KR20210003165A - 와이어 방전 가공(wedm) 프로세스와 연관된 유체를 여과하는데 특히 유용한 바인더 수지 없는 여과 여재 - Google Patents

Abstract

섬유질 여과 여재 및 섬유질 여과 여재를 제조 및 이용하기 위한 방법이 제공되고, 여재는, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 2성분 스테이플 섬유, 및 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유를 갖는 습식 부직물 섬유질 웹을 포함한다. 섬유질 웹은 3 바아 초과의, 예를 들어 약 3 바아 내지 약 6 바아 사이의 습윤 파열 강도를 나타내고, 와이어 방전 가공(WEDM)과 연관된 프로세스 유체(예를 들어, 물)를 여과하기 위한 용도에 특히 적합하다.

Description

와이어 방전 가공(WEDM) 프로세스와 연관된 유체를 여과하는데 특히 유용한 바인더 수지 없는 여과 여재

본원에서 개시된 실시예는 일반적으로 유체를 여과하는 프로세스를 위한 섬유질 여과 매트(mat) 또는 웹(web)에 관한 것이다. 특히, 본원에서 개시된 실시예는 섬유질 웹을 포함하는 섬유질 여과 여재(fibrous filtration media)에 관한 것으로서, 섬유질 웹은 시스-코어(sheath-core) 유형의 2성분 섬유 및 미소섬유화된 바인더 섬유(fibrillated binder fiber)(예를 들어, 미소섬유화된 라이오셀(lyocell) 미세 섬유)를 포함하고, 섬유질 웹은 3 바아(bar) 이상의 습윤 파열 강도(wet burst strength)를 갖는다. 본원에서 개시된 바와 같은 섬유질 여과 여재는, 와이어 방전 가공(wire electron discharge machining; WEDM) 프로세스와 연관된 프로세스 유체(예를 들어, 물)를 여과하는데 있어서 특히 유용하다.

방전 가공(electrical discharge machining; EDM)은, 방전을 이용하는 것에 의해서, 전기 전도성 재료, 전형적으로 경질 금속을 성형하기 위해서 이용되는 제어되는 프로세스이다. EDM은, 특히 항공우주산업, 자동차 산업 및 전자 산업에서 이용될 수 있는, 고정구, 다이, 몰드, 생산 부품 및 다른 프로토타입을 제조하기 위해서 이용된다. EDM은, 통상적인 컷팅 툴로 제조될 수 없는, 복잡한 형상 또는 작은 작업 단편을 위해서 전형적으로 이용된다. 유전체 유체에 의해서 분리된 2개의 전극들 사이의 일련의 반복되는 전류 방전에 의해서, 재료가 공작물로부터 제거된다. 희망하는 형상의 마감된 부품을 생산하기 위해서 공작물을 컷팅(침식)하기 위한 컷팅 툴로서, 전기 스파크가 이용된다.

산업용 EDM 기계는 3가지 상이한 유형: 다이-싱킹(Die-sinking) EDM, 와이어-컷(wire-cut) EDM(WEDM) 및 홀-드릴링(hole-drilling) EDM이다. 다이-싱킹 EDM은 전극 및 공작물로 구성되고, 공작물은 오일 또는 다른 유전체 유체와 같은 절연 유체 내에 침잠된다. 와이어-컷 EDM(WEDM)은 적은 잔류 응력이 요구되는 경우에 주로 사용되는데, 이는 와이어-컷 EDM이 재료의 제거를 위해서 큰 컷팅력을 사용하지 않기 때문이다. WEDM은 그 유전체 유체로서 탈이온수를 전형적으로 이용한다. 홀-드릴링 EDM은, 금속 내에 홀을 제조할 것을 필요로 하는 매우 전문화된 적용예를 위해서 이용된다.

WEDM 기계에서 이용되는 컷팅 프로세스는 공작물 및 와이어 전극으로부터 재료를 침식시키고, 그에 따라 유전체 유체(탈이온수) 내에서 작은 입자 파편을 초래한다. 여과 시스템을 이용하여, 전극 와이어와 공작물 사이의 공간인, 스파크 간극 내로 탈이온수가 다시 재순환되기 전에, 탈이온수로부터 고체 오염물질을 제거한다. 효과적인 여과는 컷팅 속력을 유지하는데 있어서, 기계의 마모 및 파괴를 방지하는데 있어서 그리고 최종 제품의 치수 정확도를 보장하는데 있어서 필수적이다.

WEDM을 위한 필터재는, 3 내지 6 바아 사이의 높은 습윤 파열 강도로 제한될 필요가 있다. WEDM 필터재는, 젖었을 때, 2.5 바아, 전형적으로 3 바아에 걸친 차압(DP)에서 교체된다. 따라서, 여재는 3 바아의 최소 파열 강도를 가져야 한다. WEDM 기계를 위한 안전 요건으로서, 여재는 압력차가 6 바아를 초과할 때 파열되어야 한다. 따라서, 여재의 최대 파열 강도는 6 바아로 제한되어야 한다.

전형적으로, 3 바아의 최소 파열 강도 요건을 만족시키기 위해서, 대부분의 방전 가공(EDM) 필터재는 페놀계 수지 또는 아크릴계 수지로 포화된다. 예를 들어, 미국 특허 제8,662,316호는 유리 및 셀룰로오스계 펄프로 제조된 습식 EDM 필터재를 개시하며, 여기에서 합성 수지 바인더가 5 내지 20 중량%의 양으로 도포되어 여재의 파열 강도를 증가시킨다. 일본 특허출원 제2002085918호는, 20 중량%까지의 바인더 수지로 포화된 유리 섬유 및 셀룰로오스계 펄프로 제조된 유사한 여재를 개시한다. 중국 특허출원 제102444054호는, 페놀계 수지로 포화된, 유리, 폴리에스테르 및 목재 펄프의 조합으로 제조된 습식 여재를 설명한다. 미국 특허 제5,288,402호는 2층 여재를 개시하고, 여기에서 2개의 층 모두를 포화시키기 위해서 아크릴계 수지가 이용된다. 대한민국 특허 제10-0946979호는 2층 적층형 여재를 개시하고, 여기에서, 고온 용융 바인더 수지를 이용하는 것에 의해서, 중합체 멜트-블로운 층(polymer melt-blown layer)이 스펀본드 부직물(spunbond nonwovens)에 결합된다. 일본 특허출원 제2003038918호는, 수지 바인더가 층들 중 하나에 도포된, 2-층 액체 여과 여재를 설명한다. (앞서 기재된 특허 공보의 각각은 본원에서 참조로 명백하게 포함된다.)

그러나, 통상적인 EDM 필터재에서 사용되는 바인더 수지는 여재의 기공을 충진하는 경향이 있고, 그에 따라 입자 포획을 위한 작은 면적을 초래하고 그에 의해서 더 짧은 필터 수명을 초래한다. 또한, 수지 포화된 여재는 이온성 재료를 포함하고, 이온성 재료는 탈이온수 내에서 용해된 오염물질로서 방출될 수 있다. 이온성 재료의 많은 방출은, 탈이온수의 전도도를 조절하는, EDM 시스템 내의 이온 교환 수지의 수명을 단축한다. 이온성 재료가 탈이온수의 전도도를 높이기 때문에, 이는 방전에서의 방해를 초래할 수 있고 가공을 부정확하게 할 수 있다.

그에 따라, 필터 WEDM 프로세스 유체가 약 3 바아 내지 약 6 바아 사이의 범위 내의 파열 강도를 갖게 하기 위해서 만족스럽게 이용될 수 있는, 바인더 수지가 없는 섬유질 여과 여재가 제공된다면, 이는 매우 바람직할 수 있을 것이다. 그에 따라, 본원에서 개시된 실시예가 지향하는 것은, 이러한 바람직한 속성을 만족시키는 것이다.

본원에서 개시된 실시예는, WEDM 프로세스 유체의 여과를 위해서 특히 유용한 섬유질 여과 여재(filtration media)에 관한 것이다. 섬유질 여과 여재의 바람직한 형태가 방전 가공(EDM), 특히 와이어 방전 가공(WEDM)과 관련된 프로세스 유체를 여과하기 위해서 유용하게 이용되고, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 2성분 바인더 섬유(bicomponent binder fibers), 바람직하게 바인더 섬유로서의 역할을 하는 시스-코어(sheath-core) 유형의 2성분 섬유, 그리고 약 10 중량% 내지 약 50 중량% 사이의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유(lyocell staple fiber), 예를 들어 라이오셀 미세 섬유를 포함하는 섬유질 웹을 포함한다.

본원에서 개시된 실시예에서 이용되는 미소섬유화된 라이오셀 미세 섬유(fibrillated lyocell microfibers)는 충분히 미소섬유화될 것이고, 그에 따라 약 100 mL 이하의 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)(CSF)를 나타낸다. 바람직하게, 미소섬유화된 라이오셀 섬유는, 1.0 mm보다 긴 라이오셀 섬유를 10 중량% 미만으로 포함한다. 본원에서 개시된 실시예의 섬유질 웹은, 표준 습식(wet-laid) 프로세스를 이용하는 것, 그리고 이어서, 실질적으로(바람직하게 완전히) 2성분 섬유의 저온 용융 중합체 시스 성분이 용융되게 하고 그에 의해서 2성분 섬유의 남은 코어가 여재 내의 다른 섬유에 결합되게 하기 위해서, 습식 여재에 대해서 고온 캘린더 처리(hot calender treatment)를 실시하는 것에 의해서, 생산될 수 있다.

후술되는 특정 비율로, 2성분 바인더 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유, 예를 들어 라이오셀 미세 섬유를 조합하여 이용하는 것은, 부가적인 바인더 수지를 여재에 첨가할 필요가 없이, 3 바아 또는 그 초과의 큰 습윤 파열 강도를 갖는 섬유질 웹을 초래한다. 2성분 바인더 섬유는, 여재 다공도를 손상시키지 않으면서, 매우 큰 파열 강도를 여재에 부여하는데, 이는, 고온 캘린더링 이후에도, 섬유 코어가 여재 내에서 그 형상을 유지하기 때문이다. 흥미롭게도, 미소섬유화된 라이오셀 미세 섬유는 또한 바인더 섬유로서의 기능을 하는데, 이는, 균질하게 혼합되고 여재 전체에 걸쳐(throughout) 분산될 때, 라이오셀 미소섬유와 다른 미소섬유 및/또는 여재의 다른 섬유질 성분의 (본 발명의 여재의 SEM 이미지에서 확인되는 바와 같은) 기계적인 상호 결속(mechanical interlocking)에 기인한다. 그에 의해서, 인접한 섬유들 사이의 기계적인 상호 결속은, 부가적인 바인더 수지가 없이도, 인접한 섬유들이 서로 큰 습윤 파열 강도에 기여하게 할 것이다. 라이오셀은 양호한 습윤 강도를 유지할 수 있는 친수성(hydrophilic) 재료이다(예를 들어, 라이오셀 여재는, 습윤 조건에서 건조 파열 강도의 10 내지 20%만을 유지하는 셀룰로오스 여재에 비해서, 습윤 조건에서 건조 파열 강도의 70 내지 90%를 유지한다). 따라서, 본원에서 개시된 실시예에 따른 섬유질 여과 여재의 이러한 특성은 물 처리 필터, 특히 EDM을 위한 물 처리 필터를 위해서 바람직할 수 있다.

본원에서 개시된 실시예에 따른 섬유질 웹은, 종래 기술에 비해서, 더 많은 수의 기공, 더 작은 기공 크기, 및 더 큰 공극 비율을 나타낸다. 따라서, 본원에서 개시된 실시예에 따른 섬유질 웹은 유리하게, 통상적인 EDM 필터재에 비해서, 5 ㎛의 입자에 대한 95% 초과의 큰 입자 여과 효율 및 긴 서비스 수명을 갖는다. 본원에서 개시된 실시예의 섬유질 웹은 또한 매우 적은 이온성 재료의 방출을 나타내고, 그에 따라 화학물질에 민감한 액체 처리 필터를 제조하기 위해서 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 여러 실시예의 이러한 속성 및 다른 속성은 그에 관한 이하의 구체적인 설명을 참조할 때 보다 잘 이해될 것이다.

도 1은 이하의 예 1에서 설명된 실시예에 따른 바인더 없는 섬유질 여과 여재의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 이하의 비교예 1에 따른, 바인더 수지를 포함하는 비교 섬유질 여재의 SEM 이미지이다.

정의

본원에서 그리고 첨부된 청구항에서 사용된 바와 같이, 이하의 용어는 다음과 같은 정의를 갖도록 의도된다.

"섬유(fiber)"는 길이 대 직경의 높은 종횡비를 갖는 섬유질 또는 필라멘트형 구조물이다.

"스테이플 섬유(staple fiber)"는, 자연적으로, 유한하고, 비교적 짧은 세그먼트 또는 개별적인 길이를 가지거나, 세그먼트 또는 개별적인 길이를 갖도록 컷팅되거나 추가적으로 프로세스된 섬유를 의미한다.

"섬유질(fibrous)"은, 주로 섬유 및/또는 스테이플 섬유로 구성된 재료를 의미한다.

"부직물(non-woven)" 또는 "웹(web)"이라는 용어는, 자가-지지되는 구조적 요소를 형성하기 위해서 서로 무작위적으로 상호 결속되고, 얽히고, 및/또는 결합되는, 웹 또는 매트 내의 섬유 및/또는 스테이플 섬유의 집합체를 의미한다.

"합성 섬유(synthetic fiber)" 및/또는 "사람이 만든 섬유(man-made fiber)"라는 용어는, 화학적 화합물로부터 합성된 중합체, 개질(modified)되거나 변형된 자연 중합체, 및 규산질(유리) 재료를 포함하는 섬유-형성 물질로 제조된 섬유를 지칭한다. 섬유는 통상적인 용융-스피닝(melt-spinning), 용액-스피닝, 용매-스피닝, 및 유사한 필라멘트 생산 기술에 의해서 생산될 수 있다.

"셀룰로오스계 섬유(cellulosic fiber)"는 셀룰로오스로 이루어진 또는 셀룰로오스로부터 파생된 섬유이다.

"여수도(freeness)"는, 전체 내용이 본원에서 참조로 명확하게 포함되는, (일반적으로, 본원에서 "캐나다 표준 여수도" 또는 "CSF"로 지칭되는) TAPPI(Technical Association of Pulp and Paper Industry)캐나다 표준 방법 T 227 om-94 (1994)에서 설명된 바와 같이, 스테이플 섬유의 묽은 현탁액(즉, 1 L의 물 내의 3 g의 스테이플 섬유)이 배액(drain)될 수 있는 레이트(rate)의 mL 단위의 측정치이다.

"미소섬유(fibrils)"는, 스테이플 섬유와 연관된, 작고 미세한 불규칙적인 실 모양의(threadlike) 요소이다.

"미소섬유화(fibrillated)"는, 본질적으로 수 많은 미소섬유를 가지거나 수많은 미소섬유를 형성하도록 추가적으로 작업된 스테이플 섬유를 의미한다. 미소섬유화된 섬유를 달성하기 위한 미소섬유화의 양은, 섬유의 묽은 현탁액의 여수도에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 실시예에서 사용되는 바와 같은 미소섬유화된 라이오셀 미세 섬유는, 그에 따라, 약 100 mL 또는 그 미만, 바람직하게 약 90 mL 또는 그 미만, 전형적으로 약 20 내지 약 80 mL 사이의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 나타내도록 충분히 미소섬유화될 것이다. 유리하게, 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는 약 65 mL(+/- 5 mL)의 CSF를 나타낼 것이다. 바람직한 라이오셀 스테이플 섬유는, 1.0 mm보다 긴 라이오셀 스테이플 섬유를 10 중량% 미만, 바람직하게 8 중량% 미만으로 포함할 것이다.

"열가소성(thermoplastic)"이라는 용어는, 특정 온도 초과에서 유연해지거나 몰딩 가능해지고 냉각 시에 고체 상태로 복귀되는 플라스틱을 의미한다. 본 실시예에 적합한 예시적인 열가소성 섬유는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 기타와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 폴리아미드(나일론, 예를 들어 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 기타)를 포함한다. 오일 필터로서의 여재의 이용에 있어서 중요한 특성인 양호한 내화학성 및 내열성을 나타내는 PET 섬유가 바람직하다.

"규산질(siliceous)" 섬유라는 용어는 주로, 유리 미세 섬유와 같은, "유리(glass)" 섬유를 의미한다. 섬유는 전형적으로 스테이플 섬유이고, 일반적으로 약 200 내지 약 1000 사이의 또는 그 초과의 종횡비(길이 대 직경의 비율)를 갖는다. 바람직한 유리 미세 섬유는 그에 따라 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛(전형적으로, 약 0.4 ㎛ 내지 약 2.6 ㎛)의 평균값 직경(average diameter), 그리고 20 ㎛ 내지 약 5 mm의 평균값 길이를 가질 것이다. 상이한 직경들의 유리 미세 섬유들의 혼합물, 예를 들어 약 2.5 ㎛ ± 약 0.1 ㎛의 평균값 직경을 갖는 비교적 큰 유리 미세 섬유와 약 0.5 ㎛ ± 약 0.1 ㎛의 평균값 직경을 갖는 비교적 작은 유리 미세 섬유의 혼합물이 이용될 수 있다.

모세관 유동 기공측정법(capillary flow porometry)으로 알려진 기술을 이용하여, 최대 기공 크기, 최소 기공 크기, 및 평균 유동 기공 크기가 측정된다. 샘플 내의 모든 기공이 충진되도록, 부직물 섬유질 웹 샘플의 샘플이 먼저 습윤 유체(wetting fluid)로 습윤된다. 증가된 압력의 비반응 가스를 습윤 샘플의 일 측면에 인가하여 습윤 유체를 기공으로부터 변위시킨다. 습윤 샘플에 대해서, 가스 압력 및 샘플 하류의 가스 유량을 측정하고 표시한다. 샘플이 건조된 후에, 테스트를 반복하여 건조 샘플에 대한 유사 곡선을 표시한다. "최대 기공 크기"를 기포 형성 지점(bubble point) 즉, 습윤 샘플을 통한 가스 유동이 처음 검출되는 가스 압력으로부터 계산된다. "평균 유동 기공 크기"라는 용어는, 습윤 샘플을 통한 유동이 건조 샘플을 통한 유동의 50%가 되는 가스 압력으로부터 계산된다. "최소 기공 크기"라는 용어는, 습윤 유량 곡선이 건조 유량 곡선과 만나는 압력으로부터 계산된다. "기공 크기 범위"라는 용어는, "최대 기공 크기"와 "최소 기공 크기" 사이의 차이로서 정의된다(즉, 기공 크기 범위 = 최대 기공 크기 - 최소 기공 크기).

구체적인 설명

본원에서 개시된 실시예의 섬유질 여과 여재는, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양의 2성분 스테이플 바인더 섬유 및 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양의 미소섬유화된 라이오셀 섬유의 균질한 습식 혼합물을 포함하는 부직물 섬유질 웹을 포함하고, 그 각각의 양은, 균질한 습식 혼합물 내의, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로 한다. 섬유질 웹의 특정의 바람직한 실시예는, 0.5 내지 3 사이의 범위의, 2성분 스테이플 섬유의 중량/미소섬유화된 라이오셀 섬유의 중량의 중량비를 가질 것이다.

특정 실시예에 따라, 여과 여재의 섬유질 웹은 바인더 수지(binder resin)를 본질적으로 가지지 않을 것이다. "본질적으로 가지지 않는다"는 것은, 여재의 여과 특성에 영향을 미치지 않는 약간의 최소 허용량(deminimis amount)의, 예를 들어 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로 0 내지 3 중량%의 바인더 수지가 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 특히 바람직한 실시예에서, 여과 여재는 바인더 수지를 완전히 가지지 않고, 다시 말해서 바인더 수지를 포함하지 않는다(0 중량%).

A. 2성분 스테이플 바인더 섬유(BICOMPONENT STAPLE BINDER FIBERS)

본원에서 개시된 실시예의 여과 여재에서 이용되는 섬유질 웹은, 바인더 섬유로서의 역할을 하는 합성 2성분 스테이플 섬유를 포함한다. 바람직하게, 2성분 스테이플 섬유는 시스-코어 2성분 스테이플 섬유이다. 자체적으로 알려져 있는 바와 같이, 2성분 스테이플 섬유는, 별개의 압출기들로부터 중합체 공급물을 압출하는 것에 의해서 형성될 것이고, 함께 스피닝되어, 예를 들어 시스-코어 배열체(sheath-core arrangement)로, 단일 섬유를 형성할 것이다. 전형적으로, 2개의 별개의 중합체들이 압출되나, 2성분 섬유는, 각각의 압출기 내의 중합체 재료가 다소 상이한 특성(예를 들어, 융점(melting point))을 갖는, 동일한 중합체 재료를 별개의 압출기들로부터 압출하는 것을 포함할 수 있다. 압출된 중합체들은, 2성분 섬유의 횡단면에 걸쳐 실질적으로 일정하게 배치된 구분된 구역들 내에 배열되고, 2성분 섬유의 길이를 따라서 실질적으로 연속적으로 연장된다. 본원에서 개시된 실시예의 실행에서 이용되는 2성분 섬유의 구성은 바람직하게 실질적으로 대칭적인 시스-코어 2성분 섬유이고, 그에 의해서, 약 25/75 내지 약 75/25 사이의, 전형적으로 약 50/50 내지 약 70/30 사이의 시스 대 코어의 면적비로, 중합체 시스가 중합체 코어를 완전히 둘러싸고 봉입한다(envelop).

2성분 스테이플 섬유는 바람직하게, 고융점 PET 코어를 둘러싸는 저융점 PET 시스를 갖는, 2성분 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 스테이플 섬유이다. 바람직한 형태에서, 2성분 PET 스테이플 섬유는 약 120 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의, 전형적으로 약 150 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의, 예를 들어 약 165 ℃(+/- 3 ℃)의 융점을 갖는 PET 시스, 및 PET 시스의 융점보다 적어도 약 50 ℃, 전형적으로 적어도 약 75 ℃, 예를 들어 약 100 ℃(+/- 5 ℃) 더 높은 융점을 가지는 PET 코어를 포함할 것이다. 2성분 스테이플 섬유의 PET 코어는 그에 따라 약 220 ℃ 내지 약 280 ℃ 사이의, 전형적으로 약 250 ℃ 내지 약 270 ℃ 사이의, 예를 들어 약 260 ℃(+/- 5 ℃)의 융점을 가질 수 있다.

2성분 섬유의 코어 부분은 열가소성 중합체 재료를 포함할 수 있다. 그에 따라, 예시적인 코어 재료는 폴리알킬렌(polyalkylenes)(예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylenes), 폴리프로필렌(polypropylenes) 및 기타) 그리고 폴리에스테르(polyesters)(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT) 및 기타와 같은, 폴리알킬렌 테레프탈레이트(polyalkylene terephthalates))를 포함한다. 다른 한편으로, 2성분 섬유의 시스 부분은 또한 다른 열가소성 중합체 재료, 예를 들어 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 그리고 폴리아미드(나일론, 예를 들어 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 기타)를 포함할 수 있다. 본원에서 개시된 실시예의 실행에서 이용되는 하나의 바람직한 2성분 스테이플 섬유는, 약 4의 데니어(denier) 및 약 6 mm의 길이를 가지는, 회사(Huvis Corporation)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 LMF50 2성분 스테이플 섬유이다.

2성분 스테이플 섬유는, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어 약 25 중량% 내지 약 35 중량% 사이의, 또는 심지어 약 30 중량%(+/- 0.5 중량%)의 양으로 여과 여재 내에 존재할 것이다.

B. 미소섬유화된 라이오셀 섬유(FIBRILLATED LYOCELL FIBERS)

앞서서 간략히 언급된 바와 같이, 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 전형적으로 약 12 중량% 내지 약 45 중량%, 예를 들어 약 25 중량%(+/- 3 중량%)의 양으로 섬유질 웹 내에서 이용될 것이다. 미소섬유화된 라이오셀 섬유는, 섬유질 웹이 0.5 내지 3 사이의 범위의, 2성분 스테이플 섬유의 중량/미소섬유화된 라이오셀 섬유의 중량의 중량비를 갖도록하기에 충분한 양으로 존재할 것이다.

미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는 가장 바람직하게, 약 1000 나노미터 또는 그 미만, 또는 종종 약 400 나노미터 또는 그 미만, 예를 들어 약 100 나노미터의 평균값 직경을 갖는 스테이플 섬유인, 나노 섬유이다. 일부 특히 바람직한 실시예는 약 250 나노미터의 미소섬유화된 셀룰로오스계 스테이플 섬유를 포함할 것이다. 본원에서 개시된 실시예에서 이용되는 라이오셀 스테이플 섬유는 전형적으로 약 0.4 mm 초과의 길이를 가질 것이다. 바람직하게, 라이오셀 스테이플 섬유는, 10% 미만, 예를 들어 8% 미만의, 길이가 1 mm 미만인 라이오셀 섬유를 포함할 것이다.

바람직하게, 라이오셀 스테이플 섬유는 고도로 미소섬유화된다. 특히, 약 100 mL 또는 그 미만, 바람직하게 약 90 mL 또는 그 미만, 예를 들어 약 20 mL 내지 약 80 mL 사이의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 갖도록 하는 범위까지, 라이오셀 스테이플 섬유가 미소섬유화될 수 있다. 유리하게, 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는 약 65 mL(+/- 5 mL)의 CSF를 나타낼 것이다.

C. 선택적인 섬유질 성분(OPTIONAL FIBROUS COMPONENTS)

섬유질 웹 및/또는 여과 여재는, 전술한 바와 같은 2성분 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유에 더하여, 하나 이상의 다른 함성 섬유질 성분을 포함할 수 있다. 부가적인 섬유질 성분은, 예를 들어, 열가소성 중합체 재료로 형성된 합성 스테이플 섬유일 수 있다. 그에 따라, 이용될 수 있는 예시적인 열가소성 스테이플 섬유는 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 기타와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 폴리아미드(나일론, 예를 들어 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 기타)를 포함한다. 여과 최종 용도 적용예에 적합한 양호한 내화학성 및 내열성을 나타내는 PET 섬유가 바람직하다.

유리 미세 섬유가 또한, 예를 들어, 전술한 바와 같은 다른 합성 섬유와 혼합되어, 필터로서의 섬유질 여재의 효율을 개선하기에 충분한 양으로, 선택적으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 유리 미세 섬유는, 존재하는 경우에, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 40 중량% 이하, 전형적으로 약 22 중량% 이하의 양으로 이용될 수 있다. 약 0.2 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 사이의, 전형적으로 약 0.5 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛ ± 약 0.1 ㎛ 사이의 평균값 섬유 직경을 가지는 유리 미세 섬유가 이용될 수 있다. 본원에서 개시된 실시예의 섬유질 여재를 위한 바람직한 유리 미세 섬유는, 미국 사우스 캐롤라이나의 섬머빌에 소재하는 회사(Lauscha Fiber International)로부터 C04 유리 섬유(0.5㎛의 평균값 섬유 직경), C06 유리 섬유(0.65 ㎛의 평균값 섬유 직경) 및 C26 유리 섬유(2.6 ㎛의 평균값 섬유 직경)로서 상업적으로 입수될 수 있다.

다른 비-미소섬유화(non-fibrillated) 셀룰로오스계 스테이플 섬유를 선택적으로 섬유질 성분과 혼합하여, 부가적인 강성도(stiffness)를 여과 여재에 부여할 수 있다. 그에 따라, 일부 실시예에 따라, 여재의 총 섬유 중량을 기준으로, 0 내지 약 40 중량% 이하, 예를 들어 0 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 약 25 중량%의 비-미소섬유화 라이오셀 스테이플 섬유의 첨가가 이용될 수 있다.

특정의 바람직한 형태에서, 부직물 섬유질 웹은 상이한 크기의 합성 섬유들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 여재는, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 약 2.5 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 사이의 평균값 직경을 갖는 적어도 하나의 유형의 합성 중합체 섬유, 및 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 사이의 평균값 직경을 갖는 제2 유형의 합성 중합체 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 유형의 합성 섬유는 약 1 mm 내지 약 6 mm 사이의 평균값 길이를 가질 수 있는 반면, 제2 유형의 합성 섬유는 5 mm 내지 약 25 mm 사이의 평균값 길이를 가질 수 있다.

D. 선택적인 성분(OPTIONAL COMPONENTS)

예를 들어 습윤 강도 첨가제(wet strength additives), 광학적 광택제(optical brighteners), 섬유 보존제(fiber retention agent), 착색제(colorants), 분리 보조제(separation aides)(예를 들어, 실리콘 첨가제 및 연관된 촉매), (예를 들어, 미립자 또는 섬유 형태의) 발화 지연제 또는 난연제(fire or flame retardants), 및 기타와 같은, 습식 여과 여재에서 통상적으로 이용되는 첨가제가 또한 여과 여재 및/또는 그 섬유질 웹 내에서 이용될 수 있다. 이러한 첨가제는, 존재하는 경우에, 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 0 중량% 내지 약 25 중량%, 바람직하게 약 20 중량% 이하, 예를 들어 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 사이의 양으로 포함될 수 있다.

E. 제조 방법(METHODS OF MAKING)

본원에서 설명된 섬유질 웹은 임의의 통상적인 "습식(wet-laid)" 제지 기술에 의해서 제조될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 미리 결정된 양의 2성분 스테이플 섬유, 미소섬유화된 라이오셀 섬유, 및 선택적으로 임의의 다른 섬유질 또는 비-섬유질 성분이 물과 혼합될 수 있고 펄퍼(pulper) 또는 비터(beater) 내에 배치될 수 있다. 섬유 및 선택적인 다른 성분이 혼합되고, 펄퍼 또는 비터에 의해서 물 내에서 균일하게 분산되어 슬러리 배치물(slurry batch)을 형성한다. 일부 기계적 작업을 또한 섬유에 대해서 실시하여, 투과성, 표면 특성 및 섬유 구조와 같은 물리적 매개변수에 영향을 미칠 수 있다. 그 후에, 슬러리 배치물은 혼합 체스트(mixing chest)로 전달될 수 있고, 혼합 체스트에서 부가적인 물이 첨가되고 섬유가 균질하게 혼합된다. 이어서, 혼합된 슬러리는 기계 체스트(machine chest)로 전달될 수 있고, 기계 체스트에서 하나 이상의 슬러리 배치물이 조합될 수 있고, 그에 따라 배치물로부터 연속 프로세스로의 전달을 가능하게 할 수 있다. 섬유의 균일한 분산을 보장하기 위해서, 교반에 의해서 슬러리의 항상성이 형성되고 유지된다. 이와 관련하여, 물리적 매개변수를 조정하기 위해서, 슬러리가 선택적으로 정제기를 통과할 수 있다.

이어서, 슬러리는 이동 와이어 스크린(moving wire screen)에 전달되고, 이동 와이어 스크린에서 물이 중력 및 흡입에 의해서 제거된다. 물이 제거됨에 따라, 습식 매트 내의 섬유가, 예를 들어 슬러리 유량(slurry flow rate), 기계 속력(machine speed), 및 배액(drainage) 매개변수를 포함하는, 많은 수의 프로세스 변수에 의해서 결정되는 특성을 갖는 섬유질 부직물 웹 또는 시트로 형성된다. 형성된 시트는, 여전히 습윤되어 있는 동안, 선택적으로 압축될 수 있고, 그에 따라 여재를 압밀(compact)시킬 수 있고 및/또는 그 표면 특성을 변경할 수 있다. 이어서, 습윤 섬유질 웹은, 가열된 롤러(또는 업계 용어로 "캔(can)")를 포함하는 건조 섹션을 통해서 이동되고, 건조 섹션에서 남아 있는 포획된 물의 대부분이 제거된다.

이어서, 건조된 섬유질 웹은 마감 시트로 더 프로세스하기 위해서 롤 상에서 권취(taken up)될 수 있거나, 대향된 캘린더링 롤의 적어도 하나의 쌍, 종종 일련의 2개의 쌍을 포함하는 캘린더링 섹션으로 직접 전달된다. 캘린더링 롤은 기본 시트 내의 부직물 습식 섬유의 매스(mass)를 프레스(강화(consolidate))하도록, 그에 따라 본원에서 개시된 바와 같은 섬유질 웹을 형성하도록 동작한다. 바람직한 형태에서, 캘린더링 롤은, 2성분 스테이플 섬유 성분의 시스가 용융되게 하기에 충분한 그리고 부직물 섬유질 웹 내의 다른 합성 섬유 성분과 결합을 형성하게 하기에 충분한, 약 1 kN/m 내지 약 150 kN/m의 캘린더링 압력 및 110 ℃ 내지 약 250 ℃의 캘린더링 온도에서, 부직물 섬유질 웹을 프레스하도록 동작할 것이다. 캘린더링 기계 라인 속력은 약 1 m/분 내지 약 50 m/분 사이가 되도록 선택될 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은, 캘린더링 기계 라인 속력 및 증가된 온도/압력은 섬유질 웹의 고온 면적-캘린더링(hot area-calendering)을 초래한다.

캘린더링 롤은 부직물 섬유질 웹을 점 결합(point bond)시키지 않는다. 그 대신, 캘린더링 롤은 전술한 방식으로 웹의 전체 표면적에 걸쳐 실질적으로 균일한 압력 및 온도를 부여하고, 그에 따라 웹을 균일하게 캘린더링한다(즉, 면적-캘린더링). 그에 의해서, 고온 면적-캘린더링은 부직물 웹 내의 2성분 스테이플 섬유의 저융점 시스 중합체의 (전체적인 부분이 아니더라도) 상당한 부분이 용융되게 하고, 그에 의해서 2성분 스테이플 섬유의 나머지 열가소성 코어 성분이 서로 그리고 웹 내의 다른 섬유질 성분과 결합되게 한다.

결과적인 섬유질 웹은 그 상태로 이용될 수 있거나, 부가적인 섬유질 여재, 예를 들어 미리-형성된 섬유질 층 또는 습식 프로세스에서 다수의 층으로 형성된 웹과 함께 플라이 가공될(plied)될 수 있다. 다수의 섬유질 웹 층이 여과 여재를 제공할 때, 본원에서 개시된 실시예의 고온 면적-캘린더링된 섬유질 웹 층은 바람직하게, 여과 여재의 최외측 층이 되도록 배치된다.

F. 여재 특성(MEDIA PROPERTIES)

결과적인 면적-캘린더링된(area-calendered) 섬유질 웹은 3 바아 이상 및 약 6 바아 이하의 습윤 파열 강도를 나타낼 것이다.

섬유질 웹의 밀도는 전형적으로 약 0.15 g/cm3 초과, 예를 들어 약 0.25 g/cm3 초과가 될 것이다.

섬유질 웹의 기공 크기 범위는 20 ㎛ 또는 그 미만, 전형적으로 15 ㎛ 또는 그 미만일 것이고, 평균 유동 기공 크기는 20 ㎛ 또는 그 미만, 전형적으로 15 ㎛ 또는 그 미만, 예를 들어 14 ㎛ 또는 그 미만일 것이고, 최대 기공 크기는 25 ㎛ 또는 그 미만, 전형적으로 20 ㎛ 또는 그 미만, 예를 들어, 19 ㎛ 또는 그 미만일 것이다.

본 발명은 이하의 비제한적인 예에 의해서 더 설명될 것이다.

(i) 테스트 방법(Test Methods)

이하의 테스트 방법을 이용하여, 이하의 표에 기재된 데이터를 획득하였다.

기공 크기(pore size): 기공 크기(㎛)는 (본원에서 전체가 참조로 포함되는) 미국 시험 재료 학회(American Society of Testing and Materials; ASTM) 표준 316-03 (2011)에 의해서 결정되었다. 이하의 여재 예의 최소, 최대, 및 평균 유동 기공 크기, 그리고 기공의 수는 회사(Quantachrome Instruments)(1900 Corporate Drive Boynton Beach, FL 33426 USA)에 의해서 생산된 Porometer 3G로 테스트되었고, 보고된 기공 크기 및 기공 수 데이터는 2개의 샘플의 평균이고, 각각의 샘플은 여재의 각각의 측면 상에서 테스트되었다. (즉, 습식 여재의 경우에, 와이어측 및 펠트측).

기공 크기 및 기공 수 데이터는 모세관 유동 기공측정법으로 알려진 기술을 이용하여 측정하였다. 샘플 내의 모든 기공이 충진되도록, 샘플을 먼저 습윤 유체로 습윤시킨다. 증가된 압력의 비반응 가스가 습윤 샘플의 일 측면에 인가되어 액체를 기공으로부터 변위시킨다. 습윤 샘플에 대해서, 가스 압력 및 샘플 하류의 가스 유량을 측정하고 표시한다. 샘플이 건조된 후에, 테스트를 반복하여 건조 샘플에 대한 가스 유동 대 인가된 압력을 표시하였다. 모세관 유동 기공측정 기술을 이용하여, "최대 기공 크기", "최소 기공 크기", 및 "평균 유동 기공 크기"를 결정할 수 있다.

최대 기공 크기(maximum pore size): 전술한 모세관 유동 기공측정 기술을 이용할 때 여재를 통한 공기 유동이 최초로 검출되는 가스 압력(즉, 기포가 최초로 유동하기 시작하는 압력)을 이용하여 최대 기공 크기를 계산한다.

최소 기공 크기(minimum pore size)는, 전술한 모세관 유동 기공측정 기술을 이용할 때, 습윤 유량 곡선이 건조 곡선과 만나는 압력으로부터 결정된다.

평균 유동 기공 크기(mean flow pore size)는, 전술한 모세관 유동 기공측정 기술을 이용할 때, 동일한 압력 강하에서, 습윤된 여재를 통한 유동이 건조 여재를 통한 유동의 50%가 되는 기공 직경이다.

기공 크기 범위(pore size range)는, 최대 기공 크기와 최소 기공 크기 사이의 차이로서 정의된다(즉, 기공 크기 범위 = 최대 기공 크기 - 최소 기공 크기).

캘리퍼(caliper): 여재의 캘리퍼(두께)는 (전체가 본원에서 참조로 포함되는) 국제 표준화 기구(International Organization for Standardization; ISO) 표준 ISO 534(2011), "Paper and board-Determination of thickness, density and specific volume"에 따라 측정되었다.

공기 투과도(air permeability): 여재의 공기 투과도는, (전체가 본원에서 참조로 포함되는) ASTM 표준 D737: Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics에 따라, 125 Pa 수압에서 측정되었다. 여재를 통한 공기 유동을 샘플의 평방 피트 당 분당 입방 피트(cfm/sf 또는 cfm)로 기록하였다.

파열 강도(burst strength): 건조("건조 파열 강도") 또는 습윤("습윤 파열 강도") 상태일 때, 여재 샘플의 파단에 필요한 압력이 (전체가 본원에서 참조로 포함되는) ISO 표준 2758 (2014), "Paper-Determination of bursting strength"에 따라 측정되었다. 결과를 여재 파단 시의 평방 미터 당 킬로그램의 힘으로 기록하였고, 이어서 바아로 변환하였다.

여과 효율 및 겉보기 용량(Filtration Efficiency and Apparent Capacity): 여과 효율 및 겉보기 용량은, 국제 표준화 기구(ISO) 표준 ISO 19438(2003), "Diesel fuel and petrol filters for internal combustion engines ― Filtration efficiency using particle counting and contaminant retention capacity"에 따라, 측정되었다. 필터재 샘플은 이하의 테스트 조건: 0.344 cm/초의 면속도(face velocity 및 78.5 kPa의 말단 압력 강하에서, ISO12103-1 A3 Medium test dust를 이용하여 테스트하였다.

공극 비율(void ratio): 공극 비율은 이하의 과정에 의해서 결정되었다: 초기 중량(w1)을 갖는 여재의 40 mm x 40 mm 건조 테스트 단편을 200 cc의 n-부틸 알코올을 갖는 비이커 내에 배치하였고, 그 후에 데시케이터(desiccator) 내에 배치하였고, 데시케이터는, 테스트 단편으로부터 나오는 기포가 시각적으로 관찰되지 않을 때까지, 배기되었다. 테스트 단편을 비이커 내의 n-부틸 알코올로부터 제거하였고, 제거 직후에 중량을 측정하여 초기 중량(w2)을 획득하였고, 제거로부터 30초 후에 다시 중량을 측정하여 최종 습윤 중량(w3)을 획득하였다. 이어서, 공극 비율(%)을 이하의 공식: 공극 비율(%) = (w3-w1)/(w3-w2) x 100에 의해서 계산하였다.

(ii) 재료(Materials)

이하의 재료가 이용되었다:

2성분 스테이플 섬유(Bicomponent Staple Fibers): Huvis Corporation으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 4 데니어, 6 mm 길이(4d*6mm) 스테이플 2성분 저융점 섬유(LMF).

미소섬유화된 스테이플 섬유(Fibrillated Staple Fibers): 1.11 mm의 평균 길이(LWAFL), 20 ㎛의 평균 섬유 직경, 및 150 nm의 평균 미세섬유 직경을 갖는, 상표명 INTERLACETM 하에서 회사(Interlace Corporation)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 마이크로미세섬유화된 라이오셀 섬유를 이용하였다.

부가적인 섬유질 성분(Additional Fibrous Components): (1) 회사(Teijin Ltd.)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 0.3 dtex*5 mm 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 스테이플 섬유; (2) 회사(Eastman Chemical Company)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 0.06 dtx*1.5 mm CYPREXTM 1001 PET 미세섬유; (3) 회사(Lenzing Group)으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 1.7 dtex*4 mm TENCELTM 비-미소섬유화 라이오셀 섬유; (4) 회사(Toray Industries)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 0.8 d*5 mm PET 스테이플 섬유

(iii) 여재 예(Media Examples)

예 1(본 발명의 여재)

이하의 표에 기재된 바와 같은 섬유 조성을 갖는 단일 층 여재를 제조하였다. 이하의 표에 기재된 섬유를 제외한, 다른 습윤 목적 화학물질(wet end chemical)은 사용하지 않았다. 또한, 어떠한 바인더 수지의 첨가도 없이, 형성된 여재에 대해서 열 면적-캘린더링을 실시하였다.

예 2(본 발명의 여재)

이하의 표에 기재된 바와 같은 섬유 조성(중량%는 여재 내의 총 섬유 중량을 기준으로 한다)을 갖는 2-층 여재를 제조하였다. 이하의 표에 기재된 섬유를 제외한, 다른 습윤 목적 화학물질은 사용하지 않았다. 또한, 어떠한 바인더 수지의 첨가도 없이, 형성된 여재에 대해서 열 면적-캘린더링을 실시하였다.

비교예 1

페놀계 수지(총 여재 중량을 기준으로 19.5 중량% 수지)로 포화된 100% 셀룰로오스계 단일 층 여재가, 초지기(Fourdrinier) 편평형 와이어 종이 기계를 이용하여, 대한민국의 회사(Ahlstrom-Munksjoe)에서 생산되었다. 이러한 비교예 1의 여재는 전형적으로 WEDM 프로세스 유체 여과를 위해서 이용되는 여재 제품으로 알려져 있다.

예 1 및 2에 따른 본 발명의 여재 및 비교예 1의 여재의 물리적 특성을 이하의 표 1에 요약하였다.

(iv) 실험 결과(Experimental Results)

예 1 및 2 그리고 비교예 1의 섬유질 여재에 대해서 파열 강도 및 성능 테스팅을 실시하였고, 그 결과를 이하의 실험 결과 1 및 실험 결과 2의 표에서 요약하였다.

전술한 데이터는, 다른 습윤 목적 화학물질 및 바인더 수지가 여재 내에 존재하지 않음에도 불구하고, 예 1 및 제2의 본 발명의 여재가 3 바아 초과(그러나 6 바아 미만)의 습윤 파열 강도를 나타낸다는 것을 보여준다.

예 1의 본 발명의 여재(도 1 참조)는 단일 층을 가지고 그에 따라, 단일 층을 갖는 비교예 1(도 2 참조)과 비교될 수 있다. 데이터는, 비교예 1의 여재보다, 예 1의 본 발명의 여재가 훨씬 적은 평량(grammage) 및 얇은 캘리퍼를 가짐에도 불구하고, 본 발명의 여재가 훨씬 뛰어난 효율 및 긴 수명을 나타냈다는 것을 보여준다.

데이터는 또한, 예 1 및 제2의 본 발명의 여재의 각각이, 비교예 1의 것보다 큰 캘리퍼당 겉보기 용량을 갖는다는 것, 즉 예 1 및 예 2는 2.7 및 1.5를 가지고 비교예 1은 1.3을 갖는다는 것을 보여준다.

실시예

본 발명의 실시예는 이하를 포함한다:

1.습식 부직물 섬유질 웹을 포함하는 섬유질 여과 여재로서:

섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 2성분 스테이플 섬유; 및

여재 내의 섬유의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유를 포함하고,

섬유질 웹이 3 바아 이상의 습윤 파열 강도를 나타내는, 섬유질 여과 여재.

2. 실시예 1에 있어서,

섬유질 웹이 약 3 바아 내지 약 6 바아의 습윤 파열 강도를 가지는, 섬유질 여과 여재.

3. 실시예 1에 있어서,

미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유가 약 100 mL 또는

그 미만의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 가지는, 섬유질 여과 여재.

4. 실시예 3에 있어서,

섬유질 웹이 20 ㎛ 또는 그 미만, 바람직하게 15 ㎛ 또는 그 미만, 예를 들어 약 10 ㎛(+/- 2 ㎛)의 평균 유동 기공 크기를 가지는, 섬유질 여과 여재.

5. 실시예 4에 있어서,

섬유질 웹이 25 ㎛ 또는 그 미만, 전형적으로 20 ㎛ 또는 그 미만, 예를 들어 약 19 ㎛(+/- 2 ㎛)의 최대 기공 크기를 가지는, 섬유질 여과 여재.

6. 실시예 1에 있어서,

섬유질 웹은, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 기타와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(나일론, 예를 들어 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 기타), 셀룰로오스 및 유리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하는 적어도 하나의 다른 섬유 성분을 포함하는, 섬유질 여과 여재.

7. 실시예 1에 있어서,

여재가 바인더 수지를 본질적으로 가지지 않는, 섬유질 여과 여재.

8. 실시예 1에 있어서,

섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 평균 직경을 갖는 제1 유형의 합성 섬유, 및 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 평균 직경을 갖는 제2 유형의 합성 섬유를 포함하는, 합성 스테이플 섬유 성분의 혼합물을 더 포함하는, 섬유질 여과 여재.

9. 실시예 8에 있어서,

제1 유형의 합성 섬유는 약 1 mm 내지 약 6 mm 사이의 평균 길이를 가지고, 제2 유형의 합성 섬유는 5 mm 내지 약 25 mm 사이의 평균 길이를 가지는, 섬유질 여과 여재.

10. 실시예 1에 있어서,

섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 40 중량% 사이의, 전형적으로 0 중량% 내지 약 30 중량% 사이의 재생된 셀룰로오스계 섬유를 더 포함하는, 섬유질 여과 여재.

11. 실시예 10에 있어서,

재생된 셀룰로오스계 섬유는 비-미소섬유화 라이오셀 섬유를 포함하는, 섬유질 여과 여재.

12. 실시예 1에 있어서,

여과 여재는, 습윤 강도 첨가제, 광학적 광택제, 섬유 보존제, 착색제, 연료-물 분리 보조제, 및 발화 지연제 또는 난연제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는, 섬유질 여과 여재.

13. 실시예 1에 있어서,

섬유질 웹은, 0.5 내지 3의 범위의 2성분 스테이플 섬유 대 미소섬유화된 라이오셀 섬유(bicomponent staple fibers to fibrillated lyocell fibers)의 중량비로 존재하는, 2성분 스테이플 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 섬유를 포함하는, 섬유질 여과 여재.

14. 실시예 1에 있어서,

2성분 스테이플 섬유는, 약 120 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 시스를 갖는, 시스/코어 2성분 스테이플 섬유인, 섬유질 여과 여재.

15. 실시예 14에 있어서,

2성분 스테이플 섬유의 코어는 약 220 ℃ 내지 약 280 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 PET를 포함하는, 섬유질 여과 여재.

16. 실시예 1에 따른 섬유질 여과 여재를 포함하는 필터 유닛을 포함하는 와이어 방전기(wire electronic discharge machine; EDM).

17. 섬유질 웹을 제조하는 방법으로서:

(a) 습식 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 시스-코어 2성분 스테이플 섬유를 포함하는 수성 섬유질 슬러리로부터, 그리고 습식 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유로부터, 습식 섬유질 웹을 형성하는 단계; 및<0}

(b) 2성분 스테이플 섬유의 시스를 용융시켜 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유를 서로 결합시키기 위해서 그리고 3 바아 또는 그 초과의 습윤 파열 강도를 갖는 섬유질 여과 여재를 획득하기 위해서, 단계(a)로부터의 습식 시트에 고온 캘린더링을 실시하는 단계를 포함하는, 방법.

18. 실시예 17에 있어서,

단계(a)는, 2성분 스테이플 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 섬유가, 0.5 내지 3의 범위의 2성분 스테이플 섬유 대 미소섬유화된 라이오셀 섬유의 중량비로 존재하도록, 실시되는, 방법.

19. 실시예 1에 있어서,

2성분 스테이플 섬유는, 약 120 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 시스를 갖는, 시스/코어 2성분 스테이플 섬유이고, 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는 약 100 mL 또는 그 미만의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 가지는, 방법.

20. WEDM 프로세스와 연관된 물을 실시예 1에 따른 섬유질 여과 여재를 통해서 통과시키는 단계를 포함하는, 와이어 방전 가공(WEDM) 중에 물을 여과하는 방법.

가장 실용적이고 바람직한 실시예로 현재 간주되는 것과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 개시된 실시예로 제한되지 않고, 대조적으로, 그 사상 및 범위에 포함되는 여러 가지 수정예 및 균등한 배열체를 커버하도록 의도된 것임을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 습식 부직물 섬유질 웹을 포함하는, 방전 가공(EDM), 특히 와이어 방전 가공(WEDM)과 연관된 프로세스 유체를 여과하기 위한 섬유질 여과 여재(fibrous filtration media)로서,
   상기 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 2성분 스테이플 섬유; 및
   상기 여재 내의 상기 섬유의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유를 포함하고,
   상기 섬유질 웹이 3 바아(bar) 이상의 습윤 파열 강도를 나타내는,
   섬유질 여과 여재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬유질 웹이 약 3 바아 내지 약 6 바아의 습윤 파열 강도를 가지는,
   섬유질 여과 여재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유가 약 100 mL 이하의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 가지는,
   섬유질 여과 여재.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유질 웹이 20 ㎛ 이하, 바람직하게 15 ㎛ 이하, 예를 들어 약 10 ㎛(+/- 2 ㎛)의 평균 유동 기공 크기를 가지는,
   섬유질 여과 여재.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유질 웹이 25 ㎛ 이하, 전형적으로 20 ㎛ 이하, 예를 들어 약 19 ㎛(+/- 2 ㎛)의 최대 기공 크기를 가지는,
   섬유질 여과 여재.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유질 웹은, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 기타와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트), 폴리알킬렌(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(나일론, 예를 들어 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12, 및 기타), 셀룰로오스 및 유리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하는 적어도 하나의 다른 섬유 성분을 포함하는,
   섬유질 여과 여재.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 여재가 바인더 수지를 본질적으로 가지지 않는,
   섬유질 여과 여재.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 평균 직경을 갖는 제1 유형의 합성 섬유, 및 상기 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 60 중량% 사이의, 평균 직경을 갖는 제2 유형의 합성 섬유를 포함하는, 합성 스테이플 섬유 성분의 혼합물을 더 포함하는,
   섬유질 여과 여재.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 유형의 합성 섬유는 약 1 mm 내지 약 6 mm 사이의 평균 길이를 가지고, 상기 제2 유형의 합성 섬유는 5 mm 내지 약 25 mm 사이의 평균 길이를 가지는,
   섬유질 여과 여재.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 40 중량% 사이의, 전형적으로 0 중량% 내지 약 30 중량% 사이의 재생된 셀룰로오스계 섬유를 더 포함하는,
    섬유질 여과 여재.
11. 제10항에 있어서,
    상기 재생된 셀룰로오스계 섬유는 비-미소섬유화(non-fibrillated) 라이오셀 섬유를 포함하는,
    섬유질 여과 여재.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과 여재는, 습윤 강도 첨가제, 광학적 광택제, 섬유 보존제, 착색제, 연료-물 분리 보조제, 및 발화 지연제 또는 난연제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는,
    섬유질 여과 여재.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유질 웹은, 0.5 내지 3의 범위의 2성분 스테이플 섬유 대 미소섬유화된 라이오셀 섬유의 중량비로 존재하는, 2성분 스테이플 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 섬유를 포함하는,
    섬유질 여과 여재.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2성분 스테이플 섬유는, 약 120 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 시스를 갖는 시스/코어 2성분 스테이플 섬유인,
    섬유질 여과 여재.
15. 제14항에 있어서,
    상기 2성분 스테이플 섬유의 코어는 약 220 ℃ 내지 약 280 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 PET를 포함하는,
    섬유질 여과 여재.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 섬유질 여과 여재를 포함하는 필터 유닛을 포함하는, 와이어 방전기(EDM).
17. 섬유질 웹을 제조하는 방법으로서:
    (a) 습식 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 시스-코어 2성분 스테이플 섬유를 포함하는 수성 섬유질 슬러리로부터, 그리고 상기 습식 섬유질 웹의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유로부터, 상기 습식 섬유질 웹을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 2성분 스테이플 섬유의 시스를 용융시켜 상기 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유를 서로 결합시키기 위해서 그리고 3 바아 이상의 습윤 파열 강도를 갖는 섬유질 여과 여재를 획득하기 위해서, 단계(a)로부터의 습식 시트에 고온 캘린더링을 실시하는 단계
    를 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 단계(a)는, 상기 2성분 스테이플 섬유 및 미소섬유화된 라이오셀 섬유가 0.5 내지 3의 범위의 2성분 스테이플 섬유 대 미소섬유화된 라이오셀 섬유의 중량비로 존재하도록, 실시되는,
    방법.
19. 제1항에 있어서,
    상기 2성분 스테이플 섬유는, 약 120 ℃ 내지 약 180 ℃ 사이의 용융 온도를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 시스를 갖는 시스/코어 2성분 스테이플 섬유이고, 상기 미소섬유화된 라이오셀 스테이플 섬유는 약 100 mL 이하의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 가지는,
    방법.
20. 와이어 방전 가공(WEDM) 프로세스와 연관된 물을 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 섬유질 여과 여재를 통해서 통과시키는 단계를 포함하는, 와이어 방전 가공(WEDM) 중에 물을 여과하는 방법.
21. 와이어 방전 가공(WEDM)과 연관된 프로세스 유체를 여과하기 위한, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 섬유질 여과 여재의 용도.

Images