KR20180097608A - 필터 재료 및 이로부터 제조된 필터 엘리먼트 - Google Patents

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KR20180097608A
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Abstract

본 발명은 한 면 (1)이 예비 열가교된 바인더 시스템 (VB)에 의하여 침지되고 다른쪽 면 (2)이 열가교성이지만 가교되지 않은 바인더 시스템 (UB)에 의하여 침지된 캐리어 재료를 포함하는 필터 재료에 관한 것이다. 상기 필터 재료는 변형성이 개선되고, 특히 초음파에 의한 열밀봉성 수준이 매우 양호하며, 특히 고점성 액체를 여과할 때 차압이 낮은 것을 특징으로 한다.

Description

필터 재료 및 이로부터 제조된 필터 엘리먼트
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 필터 재료 및 이로부터 제조된 제7항에 따른 필터 엘리먼트에 관한 것이다.
필터 재료는 필터 엘리먼트에 사용되는 도중에 자주 높은 기계적 응력을 견뎌야 한다. 필터 하우징의 제한된 공간내에서 가능한 한 큰 여과 표면적을 수용하기 위하여, 대부분의 필터 재료는 접혀 있다. 여과 표면적이 클수록 필터 엘리먼트의 사용 수명은 더 길어지고, 피여과 유체의 소정의 체적 유량에서의 차압은 더 작아진다.
필터 엘리먼트의 사용 수명 또는 유효 수명은 설치할 때부터 소정의 최대 차압에 도달할 때까지, 필터 엘리먼트의 사용 도중에 경과한 시간이다. 상기 필터 엘리먼트의 여과 표면적이 클수록, 그리고 그의 표면 질감으로 인한 필터 매체의 먼지 저장 능력이 우수할수록, 상기 사용 수명은 더 길어진다. 상기 차압은 피여과 유체가 상기 필터 재료를 통하여 흐를 때 그 필터 재료의 상류 및 하류에 우세한 압력차를 나타낸다. 상기 차압이 작을수록, 유체 유량을 소정의 양수율로 제어할 가능성은 더 커진다.
필터 엘리먼트의 여과 표면적이 클수록, 주어진 필터 재료에서의 사용 수명 및 차압은 더 양호하게 된다. 가능한 한 큰 여과 표면적을 달성하려면, 좁고 깊은 주름들이 요구된다. 서로 가능한 한 가까운 거리에 있는 인접한 두 주름의 접히는 표면이 서로 중첩되지 않도록 가능한 한 이격(離隔)시키기 위하여, 그리고 이에 따라 중요한 여과 표면적을 차단하지 않게 하기 위하여, 국소 돌출부 및/또는 만입부, 소위 딤플, 또는 세로 방향으로 확장되는 웨이브, 소위 기복 (그루빙)이 엠보싱에 의하여 상기 필터 재료 내에 만들어진다. 기복 (그루빙)은 예컨대 DE 10 2005 021 992 A1에 기재되어 있고, 딤플링은 DE 41 26 126 A1에 기재되어 있다.
또한, 상기 접혀 있는 필터 재료는 높은 기계적 응력에 견디기 위하여, 예컨대 상기 필터 재료는 고점성 액체의 여과 도중의 수압에 견딜 수 있도록 하기 위하여, 가능한 한 경질성(硬質性)이어야 한다. 이 목적을 위하여, 상기 필터 재료는 폴딩 및 엠보싱 후에 열경화하여 경고(硬固)한 재료를 생성하는 바인더에 침지된다. 이러한 종류의 재료는 예컨대 DE 10 2009 006 586 A1 및 EP 1 022 375 A1에 기재되어 있다. 그러나, 경화 후의 이미 다소 경고한 침지에도 불구하고, 특히 고점성의 액체를 여과할 때, 상기 주름들이 상기 여과 압력에 견디지 못하고 서로 압착되는 경우가 항상 존재한다는 것이다. 이는 전술한 여과 표면적을 감소시키고 종종 전술한 필터의 차압을 급격하게 증가시킨다.
상기 필터 재료를 폴딩 및 엠보싱한 후, 너스래미 (loose ends)를 서로 종종 접합시켜 연속적인 벨로우즈를 형성한다. 상기 접합은, 예컨대 특수하게 도포되는 접착제를 사용하는 접착성 접합에 의해, 금속 클램프를 사용하여 양단부를 함께 클램핑함으로써, 또는 좋기로는 초음파를 사용하는 융착법에 의하여 수행한다. 그러나, 융착의 경우, 상기 필터 재료는 열가소성 바인더에 침지시키거나, 융착되는 두 표면 사이에 열가소성 필름이 놓여 있어야 한다. 그러나, 열가소성 바인더류는 일반적으로 충분한 경질성이 없으며, 열가소성 필름의 삽입에는 추가의 작업 단계를 요한다.
따라서, 본 발명의 목적은 접힐 경우 고점성 액체의 여과 압력에도 견딜 수 있도록 충분히 강고(剛固)하고, 여기에 열가소성 폴리머를 추가로 도포하거나 삽입하는 일이 없이 필터 재료의 양단을 열융착시킬 수 있는 필터 재료를 제공하려는 것이다. 또한, 이러한 종류의 필터 재료를 포함하는 필터 엘리먼트를 제공하고자 하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징을 구비한 필터 재료 및 제7항의 특징을 구비한 필터 엘리먼트에 의하여 달성된다. 본 발명의 유리한 실시 상태들은 기타 청구항에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 상기 필터 재료로서는 습식 부직포, 건식 부직포, 직포 또는 발포체를 들 수 있는데, 상기 필터 엘리먼트의 제1면은 예비 가교된 바인더 시스템에 의하여 침지되는 한편, 제2면은 가교성이지만 아직 가교되지 않은 바인더 시스템에 의하여 침지된다.
본 발명에 의하여 변형성이 개선되고 그의 열융착성 역시 보장되는 필터 재료가 제공된다. 상기 필터 재료는 특히 초음파에 의한 열밀봉성이 매우 양호하다는 특징이 있다.
상기 필터 재료로부터 제조되는 필터 엘리먼트는, 특히 고점성 액체를 여과할 때에 초기 차압이 훨씬 낮다.
본 발명과 관련하여 사용되는 "바인더 시스템"이라는 표현은 상기 바인더에 기타의 첨가제, 예컨대 경화제 또는 촉진제도 역시 함유될 수 있음을 암시하려는 것이다.
또한, 예비 가교된 바인더 시스템과 가교성이기는 하지만 아직 가교되지 않은 바인더 시스템을 사용하기 때문에, 이러한 상태로 출시될 수 있는 필터 재료가 제공될 수 있으므로, 이어서 특수 필터 엘리먼트를 형성하기 위하여 폴딩이나 엠보싱 또는 쉐이핑 등, 소비자가 임의로 추가의 가공 공정에 부칠 수 있다. 이러한 종류의 가공 단계 후에 상기 바인더 시스템의 최종 가교 결합을 일으킬 수 있다.
본 발명에 따른 필터 재료는 습식 부직포, 건식 부직포, 직포 및 발포체로 이루어진 군으로부터 선택되는 침지된 캐리어 재료를 포함한다.
건식 스테이플 섬유 부직포는 길이가 유한한 섬유로 구성된다. 건식 스테이플 섬유 부직포를 제조하기 위하여는, 천연 및 합성 섬유가 모두 사용될 수 있다. 천연 섬유의 예로서는 셀룰로오스, 모(毛), 면 및 아마가 있다. 합성 섬유의 예로서는 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아마이드 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유 및 폴리페닐렌 술파이드 섬유가 있다. 이들 섬유는 직선 또는 주름 잡힌 상태로 사용될 수 있다. 접합용으로는, 에어레이드 (air-laid) 스테이플 섬유 부직포는 단일 성분 또는 다성분 용융성 바인더 섬유를 포함할 수 있는데, 이들 섬유는 다른 섬유들의 융점 이하의 온도에서 완전히 또는 부분적으로 용융하여 상기 부직포와 접합된다. 상기 에어레이드 스테이플 섬유 부직포는 기지의 기술, 예컨대 문헌 “플리스토페 (Vliesstoffe [Nonwovens], W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann, Wiley-VCH, 2000)”에 기재된 기법에 따라 제조된다. 상기 건식 스테이플 섬유 부직포는 전술한 단일 성분 또는 다성분의 가용성 바인더 섬유에 의하여 접합시킬 수 있다. 추가로 선택할 수 있는 접합법으로는, 예컨대 액체 바인더로 상기 부직포를 니들링, 워터제트 니들링, 또는 포화시키거나 분무하고, 이어서 건조시키는 방법이 있다.
멜트블로운 (melt-blown) 부직포는 폴리머 연속 섬유로 구성된다. 본 발명에 따른 필터 재료용의 멜트블로운 부직포를 제조하기 위해서는, 문헌 (Van A. Wente, “Thermoplastic Fibers”)에 기재된 바와 같이, 이 기술 분야에 알려져 있는 멜트블로운법이 사용된다. 적당한 폴리머는, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리아마이드, 폴리페닐렌 술파이드 및 폴리올레핀이다. 이 경우에, 일반적인 섬유 직경은 0.5 내지 10 ㎛, 좋기로는 0.5 내지 3 ㎛이다. 요건에 따라, 친수성화제, 소수성화제, 결정화 촉진제 또는 염료와 같은 첨가제들이 상기 폴리머에 첨가될 수 있다. 필요한 경우, 상기 멜트블로운 부직포 표면의 성질은 표면 처리법, 예컨대 코로나 처리법 또는 플라즈마 처리법을 사용하여 변경시킬 수 있다. 또한, 필요하다면, 상기 멜트블로운 부직포는 캘린더법을 사용하여 압착시킬 수 있다.
스펀본드형 (spunbonded) 부직포 역시 폴리머 연속 섬유로 구성되지만, 상기 섬유 직경은 일반적으로 멜트블로운 섬유의 것보다 훨씬 크다. 스펀본드형 부직포는 특허 문헌, US 4,340,563A, US 3,802,817A, US 3,855,046A 및 US 3,692,618A에 기재되어 있는 바와 같이, 이 기술 분야에 알려져 있는 스펀본딩법에 따라 제조된다. 상기 스펀본딩법에 적절한 폴리머들로서는, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리아마이드, 폴리페닐렌 술파이드 및 폴리올레핀이 있다.
발포체는 유기 폴리머로 구성된 모든 오픈-셀 발포체라고 이해하여야 한다. 이들의 오픈-셀 구조로 인하여, 이들은 공기 투과성이 있고 다양한 여과 작업에 적절하다. 적절한 발포체의 제조는, 예컨대 US 3 171 820 A, DE 1504551 A, DE 601435 A 및 GB 1111928 A에 기재되어 있다.
본 발명의 의미에 있어서의 습식 부직포 또는 종이란, 이 기술 분야에 알려져 있는 여과지 제조용 습식법에 의하여 생산될 수 있는 모든 부직포이다. 본 발명에 따른 필터 재료용 종이는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 무기 섬유, 또는 이들의 혼합물로 구성된다. 천연 섬유의 예로서는 셀룰로오스, 면, 모 및 마가 있는데, 이는 셀룰로오스 재료를 상질지(上質紙) 및/또는 침엽수 및/또는 낙엽수로부터의 목질 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스 및 피브릴화 셀룰로오스로 하는 것이 가능하다. 무기 섬유의 예로서는 유리 섬유, 현무암 섬유, 석영 섬유 및 금속 섬유가 있다. 합성 섬유로서는, 예컨대 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 개별 성분에 대한 융점이 상이한 다성분 섬유, 폴리아마이드 섬유 및 폴리아크릴로니트릴 섬유가 적절하다. 합성 섬유의 역가는 일반적으로 0.1 dtex 내지 8.0 dtex, 좋기로는 0.5 dtex 내지 5 dtex이며, 절단 길이는 일반적으로 3 mm 내지 20 mm, 좋기로는 4 mm 내지 12 mm 이다. 본 발명에 따른 필터 재료용 종이는 100% 천연 섬유, 합성 섬유 또는 무기 섬유로 구성될 수도 있지만, 상기 섬유류의 임의의 바람직한 혼합물도 역시 가능하다. 상기 종이 시트는 적절한 헤드박스를 포함하는 제지기에서 생산되어 병합되는 복수개의 층으로 구성되거나, 별도의 작업 단계에서 함께 결합되는 개별적인 종이 웹으로 구성될 수 있다. 이 개별층은 상이한 성질을 가지도록 설계될 수 있다.
일반적으로, 상기 캐리어 재료는, 예컨대 침지조(浸漬槽)에서 상기 바인더에 완전히 침지된 후 건조된다. 완전한 침지는, 모든 섬유가 상기 바인더로 피복됨으로써 서로 견고하게 결합된다는 장점이 있다. 결과적으로, 상기 섬유 및 이에 따른 상기 필터 재료 역시 침식성 액체의 공격으로부터 보호된다. 그러나, 상기 바인더는 또한 상기 필터 재료의 진행 중인 작업 기능 (workability)에 현저한 영향을 미치며, 바인더의 최적의 선택이란 종종 전적으로 단순하지가 않다. 가능한 한 날카롭고 입체적으로 안정한 주름을 생성하려면, 경질 필터 재료가 유리하다. 이 목적을 위하여, 상기 필터 재료는 일반적으로 열경화성 바인더, 예컨대 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민-포름알데히드 수지 중에 포화시켜서 건조 후, 완전히 또는 부분 경화시킨다. 이러한 방식으로 제조된 필터 재료는 매우 용이하게 접힐 수 있지만, 가소성 변형을 거의 일으키지 않는다는 단점이 있다. 깊고 안정된 딤플 또는 웨이브를 엠보싱하는 것은 매우 제한된 범위에서만 가능하며, 이는 상기 주름을 서로 이격시키는 데 매우 중요하다. 이들 필터 재료를 사용하여, 연속된 벨로우즈의 생성을 위하여 너스래미를 열융착하는 것은 일반적으로 불가능하다.
예를 들면, 열가소성 바인더를 사용할 때, 가소성 변형이 가능하고 더 연질(軟質)의 필터 재료가 얻어진다. 예컨대, 아크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트 분산액은 통상적인 열가소성 바인더이다. 상기 필터 재료들은 엠보싱 및 융착이 용이하지만, 입체적으로 안정한 주름을 생성하지 않는 단점이 있다.
철저한 실험을 행한 후에, 이제 본 발명자들은 매우 용이하고 입체적으로 안정한 방식으로 접힐 수 있으며, 그리고 매우 용이하고 입체적으로 안정한 방식으로 엠보싱 및 열융착시킬 수 있는 필터 재료를 생성하는 데 성공하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 필터 재료는, 한쪽 면 (제1면)은 예비 가교된 (예비 경화된) 바인더 시스템에 의하여 침지되고 다른쪽 면 (제2면)은 가교되지 않은 (경화되지 않은) 가교성 (경화성) 바인더 시스템에 의하여 침지된 캐리어 재료를 포함한다. 이 경우, 상기 바인더 시스템이 열경화성인지 또는 냉간(冷間) 경화성인지의 여부는 중요하지 않다. 바인더 시스템은 경화제 및 촉진제를 함유하거나 함유하지 않는, 단지 1종의 바인더 수지 또는 1종 이상의 바인더 수지로 구성될 수 있다.
경화 가능한 바인더 또는 경화 바인더 시스템 조성물이 더 신속하거나 느린 경화를 달성하기 위한 다수의 가능성이 존재한다. 따라서, 이하 실시예들은 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐이며, 어떠한 방법으로든지 본 발명의 기본이 되는 개념을 한정하려는 목적이 아니다. 본 발명의 본질적인 특징은, 양쪽 바인더 시스템의 형식에 무관하게, 한쪽 면이 반대쪽 면에 사용되는 바인더 시스템보다 더 강하게 가교되는 바인더 시스템으로 처리된 필터 재료를 제공한다는 것이다.
예비 경화 바인더 시스템 및 미경화 바인더 시스템은 이들의 반응성의 면에서 상이하다. 예를 들면, 상기 예비 경화 바인더 시스템은 촉진제, 경화제 및/또는 촉매에 의하여 조정되는 바인더 수지로 구성되어 있으므로, 상기 바인더 시스템은 침지 및 120℃ 미만의 온도에서의 제1 열처리 단계 후 부분 경화된다. 그러나, 온도의 영향 없이 부분 경화되는 바인더 시스템, 예컨대 에폭시 수지/경화제 시스템도 역시 고려될 수 있다. "부분 경화되는"은 이론적으로 가능한 최종 경화도의 30% 내지 80%가 달성되었음을 의미한다.
미경화 바인더 시스템의 경우, 촉진제 및 촉매는 대부분 생략될 수 있다. 상기 바인더는 적절히 선택된 경화제에 의해 조정되어, 120℃ 미만의 온도에서 제1 열처리 단계 후 대부분 경화되지 않는다. "대부분 경화되지 않은"이란, 이론적으로 가능한 최종 경화도의 최대 30%가 달성되었음을 의미한다. 이 정도의 경화는 심지어 온도의 영향 없이도, 특정 바인더 수지 시스템, 예컨대 에폭시 수지/경화제 시스템에서 달성될 수 있다.
예비 경화 및 미경화에 적용하기에 모두 적절한 열경화성 바인더 수지들은, 예컨대 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 요소-포름알데히드 수지, 아크릴레이트 수지, 폴리비닐 아세테이트 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 또는 이들의 혼합물이다. 상기 바인더들은, 고체형, 예컨대 분말형이거나, 수용액형이나 저급 알코올액형 또는 분산액형으로 존재한다.
적절한 경화제로서는, 예컨대 멜라민-포름알데히드 수지, 요소-포름알데히드 수지, 레조르시놀, 디아민 및 이작용성 유기산이 있다.
적절한 촉진제로서는, 예컨대 2차 아민, 3차 아민, 유기산, 무기산 및 잠재성 산류 (latent acids)가 있다.
요건에 따라, 친수성화제, 소수성화제, 난연제 또는 염료와 같은 다양한 보조 재료들을 상기 바인더 시스템에 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 필터 재료의 제조는 양면에 대한 침지를 포함한다. 이 경우, 한쪽 면은 제1 바인더 시스템에 침지되고 제2면은 제2 바인더 시스템에 침지된다. 상기 2 가지 바인더 시스템은 이들의 가교도의 면에서 상이하다. 상기 제1 및 제2 바인더의 도포는, 예컨대 상기 바인더 용액의 점도에 의하거나 또는 적절한 방법 파라미터의 설정에 의해 조절되므로, 상기 2 가지 바인더 시스템 중 적어도 하나는 상기 필터 재료를 그 두께의 절반 이상, 최대 3/4까지 침투한다. 좋기로는, 상기 2 가지 바인더 시스템은 각각 상기 필터 재료를 그 두께의 절반 이상, 최대 3/4까지 침투한다. 제2 바인더 시스템에 의한 침지 전, 상기 제1 바인더는 건조 또는 용융될 수 있고, 부분 가교될 수 있다. 이어서, 상기 제2 바인더 시스템은 별도로 건조 또는 용융된다. 그러나, 상기 제2 바인더 시스템의 도포 후, 상기 2 가지 바인더 시스템을 함께 건조 또는 용융시키는 것도 역시 가능하며, 상기 공정에서 제1 바인더 시스템을 부분 가교시키는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 필터 재료는 제1 바인더 시스템에 의한 침지 후의 수지 함량이 1 내지 30%, 좋기로는 5 내지 20%이며, 제2 바인더 시스템에 의한 침지 후의 총수지 함량은 2 내지 50%, 좋기로는 5 내지 30%이다. 상기 총수지 함량은 제1 및 제2 바인더 시스템의 수지 함량을 더한 값이다.
상기 바인더 시스템 및 수지 함량에 관하여 주어진 퍼센트는 중량 퍼센트에 관한 것이다.
양면 침지에 적절한 방법은, 예컨대 양면 롤러 도포법, 양면 스프레이 도포법, 롤 닥터를 사용한 양면 도포법 또는 양면 분말 도포법이다.
예를 들어, 대부분의 여과지의 경우와 같이, 상기 필터 재료에 더 조밀한 면과 더 성긴 면이 있다면, 상기 예비 열가교된 바인더 시스템은 좋기로는 더 조밀한 면에 도포된다.
본 발명에 따른 필터 재료의 바람직한 실시 상태는 천연 섬유, 합성 섬유, 무기 섬유 또는 이들의 혼합물로 제조된 종이이며, 한쪽 면은 제1 바인더 시스템이 상기 종이 두께의 약 2/3까지 침투하는 방식으로 제1 바인더 시스템에 의하여 침지되고, 반대쪽 면도 역시 제2 바인더 시스템이 상기 종이 두께의 약 2/3까지 침투하는 방식으로 제2 바인더 시스템에 의하여 침지된다. 상기 필터 재료는, 단위 면적당 질량이 50 g/m2 내지 400 g/m2, 좋기로는 100 g/m2 내지 300 g/m2, 두께가 0.1 mm 내지 2.0 mm, 좋기로는 0.3 mm 내지 1.5 mm, 공기 투과도가 1 ℓ/m2s 내지 1500 ℓ/m2s, 좋기로는 5 ℓ/m2s 내지 800 ℓ/m2s, 제1 바인더 시스템에 대한 침지제 함량이 2% 내지 30%, 좋기로는 5% 내지 50%, 총침지제 함량이 2% 내지 30%, 좋기로는 5% 내지 50%, 미경화 면의 아세톤 추출물이 50 내지 100%, 좋기로는 60 내지 90%, 경화된 면의 아세톤 추출물이 0 내지 50%, 좋기로는 0 내지 30%이다.
본 발명의 범위 내에서, 본 발명에 따른 필터 재료는 복수개의 층 또는 계층으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 필터 재료의 상류 및/또는 하류에도 기타의 재료들로 제조된 1개 이상의 층을 이루게 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따라 침지된 종이는 침지 후에 엠보싱된다. 엠보싱은 좋기로는 세로 방향으로 기복 (그루빙)을 형성하도록 행하거나 또는 제한된 평면 오목부 (planar indentation) 및/또는 돌기 (딤플)를 형성하도록 행한다. 이어서, 상기 엠보싱된 필터 재료를 접는데, 그 접히는 선은 좋기로는 상기 필터 재료의 가공 방향에 대하여 가로 방향이다. 소정의 수효로 접은 후, 이어서 그 접힌 필터 재료는 아직 접히지 않은 나머지 재료로부터 분리되므로, 이완된 벨로우즈가 생성된다. 또 다른 작업 단계에서, 상기 벨로우즈의 너스래미들은, 2개의 표면이 예비 경화되지 않은 바인더 시스템 측에서 일단부가 타단부의 표면 위에 놓이게 하는 방식으로 일단부를 타단부 표면에 위치시킨다. 이어서, 열처리에 의하여, 좋기로는 초음파를 사용하여, 상기 표면들을 서로 융착하여 연속된 벨로우즈를 생성한다.
최종적으로 결합시키기 위하여, 이어서 본 발명에 따른 필터 재료로 제조된 상기 연속된 벨로우즈를 130 내지 220℃에서 1 내지 20분 동안 열처리하는데, 예비 경화된 바인더 시스템 및 미경화 바인더 시스템은 모두 완전히 경화된다. "완전히 경화된"이란 경화된 필터 재료의 아세톤 추출물이 4% 이하라는 것을 의미한다. 그 결과, 점성이 매우 높은 액체를 여과할 때 발생하는 여과 압력에 매우 양호하게 견디는 필터 재료가 생성된다.
시험 방법
DIN EN ISO 536에 따른 단위 면적당 질량
DIN EN ISO 534에 따른 두께
DIN EN ISO 9237에 따른 200 Pa 차압에서의 공기 투과도
점도가 300 cSt이고 체적 유량이 40 ℓ/min인 모터 오일 또는 점도가 2900 cSt이고 체적 유량이 4 ℓ/min인 모터 오일에 대하여 측정된 DIN ISO 4548/1에 따른 초기 차압.
종이내 침지제의 비율은 다음 공식에 따라 계산한다.
침지제 함량 % = (MPUA imp./MPUA 종이) * 100%
여기서 MPUA imp. = 종이 m2당 건식 침지제의 질량
MPUA 종이 = 침지된 종이의 단위 면적당 질량
아세톤 추출물
상기 침지시킨 필터 재료를 표준 조건 (23℃ 상대 습도 50%)에서 24 시간 동안 조절한다. 조절된 여과지 약 2g을 분석 저울을 사용하여 칭량한다. 상기 시료를 속슬렛 장치 (Soxhlet apparatus)에 옮겨서 아세톤 300 mℓ을 사용하여 2 시간 동안 환류하에 추출한다. 이어서, 상기 시료를 105℃에서 10분 동안 건조하고 표준 조건에서 24 시간 동안 조절한다. 조절된 상기 시료의 무게를 다시 달고, 다음 공식에 따라 중량 차이로부터 상기 아세톤 추출물을 계산한다.
(추출되지 않은 MPUA - 추출된 MPUA)
아세톤 추출물 % = ----------------------------------- x 100
추출되지 않은 MPUA
추출되지 않은 MPUA = 추출전 시료의 단위 면적당 질량
추출된 MPUA = 추출후 시료의 단위 면적당 질량
초음파 융착
상기 융착은 (Herrmann Ultraschall)의 HS 다이얼로그 실험실용 초음파 융착 장치를 사용하여, 1200 N의 접촉 압력에서 2초 동안 수행된다.
실시예
실시예 1 (비교예)
일반적으로 알려져 있는 제지 기법에 따라, 셀룰로오스 80% 및 폴리에스테르 섬유 (1.7 dtex/6 mm) 20% 로 구성된 종이 웹을 제지기에서 제조하였다. 이러한 방식으로 제조된 종이는 단위 면적당 질량이 168 g/m2, 두께가 0.94 mm 및 공기 투과도가 500 ℓ/m2s이었다. 이어서, 상기 종이의 각 면을 프레훼레 [Prefere (Erkner, Germany)]로부터 구득한 레졸 수지 Prefere 94 3193 P로 이중 롤러 도포 수단에 의하여 침지하여, 120℃에서 건조시켰다. 상기 침지된 종이는 단위 면적당 질량이 213 g/m2, 두께가 0.94 mm, 공기 투과도가 488 ℓ/m2s 및 침지제 함량이 27%이었다.
이 필터 재료에서의 열밀봉성을 초음파를 사용하여 측정하였다. 이 방식으로 제작된 필터 재료를 가공하여 별 모양으로 접힌 시판용 표준 오일 필터로 만들었는데, 이 오일 필터는 점도가 300 cSt인 모터 오일의 체적 유량 40 ℓ/min에서 ISO 4548/1에 따라 측정시 2.2 bar 미만의 초기 압력 강하를 요하였다. 이 초기 압력 강하는 상기 특정 조건하의 상기 오일 필터에서 측정되었다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2 (비교예)
실시예 1에서 얻은 종이를 그 각 측면에 이중 롤러 도포식으로 바인더 시스템에 의하여 침지하며, 120℃에서 건조하였다. 상기 바인더 시스템을 프레훼레 [Prefere (Erkner, Germany)]로부터 구득한 레졸 수지 Prefere 94 3193 P 94 중량%와 레조르시놀 6 중량%로 구성하였다. 상기 바인더 시스템을 디에탄올아민을 사용하여 pH 8로 조정하였다. 상기 침지된 종이는 단위 면적당 질량이 211 g/m2, 두께가 0.92 mm, 공기 투과도가 484 ℓ/m2s 및 침지제 함량이 27%이었다.
이 필터 재료에서의 열밀봉성을 초음파를 사용하여 측정하였다. 이 방식으로 제작된 필터 재료를 가공하여 별 모양으로 접힌 시판용 표준 오일 필터로 만들었는데, 이 오일 필터는 점도가 300 cSt인 모터 오일의 체적 유량 40 ℓ/min에서 ISO 4548/1에 따라 측정시 2.2 bar 미만의 초기 압력 강하를 요하였다. 이 초기 압력 강하는 상기 특정 조건하의 상기 오일 필터에서 측정되었다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3 (본 발명)
실시예 1에서 얻은 종이의 한쪽 면을 이중 롤러 도포 방식으로 프레훼레 [Prefere (Erkner, Germany)]로부터 구득한 레졸 수지 Prefere 94 3193 P에 의하여 침지하고, 반대쪽 면은 실시예 2에서 얻은 바인더 시스템에 의하여 침지하였다. 이 방식으로 침지한 종이를 120℃에서 건조하였다. 상기 침지된 종이는 단위 면적당 질량이 212 g/m2, 두께가 0.93 ㎜ 및 공기 투과도가 480 ℓ/m2이었다. 상기 순수한 레졸 수지내의 침지제 함량은 14%이었고, 상기 바인더 시스템내의 침지제 함량도 역시 14%이었다. 각각의 경우에 상기 순수한 레졸 수지 및 바인더 시스템은 모두 종이 두께의 절반까지 상기 종이에 침투하였다.
이 필터 재료에서의 열밀봉성은 초음파를 사용하여 측정하였다. 이 방식으로 제작된 필터 재료를 가공하여 별 모양으로 접힌 시판용 표준 오일 필터로 만들었는데, 이 오일 필터는 점도가 300 cSt인 모터 오일의 체적 유량 40 ℓ/min에서 ISO 4548/1에 따라 측정시 2.2 bar 미만의 초기 압력 강하를 요하였다. 이 초기 압력 강하는 상기 특정 조건하의 상기 오일 필터에서 측정되었다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1
(비교)		 실시예 2
(비교)		 실시예 3
(본 발명)
초기 압력 강하ISO 4548/1, 40 ℓ/min, 300 cSt
3.5 bar
4.0 bar
1.0 bar
열융착성 양호 불량 양호
소노트로드 (sonotrode)의 피막 무거운 피막 피막 없음 피막 없음
이상의 3 가지 실시예들의 비교로부터, 본 발명에 따른 실시예 3의 필터 재료는 실시예 1의 열융착성 장점이 실시예 1 및 2에서보다 현저히 낮은 초기 압력 강하와 결합된 것임이 분명하다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 3의 필터 재료의 경우, 실시예 2의 경우와 같이, 소노트로드에 침지제 피막이 형성되지 않았다.
이하, 예시의 방식으로 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 재료의 제1 실시 상태에 의한 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 필터 재료의 제2 실시 상태에 의한 개략 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 필터 재료의 제 3 실시 상태 상태에 의한 개략도이고,
도 4는 별 모양으로 접힌 필터 엘리먼트의 제1 실시 상태를 위에서 수직으로 바라본 평면도이며,
도 5는 별 모양으로 접힌 필터 엘리먼트의 제2 실시 상태를 위에서 수직으로 바라본 평면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 재료의 제1 실시 상태에 의한 단면을 개략적으로 나타내고 있다. 예비 가교 바인더 시스템 VB는 상기 필터 재료를 제1면 (1)으로부터 그 두께의 50%까지 침투하는 한편, 가교되지 않은 바인더 시스템 UB도 역시 상기 필터 재료를 제2면 (2)으로부터 그 두께의 50%까지 침투하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 필터 재료의 제2 실시 상태에 의한 단면을 개략적으로 나타내고 있다. 예비 가교 바인더 시스템 VB는 상기 필터 재료를 제1면 (1)으로부터 그 두께의 75%까지 침투하는 한편, 가교되지 않은 바인더 시스템 UB는 상기 필터 재료를 제2면 (2)으로부터 그 두께의 25%까지 침투하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 재료의 제3 실시 상태에 의한 단면을 개략적으로 나타내고 있다. 예비 가교 바인더 시스템 VB는 상기 필터 재료를 제1면 (1)으로부터 그 두께의 25%까지 침투하는 한편, 가교되지 않은 바인더 시스템 UB는 상기 필터 재료를 제2면 (2)으로부터 그 두께의 75%까지 침투하고 있다.
도 4는 별 모양으로 접힌 필터 엘리먼트의 제1 실시 상태를 위에서 수직으로 바라본 평면도이다. 본 발명에 따라 지그재그로 접힌 필터 재료, 예컨대 도 1 내지 도 3에 도시된 필터 재료로 구성된 링은, 제1 연접부(連接部) 3a를 형성하는 상기 링의 일단부의 가교되지 않은 바인더 시스템 UB를 포함하는 제2면 (2)이 제2 연접부 3b를 형성하는 타단부의 가교되지 않은 바인더 시스템 UB를 포함하는 제2면 (2)에 위치하는 방식으로 폐쇄되고, 상기 2개의 단부는 적절한 방식으로, 특히 초음파 융착에 의해 서로 접합된다. 이 실시 상태에 있어서, 상기 제2면 (2)은 본 발명에 따른 필터 엘리먼트의 내부에 있고, 상기 연접부 3a,3b는 필터 엘리먼트의 별 모양 외곽 너머에 측면 외측으로 돌출되어 있다.
도 5는 별 모양으로 접힌 필터 엘리먼트의 제2 실시 상태를 위에서 수직으로 바라본 평면도이다. 본 발명에 따른 필터 재료로 구성된 링은, 제1 연접부 3a를 형성하는 상기 링의 제1 단부의 가교되지 않은 바인더 시스템 UB를 포함하는 제2면 (2)이 제2 연접부 3b를 형성하는 타단부의 가교되지 않은 바인더 시스템 UB를 포함하는 제2면 (2)에 위치하는 방식으로 폐쇄되고, 상기 2개의 단부 또는 연접부는 적절한 방식으로, 특히 초음파 융착에 의해 서로 접합된다. 이 실시 상태에 있어서, 상기 제2면 (2)은 본 발명에 따른 필터 엘리먼트의 외부에 위치하고, 상기 연접부 3a,3b는 필터 엘리먼트의 내부로 돌출되어 있다.

Claims (8)

  1. 제1면 (1)은 예비 가교된 바인더 시스템 (VB)에 의하여 침지되고, 다른 제2면 (2)은 가교성이지만 아직 가교되지 않은 바인더 시스템 (UB)에 의하여 침지되는 것을 특징으로 하는, 습식 부직포, 건식 부직포, 직포 또는 발포체로 이루어진 필터 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비 열가교된 바인더 시스템 (VB)은 120℃ 미만의 열처리 단계 후 이론상 가능한 최종 가교도의 30 내지 80%로 가교된 것을 특징으로 하는 것인 필터 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가교성이지만 아직 가교되지 않은 바인더 시스템 (UB)은 120℃ 미만의 열처리 단계 후 그의 이론상 가능한 최종 가교도의 최대 30%로 가교된 것을 특징으로 하는 것인 필터 재료.
  4. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2 가지 상이한 바인더 시스템 (VB, UB) 중 적어도 하나는 상기 필터 재료를 그 두께의 절반 이상 최대 3/4까지 침투하는 것을 특징으로 하는 것인 필터 재료.
  5. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2 가지 상이한 바인더 시스템 (VB, UB)은 각각 상기 필터 재료를 그 두께의 절반 이상 최대 3/4까지 침투하는 것을 특징으로 하는 필터 재료.
  6. 전술한 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 필터 재료는 아세톤 추출물이 상기 예비 가교 결합된 면 (1)에서 50 내지 100%이고, 가교되지 않은 면 (2)에서 0 내지 50%인 것을 특징으로 하는 필터 재료.
  7. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 따른 필터 재료를 포함하는 것인 필터 엘리먼트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 필터 재료의 연접부 (3a,3b)는 각 경우에 아직 가교되지 않은 바인더 시스템 (UB)에 의하여 침지된 제2면 (2)에 의하여 서로 결합되고 열융착되는 것을 특징으로 하는 것인 필터 엘리먼트.
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X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)