KR20180002673A - 필터 여과재 및 필터 유닛 - Google Patents

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시호 와다
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

필터 여과재(20)는 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)를 구비하고 있다. 제1 PTFE 다공질막(11)에 의해 필터 여과재(20)의 표면이 형성되어 있다. 180° 박리 시험에 의해 측정된 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도(A1)가 1.2N/25㎜보다도 크다. 제1 통기성 지지재(12)는 1개 또는 복수의 오목부와 1개 또는 복수의 볼록부를 갖는 엠보싱 부직포이다. 제1 통기성 지지재(12)를 구성하는 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 오목부의 면적의 비율 또는 복수의 오목부의 합계 면적의 비율이 15％보다도 크다.

Description

필터 여과재 및 필터 유닛
본 발명은 필터 여과재 및 필터 유닛에 관한 것이다.
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막을 포함하는 필터 여과재는, 터빈의 흡기 필터, 클린룸의 에어 필터, 가전제품의 필터 등, 다양한 용도로 사용되고 있다. 특허문헌 1에는, 1층의 지지재와 2층의 PTFE 다공질막을 구비하고, 지지재가 PTFE 다공질막에 의해 끼워져 있는 필터 여과재가 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 2층의 지지재와 1층의 PTFE 다공질막을 구비하고, PTFE 다공질막이 지지재에 의해 끼워져 있는 필터 여과재가 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 2층의 PTFE 다공질막과 2층의 지지재를 구비하고, PTFE 다공질막과 지지재가 교대로 배치되어 있는 필터 여과재도 개시되어 있다.
필터 여과재에는, 더스트를 필터 여과재의 표면으로부터 제거함으로써 반복하여 사용할 수 있는 것이 요구되는 경우가 있다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 필터 여과재의 표면이 PTFE 다공질막에 의해 형성되어 있는 경우, 필터 여과재의 표면에 부착된 더스트를 제거하기 쉽다.
일본 특허 공개 제2005-246233호 공보 일본 특허 공개 제2012-228687호 공보
필터 여과재의 표면에 부착된 더스트를 제거하기 위해, 필터 여과재에 공기를 분사하거나, 필터 여과재를 수세하거나 하는 것이 행해진다. 그러나, 필터 여과재에 사용된 PTFE 다공질막은 매우 얇으므로, 기류나 수류로부터의 강한 압력에 의해 PTFE 다공질막이 대미지를 받는 경우가 있다. 구체적으로는, PTFE 다공질막이 찢어지거나, PTFE 다공질막이 지지재로부터 박리되거나 하는 경우가 있다. PTFE 다공질막과 지지재 사이의 접착 강도를 높이거나, PTFE 다공질막의 두께를 증가시키거나 하는 것은, 필터 여과재의 내구성을 향상시키지만, 통기성의 대폭적인 저하(압력 손실의 증대)를 초래할 가능성이 있다. 즉, 내구성과 통기성 사이에는 트레이드 오프의 관계가 있다.
상기의 사정을 감안하여, 본 발명은 세정에 의해 더스트를 용이하게 제거할 수 있도록 설계된 필터 여과재에 있어서, 통기성의 대폭적인 저하를 회피하면서, 그 내구성을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그 필터 여과재를 사용한 필터 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은,
제1 PTFE 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재를 구비하고, 이들이 이 순서로 적층 및 서로 접착되어 있는 필터 여과재이며,
상기 제1 PTFE 다공질막에 의해 상기 필터 여과재의 표면이 형성되어 있고,
180° 박리 시험에 의해 측정된 상기 제1 PTFE 다공질막과 상기 제1 통기성 지지재 사이의 접착 강도가 1.2N/25㎜보다도 높고,
상기 제1 통기성 지지재는, 1개 또는 복수의 오목부와 1개 또는 복수의 볼록부를 갖는 엠보싱 부직포이고,
상기 제1 통기성 지지재를 구성하는 상기 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 상기 오목부의 면적의 비율 또는 상기 복수의 오목부의 합계 면적의 비율이 15％보다도 높은 필터 여과재를 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은,
상기의 필터 여과재와,
상기 필터 여과재의 외주부를 지지하고 있는 프레임을 구비한 필터 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 세정에 의해 더스트를 용이하게 제거할 수 있도록 설계된 필터 여과재에 있어서, 통기성의 대폭적인 저하를 회피하면서, 그 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 필터 여과재의 개략 단면도.
도 2a는 도 1에 도시한 필터 여과재에 적합한 엠보싱 부직포(T-타입)의 평면도.
도 2b는 도 1에 도시한 필터 여과재에 적합한 다른 엠보싱 부직포(S-타입)의 평면도.
도 2c는 T-타입의 엠보싱 부직포의 이점을 설명하기 위한 도면.
도 3a는 제1 PTFE 다공질막과 제1 통기성 지지재 사이의 접착 강도를 측정하기 위한 180° 박리 시험의 방법을 도시하는 개략도.
도 3b는 제1 통기성 지지재와 제2 PTFE 다공질막 사이의 접착 강도를 측정하기 위한 180° 박리 시험의 방법을 도시하는 개략도.
도 4a는 도 1에 도시한 필터 여과재의 제조에 있어서의 열 라미네이션 공정을 도시하는 도면.
도 4b는 열 라미네이션 공정의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 도 1에 도시한 필터 여과재를 구비한 필터 유닛의 사시도.
도 6은 필터 유닛을 구비한 사이클론 청소기의 구성도.
도 7은 필터 여과재의 내구성 시험의 방법을 도시하는 개략도.
도 8a는 세정 용이성을 확인하기 위한 시험을 실시한 후에 있어서의 실시예 1의 필터 여과재의 표면의 광학 사진.
도 8b는 세정 용이성을 확인하기 위한 시험을 실시한 후에 있어서의 비교예 4의 필터 여과재의 표면의 광학 사진.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 필터 여과재(20)는 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13), 및 제2 통기성 지지재(14)를 구비하고 있다. 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13), 및 제2 통기성 지지재(14)는 이 순서로 적층되고, 또한, 서로 접착되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 필터 여과재(20)의 한쪽의 표면이 제1 PTFE 다공질막(11)으로 형성되어 있다. PTFE 다공질막은, 일반적으로, 미끄럼 이동성이 우수한 매끄러운 표면을 갖고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 구성에 따르면, 필터 여과재(20)의 표면에 더스트가 퇴적되었다고 해도, 필터 여과재(20)의 표면으로부터 더스트를 용이하게 제거하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 필터 여과재(20)는 4층의 막으로 구성되어 있다. 단, 필터 여과재(20)는 4층을 초과하는 층수의 막으로 구성되어 있어도 된다. 4층을 초과하는 층수의 막으로 구성된 필터 여과재는, PTFE 다공질막과 통기성 지지재를 교대로 적층함으로써 얻어진다. 단, 더스트의 제거를 용이하게 하기 위해, 필터 여과재(20)의 적어도 한쪽의 표면(주표면)이 PTFE 다공질막에 의해 형성되어 있는 것이 중요하다. 상세하게는, 필터 여과재(20)는 여과해야 할 기체의 흐름 방향에 있어서의 상류측의 주표면과 하류측의 주표면을 포함하고, 상류측의 주표면이 제1 PTFE 다공질막(11)에 의해 형성되어 있다. 하류측의 주표면은, 본 실시 형태에서는, 제2 통기성 지지재(14)에 의해 형성되어 있다. 「주표면」은, 필터 여과재(20)에 있어서 가장 넓은 면적을 갖는 면을 의미한다.
제1 PTFE 다공질막(11)의 두께, 면밀도, 평균 구멍 직경, 공공률 등의 값은, 제2 PTFE 다공질막(13)의 그것들과 일치하고 있어도 된다. 즉, 제1 PTFE 다공질막(11) 및 제2 PTFE 다공질막(13)으로서, 단일의 종류의 PTFE 다공질막(동일 재료를 사용하여 동일 조건에서 제조된 PTFE 다공질막)을 사용할 수 있다. 물론, 제1 PTFE 다공질막(11)의 두께, 면밀도, 평균 구멍 직경, 공공률 등의 값은, 제2 PTFE 다공질막(13)의 그것들과 상이해도 된다.
제1 PTFE 다공질막(11) 및 제2 PTFE 다공질막(13)으로서 사용할 수 있는 PTFE 다공질막은, 예를 들어 0.01∼100㎛ 또는 0.01∼50㎛의 범위의 평균 구멍 직경을 갖는다. PTFE 다공질막은, 예를 들어 1∼300㎛ 또는 2∼100㎛의 범위의 두께를 갖는다.
PTFE 다공질막은 이하의 방법에 의해 제조될 수 있다. PTFE 파인 파우더를 용제와 혼련하여 페이스트를 조제한다. 그 페이스트를 압출 가공에 의해 시트 형상으로 성형한다. 얻어진 PTFE 시트를 연신 및 소성하면, PTFE 다공질막이 얻어진다. 연신(전형적으로는 2축 연신) 시에 있어서의 PTFE 시트의 면적 연신 배율(1축 방향의 연신 배율과 그것에 수직인 방향의 연신 배율의 적산값)은, 예를 들어 50∼900배의 범위에 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「PTFE」에는 「변성 PTFE」도 포함된다.
제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)는 시트 형상의 형상을 갖는다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)의 각각은, 예를 들어 제1 PTFE 다공질막(11) 및 제2 PTFE 다공질막(13) 중 적어도 한쪽에 사용된 PTFE 다공질막보다도 높은 강도와 높은 통기성을 갖고 있다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)로서, 직포, 부직포, 메쉬, 네트, 발포체 등을 사용할 수 있다. 이들 중, 부직포가 가장 바람직하게 사용된다. 부직포를 구성하는 섬유는, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리아미드, 아크릴, 폴리이미드 등의 고분자 재료로 만들어진 합성 섬유일 수 있다. 부직포는 복수의 종류의 섬유로 구성된 복합재여도 된다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)에는, 단일의 종류(품번)의 부직포가 사용되고 있어도 되고, 상이한 종류의 부직포가 사용되고 있어도 된다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)의 각각은, 예를 들어 50∼300㎛의 범위의 두께를 갖는다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)는 서로 접착되어 있다. 이들 부재의 접착 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이들 부재는, 접착제를 사용하여 서로 접착되어 있어도 되고, 열 라미네이션에 의해 서로 접착되어 있어도 된다. 통기성 지지재(12 및 14)가 부직포이며, 부직포가 열 접착성을 갖고 있을 때, 열 라미네이션이 본 실시 형태에 적합하다. 열 라미네이션에 의하면, 통기성의 저하를 억제하면서, PTFE 다공질막과 통기성 지지재 사이의 접착 강도를 확보하기 쉽다.
예를 들어, 폴리에틸렌과 같은 열가소성 수지로 만들어진 섬유가 부직포에 포함되어 있을 때, 부직포는 비교적 저온에서 열 접착성을 나타낸다. 이와 같은 부직포와 PTFE 다공질막을 중첩하고, 열을 가하면서 양자에 압력을 가하면, 부직포의 섬유의 일부가 용융 및 고화하여 부직포가 PTFE 다공질막에 접착된다. 접착점이 부직포의 섬유 상에 한정되기 때문에, 섬유가 존재하지 않는 부분에서는 통기성이 확보된다.
또한, 부직포는 엠보싱 부직포여도 된다. 엠보싱 부직포는, 1개 또는 복수의 오목부와 1개 또는 복수의 볼록부를 갖는 부직포이다. 엠보싱 부직포는, 동일한 두께의 엠보싱 가공되어 있지 않은 부직포보다도 높은 강성 및 높은 강도를 갖는다. 엠보싱 부직포는, 요철 모양을 갖는, 바꿔 말하면, 평면에서 보아 해도 구조를 갖는다. 도 2a에 도시한 타입의 엠보싱 부직포(T-타입)에 있어서, 타원형의 섬에 대응하는 부분(섬유가 녹아 있지 않음)이 볼록부이고, 바다에 대응하는 부분(섬유가 녹아 있음)이 오목부이다. T-타입의 엠보싱 부직포는, 전형적으로는, 1개의 연속한 오목부와 복수의 볼록부를 갖는다. 단, T-타입의 엠보싱 부직포에 있어서, 오목부가 복수의 부분으로 나누어져 있어도 된다. 도 2b에 도시한 타입의 엠보싱 부직포(S-타입)에 있어서, 원형의 섬에 대응하는 부분(섬유가 녹아 있음)이 오목부이고, 바다에 대응하는 부분(섬유가 녹아 있지 않음)이 볼록부이다. S-타입의 엠보싱 부직포는, 전형적으로는, 복수의 오목부와 1개의 연속한 볼록부를 갖는다. 단, S-타입의 엠보싱 부직포에 있어서, 볼록부가 복수의 부분으로 나누어져 있어도 된다. 이들 엠보싱 부직포에 의하면, 상기한 접착점이 보다 한정되기 때문에, 통기성과 접착 강도의 양립을 도모하기 쉽다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 엠보싱 부직포에 있어서, 엠보싱 부분은, 부직포의 섬유의 일부가 용융 및 고화함으로써 형성되어 있다. 엠보싱 부분에도 통기성이 있지만, 엠보싱 부분의 통기성은, 엠보싱 가공되어 있지 않은 부분의 통기성보다도 낮다. 그 때문에, 엠보싱 부분의 면적이 증가함에 따라서, 필터 여과재의 통기성이 저하된다고 추측된다. 바꿔 말하면, 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 엠보싱 부분의 면적의 비율(엠보싱 면적률)이 증가함에 따라서, 필터 여과재의 통기성이 저하된다고 추측된다. PTFE 다공질막과 엠보싱 부직포 사이의 접착 강도가 비교적 낮을 때, 이 추측에는 일정한 타당성이 있다. 그러나, PTFE 다공질막과 부직포 사이의 접착 강도가 비교적 높을 때, 이 추측은 반드시 타당하지는 않다.
PTFE 다공질막과 부직포 사이의 접착 강도를 높이기 위해서는, 열 라미네이션 공정에 있어서, 예를 들어 PTFE 다공질막 및 부직포에 가하는 열을 증가시키는 것(가열 온도를 올리는 것 및/또는 가열 시간을 증가시키는 것)이 필요하다. 바꿔 말하면, 부직포의 섬유를 보다 충분히 녹이는 것이 필요하다. 후술하는 실시예의 결과로부터 명백해지는 바와 같이, 부직포의 엠보싱 면적률이 작은 경우, PTFE 다공질막 및 부직포에 가하는 열을 증가시키면, 필터 여과재의 통기성은 대폭 저하된다. 이에 반해, 엠보싱 면적률이 큰 부직포를 사용하여 동일한 조건에서 필터 여과재를 제작하였을 때, 필터 여과재의 통기성의 저하를 억제할 수 있다. 즉, PTFE 다공질막과 부직포 사이의 필요로 되는 접착 강도에 따라서, 적절한 엠보싱 면적률의 부직포를 사용하는 것이 중요하다.
본 실시 형태에 있어서, 필터 여과재(20)는 제1 PTFE 다공질막(11)에 의해 형성된 표면에 더스트가 퇴적되도록, 소정의 장소(예를 들어, 청소기의 내부)에 배치될 수 있다. 필터 여과재(20)의 표면에 부착된 더스트를 제거하기 위해, 필터 여과재(20)를 수세하거나, 필터 여과재(20)에 공기를 분사하거나, 필터 여과재(20)에 솔질을 하거나 할 필요가 있다. 본 실시 형태의 필터 여과재(20)에 있어서, 180° 박리 시험에 의해 측정된 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1은 1.2N/25㎜보다도 높다. 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 1.2N/25㎜보다도 높을 때, 본 실시 형태의 필터 여과재(20)는 수류, 기류, 브러시 등으로부터의 압력에 대하여 충분한 내구성을 나타낸다.
또한, 본 실시 형태의 필터 여과재(20)에 있어서, 제1 통기성 지지재(12)를 구성하는 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 엠보싱 부직포의 오목부의 면적의 비율(또는 복수의 오목부의 합계 면적의 비율)이 15％보다도 크다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 충분히 확보되어 있을 뿐만 아니라, 제1 통기성 지지재(12)를 구성하는 부직포에 있어서의 엠보싱 면적률의 적절한 조정에 의해, 접착 강도 A1의 증가에 수반되는 필터 여과재(20)의 압력 손실의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「엠보싱 면적률」이란, 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 오목부(섬유가 녹아 있는 부분)의 면적의 비율 또는 복수의 오목부의 합계 면적의 비율이다. 엠보싱 면적률은 다음 방법에 의해 산출할 수 있다. 소정의 확대 사이즈(예를 들어 25배)로 부직포의 표면을 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한다. 얻어진 SEM상에 있어서, 엠보싱 부분(오목부)의 비율을 산출한다. S-타입의 부직포(도 2b 참조)의 경우, 오목부가 원형을 갖고 있는 것으로 간주한다. T-타입의 부직포(도 2a 참조)의 경우, 볼록부(엠보싱 가공되어 있지 않은 부분)가 타원형을 갖고 있는 것으로 간주한다.
제1 통기성 지지재(12)를 구성하는 부직포에 있어서의 엠보싱 면적률은, 제1 통기성 지지재(12)로부터 제1 PTFE 다공질막(11) 또는 제2 PTFE 다공질막(13)을 박리시킴으로써, 필터 여과재(20)의 제조 후에 있어서도 측정할 수 있다. 평탄한 표면을 갖는 플랫 롤을 사용하면, 부직포의 엠보싱 면적률은, 열 라미네이션 공정을 거쳐도 거의 변화되지 않는다. 제1 통기성 지지재(12)로부터 제1 PTFE 다공질막(11) 또는 제2 PTFE 다공질막(13)을 박리시킨 후에 있어서도, 엠보싱 부분과 그 이외의 부분을 구별할 수 있다. 이들은 제2 통기성 지지재(14)에 대해서도 적용된다.
엠보싱 부직포는, 예를 들어 양면이 엠보싱 가공된 양면 엠보싱 부직포이다. 제1 통기성 지지재(12)로서 양면 엠보싱 부직포를 사용하면, 제1 통기성 지지재(12)의 엠보싱 가공된 2개의 면이 제1 PTFE 다공질막(11) 및 제2 PTFE 다공질막(13) 각각에 접한다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)의 양쪽에 양면 엠보싱 부직포를 사용하면, 동일한 재료를 사용하는 것에 의한 비용 삭감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 양면 엠보싱 부직포에는 표리가 없으므로, 양면 엠보싱 부직포를 사용하면, 필터 여과재(20)를 제조할 때의 에러도 발생하기 어렵다.
단, 제1 통기성 지지재(12)로서, 편면만이 엠보싱 가공된 편면 엠보싱 부직포를 사용해도 된다. 제2 통기성 지지재(14)로서, 편면만이 엠보싱 가공된 편면 엠보싱 부직포를 사용해도 된다.
엠보싱 면적률은, 바람직하게는 20％보다도 크다. 엠보싱 면적률의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 엠보싱 면적률은, 60％보다도 작아도 되고, 50％보다도 작아도 된다. 제1 통기성 지지재(12)에 있어서의 엠보싱 면적률이 적절한 범위에 있으면, 내구성과 통기성의 밸런스가 우수한 필터 여과재(20)가 얻어진다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 엠보싱 부직포에는, T-타입의 엠보싱 부직포와 S-타입의 엠보싱 부직포가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, T-타입의 엠보싱 부직포(도 2a)를 사용하는 것이 권장된다. T-타입의 엠보싱 부직포에는 플리트 가공을 실시하기 쉽다는 이점이 있다.
도 2a에 도시한 T-타입의 엠보싱 부직포에 있어서, 엠보싱 가공되어 있지 않은 복수의 부분의 긴 쪽 방향(타원의 긴 직경 방향)은 세로 방향 또는 가로 방향에 일치하고 있다. 바꿔 말하면, 엠보싱 가공되어 있지 않은 부분의 각각이 대략 T자 형상을 이루고 있다. 그 때문에, 도 2c에 도시한 바와 같이, 엠보싱 가공되어 있지 않은 부분(16)의 긴 쪽 방향과 플리트 가공의 주름의 방향(산선과 골선의 방향)이 일치하도록 플리트 가공을 실시하는 경우, T-타입의 엠보싱 부직포의 플리트 가공을 용이하게 실시할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1은, 180° 박리 시험에 의해 측정된 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2보다도 높다. 제2 PTFE 다공질막(13)은 1쌍의 지지재(12 및 14) 사이에 배치되어 있고, 세정 시에 브러시도 물도 직접적으로 접촉하지 않는다. 그 때문에, 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2는, 필터 여과재(20)의 표면으로부터 더스트를 제거할 때에 요구되는 내구성에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 상기의 관계를 만족시키도록 접착 강도 A1 및 A2가 조정되어 있으면, 통기성의 대폭적인 저하를 회피하면서, 필터 여과재(20)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 내구성과 통기성의 양립을 도모할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1은, 바람직하게는 1.8N/25㎜ 이상이다. 이 경우, 보다 충분한 내구성이 필터 여과재(20)에 부여될 수 있다. 또한, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1은 2.5N/25㎜ 이하여도 된다. 이 경우, 과잉의 접착을 피하여, 충분한 통기성이 필터 여과재(20)에 부여될 수 있다. 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 1.8N/25㎜∼2.5N/25㎜의 범위에 있으면, 내구성과 통기성의 밸런스가 우수한 필터 여과재(20)가 얻어진다.
제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2는, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1보다 낮은 한에 있어서, 특별히 한정되지 않는다. 접착 강도 A2의 상한값은, 예를 들어 1.6N/25㎜이다. 접착 강도 A2의 하한값은, 예를 들어 0.2N/25㎜이다. 접착 강도 A2가 적절한 범위에 있으면, 필터 여과재(20)의 통기성을 확보하기 쉽다. 접착 강도 A1과 접착 강도 A2의 차도 특별히 한정되지 않는다. 일례에 있어서, 접착 강도 A1과 접착 강도 A2의 차는 0.2∼2.3N/25㎜의 범위에 있다.
상기의 접착 강도 A1 및 A2는, 각각, 180° 박리 시험에 의해 측정된 값이다. 180° 박리 시험은, 일본 공업 규격 JIS Z 0237에 준거하여, 이하에 설명하는 방법에 의해 실시할 수 있다.
도 3a에 도시한 방법은, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1을 측정하기 위한 방법이다. 먼저, 시험편으로서의 필터 여과재(20)를 100㎜×25㎜의 크기로 재단한다. 시험편은, 제1 PTFE 다공질막(11)의 MD 방향(MD : Machine Direction)을 따라서 100㎜의 치수를 갖고, 제1 PTFE 다공질막(11)의 TD 방향(TD : Transverse Direction)을 따라서 25㎜의 치수를 갖는다. MD 방향 및 TD 방향은, 각각, 제1 PTFE 다공질막(11)의 제조 시에 있어서의 방향이다. 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12)의 계면에서 박리를 발생시키도록, 긴 쪽 방향에 있어서의 시험편의 단부에는, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12)가 접착되어 있지 않은 미접착 부분이 미리 마련되어 있다. 다음에, 시험편을 스테인리스판(25)에 양면 테이프(26)(닛토덴코사제 No.500)로 부착한다. 다음에, 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼사제 오토그래프 AG-1)의 척(24)에 시험편의 미접착 부분을 고정한다. 그 후, 척(24)을 300㎜/분의 속도로 인상함으로써, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12)의 계면에서 박리를 발생시키고, 이에 의해, 180° 박리 강도를 측정한다. 측정 개시 후, 최초의 25㎜의 길이의 측정값은 무시하고, 그 후, 스테인리스판(25)으로부터 박리된 50㎜의 길이의 시험편에 관하여 연속적으로 기록된 측정값(단위 : N)의 평균값을 필터 여과재(20)에 있어서의 접착 강도 A1로 한다.
마찬가지로, 도 3b에 도시한 방법은, 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2를 측정하기 위한 방법이다. 이 방법에 있어서는, 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13)의 계면에서 박리를 발생시키도록, 긴 쪽 방향에 있어서의 시험편의 단부에 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13)이 접착되어 있지 않은 미접착 부분이 마련되어 있다. 인장 시험기의 척(24)에 시험편의 미접착 부분을 고정하고, 그 후, 척(24)을 300㎜/분의 속도로 인상함으로써, 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13)의 계면에서 박리를 발생시켜, 180° 박리 강도를 측정한다. 연속적으로 기록된 측정값(단위 : N)의 평균값을 필터 여과재(20)에 있어서의 접착 강도 A2로 한다. 도 3b에 도시한 방법에 있어서도, 시험편은, 제2 PTFE 다공질막(13)의 MD 방향(MD : Machine Direction)을 따라서 100㎜의 치수를 갖고, 제1 PTFE 다공질막(11)의 TD 방향(TD : Transverse Direction)을 따라서 25㎜의 치수를 갖는다. 통상, 제2 PTFE 다공질막(13)의 MD 방향 및 TD 방향은, 제1 PTFE 다공질막(11)의 MD 방향 및 TD 방향에 일치하고 있다.
도 3a에 도시한 방법에 의해 측정을 실시하였을 때, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12)의 계면에서 명확한 박리가 발생하지 않고, 제1 PTFE 다공질막(11)에 있어서 응집 파괴가 일어나는 경우가 있다. 그러나, 본 명세서에서는, 도 3a를 참조하여 설명한 방법에 의해 얻어진 값을 「제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1」이라 정의한다. 마찬가지로, 도 3b에 도시한 방법에 의해 측정을 실시하였을 때, 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13)의 계면에서 명확한 박리가 발생하지 않고, 제2 PTFE 다공질막(13)에 있어서 응집 파괴가 일어나는 경우가 있다. 본 명세서에서는, 도 3b를 참조하여 설명한 방법에 의해 얻어진 값을 「제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2」라 정의한다.
필터 여과재(20)의 압력 손실은, 예를 들어 50∼400㎩의 범위에 있다. 「압력 손실」은, 필터 여과재(20)에 공기를 유속 5.3㎝/초로 투과시켰을 때에 발생하는 압력 손실을 의미한다. 구체적으로는, 이하에 설명하는 방법에 의해, 압력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 유효 면적 100㎠의 원기둥 형상 홀더에 필터 여과재(20)를 세트하고, 필터 여과재(20)의 양면에서 압력차를 발생시켜 필터 여과재(20)에 공기를 투과시킨다. 투과하는 공기의 유속을 유량계로 5.3㎝/초(유량 31.8m3/분)로 조정하였을 때의 압력 손실을 압력계(마노미터)로 측정한다.
필터 여과재(20)는, 예를 들어 0.1∼0.2㎛의 범위에 입자경을 갖는 입자에 대하여, 90％보다 높은 포집 효율을 나타낸다. 일반적으로, 작은 입자에 대하여 높은 포집 효율을 나타내는 필터 여과재의 통기성은 낮아지는 경향이 있어, 내구성과 통기성의 양립을 도모하는 것이 어렵다. 본 실시 형태에 따르면, 작은 입자에 대하여 높은 포집 효율을 나타내는 필터 여과재의 내구성과 통기성의 양립을 도모할 수 있다.
또한, 포집 효율은 이하에 설명하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 즉, 유효 면적 100㎠의 원기둥 형상 홀더에 필터 여과재(20)를 세트하고, 필터 여과재(20)의 양면에서 압력차를 발생시켜 당해 필터 여과재(20)에 기체를 투과시킨다. 투과하는 기체의 선속도가 5.3㎝/초(유량 31.8m3/분)로 되도록 압력차를 조정한다. 다음에, 필터 여과재(20)의 상류측에 JIS Z 8901에 규정되어 있는 다분산 디옥틸프탈레이트(DOP) 입자를, 소정의 입경 범위의 입자의 농도가 106개/리터로 되도록 기체에 혼입하고, 필터 여과재(20)의 하류측에 있어서의 DOP 입자의 농도를 파티클 카운터에 의해 측정한다. 파티클 카운터에 의한 측정 대상 입자의 입경 범위는, 예를 들어 0.1∼0.2㎛이다. 포집 효율=(1-(하류측 DOP 입자 농도/상류측 DOP 입자 농도))×100(％)의 식으로부터, 포집 효율을 산출할 수 있다. 또한, DOP 입자 대신에, 폴리알파올레핀(PAO)을 사용해도 된다.
또한, 필터 여과재(20)는 HEPA 필터(High Efficiency ㎩rticulate Air Filter)여도 되고, ULPA 필터(Ultra Low Penetration Air Filter)여도 된다. HEPA 필터 및 ULPA 필터는, 각각, 일본 공업 규격 JIS Z 8122에 규정된 필터이다.
필터 여과재(20)는 연속적인 W자 형상을 이루도록, 플리트되어 있어도 된다. 필터 여과재(20)의 플리트 가공은, 공지의 플리트 가공기(로터리 플리트기, 리시프로 플리트기, 스트라이핑 플리트기 등)을 사용하여 실시할 수 있다. 본 실시 형태의 필터 여과재(20)에 있어서는, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2보다도 높다. 이 경우, 접착 강도 A2가 접착 강도 A1에 일치하고 있는 경우와 비교하여, 필터 여과재(20)의 강성이 낮으므로, 상기의 플리트 가공을 실시하기 쉽다.
다음에, 필터 여과재(20)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)를 각각 롤에 준비한다. 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)를 각 롤로부터 조출하여 합류시켜, 이들의 적층체(20s)를 형성한다. 적층체(20s)는 1쌍의 라미네이션 롤(27a 및 27b)을 향하여 공급되고, 라미네이션 롤(27a 및 27b) 사이의 간극을 통과한다. 이때, 롤(27a 및 27b)로부터 적층체(20s)에 열과 압력이 가해져, 통기성 지지재(12 및 14)(부직포)를 구성하는 섬유가 용융 및 고화함으로써, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)가 서로 접착된다. 이에 의해, 필터 여과재(20)가 얻어진다.
1쌍의 라미네이션 롤(27a 및 27b)은 적층체(20s)에 열과 압력을 가할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 적층체(20s)의 한쪽의 면에 접하는 롤(27a)의 표면 온도와 다른 쪽의 면에 접하는 롤(27b)의 표면 온도를 상위하게 할 수 있도록, 롤(27a 및 27b)이 구성되어 있다. 예를 들어, 한쪽의 라미네이션 롤(27a)에만 히터가 내장되어 있고, 다른 쪽의 라미네이션 롤(27b)에는 히터가 내장되어 있지 않다. 전형적으로는, 한쪽의 라미네이션 롤(27a)이 가열 롤이고, 다른 쪽의 라미네이션 롤(27b)이 닙롤이다. 적층체(20s)가 라미네이션 롤(27a 및 27b) 사이의 간극을 통과할 때, 제1 PTFE 다공질막(11)이 라미네이션 롤(27a)에 접하고, 제2 통기성 지지재(14)가 라미네이션 롤(27b)에 접한다. 이에 의해, 제1 PTFE 다공질막(11) 및 제1 통기성 지지재(12)에 우선적으로 열이 전달된다. 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2를 상회하도록, 적층체(20s)의 열 라미네이션을 실시할 수 있다. 물론, 라미네이션 롤(27a)의 표면 온도, 적층체(20s)에 가해지는 압력, 적층체(20s)의 반송 속도 등의 조건을 적절하게 조정하는 것이 중요하다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이, 열 라미네이션 공정을 2단계로 나누어 실시하는 것도 가능하다. 도 4b의 상측 도면에 도시한 제1 단계에 있어서, 적층체(20s)는 그 반송 경로에 배치된 히터(29)에 의해 상면측 및 하면측의 양면측으로부터 가열되며, 롤(28a) 및 롤(28b) 사이의 간극으로 안내된다. 전형적으로는, 롤(28a)이 회전롤이고, 롤(28b)이 닙롤이다. 히터(29)는, 예를 들어 적외선 히터이다. 롤(28a 및 28b)은, 예를 들어 적층체(20s)에 압력을 가하는 기능을 갖고 있지만, 열을 가하는 기능을 갖고 있지 않다. 따라서, 롤(28a 및 28b)을 거쳐, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)가 서로 가접착되고, 이에 의해, 적층체(20k)가 얻어진다. 다음에, 도 4b의 하측 도면에 도시한 제2 단계에 있어서, 도 4a를 참조하여 설명한 것과 마찬가지의 라미네이션 롤(27a 및 27b)을 향하여 적층체(20k)를 공급한다. 적층체(20k)가 라미네이션 롤(27a 및 27b) 사이의 간극을 통과할 때, 적층체(20k)에 있어서의 제1 PTFE 다공질막(11)에 가열용의 라미네이션 롤(27a)이 접촉한다. 이에 의해, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12) 사이의 접착 강도 A1이 제1 통기성 지지재(12)와 제2 PTFE 다공질막(13) 사이의 접착 강도 A2를 상회하도록, 적층체(20k)의 열 라미네이션을 실시할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 각 방법에 있어서, 적층체(20s)를 형성하기 전에, 제1 PTFE 다공질막(11)과 제1 통기성 지지재(12)가 미리 약하게 접착되어 있어도 된다. 마찬가지로, 제2 PTFE 다공질막(13)과 제2 통기성 지지재(14)가 미리 약하게 접착되어 있어도 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 필터 유닛(30)은 필터 여과재(20a) 및 지지 프레임(22)을 구비하고 있다. 필터 여과재(20a)는 도 1에 도시한 필터 여과재(20)를 플리트 가공함으로써 얻어진다. 지지 프레임(22)은 필터 여과재(20a)의 외주부를 지지하고 있다. 지지 프레임(22)은 수지제 또는 금속제이다. 필터 여과재(20a)는 접착제에 의해 지지 프레임(22)에 고정되어 있어도 된다. 필터 여과재(20a)의 외주부를 끼워 고정하는 구조가 지지 프레임(22)에 설치되어 있어도 된다. 또한, 지지 프레임(22)에 필터 여과재(20a)의 외주부가 매립되어 있어도 된다. 즉, 인서트 성형에 의해 지지 프레임(22)과 필터 여과재(20a)가 일체화되어 있어도 된다.
다음에, 필터 유닛(30)의 적용예에 대하여 설명한다. 필터 유닛(30)은, 예를 들어 청소기의 배기 필터로서 사용할 수 있다.
도 6에 도시한 예에 있어서, 청소기(40)는 사이클론식 청소기이다. 단, 본 실시 형태의 필터 유닛(30)은 사이클론식 청소기 이외의 청소기(예를 들어, 종이팩식 청소기)에도 적용 가능하다.
청소기(40)는 흡인 공기로부터 더스트를 분리하기 위한 기구(31)(사이클론 또는 종이팩), 팬(33)을 회전시키기 위한 모터(32) 및 적어도 1개의 필터 유닛(30)을 구비하고 있다. 도 6에 도시한 예에 있어서는, 2개(복수)의 필터 유닛(30)이 설치되어 있다. 복수의 필터 유닛(30) 중 1개는, 기구(31)와 모터(32) 사이에 있어서 공기의 유로 상에 배치되어 있다. 복수의 필터 유닛(30) 중 다른 1개는, 모터(32)와 배기구(도시 생략) 사이에 있어서, 공기의 유로 상에 배치되어 있다. 각 필터 유닛(30)에 있어서, 제1 PTFE 다공질막(11)이 공기의 흐름 방향에 있어서의 상류측에 위치하고, 제2 통기성 지지재(14)가 공기의 흐름 방향에 있어서의 하류측에 위치하고 있다. 따라서, 더스트는, 주로, 제1 PTFE 다공질막(11)의 표면 상에 퇴적된다. 하류측의 필터 유닛(30)에는, 모터(32)로부터 배출된 카본 분말을 포집하는 역할도 있다. 각 필터 유닛(30)은 청소기(40)로부터 떼어내기 가능하다. 필터 유닛(30)의 표면 상[특히, 제1 PTFE 다공질막(11)의 표면 상]에 퇴적된 더스트를 브러시, 기류, 수류 등에 의해 제거할 수 있다.
실시예
(실시예 1)
도 4a를 참조하여 설명한 방법에 의해, 도 1을 참조하여 설명한 구조를 갖는 필터 여과재를 제작하였다. 제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막으로서, ULPA 그레이드의 PTFE 다공질막(닛토덴코사제 NTF9522-01)을 사용하였다. 제1 통기성 지지재 및 제2 통기성 지지재로서, T-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 T0303WDO : 엠보싱 면적률 47％, 초부 PE의 융점 129℃, 심부 PET의 융점 261℃, 양면 엠보싱)를 사용하였다. 가열용의 라미네이션 롤[롤(27a)]의 표면 온도는 200℃이었다. 다른 1개의 라미네이션 롤[롤(27b)]로서, 히터를 갖지 않는 닙롤을 사용하였다. 제1 PTFE 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재의 적층체[적층체(20s)]의 반송 속도는 5m/분이었다.
(실시예 2)
도 4b를 참조하여 설명한 방법에 의해, 도 1을 참조하여 설명한 구조를 갖는 필터 여과재를 제작하였다. 제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막으로서, ULPA 그레이드의 PTFE 다공질막(닛토덴코사제 NTF9522-01)을 사용하였다. 제1 통기성 지지재 및 제2 통기성 지지재로서, T-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 T0303WDO)를 사용하였다. 도 4b의 상측 도면에 도시한 제1 단계에 있어서, 150℃의 온도로 적층체[적층체(20s)]가 가열되도록, 적외선 히터[히터(29)]에의 공급 전력을 조절하였다. 제1 단계에 있어서, 적층체의 반송 속도는 7m/분이었다. 도 4b의 하측 도면에 도시한 제2 단계에 있어서, 가열용의 라미네이션 롤[롤(27a)]의 표면 온도는 150℃이었다. 다른 1개의 라미네이션 롤[롤(27b)]로서, 히터를 갖지 않는 닙롤을 사용하였다. 제2 단계에 있어서, 제1 PTFE 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재의 적층체[적층체(20k)]의 반송 속도는 5m/분이었다.
(실시예 3)
제2 통기성 지지재로서, S-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 S0303WDO : 엠보싱 면적률 13％, 양면 엠보싱)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 실시예 3의 필터 여과재를 제작하였다.
(비교예 1)
제1 통기성 지지재 및 제2 통기성 지지재로서, S-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 S0303WDO)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 비교예 1의 필터 여과재를 제작하였다.
(비교예 2)
도 4b를 참조하여 설명한 방법에 있어서, 제1 통기성 지지재 및 제2 통기성 지지재로서, S-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 S0303WDO)를 사용함과 함께, 제2 단계(도 4b의 하측 도면)를 생략하고, 제1 단계(도 4b의 상측 도면)만을 실시한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 비교예 2의 필터 여과재를 제작하였다.
(비교예 3)
도 4b를 참조하여 설명한 방법에 있어서, 제2 단계(도 4b의 하측 도면)를 생략하고, 제1 단계(도 4b의 상측 도면)만을 실시한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 비교예 3의 필터 여과재를 제작하였다.
(비교예 4)
제1 통기성 지지재, 제1 PTFE 다공질막, 제2 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제3 통기성 지지재를 구비하고, 이들이 이 순서로 적층 및 서로 접착되어 있는 5층 구조의 필터 여과재를 비교예 2와 동일한 방법에 의해 제작하였다. 즉, 도 4b를 참조하여 설명한 방법에 있어서, 제2 단계(도 4b의 하측 도면)를 생략하고, 제1 단계(도 4b의 상측 도면)만을 실시한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법에 의해 비교예 4의 5층 구조의 필터 여과재를 제작하였다. 제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막으로서, ULPA 그레이드의 PTFE 다공질막(닛토덴코사제 NTF9522-01)을 사용하였다. 제1∼제3 통기성 지지재로서, T-타입의 PET/PE 심초 부직포(유니티카사제 T0303WDO)를 사용하였다. 비교예 4의 필터 여과재는, 특허문헌 2의 도 1에 개시된 구조를 갖는 필터 여과재이다.
[압력 손실]
앞서 설명한 방법에 의해 실시예 및 비교예의 필터 여과재의 압력 손실을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[포집 효율]
앞서 설명한 방법에 의해, 실시예 및 비교예의 필터 여과재의 포집 효율을 측정하였다. 포집 효율의 측정에는 0.1∼0.2㎛의 범위에 입자경을 갖는 입자(당해 범위에 입자경이 분포되어 있는 입자)를 사용하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[내구성]
다음 방법에 의해, 실시예 및 비교예의 필터 여과재의 내구성 시험을 실시하였다. 먼저, 실시예 및 비교예의 필터 여과재를 세로 300㎜×폭 900㎜의 크기로 재단하여, 시험편을 얻었다. 도 7에 도시한 바와 같이, 시험편의 표면(PTFE 다공질막에 의해 형성된 표면)에 대해, 10㎝ 이격된 위치로부터 45도의 각도로 0.2㎫의 압력의 에어를 에어건(35)으로 분사하였다. 에어를 분사하면서, 시험편의 폭 방향 WD를 따라서, 10초간에 걸쳐 에어건(35)을 천천히 이동시켰다. 그 후, 육안 관찰에 의해, PTFE 다공질막의 박리를 확인할 수 없었던 시험편에 관한 필터 여과재를 합격(○), PTFE 다공질막의 박리를 확인할 수 있었던 시험편에 관한 필터 여과재를 불합격(×)으로 판단하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 폭 방향 WD는, PTFE 다공질막의 제조 시에 있어서의 TD 방향에 일치하고 있었다.
[세정 용이성]
다음 방법에 의해, 실시예 및 비교예의 필터 여과재의 세정 용이성을 확인하기 위한 시험을 실시하였다. 먼저, 실시예 및 비교예의 필터 여과재를 유효 면적 100㎠의 원추 형상 홀더에 설치할 수 있도록 재단하여, 시험편을 얻었다. 시험편을 홀더에 세트하고, JIS Z 8901에 규정된 시험용 분체 0.2g(제8종)을 필터 여과재의 표면에 살포한 후, 0.2m/분의 선속도로 1분간에 걸쳐, 공기를 시험편에 투과시켰다. 그 후, 분체가 제거되도록 시험편의 표면을 유수로 5초간 세정하였다. 이 조작을 5회 반복하였다. 그 후, 육안 관찰에 의해 오염을 명확하게 시인할 수 없었던 시험편에 관한 필터 여과재를 합격(○), 오염을 명확하게 시인할 수 있었던 시험편에 관한 필터 여과재를 불합격(×)으로 판단하였다. 결과를 표 1, 도 8a 및 도 8b에 나타낸다. 도 8a는 시험 후에 있어서의 실시예 1의 필터 여과재의 표면의 광학 사진이다. 도 8b는 시험 후에 있어서의 비교예 4의 필터 여과재의 표면의 광학 사진이다.
[압력 손실 상승률]
세정 용이성을 확인하기 위한 시험을 실시한 후, 각 시험편을 충분히 건조시켜, 압력 손실을 측정하였다. 그리고, 하기 식에 기초하여, 압력 손실 상승률을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
압력 손실 상승률(％)=100×(P2-P1)/P1
P1 : 세정 용이성을 확인하기 위한 시험 전의 압력 손실
P2 : 세정 용이성을 확인하기 위한 시험 후 압력 손실
[접착 강도]
실시예 및 비교예의 필터 여과재의 180° 박리 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 도 3a를 참조하여 설명한 방법에 의해, 제1 PTFE 다공질막과 제1 통기성 지지재(부직포) 사이의 접착 강도 A1을 측정하였다. 도 3b를 참조하여 설명한 방법에 의해, 제1 통기성 지지재(부직포)와 제2 PTFE 다공질막 사이의 접착 강도 A2를 측정하였다. 비교예 4에 대해서는, 도 3b를 참조하여 설명한 방법에 의거하여, 제1 통기성 지지재(제1 층)와 제1 PTFE 다공질막(제2 층) 사이의 접착 강도를 「접착 강도 A1」로서 측정하고, 제2 통기성 지지재(제3 층)와 제2 PTFE 다공질막(제4 층) 사이의 접착 강도를 「접착 강도 A2」로서 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 엠보싱 면적률이 큰 부직포를 제1 통기성 지지재로서 사용한 실시예 1의 필터 여과재는, 엠보싱 면적률이 작은 부직포를 제1 통기성 지지재로서 사용한 비교예 1의 필터 여과재와 비교하여, 충분히 작은 압력 손실을 나타냈다.
실시예 1과 실시예 2의 대비로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 도 4b를 참조하여 설명한 2단계의 라미네이션 공정에 의하면, 제1 통기성 지지재와 제2 PTFE 다공질막 사이의 접착 강도 A2의 증가를 억제하면서, 제1 PTFE 다공질막과 제1 통기성 지지재 사이의 접착 강도 A1을 증가시킬 수 있었다.
실시예 2로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 2단계의 라미네이션 공정을 채용한 경우에 있어서도, 엠보싱 면적률이 큰 부직포를 제1 통기성 지지재로서 사용한 실시예 2의 필터 여과재는, 충분히 작은 압력 손실을 나타냈다.
실시예 2와 실시예 3의 대비로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 제2 통기성 지지재에 있어서의 엠보싱 면적률의 상이는, 필터 여과재의 특성에 큰 영향을 주지 않았다.
비교예 2 및 3의 필터 여과재에 있어서의 접착 강도 A1은 1.2N/25㎜로 작았기 때문에, 내구성 시험에서 PTFE 다공질막의 박리가 관찰되었다.
실시예 2에 있어서의 접착 강도 A2는, 비교예 3에 있어서의 접착 강도 A2와 대략 일치하고 있었다. 이것은, 도 4b를 참조하여 설명한 방법의 제2 단계(도 4b의 하측 도면)에 의해, 접착 강도 A2를 거의 증가시키지 않고, 접착 강도 A1을 선택적으로 증가시키는 것이 가능한 것을 시사하고 있다. 즉, 도 4b를 참조하여 설명한 방법은, 접착 강도 A1 및 A2를 컨트롤하기 쉬운 방법이다.
실시예 1∼3의 필터 여과재의 표면(최표면)은 PTFE 다공질막으로 형성되어 있었다. 그 때문에, 도 8a에 도시한 바와 같이, 간단한 세정에 의해 더스트를 충분히 제거할 수 있었다. 한편, 비교예 4의 필터 여과재의 표면은 통기성 지지재(부직포)로 형성되어 있었다. 그 때문에, 도 8b에 도시한 바와 같이, 세정에 의해 더스트를 충분히 제거할 수 없었다. 비교예 2 및 3의 필터 여과재의 표면은 PTFE 다공질막으로 형성되어 있었지만, 접착 강도 A1이 낮았기 때문에, 세정 중에 PTFE 다공질막이 파괴되었다. 비교예 4의 필터 여과재에 있어서의 접착 강도 A1은 0.4N/25㎜로 낮았다. 그러나, 비교예 4의 필터 여과재의 표면은 부직포에 의해 형성되어 있었으므로, 세정 중에 부직포가 파괴되지 않았다.
실시예 1∼3의 필터 여과재의 압력 손실 상승률은 모두 0％이었다. 즉, 실시예 1∼3에서는, 세정 용이성을 확인하기 위한 시험의 실시 전과 실시 후에 압력 손실이 변화되지 않았다. 한편, 비교예 4의 필터 여과재의 압력 손실은, 세정 용이성을 확인하기 위한 시험의 실시 전의 값과 비교하여, 약 6％ 증가하였다.
본 명세서에 개시된 기술은, 터빈의 흡기 필터, 클린룸의 에어 필터, 가전제품의 필터 등의 다양한 필터에 적용 가능하다. 본 명세서에 개시된 기술은, 특히 빈번하게 세정되는 경우가 있는 청소기의 필터의 개량에 공헌한다.

Claims (7)

  1. 제1 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막 및 제2 통기성 지지재를 구비하고, 이들이 이 순서로 적층 및 서로 접착되어 있는 필터 여과재이며,
    상기 제1 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막에 의해 상기 필터 여과재의 표면이 형성되어 있고,
    180° 박리 시험에 의해 측정된 상기 제1 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막과 상기 제1 통기성 지지재 사이의 접착 강도가 1.2N/25㎜보다도 높고,
    상기 제1 통기성 지지재는, 1개 또는 복수의 오목부와 1개 또는 복수의 볼록부를 갖는 엠보싱 부직포이고,
    상기 제1 통기성 지지재를 구성하는 상기 엠보싱 부직포의 면적에 대한, 상기 오목부의 면적의 비율 또는 상기 복수의 오목부의 합계 면적의 비율이 15％보다도 큰, 필터 여과재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엠보싱 부직포는 평면에서 보아 해도 구조를 갖고,
    상기 엠보싱 부직포에 있어서, 바다에 대응하는 부분이 상기 오목부이고, 섬에 대응하는 부분이 볼록부인, 필터 여과재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비율이 60％보다도 작은, 필터 여과재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막과 상기 제1 통기성 지지재 사이의 상기 접착 강도가, 180° 박리 시험에 의해 측정된 상기 제1 통기성 지지재와 상기 제2 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막 사이의 접착 강도보다도 높은, 필터 여과재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막, 상기 제1 통기성 지지재, 상기 제2 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막, 및 상기 제2 통기성 지지재가 열 라미네이션에 의해 서로 접착되어 있는, 필터 여과재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터 여과재가 플리트되어 있는, 필터 여과재.
  7. 제1항에 기재된 필터 여과재와,
    상기 필터 여과재의 외주부를 지지하고 있는 지지 프레임을 구비한, 필터 유닛.
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