 포함할 것이며, 이는 본 명세서에 기재된 바와 같은 섬유질 웨브에 반드시 사용될 것이다. 바람직한 실시 형태에서, 열가소성 미세섬유는, 평균 직경이 약 2.5 ㎛이고 길이가 약 1.0 내지 약 2.0 mm, 전형적으로 약 1.5 mm인 실질적으로 원형인 단면 형상의 미세섬유일 수 있다. 열가소성 미세섬유는 미국 특허 제8,179,199호 및 미국 특허 제8,513,147호뿐만 아니라 미국 공개 특허 출원 제2012/0175298호에 더 완전하게 기재된 것들일 수 있으며, 이들 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다.
본 명세서에 개시된 섬유질 웨브에 사용될 수 있는 하나의 특히 바람직한 열가소성 미세섬유는 미국 테네시주 킹스포트 소재의 Eastman Chemical Company로부터 상표명 CYPHREX™ 10001 PET 미세섬유로 구매가능하다. 이러한 바람직한 열가소성 미세섬유는 실질적으로 원형인 2.5 μm 직경의 단면 및 1.5 mm 길이를 가질 것이다.
다른 큰 크기의 열가소성 스테이플 섬유(즉, 평균 직경이 5.0 μm 초과인 열가소성 스테이플 섬유이며, 이하 "기본 합성 스테이플 섬유"로 명명됨)가, 섬유질 매체 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 65 중량%, 전형적으로 약 14 중량% 내지 약 45 중량%의 범위의 양으로 열가소성 미세섬유와의 혼합물에 또한 사용될 수 있다.
본 실시 형태의 섬유질 매체에 적합한 예시적인 열가소성 섬유는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드(나일론, 예를 들어, 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12 등)를 포함한다.
기본 합성 스테이플 섬유로 사용하기에 바람직한 것은 평균 섬유 직경이 약 5.0 μm 내지 약 15 μm, 전형적으로 약 5.5 μm 내지 약 12.5 μm이고, 스테이플 섬유 길이가 약 5 mm 내지 약 10 mm, 전형적으로 약 5 mm 내지 약 6.5 mm인 PET 섬유이며, 이것이 사용될 수 있다. 다양한 평균 섬유 직경을 갖는 PET 섬유들의 혼합물이 또한 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 하기 성분들을 갖는 PET 스테이플 섬유들의 혼합물이 사용될 수 있다: (a) 약 5 중량% 내지 약 25 중량%, 전형적으로 약 15 중량% 내지 약 20 중량%의, 평균 섬유 직경이 약 5.5 μm인 PET 스테이플 섬유, (b) 약 2 중량% 내지 약 15 중량%, 전형적으로 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의, 평균 섬유 직경이 약 9.0 μm인 PET 스테이플 섬유, 및 (c) 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 전형적으로 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의, 평균 섬유 직경이 약 12.4 μm인 PET 스테이플 섬유가 사용될 수 있으며, 모든 중량 백분율은 총 섬유 중량을 기준으로 한다.
본 명세서에서 섬유질 매체의 기본 합성 스테이플 섬유로서 만족스럽게 사용될 수 있는 바람직한 PET 스테이플 섬유, 예컨대, 미국 사우스캐롤라이나주 스파턴버그 소재의 William Barnet and Son, LLC로부터 구매가능한 0.3 데니어 및 약 5 mm의 스테이플 길이를 갖는 그러한 PET 스테이플 섬유뿐만 아니라 0.8 데니어 및 약 6 mm의 스테이플 길이를 갖는 PET 스테이플 섬유, 및 인도 뭄바이 소재의 Reliance Industries Limited로부터 구매가능한 1.5 데니어 및 약 1/4 인치의 스테이플 길이를 갖는 RECRON® PET 스테이플 섬유가 구매가능하다.
합성 섬유는 약 15 중량% 내지 약 50 중량%, 전형적으로 30 중량% 내지 약 40 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 바람직하게는 리오셀 스테이플 섬유를 또한 포함할 수 있다. 셀룰로오스 스테이플 섬유는 가장 바람직하게는 평균 직경이 약 25 μm 이하, 전형적으로 15 μm 이하, 예를 들어 약 10 μm 내지 약 15 μm일 것이다. 셀룰로오스 스테이플 섬유의 평균 길이는 전형적으로 약 1 mm 내지 약 8 mm, 또는 약 2 mm 내지 약 6 mm, 또는 약 3 mm 내지 약 4 mm이다.
바람직한 리오셀 섬유는 미국 코네티컷주 쉘턴 소재의 Engineered Fibers Technology, LLC로부터 약 1.7 데니어 및 약 4 mm의 스테이플 길이를 갖는 상표명 TENCEL® 리오셀 섬유로 구매가능하다.
유리 미세섬유는, 필터로서의 섬유질 매체의 효율을 개선시키기에 충분한 양으로 앞서 기재된 바와 같이 다른 합성 섬유와의 혼합물에 또한 선택적으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 유리 미세섬유는, 존재하는 경우, 섬유질 매체 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 약 40 중량%, 전형적으로 최대 약 22 중량%의 양으로 사용될 것이다. 평균 섬유 직경이 약 0.2 μm 내지 약 5 μm, 전형적으로 약 0.5 μm 내지 약 2.5 μm ± 약 0.1 μm인 유리 미세섬유가 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 실시 형태의 섬유질 매체에 바람직한 유리 미세섬유는 미국 사우스캐롤라이나 서머빌 소재의 Lauscha Fiber International로부터 C06 유리 섬유 (0.65 μm의 평균 섬유 직경) 및 C26 유리 섬유 (2.6 μm의 평균 섬유 직경)로서 구매가능할 수 있다.
B.
결합제 성분
섬유질 웨브(10)는 또한 결합제 수지 및/또는 결합제 섬유로 이루어진 결합제 성분을 반드시 포함할 것이다. 바람직한 실시 형태에서, 결합제 수지 및 결합제 섬유 둘 모두가 사용된다.
여과 매체에서의 용도로 사용되는 실질적으로 임의의 결합제 수지가 본 명세서에 개시된 실시 형태의 섬유질 웨브에 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 결합제 수지의 적합한 예는, 수계 버전 또는 용매 버전 둘 모두를 포함하는, 중합체, 예를 들어 스티렌 아크릴, 아크릴, 폴리에틸렌 비닐 클로라이드, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리스티렌 아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리니트릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올 유도체, 전분 중합체, 에폭시, 페놀성 물질 및 이들의 조합을 포함한다. 일부의 경우, 결합제 수지는 라텍스, 예를 들어 수계 에멀젼의 형태로 존재할 수 있다.
바람직한 수지 결합제는 페놀 수지, 아크릴 수지(예를 들어, 비닐 아크릴 라텍스 수지), 멜라민 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 포함한다. 사용될 수 있는 하나의 페놀 (페놀포름알데히드) 수지는 미국 켄터키주 루이스빌 소재의 Momentive Specialty Chemicals Inc.로부터 구매가능한 DURITE® SL161A를 포함한다. 사용될 수 있는 하나의 적합한 라텍스계 수지 결합제는 미국 미네소타 세인트폴 소재의 HB Fuller Co.로부터 구매가능한 PD 0458 M1 (포름알데히드에 분산된 폴리옥시메틸렌 노닐페놀 분지형 에테르 포스페이트)이다. 적합한 멜라민 결합제 수지는 미국 켄터키주 루이스빌 소재의 Momentive Specialty Chemicals Inc.로부터 구매가능한 ASTRO® Celrez PA-70 메틸화 멜라민 수지 시스템일 수 있다. 적합한 아크릴 수지는 BASF Corporation로부터 구매가능한 ACRODUR® 포름알데히드 비함유 수계 아크릴 수지를 포함한다.
수지 결합제는 섬유질 웨브의 포화 건조 경화된(SDC) 중량의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 바람직하게는 섬유질 웨브의 포화 건조 경화된(SDC) 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 특히 바람직한 실시 형태는 섬유질 웨브의 SDC 총 중량의 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 양의 수지 결합제를 포함할 것이다.
섬유질 웨브의 합성 섬유들 사이의 내부 결합을 추가로 개선시키기 위해, 적합한 결합제 섬유가 사용될 수 있다. 전형적으로 이러한 섬유는 코어를 형성하는 재료보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 중합체의 용융가능한 외피 층에 의해 둘러싸인 열가소성 코어 섬유로 이루어진 2성분 열가소성 섬유를 포함할 수 있다. 이에 따라, 외피 층의 저융점 열가소성 중합체는, 가열에 의한 섬유질 웨브의 가공 동안 연화되거나 부분적으로 용융되는 경우 열가소성 결합제로 작용하며, 이에 의해 웨브의 섬유에 부착될 수 있다. 코어를 형성하는 융점이 더 높은 재료는 구조 재료로서 작용할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리비닐 알코올(PVOH)로 형성된 결합제 섬유가 사용될 수 있다. 이러한 결합제 섬유는 전형적으로 공급물 중의 다른 합성 섬유보다 융점이 낮으며, 이에 의해 가열에 의한 섬유질 웨브의 가공 동안 연화되거나 부분적으로 표면-용융되는 경우 결합제로서 작용한다. 따라서, 부분적으로 표면-용융되거나 연화된 결합제 섬유는, 섬유에 부착되고 이렇게 얻어진 섬유질 웨브를 구조적으로 강화시킴으로써 웨브의 섬유들을 내부적으로 결합시킬 수 있다. 대안적으로, 이러한 결합제 섬유는 용융되지 않지만, 제조 공정을 위해 사용되는 용매(즉, 물)에 부분적으로 용해되기 시작하여 끈적해진다. 따라서, 끈적한 또는 연화된 결합제 섬유는, 섬유에 부착되고 이렇게 얻어진 섬유 웨브를 구조적으로 강화시킴으로써 웨브의 섬유들을 내부적으로 결합시킬 수 있다. PVOH 결합제 섬유의 하나의 바람직한 공급원은 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 Kuraray America, Inc.로부터 구매가능한 폴리비닐 부티랄(PVB) 섬유이다.
결합제 섬유의 평균 섬유 직경은 바람직하게는 약 2 내지 20 μm의 범위, 예를 들어, 약 10 μm일 수 있고, 결합제 섬유의 평균 섬유 길이는 약 2 내지 12 mm의 범위, 예를 들어 약 3 내지 약 6 mm, 예를 들어, 약 4 mm일 수 있다. 섬유질 웨브 중의 이러한 2성분 결합제 섬유의 양은 섬유의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 25 중량%, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 2 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.
C.
선택적인 첨가제
섬유질 여과 매체는, 습식 레이드 여과 매체에서 종래에 사용되는 첨가제, 예를 들어, 습윤 강도 첨가제, 광학 증백제(optical brightener), 섬유 보유제(fiber retention agent), 착색제, 분리 보조제(예를 들어, 실리콘 첨가제 및 관련 촉매제), 화재 지연제 또는 난연제 등을 또한 함유할 수 있다. 존재하는 경우, 이러한 첨가제는 수지 결합제 조성물의 총 고형물 함량을 기준으로 최대 약 50 중량%, 바람직하게는 최대 약 45 중량%, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
D.
제조 방법
본 명세서에 기재된 섬유질 매체는 임의의 종래 "습식 레이드" 제지 기술에 의해 제조할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 미리결정된 양의 합성 섬유 및 열가소성 미세섬유 (임의의 선택적인 성분, 예를 들어 유리 섬유, 기본 열가소성 섬유 및/또는 첨가제와 함께) 및 물을 펄퍼(pulper) 또는 비터(beater)에 넣을 수 있다. 섬유들을 펄퍼 또는 비터에 의해 물에서 균일하게 혼합하고 분산시켜서 슬러리 배치(batch)를 형성한다. 일부 기계적 작업을 섬유에 대해 또한 수행하여, 물리적 매개변수, 예를 들어 투과도, 표면 특성 및 섬유 구조에 영향을 미칠 수 있다. 이후, 슬러리 배치를, 추가의 물이 첨가되고 섬유가 균질하게 블렌딩되는 혼합 체스트(chest)로 이송할 수 있다. 이어서 블렌딩된 슬러리를, 하나 이상의 슬러리 배치가 합쳐질 수 있는 기계 체스트로 이송하여, 배치로부터 연속 공정으로의 이송을 가능하게 할 수 있다. 슬러리 주도(consistency)를 한정하고, 섬유의 균일한 분산을 보장하기 위해 이를 교반에 의해 유지한다. 이와 관련하여, 물리적 매개변수를 조정하기 위해, 슬러리를 정제기에 선택적으로 통과시킬 수 있다.
이어서, 슬러리를, 물이 중력 및 흡입에 의해 제거되는, 이동 와이어 스크린으로 이송한다. 물이 제거됨에 따라, 섬유는, 예를 들어 슬러리 유량, 기계 속도, 및 배수 매개변수를 포함하는 다수의 공정 변수에 의해 결정되는 특성을 갖는 섬유질 부직포 웨브 또는 시트로 형성된다. 형성된 시트를 여전히 습윤 상태로 선택적으로 압축하여, 종이를 치밀화시키고/시키거나 이의 표면 특성을 개질시킬 수 있다. 이어서, 습윤 종이 매트를, 나머지 혼입된 물의 대부분이 제거되는 가열된 롤러(또는 당업계의 용어로는 "캔(can)")로 이루어진 건조 섹션을 통해 이동시킨다. 이어서, 임의의 종래 수단, 예를 들어 침지, 분무 코팅, 롤러(그라비어) 도포 등에 의해 결합제 수지를 건조된 웨브에 도포시킬 수 있다. 이어서, 웨브를 건조시키기 위해 후속하여 열을 가할 수 있다.
주름형 여과 매체로서 사용되는 경우, 건조된 웨브에, 유리하게는 짝을 이룬 수형/암형 롤러를 사용하여 기계-방향(세로방향) 그루브형성할 수 있다. 사용되는 경우, 매체는 200 mm의 매체 폭당 세로방향으로 연장되는 약 50개의 그루브를 가질 수 있다. 각각의 그루브는 이에 따라 바람직하게는 약 4 mm의 공칭 폭을 가질 것이다. 전형적인 그루브형성된 오일 필터 매체는, 약 42 mil의 전체 SD(포화 및 건조되지만, 경화되지 않음) 캘리퍼, 약 15 mil의 SD 그루브 깊이 및 약 35 mil의 SD 광학 캘리퍼 A(하나의 그루브에서의 매체 두께의 광학 측정치이며, 따라서 상응하는 편평한 두께를 나타냄)와 같은 치수를 갖는다.
이어서 완성된(선택적으로 그루브형성된) 여과 매체를, 완성된 필터 제품으로 추가 가공하기 위해 롤 상에 테이크 업(take up)할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 완성된 여과 시트를, 원하는 물리적 및 성능 특성을 달성하기 위해, 하나 이상의 다른 재료의 시트(예를 들어, 적어도 하나의 추가 여과 매체 층, 지지층 등)와 적층시킬 수 있다. 여과 매체는 또한 주름형성되고 원통형 필터 카트리지로 형성될 수 있으며, 이는 이어서 내연 기관을 위한 여과 유닛, 예를 들어 전체 내용이 본 명세서에 참고로 명확히 포함된 미국 특허 제3,288,299호 및/또는 미국 특허 제3,912,631호에 나타나 있는 바와 같은 여과 유닛의 구성 부품으로서 제공될 수 있다.
완성된 여과 매체의 평량은 중요하지 않다. 따라서, 완성된 오일 여과 매체는 평량이 적어도 약 50의 평방미터당 그램(gsm), 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 gsm 내지 최대 약 250 gsm일 수 있다. 본 명세서에 기재된 여과 매체의 일부 실시 형태는 평량이 약 140 gsm 내지 최대 약 220 gsm일 수 있다.
본 발명은 이의 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시될 것이다.
실시예
1.
절차
실험실용 습식레이드 핸드 시트 몰드를 사용하여 샘플을 생성하였다. 레시피(recipe)에 기재된 바와 같은 공급물을 2 리터의 수돗물과 혼합하고, 1500 회전수로 표준 실험실용 분쇄기(disintegrator)(Noram)를 사용하여 분쇄하였다. 이어서 공급물을 습식레이드 몰드 내로 붓고, 대략 25 리터의 수돗물로 희석시키고, 페달 교반기(pedal stir)로 3회 교반하고, 표준 제지 기계 와이어를 통해 배출시켰다.
이어서, 핸드 시트를 카우칭(couching) 롤러로 3회 압연시키며 건조 상태로 압착시키고, 350℉에서 5분 동안 플랫 베드 스피드 오븐(flat bed speed oven)에서 예비 건조시키고, 후속하여 350℉에서 5분 동안 오븐에서 건조시켰다. 미가공 물리적 데이터, 예를 들어 미가공 평량, 캘리퍼, 공기 투과도를, 오븐 건조 직후에 오븐 건조된(OD) 시트에서 획득하였다.
이어서, 샘플을, 총 시트 중량을 기준으로 25 중량%의 함량으로 표준 페놀 수지(Momentive Specialty Chemicals, Inc.로부터의 161A)로 포화시켰다(수지 조(bath)의 조 고형물은 용매로서의 메탄올 중의 18%였음). 이어서, 샘플을 주위 조건에서 24시간 동안 공기 건조시키고, 350℉에서 5분 동안 경화시켜서 SDC(포화 건조 경화된) 수준에 도달시켰다. SDC 평량을 경화 직후 기록하였고, 다른 SDC 데이터, 예를 들어 SDC 캘리퍼 및 SDC 공기 투과도를 후속하여 측정하였다.
다양한 함량의 유리 섬유 및 열가소성 미세섬유를 갖는 예시적인 섬유질 웨브의 조성은, 열가소성 미세섬유를 갖지 않는 대조 매체 샘플과 비교하여 실시예 1 내지 실시예 8로서 하기 표에 나타나 있다.
2.
시험 방법
하기 시험 방법을 사용하여 하기 표에 기록된 데이터를 얻었다.
평량: 평량(BWT)은, TAPPI 표준 T 410 om-02에 따라 오븐 건조된(OD) 불포화 매체 및 포화 건조 경화된(SDC) 매체 샘플에서 측정하고, 평방미터당 그램(gsm)으로 기록하였다.
공기 투과도: 매체의 공기 투과도는, Textest AG(모델 FX3300)를 사용하여 0.5 인치(2.7 mm)의 수차(water differential)로 TAPPI 표준 T 251 cm-85 (문헌["Air Permeability of Porous Paper, Fabric and Pulp Handsheets"])에 따라 측정하고, 때때로 cfm으로 더욱 간단히 지칭되는, 분당 샘플 면적의 평방피트당 입방피트(cfm/sf) 단위의 공기의 유량으로 기록하였다.
평균 유동 기공(MFP) 크기: ASTM F-316
인장 강도: TAPPI 표준 T494.
파열 강도: 매체 샘플을 파단시키는 데에 필요한 압력은, TAPPI 표준 T403에 따라 MULLEN® 파열 강도 시험기를 사용하여 측정하였다. 결과는 매체 파단 시 평방인치당 파운드(psi)로 기록하였다.
캘리퍼: SDC 매체의 캘리퍼(두께)는, TAPPI 표준 T411, 문헌["Thickness (caliper) of paper, paperboard and combined board"] (본 명세서에 전체가 참고로 포함됨)에 따라 Thwing-Albert Instrument Company로부터의 89-100 두께 시험기를 사용하여 측정하였다.
강성: OD 및 SDC 매체의 강성은, GURLEY™ 굴곡 저항 시험기 MOD 4171D(Gurley Precision Instruments)를 사용하여 TAPPI T489 om-92에 의해 얻었다.
인열 강도: TAPPI 표준 T-414
고온 오일 파열 강도: 매체 샘플의 고온 오일 파열 강도는, 제어되고 일정하게 증가하는 압력이 고무 다이어프램을 통해 7.07 ㎠의 면적에 적용되는 경우 매체 샘플의 파단을 야기하는 데 필요한 최대 정수압(hydrostatic pressure)이다. 고온 오일 파열 강도는, 매체 샘플(14 cm x 10 cm의 크기)을, 140℃ ± 약 0.1℃에서 144 시간 동안 유지되는 전형적인 엔진 오일(예를 들어, MOBIL 1™ 모터 오일)의 오일 조 내에 넣음으로써 결정하였다. 이어서, 매체 샘플을 고온 오일 조로부터 꺼내고, 약 5분 동안 냉각시켜서, 과량의 오일이 매체 샘플로부터 블로팅(blotting)되게 하였다. 이어서, 수분이 없는 샘플을 MULLEN® 파열 강도 시험기를 사용하여 시험하고, 결과를 매체 파단 시 단위 면적당 힘, 즉, 평방인치당 파운드(psi)로 기록하였다.
[표 1]
상기 데이터는 직경이 5 μm 미만인 열가소성 미세섬유의 함량이 평균 기공 크기가 유사한 유리 미세섬유를 대체함에 따라 고온 오일 파열 강도가 증가함을 나타낸다. 즉, 섬유질 여과 매체에 증가된 여과 효율(즉, 유사한 평균 유동 기공 크기를 지님으로써)이 제공되면서 증가된 고온 오일 파열 강도가 또한 달성될 수 있다. 더욱이, 열가소성 미세섬유의 함량의 증가는, 자가-지지성 매체를 제공하도록 100% 유리가 없는 섬유질 웨브가 제조될 수 있게 한다.
**********************
본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시 형태인 것으로 현재 간주되는 것과 관련하여 기재되었지만, 본 발명은 개시된 실시 형태에 한정되지 않지만, 반대로, 본 발명의 사상 및 범주 내에 포함되는 다양한 변형 및 균등한 배열체를 포함하려는 것임을 이해하여야 한다.
Claims (45)
- 부직포 섬유질 웨브를 포함하는 고온 오일 여과를 위한 섬유질 여과 매체로서,
합성 섬유들; 및
상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 15 중량%의, 열경화성 결합제 수지 및 결합제 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 성분을 포함하고,
상기 합성 섬유는 상기 섬유질 웨브 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 65 중량%의, 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 합성 미세섬유(microfiber)를 포함하고,
상기 합성 섬유들은 상기 결합제 성분에 의해 서로 결합되어 상기 섬유질 웨브를 형성하며,
상기 섬유질 웨브는 내연 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 보유하는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는, 섬유질 여과 매체. - 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 열가소성 미세섬유를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 평균 유동 기공 크기가 25 μm 이하인, 섬유질 여과 매체.
- 제3항에 있어서, 평균 유동 기공 크기가 20 μm 이하인, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 140℃의 고온 오일 중에서 144 시간 후에 측정한 경우의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi인, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%의 셀룰로오스 스테이플(staple) 섬유를 추가로 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제6항에 있어서, 상기 셀룰로오스 스테이플 섬유는 리오셀(lyocell) 섬유를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 2성분 결합제 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 결합제 섬유 및 폴리비닐알코올(PVOH) 결합제 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 섬유질 여과 매체.
- 제8항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25 중량%의 양으로 존재하는, 섬유질 여과 매체.
- 제9항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%의 양으로 존재하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제 성분은 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량%의 열경화성 결합제 수지를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제11항에 있어서, 상기 열경화성 결합제 수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민계 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 섬유는 평균 섬유 직경이 5 μm 초과인 기본 열가소성 스테이플 섬유를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제13항에 있어서, 상기 열가소성 섬유는 폴리에스테르, 폴리알킬렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 섬유질 여과 매체.
- 제14항에 있어서, 상기 기본 열가소성 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 섬유는 평균 직경이 약 0.2 μm 내지 약 5 μm인 유리 미세섬유를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평균 두께가 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm인, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평량이 50 내지 400 gsm이고, 투과도가 약 2 내지 약 600 cfm/sf이고, 140℃ 온도의 고온 오일 중에서 144 시간 후의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi인, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는
섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 상기 열가소성 미세섬유;
상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%의 셀룰로오스 섬유;
상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량%의, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 멜라민 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 열경화성 결합제 수지를 포함하는, 섬유질 여과 매체. - 제1항에 있어서, 습윤 강도 첨가제, 광학 증백제(optical brightener), 섬유 보유제(fiber retention agent), 착색제, 연료-물 분리 보조제, 및 난연제 또는 화재 지연제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항에 있어서, 세로방향으로 연장되고 가로방향으로 분리된 그루브(groove)를 포함하는, 섬유질 여과 매체.
- 제1항에 있어서, 상기 여과 매체는 주름형성된, 섬유질 여과 매체.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 섬유질 여과 매체를 포함하는 내연 기관용 오일 필터 유닛.
- 내연 기관의 오일을 위한 섬유질 여과 매체의 제조 방법으로서,
(a) 합성 섬유들로 이루어진 수성 섬유질 슬러리로부터 습식 레이드 시트(wet laid sheet)를 형성하는 단계 - 상기 합성 섬유는 상기 시트 중의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 65 중량%의, 평균 직경이 5 μm 미만인 열가소성 합성 미세섬유를 포함함 -; 및
(b) 상기 합성 섬유들을 서로 결합시키고 내연 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 보유하는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는 섬유질 웨브를 형성하도록, 결합제 수지를 습식 레이드 시트에 첨가하는 단계를 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서, 상기 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 열가소성 미세섬유를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평균 유동 기공 크기가 25 μm 이하인, 방법.
- 제26항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평균 유동 기공 크기가 20 μm 이하인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 140℃의 고온 오일 중에서 144 시간 후에 측정한 경우의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%를 섬유질 슬러리에 포함시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 셀룰로오스 스테이플 섬유는 리오셀 섬유를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 2성분 결합제 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 결합제 섬유 및 폴리비닐알코올(PVOH) 결합제 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 결합제 섬유를 상기 섬유질 슬러리에 포함시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25 중량%의 양으로 존재하는, 방법.
- 제33항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%의 양으로 존재하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 결합제 수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민계 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 열경화성 결합제 수지인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 합성 섬유는 평균 섬유 직경이 5 μm 초과인 기본 열가소성 스테이플 섬유를 포함하는, 방법.
- 제35항에 있어서, 상기 열가소성 섬유는 폴리에스테르, 폴리알킬렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 기본 열가소성 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 합성 섬유는 평균 직경이 약 0.2 μm 내지 약 5 μm인 유리 미세섬유를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평균 두께가 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평량이 50 내지 400 gsm이고, 투과도가 약 2 내지 약 600 cfm/sf이고, 140℃ 온도의 고온 오일 중에서 144 시간 후의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi인, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는
섬유의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 상기 열가소성 미세섬유;
상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 적어도 약 10 중량%의 셀룰로오스 섬유;
상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 30 중량%의, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 멜라민 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 열경화성 결합제 수지를 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서, 습윤 강도 첨가제, 광학 증백제, 섬유 보유제, 착색제, 연료-물 분리 보조제, 및 난연제 또는 화재 지연제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 상기 섬유질 웨브에 혼입시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 세로방향으로 연장되고 가로방향으로 분리된 그루브를 상기 섬유질 웨브에 형성시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 여과 웨브에 주름형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 내연 기관의 오일의 여과를 위한 제1항의 섬유질 여과 매체의 용도.
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