KR20200014743A - 필터용 스펀본드 부직포 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 고융점 폴리에스테르 주위에, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포이며, 해당 스펀본드 부직포는 표층부와 이층부를 갖고, 해당 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex 이상 3dtex 미만, 이층부의 단섬유 섬도가 3dtex 이상 5dtex 이하이고, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 필터용 스펀본드 부직포이다. 태섬도층에서의 높은 강성과 통기성을 가지면서, 세섬도층에서의 더스트 털어냄성도 우수한 필터용 스펀본드 부직포를 제공한다.

Description

필터용 스펀본드 부직포 및 그의 제조 방법
본 발명은, 플리트 필터 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)막이나 나노파이버 등의 여과재와 접합되는 플리트 필터 기재에 사용되는 필터용 스펀본드 부직포와 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 분진이 발생하는 작업 환경에 대하여, 분진의 제거 및 회수를 목적으로 하는 집진기가 사용되어 왔다. 이 집진기의 필터로서는, 플리트된 형상으로 사용되는 것이 알려져 있고, 플리트함으로써 여과 면적을 대폭 향상시켜, 저압력 손실화나 고포집 효율화를 가능하게 하고 있다. 또한, 집진기의 필터에서는, 어떤 일정한 압력 손실에 달한 시점에서 내측으로부터 압축 에어 등을 분사하여, 여과재 표면에 부착된 더스트를 털어내는, 소위 역세정이 일반적으로 되어 있다.
따라서, 플리트 필터로서 사용되는 부직포에 필요한 특성으로서는, 플리트를 행하기 위한 높은 강성과, 또한 저압력 손실을 위한 통기성, 및 더스트를 표층에서 여과하여 털어냄성을 향상시키는 치밀성이 중요하고, 지금까지 각종 직포 및 부직포가 제안되어 있다.
엠보싱 롤로 열접착된 타입의 장섬유 부직포를, 플리트 필터로서 사용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
한편, 엠보싱 롤과는 다른 열접착 방법으로서, 부직포에 열풍을 통과시킴으로써 열접착시키는, 소위 에어스루 방식이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
또한, 에어스루 후에 캘린더 롤로 열접착하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 3의 실시예 참조).
추가로, 엠보싱 롤로 열압착된 이섬도 타입의 장섬유 부직포를 플리트 필터로서 사용하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).
또한, 멜트블로우 방사한 폴리프로필렌제의 이섬도 혼섬 부직포를 3 내지 5매를 겹쳐 에어스루 후에 캘린더 롤로 열접착하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 5 참조).
일본 특허 제3534043호 공보 일본 특허 공개 평7-157960호 공보 일본 특허 공개 제2009-6318호 공보 일본 특허 공개 평11-192406호 공보 일본 특허 공개 평11-90135호 공보
그러나, 특허문헌 1과 같이 엠보싱 롤로 열접착하면, 열접착 부분은 필름형(flim like)이 되고, 통기성이 소실되어 고압력 손실이 된다. 또한, 더스트 털어냄성에 대해서도, 통기성이 없는 열접착 부분에 더스트가 퇴적되기 쉬워져, 저수명이 된다는 과제가 있었다.
특허문헌 2와 같이, 에어스루 방식이면, 엠보싱 롤과 같은 열접착부가 없고, 통기성을 손상시킨다는 과제가 없기는 하지만, 제법상, 치밀성이 떨어지는 점에서 더스트가 내부에 들어가기 쉽고, 역세정으로는 더스트를 털어낼 수 없어 저수명이 된다는 과제가 있었다.
특허문헌 3의 실시예에서는, 부직포를 구성하는 섬유의 융점보다도, 훨씬 높은 온도의 열풍으로 열처리되어 있는 점에서, 섬유는 모두 녹아 필름형 시트가 되고, 통기성이 부족하여, 플리트 필터로서 바람직한 것은 아니었다.
특허문헌 4에서는, 1데니어(1.111데시텍스) 이하의 필라멘트로 망목을 구성하고 있는 점에서, 높은 포집 성능이 얻어지기는 하지만, 통기성이 소실되며 고압력 손실이 되어 저수명이 된다는 과제가 있었다.
특허문헌 5에서는, 부직포를 구성하는 섬유에서 강도가 부족하고, 통기성이 낮으며 고압력 손실이 되기 때문에, 플리트 필터로서 바람직한 것은 아니었다.
여기에서 본 발명의 목적은, 상기 과제를 감안하여, 태섬도층에서의 높은 강성과 통기성을 가지면서, 세섬도층에서의 더스트 털어냄성도 우수한 필터용 스펀본드 부직포를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 성능을 갖는 필터용 스펀본드 부직포를 효율적이면서 또한 안정되게 제조하는 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 다음 구성을 갖는다. 즉,
고융점 폴리에스테르 주위에, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포로서, 해당 스펀본드 부직포는 표층부와 이층부를 갖고, 해당 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex 이상 3dtex 미만, 이층부의 단섬유 섬도가 3dtex 이상 5dtex 이하이고, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 필터용 스펀본드 부직포이다.
또한, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법은, 다음 구성을 갖는다. 즉,
하기 (a) 내지 (d)의 공정을 순차로 실시하는 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법이다.
(a) 방사 구금으로부터, 고융점 폴리에스테르 주위에, 해당 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 방출하는 공정.
(b) 방출된 복합형 폴리에스테르 섬유를, 고속 흡인 가스에 의해 흡인 연신하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에 포집하여, 단섬유 섬도 1dtex 이상 3dtex 미만의 표층부와 단섬유 섬도 3dtex 이상 5dtex 이하의 이층부의 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 웹을 얻는 공정.
(c) 얻어진 섬유 웹에, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 높으며, 또한 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 낮은 온도의 열풍을 통과시켜, 에어스루 열접착하는 공정.
(d) 상기 에어스루 열접착된 섬유 웹을, 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣고, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 5 내지 75℃ 낮은 온도에서 열처리하여, 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 스펀본드 부직포를 얻는 공정.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태는, 상기 고융점 폴리에스테르를 코어 성분으로 하고, 상기 저융점 폴리에스테르를 시스 성분으로 하는 코어 시스형이며, 또한 상기 코어 성분과 상기 시스 성분의 코어 시스 성분 질량 비율이 90:10 내지 60:40이다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 필터용 스펀본드 부직포의 적어도 한쪽 표면에, 깊이 0.1mm 이상의 부분적 오목부가 없는 것이다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트이며, 또한 저융점 폴리에스테르는 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태는, 상기 고융점 폴리에스테르를 코어 성분으로 하고, 상기 저융점 폴리에스테르를 시스 성분으로 하는 코어 시스형이며, 또한 상기 코어 성분과 상기 시스 성분의 코어 시스 성분 질량 비율이 90:10 내지 60:40인 것이다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트이며, 또한 저융점 폴리에스테르는 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.
본 발명에 따르면, 태섬도층에서의 높은 강성과 통기성을 가지면서, 세섬도층에서의 더스트 털어냄성도 우수한 필터용 스펀본드 부직포가 얻어진다. 이 때문에, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 플리트 필터나 PTFE막이나 나노파이버 등의 여과재와 접합되는 플리트 필터 기재로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법에 의하면, 효율적이면서 또한 안정되게 상기 성능을 갖는 필터용 스펀본드 부직포를 제조할 수 있다.
도 1은 더스트 털어냄성 평가 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
이어서, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 고융점 폴리에스테르 주위에, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포로서, 해당 스펀본드 부직포는 표층부와 이층부를 갖고, 해당 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex 이상 3dtex 미만, 이층부의 단섬유 섬도가 3dtex 이상 5dtex 이하이고, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2이다.
본 발명에 있어서 표층부란, 필터용 스펀본드 부직포를 필터로서 사용할 때의 더스트 포집면측이며, 이층부란, 표층부와 반대의 면을 가리키는 것이다.
또한, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 겉보기 밀도가 0.25 내지 0.40g/cm3, 단위 면적당 중량당의 통기량이 0.05 내지 0.50(cm3/cm2·sec)/(g/m2)이며, 또한 단위 면적당 중량당의 강연도가 경사 방향과 위사 방향 중 적어도 어느 한쪽이 0.08 내지 0.32(mN)/(g/m2)인 것이 바람직하다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포를 구성하는 합성 섬유의 원료 수지로서는, 폴리에스테르가 사용된다. 폴리에스테르는, 산 성분과 알코올 성분을 모노머로서 이루어지는 고분자 중합체이다. 산 성분으로서는, 테레프탈산, 이소프탈산 및 프탈산 등의 방향족 카르복실산, 아디프산이나 세바스산 등의 지방족 디카르복실산, 및 시클로헥산카르복실산 등의 지환족 디카르복실산 등을 사용할 수 있다. 또한, 알코올 성분으로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 등을 사용할 수 있다.
또한, 폴리에스테르의 예로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리락트산 및 폴리부틸렌숙시네이트 등을 들 수 있지만, 고융점 폴리에스테르로서는, 융점이 높고 내열성이 우수하고, 또한 강성도 우수한 PET가 가장 바람직하게 사용된다.
본 발명에서 사용되는 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르의 조합(고융점 폴리에스테르/저융점 폴리에스테르)으로서는, 예를 들어 PET/PBT, PET/PTT, PET/폴리락트산 및 PET/공중합 PET 등의 조합을 들 수 있고, 이들 중에서도, 방사성이 우수한 점에서 PET/공중합 PET의 조합이 바람직하게 사용된다. 또한, 공중합 PET의 공중합 성분으로서는, 특히 방사성이 우수한 점에서, 이소프탈산 공중합 PET가 바람직하게 사용된다.
또한, 폴리에스테르 원료에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 결정 핵제, 소광제, 안료, 곰팡이 방지제, 항균제, 난연제 및 친수제 등을 첨가할 수 있다. 그 중에서도, 산화티타늄 등의 금속 산화물은, 섬유의 표면 마찰을 저감시켜 섬유끼리의 융착을 방지함으로써 방사성을 향상시키고, 또한 부직포의 열 롤에 의한 열압착 성형 시, 열전도성을 증가함으로써 부직포의 접착성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 에틸렌비스스테아르산아미드 등의 지방족 비스아미드 및/또는 알킬 치환형의 지방족 모노아미드는, 열 롤과 부직포 웹간의 이형성을 높여, 반송성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포를 구성하는 폴리에스테르 섬유는, 고융점 폴리에스테르 주위에, 그 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유이다. 고융점 폴리에스테르 주위에, 그 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치함으로써, 열접착에 의해 스펀본드 부직포를 형성하여 사용하였을 때, 스펀본드 부직포를 구성하는 복합형 폴리에스테르 섬유(필라멘트)끼리가 견고하게 접착되기 때문에, 필터용 스펀본드 부직포는 기계 강도가 우수하여, 반복되는 역세정을 충분히 견디어낼 수 있다.
한편, 고융점 폴리에스테르 섬유와 저융점 폴리에스테르 섬유를 혼섬시키는 방법도 있지만, 혼섬시키는 방법의 경우, 균일한 열접착이 어렵고, 예를 들어 고융점 폴리에스테르 섬유가 밀집되어 있는 부분에서는 열접착이 약해지고, 기계적 강도나 강성이 떨어져, 플리트 필터로서 적합하지 않은 것이 된다. 또한, 동일한 복합형 폴리에스테르 섬유여도, 필라멘트(장섬유)를 포함하는 스펀본드 부직포가 아니라 단섬유를 포함하는 부직포인 경우, 비연속 섬유로 구성되어 있기 때문에, 강성이나 기계적 강도가 떨어져, 플리트 필터로서 바람직하지 않은 것이 된다. 추가로, 저융점 성분을 복합 성분으로 하는 것이 아니라, 접착 성분을 침지나 스프레이 등으로 부여하는 방법도 있지만, 모두 표층이나 두께 방향으로서 균일한 부여가 어렵고, 기계적 강도나 강성이 떨어져, 플리트 필터로서 바람직하지 않은 것이 된다.
본 발명에 있어서의 저융점 폴리에스테르의 융점은, 고융점 폴리에스테르의 융점보다 10℃ 이상 낮게 하지 않으면 원하는 열접착성을 얻을 수 없고, 고융점 폴리에스테르의 융점보다 140℃를 초과해서 낮으면 내열성의 저하를 억제할 수 없다. 본 발명에서 사용되는 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르의 융점차의 보다 바람직한 범위는 20 내지 120℃이고, 더욱 바람직한 범위는 30 내지 100℃이다.
고융점 폴리에스테르의 융점은 200 내지 320℃의 범위인 것이 바람직하다. 고융점 폴리에스테르의 융점을 바람직하게는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 210℃ 이상, 더욱 바람직하게는 220℃ 이상으로 함으로써, 내열성이 우수한 필터를 얻을 수 있다. 한편, 고융점 폴리에스테르의 융점을 바람직하게는 320℃ 이하, 보다 바람직하게는 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 280℃ 이하로 함으로써, 부직포 제조 시에 용융되기 위한 열에너지를 엄청나게 소비하여 생산성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 저융점 폴리에스테르의 융점은 160 내지 250℃의 범위인 것이 바람직하다. 저융점 폴리에스테르의 융점을 바람직하게는 160℃ 이상, 보다 바람직하게는 170℃ 이상, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상으로 함으로써, 플리트 가공 시의 열세트 등, 플리트 필터 제조 시에 열이 가해지는 공정을 통과해도 형태 안정성이 우수하다. 한편, 저융점 폴리에스테르의 융점을 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 240℃ 이하로 함으로써, 부직포 제조 시의 열접착성이 우수하고, 기계적 강도가 우수한 필터를 얻을 수 있다.
또한, 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르와의 함유 비율은, 질량비로 90:10 내지 60:40의 범위인 것이 바람직하고, 85:15 내지 70:30의 범위가 보다 바람직한 양태이다. 고융점 폴리에스테르를 60 내지 90질량％로 함으로써, 스펀본드 부직포의 강성과 내열성을 우수한 것으로 할 수 있다. 한편, 저융점 폴리에스테르를 10 내지 40질량％로 함으로써, 열접착에 의해 스펀본드 부직포를 형성하여 사용하였을 때, 스펀본드 부직포를 구성하는 복합형 폴리에스테르 섬유(필라멘트)끼리가 견고하게 접착할 수 있어, 기계 강도가 우수하고, 반복되는 역세정을 충분히 견디어낼 수 있다.
복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태에 대하여는, 예를 들어 동심 코어 시스형, 편심 코어 시스형 및 해도형 등을 들 수 있고, 그 중에서도 필라멘트끼리를 균일하면서 견고하게 접착시킬 수 있는 점에서 복합 형태에 대하여는 동심 코어 시스형의 것이 바람직하다. 또한 그 필라멘트(단섬유)의 단면 형상으로서는, 원형의 단면, 편평 단면, 다각형 단면, 다엽 단면 및 중공 단면 등의 형상을 들 수 있다. 그 중에서도, 필라멘트(단섬유)의 단면 형상으로서는 원형의 단면 형상의 것을 사용하는 것이 바람직한 양태이다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 적어도 한쪽 표면에 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부가 없는 것이 바람직하고, 양쪽의 표면에 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부가 없는 것이 보다 바람직한 양태이다. 부분적 오목부는, 엠보싱 롤이나 초음파 접착에 의한 부분 열압착 등으로 섬유가 두께 방향으로 조밀하게 충전됨으로써 발생하는 것이다. 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부란, 스펀본드 부직포 표면을 연직 방향으로부터 보았을 때, 길이가 3 내지 10mm인 직선 상에서 측정한 표면 형상에 있어서, 보풀 등으로 단사가 튀어나와 있는 부분을 제외하고, 그의 가장 높이가 높은 부분을 기준점(깊이 0mm)으로 하고, 두께 방향으로 깊이 0.1mm 이상인 오목부 부분이, 면 방향으로 0.2mm 이상 연속해서 존재하는 개소를 가리킨다.
이 부분적 오목부는, 형상 해석 레이저 현미경이나 3D 형상 측정기 등의 비접촉식 형상 측정 기기를 사용하여 표면 형상을 측정하거나, 주사형 전자 현미경을 사용하여 스펀본드 부직포의 단면의 두께를 측정하거나 함으로써 측정할 수 있다. 이러한 부분적 오목부가 없음으로써, 더스트의 털어냄성을 향상시켜, 보다 장수명의 필터로 할 수 있다.
부분적 오목부가 없는 스펀본드 부직포는, 고융점 폴리에스테르 주위에, 그 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 웹에 대하여, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 높으며, 또한 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 낮은 온도의 열풍을 통과시켜, 에어스루 열접착한 후, 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣고, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 5 내지 75℃ 낮은 온도에서 열처리함으로써 얻어진다.
본 발명에 있어서, 필터용 스펀본드 부직포를 구성하는 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도는, 1dtex 이상 3dtex 미만, 이층부의 단섬유 섬도는 3dtex 이상 5dtex 이하인 범위이다. 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex를 하회하는 경우에는, 스펀본드 부직포의 통기성 저하에 수반하여 압력 손실이 높아지는 경향이며, 또한 생산 시에 실 끊어짐이 발생하기 쉬운 등 생산 안정성이 떨어진다. 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 3dtex 이상인 경우에는, 치밀성이 떨어지는 점에서 더스트가 내부에 들어가기 쉬워져 퇴적하는 문제가 있다. 또한, 이층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 3dtex를 하회하는 경우에는, 압력 손실이 높아지는 경향이며, 더스트 털어냄성이 떨어져 저수명이 된다. 이층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 5dtex를 초과하는 경우에는, 스펀본드 부직포의 균일성 저하에 수반하여 포집 성능이 저하되는 경향이며, 또한 생산 시에 필라멘트의 냉각 불량에 의한 실 끊어짐이 발생하기 쉬운 등 생산 안정성이 떨어진다.
복합형 폴리에스테르 섬유의 보다 바람직한 표층부의 단섬유 섬도의 범위는, 1.2dtex 이상 2.9dtex 이하의 범위이다. 단섬유 섬도를 1.2dtex 이상 2.9dtex 이하로 함으로써, 부직포 표면을 치밀화하고, 더스트를 표층에서 여과하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 보다 바람직한 이층부의 단섬유 섬도의 범위는, 3.0dtex 이상 4.5dtex 이하의 범위이다. 단섬유 섬도를 3.0dtex 이상 4.5dtex 이하로 함으로써, 보다 통기성이 우수하고, 압력 손실이 낮은 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 이렇게 표층부에 세섬도, 이층부에 태섬도를 적층함으로써, 집진 성능을 향상시킬 수 있음과 함께, 더스트 털어냄성도 향상되기 때문에, 필터를 장수명화할 수 있다.
여기에서 말하는 단섬유 섬도는, 다음과 같이 하여 구한 값을 말한다. 즉, 스펀본드 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취하고, 주사형 전자 현미경 등으로 500 내지 3000배의 사진을 촬영하고, 각 샘플로부터 10개씩, 계 100개의 섬유를 임의로 골라내어, 그의 굵기를 측정한다. 섬유는 단면이 원형이라 가정하고, 굵기를 섬유 직경으로 한다. 그들의 평균값의 소수점 이하 제1위를 반올림하여 산출한 섬유 직경과 폴리머의 밀도로부터 섬도를 산출하고, 소수점 제1위를 반올림하여 구한다.
본 발명에 있어서의 필터용 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량은, 130 내지 300g/m2의 범위이다. 단위 면적당 중량이 130g/m2 미만이면, 플리트에 필요한 강성을 얻을 수 없다. 또한, 단위 면적당 중량이 300g/m2를 초과하는 경우에는, 압력 손실이 상승하는 것을 억제할 수 없고, 나아가 비용면에서도 떨어진다. 더 바람직한 단위 면적당 중량의 범위는 130 내지 260g/m2이며, 더욱 바람직하게는 150 내지 240g/m2이다.
여기에서 말하는 단위 면적당 중량은, 세로 50cm×가로 50cm 사이즈의 시료를, 3개 채취하여 각 질량을 각각 측정하고, 얻어진 값의 평균값을 단위 면적당 환산하여, 소수점 이하 제1위를 반올림함으로써 구해진다.
본 발명에 있어서의 필터용 스펀본드 부직포의 두께는, 0.35 내지 1.2mm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.38 내지 1.0mm, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.8mm이다. 두께를 0.35mm 이상으로 함으로써, 강성을 향상시켜 필터로서의 사용에 적합한 부직포로 할 수 있다. 또한, 두께를 1.2mm 이하로 함으로써, 필터로서의 핸들링성이나 가공성이 우수한 부직포로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 필터용 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도는, 0.25 내지 0.40g/cm3인 것이 바람직하다. 겉보기 밀도가 0.25 내지 0.40g/cm3이면, 스펀본드 부직포는 치밀한 구조로 되어 더스트가 내부에 들어가기 어렵고, 더스트 털어냄성이 우수하다. 더 바람직한 겉보기 밀도의 범위는 0.27 내지 0.40g/cm3이며, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.40g/cm3의 범위이다. 여기서, 겉보기 밀도는 다음 식에 의해 산출된다.
·겉보기 밀도(g/cm3)=단위 면적당 중량(g/m2)/두께(mm)/1000
본 발명에 있어서의 필터용 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 통기량은, 0.05 내지 0.50((cm3/cm2·sec)/(g/m2))인 것이 바람직하다. 단위 면적당 중량당의 통기량이 0.05((cm3/cm2·sec)/(g/m2)) 이상이면, 압력 손실이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 단위 면적당 중량당의 통기량이 0.50((cm3/cm2·sec)/(g/m2)) 이하이면, 더스트가 내부에 체류하기 어려움으로써 더스트 털어냄성이 양호하다. 더 바람직한 단위 면적당 중량당의 통기량은 0.10 내지 0.48((cm3/cm2·sec)/(g/m2))이며, 더욱 바람직한 단위 면적당 중량당의 통기량은 0.15 내지 0.45((cm3/cm2·sec)/(g/m2))이다.
여기서, 단위 면적당 중량당의 통기량은 다음 식에 의해 산출된다.
단위 면적당 중량당의 통기량((cm3/cm2·sec)/(g/m2))=통기량(cm3/cm2·sec)/단위 면적당 중량(g/m2)
본 발명에 있어서의 필터용 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 강연도는, 경사 방향과 위사 방향 중 적어도 어느 한쪽이, 0.08 내지 0.32((mN)/(g/m2))인 것이 바람직하다. 단위 면적당 중량당의 강연도가 0.08((mN)/(g/m2)) 이상이면, 플리트성이 우수하고, 또한 역세정 시에 필터용 스펀본드 부직포가 변형되기 어려워진다. 또한, 단위 면적당 중량당의 강연도가 0.32(mN)/(g/m2)) 이하이면, 필터용 스펀본드 부직포를 권취하였을 때에 폴딩이 생기기 어려워, 고품위가 된다.
여기서, 단위 면적당 중량당의 강연도는, 다음 식에 의해 산출된다.
단위 면적당 중량당의 강연도((mN)/(g/m2))=강연도(mN)/단위 면적당 중량(g/m2)
여기서, 본 발명에 있어서 경사 방향이란, 스펀본드 부직포 제조 시의 시트 반송 방향, 즉 부직포 롤에 있어서의 권취 방향을 가리키고, 위사 방향이란, 스펀본드 부직포 제조 시의 시트 반송 방향과 직교하는 방향, 즉 부직포 롤에 있어서의 폭 방향을 가리키는 것이다. 단, 본 발명의 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 강연도는, 경사 방향과 위사 방향 중 적어도 어느 한쪽이, 0.08 내지 0.32((mN)/(g/m2))인 것이 바람직하고, 양방향의 측정이 가능하면, 시트의 경사 방향, 위사 방향의 판별은 필요하지 않다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 인장 강력(이후, 단위 면적당 중량당의 세로 인장 강력이라 표기하는 경우가 있다.)은, 3.2(N/5cm)/(g/m2) 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.5(N/5cm)/(g/m2) 이상이며, 더욱 바람직하게는 3.8(N/5cm)/(g/m2) 이상이다. 또한, 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력(이후, 단위 면적당 중량당의 가로 인장 강력이라 표기하는 경우가 있다.)은, 2.0(N/5cm)/(g/m2) 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.3(N/5cm)/(g/m2) 이상이며, 더욱 바람직하게는 2.5(N/5cm)/(g/m2) 이상이다.
세로 인장 강력과 가로 인장 강력을 이와 같이 함으로써, 필터로서 실용에 제공할 수 있는 기계 강도를 부여하고, 내구성이 우수한 필터로 할 수 있다. 여기서, 단위 면적당 중량당의 인장 강력은 다음 식에 의해 산출된다.
단위 면적당 중량당의 인장 강력((N/5cm)/(g/m2))=인장 강력(N/5cm)/단위 면적당 중량(g/m2)
상기한 바와 같이, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 상기한 바와 같이 특정한 단위 면적당 중량, 표리부의 단섬유 섬도, 겉보기 밀도, 통기량 및 강연도로 함으로써, 저압력 손실이며, 또한 더스트 털어냄성도 우수하고, 종래 기술에서는 달성할 수 없었던 장수명의 필터로서 적합하여 유용한 필터용 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다.
이어서, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 하기 (a) 내지 (d)의 공정을 순차로 실시함으로써 제조된다.
(a) 방사 구금으로부터, 고융점 폴리에스테르 주위에, 해당 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 방출하는 공정.
(b) 방출된 복합형 폴리에스테르 섬유를, 고속 흡인 가스에 의해 흡인 연신하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에 포집하여, 단섬유 섬도 1dtex 이상 3dtex 미만의 표층부와 단섬유 섬도 3dtex 이상 5dtex 이하의 이층부의 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 웹을 얻는 공정.
(c) 얻어진 섬유 웹에, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 높으며, 또한 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 낮은 온도의 열풍을 통과시켜, 에어스루 열접착하는 공정.
(d) 상기 에어스루 열접착된 섬유 웹을, 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣어, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 5 내지 75℃ 낮은 온도에서 열처리하여, 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 스펀본드 부직포를 얻는 공정.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 소위 스펀본드법에 의해 얻어지는 것이며, 스펀본드법으로 채취한 섬유 웹을, 에어스루법에 의해 저융점 폴리에스테르를 용융하고, 섬유끼리를 접착한 후, 더욱 치밀화하는 열처리를 실시하는 방법이 적용된다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법에서는, 네트 컨베이어 상에 포집한 섬유 웹을, 가접착하는 것도 바람직한 양태이다. 가접착은, 포집한 섬유 웹을 한 쌍의 플랫 롤에 의해 열압착하거나, 네트 컨베이어 상에 플랫 롤을 설치하고, 네트 컨베이어와 당해 플랫 롤 사이에서 열압착하거나 하는 방법이 바람직하게 사용된다. 가접착하기 위한 열압착의 온도는, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 70 내지 120℃ 낮은 온도인 것이 바람직하다. 이렇게 온도 설정함으로써, 섬유끼리를 과도하게 접착시키지 않고, 반송성을 개선할 수 있다.
본 발명에 있어서의 섬유 웹을 얻는 방법에서는, 네트 컨베이어 상에 단섬유 섬도 1dtex 이상 3dtex 미만의 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도 3dtex 이상 5dtex 이하의 섬유 웹을 포집하여 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 네트 컨베이어 상에 단섬유 섬도 3dtex 이상 5dtex 이하의 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도 1dtex 이상 3dtex 미만의 섬유 웹을 포집하여 적층해도 된다. 또한, 단섬유 섬도 1dtex 이상 3dtex 미만의 섬유 웹을 가접착한 시트와 단섬유 섬도 3dtex 이상 5dtex 이하의 섬유 웹을 가접착한 시트를 적층시켜 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서의 열접착에 의한 일체화 처리에서는, 엠보싱 롤을 적용하지 않는 것이 바람직하다. 엠보싱 롤을 사용하여 열접착하는 경우, 전술한 바와 같이, 열접착부의 섬유가 용융되어 필름형이 되고, 통기성이 소실될 뿐만 아니라, 포집성도 저하되어버린다. 또한, 더스트 털어냄성에 대해서도, 통기성이 없는 열접착부에 더스트가 퇴적하여, 저수명이 된다는 과제가 있다.
본 발명에 있어서의 에어스루법이란, 스펀본드법에 의해 얻어진 섬유 웹에 열풍을 통과시키는 것이며, 그 때 열풍의 온도는, 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 높고, 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 낮은 것이 중요하다. 열풍 온도의 범위는, 바람직하게는 저융점 폴리에스테르의 융점+5℃ 내지 고융점 폴리에스테르의 융점-5℃이다. 열풍 온도가 저융점 폴리에스테르보다도 낮은 경우, 섬유끼리를 융착하는 것이 어려워, 기계적 강도가 떨어진다. 또한, 열풍 온도가 고융점 폴리에스테르보다도 높은 온도인 경우, 스펀본드 부직포를 구성하는 모든 섬유가 용융되어버려, 필름형 시트가 되고, 통기성이 부족하여, 플리트 필터로서 사용하는 것이 어렵다.
본 발명에서는, 에어스루법으로 열접착한 섬유를 더욱 치밀화하는 것이 중요하다. 에어스루법으로 얻어지는 섬유 웹은, 부피가 커서 저밀도나 구조로 되어 있으며, 플리트 필터로서 사용한 경우, 통기성이 높고, 더스트가 내부까지 들어가서, 압축 에어로는 털어낼 수 없어, 저수명이 된다는 과제가 있고, 본 발명에서는 특히 섬유 시트의 표면을 치밀화함으로써, 에어스루법의 특징인 통기성을 유지하면서, 섬유 웹의 표층에서의 여과를 가능하게 하여, 털어냄성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 에어스루 열접착은, 섬유 웹을 전체면 파지한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 열접착 과정에 있어서 섬유 웹이 수축하여, 주름이 발생하거나 품위가 악화되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 섬유 웹을 전체면 파지하는 방법은, 상하 1조의 컨베이어 네트 사이를 통과시켜, 컨베이어 네트를 섬유 웹의 양면에 접촉시키는 방법이나, 장력을 가한 상태에서 에어스루 드럼에 접촉시켜, 드럼과의 마찰력에 의해 파지하는 방법이 바람직하게 사용된다.
치밀화의 방법으로서는, 한 쌍의 플랫 롤을 사용하여 섬유 웹의 표면 섬유끼리를 열접착에 의해 치밀화하는 방법이나, 또한 수지 벨트를 포함하는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 섬유 시트를 끼워넣어 열처리하는 방법을 들 수 있다. 특히, 벨트 컨베이어 사이에 섬유 웹을 끼워넣어 열처리하는 방법은, 적극적으로 압력을 가하지 않고, 비교적 오랜 시간에 걸쳐 열처리할 수 있기 때문에, 섬유 웹의 표면만을 치밀화할 수 있어, 바람직한 방법이다.
본 발명에 있어서 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어에 의해 열처리하는 경우의 온도는, 스펀본드 부직포의 섬유 표면에 존재하는 저융점 폴리에스테르의 융점보다 5 내지 75℃ 낮은 것이 중요하고, 10 내지 70℃ 낮은 것이 바람직하고, 20 내지 60℃ 낮은 것이 보다 바람직한 양태이다. 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어에 의한 열처리 온도가, 스펀본드 부직포의 섬유 표면에 존재하는 저융점 폴리에스테르의 융점 5℃ 이상 낮지 않은 경우에는, 과도한 열접착이 되어, 본 발명에서 규정하는 특정한 밀도 범위의 하한보다도 작아진다. 또한, 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어에 의한 열처리의 경우, 온도가 스펀본드 부직포의 섬유 표면에 존재하는 저융점 폴리에스테르의 융점보다 75℃ 이상 하회하는 경우에는, 열접착이 약해지고, 표면의 치밀화가 불충분해져, 본 발명에서 규정하는 특정한 밀도 범위의 상한보다도 커진다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 더스트 털어냄성 시험에 있어서의 운전 시간이 1,000 내지 5,000시간인 것이 바람직하고, 1,500 내지 4,000시간인 것이 보다 바람직하고, 2,000 내지 3,500시간인 것이 더욱 바람직하다. 여기서 더스트 털어냄성 시험은 이하의 방법, 또는 이것과 동등한 결과가 얻어지는 측정 방법으로 측정되는 것이다. 즉, 부직포가 임의의 부분으로부터, 15cm×15cm의 샘플을 3개 채취하고, 각각의 시험 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험 샘플 M을 세팅하는 샘플 홀더(1)의 상류측에 더스트 공급 장치(5)가 연결되고, 하류측에 유량계(2), 유량 조정 밸브(3), 블로워(4) 및 펄스젯 장치(6)를 연결한 구성으로 되어 있다. 시험 샘플의 평가 면적은 0.01m2로 하였다. 또한, 샘플 홀더(1)에 압력계(7)가 접속되어 있고, 시험 샘플 M의 압력 손실을 측정할 수 있게 되었다. 털어냄성 시험 시에는, 더스트 공급 장치(5)로부터 JIS 15종의 표준 분체를 20g/m3의 농도가 되도록 공급하고, 필터 통과 속도가 1.5m/분이 되게 유량 조정 밸브(3)로 풍량을 조정하고, 더스트를 일정 농도로 연속적으로 공급하고, 시험 샘플 M의 압력 손실이 1,500Pa에 도달하면, 펄스젯 장치(6)로부터 0.5MPa의 압축 공기를 0.1sec 분사하고, 시험 샘플 M에 부착된 분진(더스트)을 털었다. 이 털어냄 횟수가 200회에 도달할 때까지의 운전 시간(hr)을 각각 측정하고, 3회의 시험 결과의 평균값을 구하고, 한자리를 반올림하여 운전 시간(hr)으로 하는 것이다.
실시예
이어서, 실시예에 기초하여 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포와 그의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 하기 실시예에 있어서의 각 특성값은 다음 방법으로 측정한 것이다.
(1) 폴리에스테르의 융점(℃)
퍼킨엘머사제 시차 주사형 열량계 DSC-2형을 사용하여, 승온 속도 20℃/분의 조건에서 측정하고, 얻어진 융해 흡열 곡선에 있어서 극값을 부여하는 온도를 폴리에스테르의 융점으로 하였다. 또한, 시차 주사형 열량계에 있어서 융해 흡열 곡선이 극값을 나타내지 않는 수지에 대하여는, 핫 플레이트 상에서 가열하고, 현미경 관찰에 의해 수지가 용융된 온도를 융점으로 하였다.
(2) 폴리에스테르의 고유 점도 IV
폴리에스테르의 고유 점도는 다음 방법으로 측정하였다.
오르토클로로페놀 100mL에 대하여 시료 8g을 용해시키고, 온도 25℃에서 오스트발트 점도계를 사용하여 상대 점도 ηr을, 하기 식에 의해 구하였다.
ηr=η/η0=(t×d)/(t0×d0)
(여기서, η은 폴리머 용액의 점도, η0은 오르토클로로페놀의 점도, t는 용액의 낙하 시간(초), d는 용액의 밀도(g/cm3), t0은 오르토클로로페놀의 낙하 시간(초), d0은 오르토클로로페놀의 밀도(g/cm3)를 각각 나타낸다.)
이어서, 상대 점도 ηr로부터, 하기 식에 의해 고유 점도 IV를 산출하였다.
IV=0.0242ηr+0.2634.
(3) 단섬유 섬도(데시텍스)
스펀본드 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취하여, 주사형 전자 현미경으로 500 내지 3,000배의 사진을 촬영하고, 각 소편 샘플로부터 10개씩, 계 100개의 섬유를 임의로 골라내어, 그의 굵기를 측정한다. 섬유는 단면이 원형이라 가정하고, 굵기를 섬유 직경으로 한다. 그들의 평균값의 소수점 이하 제1위를 반올림하여 산출한 섬유 직경과 폴리머의 밀도로부터 단섬유 섬도를 산출하고, 소수점 제1위를 반올림하여 구한다.
(4) 부직포의 단위 면적당 중량(g/m2)
세로 방향 50cm×가로 방향 50cm의 시료를 3개 채취하여, 각 시료의 질량을 각각 측정하고, 얻어진 값의 평균값을 단위 면적당 환산하여, 소수점 이하 제1위를 반올림하였다.
(5) 부직포의 두께(mm)
두께계(테크로크사제 “TECLOCK”(등록 상표) SM-114)를 사용하여, 부직포의 두께를 폭 방향 등간격으로 10점 측정하고, 그의 평균값으로부터 소수점 이하 제3위를 반올림하여 두께로 하였다.
(6) 부직포의 겉보기 밀도(g/cm3)
상기 (5)에서 얻어진 두께와 상기 (4)에서 얻어진 단위 면적당 중량을 사용하여, 다음의 식에 의해 겉보기 밀도를 산출하고, 소수점 제3위를 반올림하였다.
겉보기 밀도(g/cm3)=단위 면적당 중량(g/m2)/두께(mm)/1,000
(7) 부직포의 통기량(cm3/cm2·sec)
스펀본드 부직포가 임의의 부분으로부터, 10cm×10cm의 샘플을 10개 채취하고, JIS L 1913(2010년도판)에 기초하여 프래질형법에 의해 측정하였다. 측정 시의 설정압은 125Pa로 하였다. 통기량은, 얻어진 10점의 통기량의 평균값을 소수점 이하 제1위를 반올림하여 산출한다.
(8) 부직포의 단위 면적당 중량당의 통기량((cm3/cm2·sec)/(g/m2))
상기 (7)의 통기량에서 얻어진 통기량의 값을, 상기 (4)의 단위 면적당 중량에서 얻어진 단위 면적당 중량의 값으로 나누고, 단위 면적당 중량당의 통기량을 소수점 이하 제4위를 반올림하여 산출한다.
(9) 부직포의 강연도(mN)
강연도는, JIS L 1913(2010년도판)의 6.7.4에 기재된 걸리법에 준하여 측정하여 구한다.
(10) 부직포의 단위 면적당 중량당의 강연도((mN)/(g/m2))
상기 (9)의 강연도에서 얻어진 강연도의 값을, 상기 (4)의 단위 면적당 중량에서 얻어진 단위 면적당 중량의 값으로 나누고, 단위 면적당 중량당의 강연도를 소수점 이하 제4위를 반올림하여 산출한다.
(11) 부직포의 인장 강력(N/5cm)
부직포의 인장 강력은, JIS L 1913(2010년 판)의 6.3.1에 기초하여, 경사 방향과 위사 방향을 긴 변으로 한 5cm×30cm의 시험편을, 각각 폭 방향 등간격으로 1m당 3점 채취하고, 정속 신장형 인장 시험기를 사용하여, 고정 간격이 20cm이며, 인장 속도가 10cm/분인 조건에서 인장 시험을 실시하였다. 파단하였을 때의 강력을 판독하고, 소수점 이하 제1위를 반올림한 값을 인장 강력(N/5cm)으로 하였다.
(12) 부직포의 단위 면적당 중량당의 인장 강력((mN)/(g/m2))
상기 (11)의 인장 강력에서 얻어진 인장 강력의 값을, 상기 (4)의 단위 면적당 중량에서 얻어진 단위 면적당 중량의 값으로 나누고, 경사 방향과 위사 방향에 대하여, 각각의 단위 면적당 중량당의 인장 강도를, 소수점 이하 제2위를 반올림하여 산출한다.
(13) 부직포의 더스트 털어냄 시험
부직포의 임의의 부분으로부터, 15cm×15cm의 샘플을 3개 채취하고, 각각의 시험 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 시험 샘플 M을 세딩하는 샘플 홀더(1)의 상류측에 더스트 공급 장치(5)가 연결되고, 하류측에 유량계(2), 유량 조정 밸브(3), 블로워(4) 및 펄스젯 장치(6)를 연결한 구성으로 되어 있다. 시험 샘플의 평가 면적은 0.01m2로 하였다. 또한, 샘플 홀더(1)에 압력계(7)가 접속되어 있고, 시험 샘플 M의 압력 손실을 측정할 수 있게 되어 있다. 털어냄성 시험 시에는, 더스트 공급 장치(5)로부터 JIS 15종의 표준 분체를 20g/m3의 농도가 되도록 공급하고, 필터 통과 속도가 1.5m/분이 되게 유량 조정 밸브(3)로 풍량을 조정하여, 더스트를 일정 농도로 연속적으로 공급하여, 시험 샘플 M의 압력 손실이 1,500Pa에 도달하면, 펄스젯 장치(6)로부터 0.5MPa의 압축 공기를 0.1sec 분사하고, 시험 샘플 M에 부착된 분진(더스트)을 털어내었다. 이 털어냄 횟수가 200회에 도달할 때까지의 운전 시간(hr)을 각각 측정하여, 3회의 시험 결과의 평균값을 구하고, 한자리를 반올림하여 운전 시간(hr)을 구하였다.
(14) 부직포의 집진 성능 시험
부직포의 임의의 부분으로부터, 15cm×15cm의 시험 샘플을 3개 채취하고, VDI/DIN 3926을 참고 표준으로 하여 집진 성능 시험을 실시하였다. 시험 샘플의 여과 면적은 0.016m2로 하고, 여과 풍속은 2.0m/분으로 하였다. 더스트 분진은, 산화알루미늄 입자(Dp50: 10.5㎛)를 사용하고, 시험 샘플 상류의 분진 농도가 5g/m3가 되도록 일정 농도로 공급하였다.
먼저, 펄스젯 장치로부터 5초 간격으로, 0.5MPa의 압축 공기를 1초간 분사하는 에이징 사이클을 5,000회 실시하였다. 계속해서, 에이징 후의 성능 평가로서, 압력 손실이 1,000Pa에 달한 후, 0.5MPa의 압축 공기를 1초간 분사하는 털어냄 사이클(단, 전회의 털어냄으로부터 5초 미만으로 압력 손실이 1,000Pa에 도달한 경우에는, 5초 후까지 더스트 부하한 후에 압축 공기를 분사한다.)을 30회 반복하고, 시험 중의 분말 누설 농도로 다음 식에 기초하여 집진율을 계산하고, 3회 측정의 평균을 취하여, 소수점 이하 제4위를 반올림하였다.
집진율(％)=(1-분말 누설 농도(g/m3)/상류의 분진 농도(g/m3))×100
또한, 30회째의 털어냄 사이클의, 펄스젯을 분사하고 나서 5초 후의 압력 손실을 측정하여, 3회의 측정의 평균을 취하고, 소수점 이하 제1위를 반올림하였다.
(15) 부직포의 부분적 오목부
스펀본드 부직포로부터, 랜덤하게 한 변이 10mm인 사각형의 소편 샘플 5개를 채취하고, 키엔스사제 원샷 3D 형상 측정기 VR-3000을 사용하여, 각 소편 샘플에 대하여, 폭 방향 4.5mm 이상×길이 방향 4.5mm 이상의 3D 형상 측정을 행하였다. 계속해서, 각 소편 샘플의 양면에 대하여, 면 내의 가장 높이가 높은 장소를 기준점(깊이 0mm)으로 하고, 기준점을 통과하는 폭 방향 4.5mm 및 길이 방향 4.5mm의 직선에 대하여, 직선 상에 깊이가 0.1mm 이상인 부분이, 면 방향으로 0.2mm 이상 연속되는 개소(즉, 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부)의 있음과 없음을 조사하였다. 표 1에는, 어느 소편 샘플에도 이러한 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부가 존재하지 않는 경우에는 「없음」이라고 기재하고, 편면에만, 적어도 하나의 소편 샘플에 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부가 존재하는 경우에는 「편면 있음」이라고 기재하고, 각각의 면에 대하여, 적어도 하나의 소편 샘플에 깊이가 0.1mm 이상인 부분적 오목부가 존재하는 경우에는 「양면 있음」이라고 기재하였다.
[실시예 1]
수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도 IV가 0.65이며, 융점이 260℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와, 수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도 IV가 0.64, 이소프탈산 공중합률이 11몰％이며, 융점이 230℃인 공중합 폴리에스테르(CO-PET)를 각각 295℃와 280℃의 온도에서 용융시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 코어 성분으로 하고, 공중합 폴리에스테르를 시스 성분으로 하여, 구금 온도가 295℃이며, 코어:시스=80:20의 질량 비율로 세공으로부터 방출한 후, 에어 서커에 의해 방사 속도 4,300m/분으로 원형의 단면 형상의 필라멘트를 방사하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하였다. 포집한 섬유 웹에, 열풍 온도 250℃의 에어를 통과시킨 후, 한 쌍의 플랫 롤을 포함하는 캘린더 롤에 의해, 온도가 180℃이며, 선압이 50kg/cm인 조건에서 열접착하여, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 세로 인장 강력은 4.3(N/5cm)/(g/m2)이며, 단위 면적당 중량당의 가로 인장 강력은 3.0(N/5cm)/(g/m2)이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
네트 컨베이어 속도의 속도를 조정하여 단위 면적당 중량을 260g/m2로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도 IV가 0.65이며, 융점이 260℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와, 수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도가 IV 0.64, 이소프탈산 공중합률이 11몰％이며, 융점이 230℃인 공중합 폴리에스테르(CO-PET)를 각각 295℃와 280℃의 온도에서 용융시키고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 코어 성분으로 하고, 공중합 폴리에스테르를 시스 성분으로 하여, 구금 온도 295℃, 코어:시스=80:20의 질량 비율로 세공으로부터 방출한 후, 에어 서커에 의해 방사 속도 4,300m/분으로 원형의 단면 형상의 필라멘트를 방사하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하였다. 포집한 섬유 웹을, 열풍 온도 250℃의 에어를 섬유 시트에 통과시킨 후, 수지 벨트를 포함하는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣어 온도 170℃의 조건 하에서 열처리하여, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 세로 인장 강력은 4.0(N/5cm)/(g/m2)이며, 단위 면적당 중량당의 가로 인장 강력은 2.7(N/5cm)/(g/m2)이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
네트 컨베이어의 속도를 조정하여 단위 면적당 중량을 150g/m2로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건에서, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 150g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
토출량을 조정하여 단사 섬유 섬도를 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건에서, 이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 1.5데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 4.0데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하고, 표층부의 단섬유 섬도가 1.5데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 4.0데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
얻어진 부직포의 특성은 표 1에 나타낸 바와 같고, 실시예 1, 2, 3, 4 및 35의 스펀본드 부직포는, 모두 통기성과 강성이 우수하고, 또한 더스트 털어냄 테스트 후의 필터는, 표면에 더스트가 부착되어 있기는 하지만, 눈막힘 등은 없고, 모두 양호하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
[비교예 1]
단섬유 섬도를 2.7데시텍스로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 세로 인장 강력은 4.4(N/5cm)/(g/m2)이며, 단위 면적당 중량당의 가로 인장 강력은 3.1(N/5cm)/(g/m2)이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
네트 컨베이어 속도의 속도를 조정하여 단위 면적당 중량을 260g/m2로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서 단섬유 섬도가 2.7데시텍스인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
열풍 온도 250℃의 에어를 섬유 시트에 통과시킨 후, 수지 벨트를 포함하는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣어 온도 170℃의 조건 하에서 열처리한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서, 단섬유 섬도가 2.7데시텍스인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도 IV가 0.65이며, 융점이 260℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와, 수분율 50질량ppm 이하로 건조시킨 고유 점도 IV 0.64, 이소프탈산 공중합률 11몰％이며 융점 230℃의 공중합 폴리에스테르(CO-PET)를 각각 295℃와 280℃의 온도에서 용융시키고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 코어 성분으로 하고, 공중합 폴리에스테르를 시스 성분으로 하여, 구금 온도 295℃, 코어:시스=80:20의 질량 비율로 세공으로부터 방출한 후, 압착 면적률 18％가 되는 엠보싱 롤로, 온도가 200℃이며, 선압이 60kg/cm의 조건에서 열접착하고, 단섬유 섬도가 2.7데시텍스인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하고, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유로 한 것 이외에는, 비교예 4와 동일한 조건에서 압착 면적률 18％가 되는 엠보싱 롤에서, 온도가 200℃이며, 선압이 60kg/cm인 조건에서 열접착하여, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 6]
네트 컨베이어 속도의 속도를 조정하여 단위 면적당 중량을 260g/m2로 변경하고, 압착 면적률 10％가 되는 엠보싱 롤로 열접착한 것 이외에는 비교예 5와 동일한 조건에서, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 3.4데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 7]
네트 컨베이어 속도의 속도를 조정하여 단위 면적당 중량을 150g/m2로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건에서 단섬유 섬도가 2.7데시텍스인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 150g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 8]
토출량을 조정하여 단섬유 섬도를 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건에서, 이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 0.8데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 4.5데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하고, 표층부의 단섬유 섬도가 1.0데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 4.0데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 9]
토출량을 조정하여 단섬유 섬도를 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 조건에서, 이동하는 네트 컨베이어 상에, 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집한 후에 단섬유 섬도가 6.0데시텍스(dtex)인 섬유 웹을 포집하고, 표층부의 단섬유 섬도가 2.1데시텍스(dtex), 이층부의 단섬유 섬도가 6.0데시텍스(dtex)인 섬유를 포함하는, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00002
얻어진 부직포의 특성은, 표 1과 표 2에 나타낸 바와 같고, 비교예 1, 2, 3, 7은, 통기량이 동등하기는 하지만 표층부의 치밀성이 부족하기 때문에 더스트가 막히기 쉽고, 더스트 털어냄성도 열위하였다. 또한, 비교예 4는, 부분적 오목부를 갖고 있기 때문에, 통기성이 낮고 고압력 손실이며, 더스트 털어냄성이 불량하였다. 또한, 비교예 5는, 단섬유 섬도의 구성을 본 발명과 동일하게 하였지만, 부분적 오목부를 갖고 있기 때문에, 통기성이 낮고 고압력 손실이며, 더스트 털어냄성이 불량하였다. 또한, 비교예 6은, 압착 면적률을 10％로 하였지만, 더스트 털어냄성도 불량하였다. 비교예 8은, 표층부의 단섬유 섬도를 1.5dtex 미만이기 때문에, 집진율은 양호하기는 하지만 통기성이 낮고 고압력 손실이었다. 비교예 9는, 이층부의 단섬유 섬도를 5dtex보다 태섬도이기 때문에, 통기성이 높고 저압력 손실이기는 하지만, 더스트 털어냄성이 불량하였다.
또한, 집진 성능 시험의 결과, 본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 비교예 1, 2, 3, 7의 스펀본드 부직포와 비교하여 압력 손실이 작으며, 또한 집진율도 우수한 것이며, 더스트 털어냄성에 있어서 우수한 것이었다.
본 발명의 필터용 스펀본드 부직포는, 우수한 강성, 통기성 및 더스트 털어냄성을 갖기 때문에, 플리트 필터로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 우수한 강성과 통기성을 살리고, PTFE막이나 나노파이버와 같은 여과재와 접합되는 플리트 필터 기재로서도 적합하게 사용할 수 있다.
1: 샘플 홀더
2: 유량계
3: 유량 조정 밸브
4: 블로워
5: 더스트 공급 장치
6: 펄스젯 장치
7: 압력계
M: 측정 샘플

Claims (7)

  1. 고융점 폴리에스테르 주위에, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포로서, 해당 스펀본드 부직포는 표층부와 이층부를 갖고, 해당 표층부의 복합형 폴리에스테르 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex 이상 3dtex 미만, 이층부의 단섬유 섬도가 3dtex 이상 5dtex 이하이고, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 필터용 스펀본드 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태가, 고융점 폴리에스테르를 코어 성분으로 하고, 저융점 폴리에스테르를 시스 성분으로 하는 코어 시스형이며, 또한 상기 코어 성분과 상기 시스 성분의 코어 시스 성분 질량 비율이 90:10 내지 60:40인 필터용 스펀본드 부직포.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 한쪽 표면에 깊이 0.1mm 이상의 부분적 오목부가 없는 필터용 스펀본드 부직포.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고융점 폴리에스테르가 폴리에틸렌테레프탈레이트이며, 또한 저융점 폴리에스테르가 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트인 필터용 스펀본드 부직포.
  5. 하기 (a) 내지 (d)의 공정을 순차로 실시하는 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법.
    (a) 방사 구금으로부터, 고융점 폴리에스테르 주위에, 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 10 내지 140℃ 낮은 융점을 갖는 저융점 폴리에스테르를 배치한 복합형 폴리에스테르 섬유를 방출하는 공정.
    (b) 방출된 복합형 폴리에스테르 섬유를, 고속 흡인 가스에 의해 흡인 연신하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에 포집하여, 단섬유 섬도가 1dtex 이상 3dtex 미만인 표층부와 단섬유 섬도가 3dtex 이상 5dtex 이하인 이층부의 복합형 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 웹을 얻는 공정.
    (c) 얻어진 섬유 웹에, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 높으며, 또한 상기 고융점 폴리에스테르의 융점보다도 낮은 온도의 열풍을 통과시켜, 에어스루 열접착하는 공정.
    (d) 상기 에어스루 열접착된 섬유 웹을, 한 쌍의 플랫 롤 또는 2대의 벨트 컨베이어 사이에 끼워넣어, 상기 저융점 폴리에스테르의 융점보다도 5 내지 75℃ 낮은 온도에서 열처리하여, 단위 면적당 중량이 130 내지 300g/m2인 스펀본드 부직포를 얻는 공정.
  6. 제5항에 있어서, 복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태가, 고융점 폴리에스테르를 코어 성분으로 하고, 저융점 폴리에스테르를 시스 성분으로 하는 코어 시스형이며, 또한 상기 코어 성분과 상기 시스 성분의 코어 시스 성분 질량 비율이 90:10 내지 60:40인 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 고융점 폴리에스테르가 폴리에틸렌테레프탈레이트이며, 또한 저융점 폴리에스테르가 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트인 필터용 스펀본드 부직포의 제조 방법.
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