KR20210055776A - 뎁스 필터 - Google Patents

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KR20210055776A
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nonwoven fabric
layer
fibers
filtration
average fiber
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KR1020217012347A
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료타 미네오
히사토 니시하라
오사무 야마구치
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제이엔씨 주식회사
제이엔씨 필터 주식회사
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Abstract

고농도·고점도의 분체 미립자를 포함하는 유체에 대해서도 여과 정밀도 및 내압 성능이 우수한 뎁스 필터를 제공하는 것을 과제로 한다. 기재층과, 여과층과 표피층을 순서대로 갖는 뎁스 필터로서, 상기 기재층 및 상기 표피층은 부직포가 권회되고 열 융착되어 이루어지는 층이고, 상기 여과층은 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체가 2겹 이상으로 권회되고, 상기 여과층에 포함되는 부직포는 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 포함하는 뎁스 필터이다.

Description

뎁스 필터
본 발명은 미립자를 포함하는 유체를 여과하기 위한 뎁스 필터(Depth Filter)에 관한 것이다.
미립자를 포함하는 유체로서 슬러리 혹은 분체(粉體)를 포함하는 겔형(狀) 유동체 등이 있다. 이러한 유체로부터 고형분을 정제 여과하기 위하여, 필터가 사용되고 있다.
한편으로, 리튬 이차 전지 재료의 슬러리 등에 있어서는, 여과 후의 건조 시간의 단축이나 휘발된 액체의 응축량의 감용화(減容化; volume reduction) 등을 목적으로 하여 고형분(固形分)의 고농도화가 진행되고 있다. 그러나, 고농도가 될수록 유체의 점도가 상승하고 분체끼리의 상호 작용이 세지기 때문에 필터에 의한 여과가 어려워진다. 예를 들면, 물용(水用)의 카트리지 필터를 슬러리의 여과에 사용하면, 슬러리 속의 분체가 필터의 평균 구멍 지름보다 작아도 필터를 통과할 때 분체 입자의 응집(브리지)가 발생하여 겉보기 입경(粒徑)이 증대되고, 막힘을 일으키는 것이 알려져 있다. 이를 러시 현상이라고 일컫는다.
특허문헌 1은 점성 유체의 여과에 있어서, 차압(差壓)에 의해 여과 정밀도가 변화되고, 필터 수명이 짧아진다는 문제를 해소함과 아울러, 맥압(脈壓)이나 고차압이 발생하여도 부드러운 겔형 고형물을 포착할 수 있는 필터를 제안하고 있다. 특허문헌 1의 발명은, 필터의 주 여과층에 있어서, 열 융착 처리하여 공극률 50∼80%로 한 제1 주 여과층과 열 융착 처리하지 않은 공극률 80% 이상의 제2 주 여과층을 가지며, 제2 주 여과 부직포는 공극률이 제1 주 여과 부직포의 1.2배 이상이 되도록 구성하는 것이다.
또한 형태 유지성(形態保持性)이 좋고, 여과 정밀도와 여과 라이프 간의 밸런스가 우수한 고정밀도 여과 필터를 얻기 위하여, 적어도 2층의 부직포가 적층되어 있고, 상층 측의 부직포의 충전율을 0.3∼0.8로 하고, 하층 측의 부직포의 충전율을 0.01∼0.25로 한 필터용 부직포가 제안된 바 있다(특허문헌 2). 이 발명은, 서브마이크론 입자 등의 미소 입자를 고정밀도로 여과하는 것을 목적으로 하고 있으며, 필터의 하층 측에 충전율이 낮은 부직포층을 배치함으로써, 부직포층과 서포트재 간의 접촉면에 미소한 공간을 유지하고, 또한 쿠션재로도 작용하도록 하여 필터의 이용 효율과 형태 유지성을 향상시키는 것이다.
나아가, 분체 입자의 응집체(브리지)가 잘 발생하지 않고, 여과 차압이 발생할 때까지의 시간이 긴, 즉 여과 라이프가 긴 필터를 제공하는 것을 과제로 하여, 기재층과 여과층과 표피층을 갖는 필터에 있어서, 여과층을 적어도 쓰루 에어 부직포와 네트를 적층한 적층체가 여러겹으로 권회(卷回)되고 또한 압착되지 않은 층으로 하고, 또한, 기재층 및 표피층을 구성하는 부직포의 평균 세공(細孔) 지름이 여과층을 구성하는 쓰루 에어 부직포의 평균 세공 지름보다 커지도록 한 것이 제안된 바 있다(특허문헌 3).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2010-137121호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2000-218113호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 2015-97979호 공보
상기와 같이 필터에 대하여 다양한 개량이 이루어져 왔으나, 고농도·고점도화하는 슬러리에 대하여 충분한 여과 정밀도를 가지며, 장시간의 여과를 가능하게 하는 필터는 아직 얻어지지 않았다. 특히, 리튬 이차 전지용 슬러리에 있어서는, 고(高) 고형분 농도화에 따라 슬러리의 고점도화가 진행되는 한편, 이러한 슬러리에는 조대(粗大; 거칠고 엉성한) 입자가 포함되어 있는 것이 현 실정이다. 따라서, 고점도의 슬러리 속의 조대 입자를 제거하면서, 또한 미립자를 통과시키는 필터가 요구되고 있다. 유용한 미립자의 입경은 전지 디바이스의 사양에 따라서도 달라지는데, 대략 수 μm∼50 μm인 케이스가 많다.
이 상황을 감안하여, 본 발명은, 고농도·고점도의 분체 미립자를 포함하는 유체에 대해서도 여과 정밀도 및 장시간의 여과를 가능하게 하기 위한 내압(耐壓) 성능이 우수한 필터를 제공하는 것을 과제로 한다.
발명자들은 상기 과제에 매진하는 중에, 고점도의 슬러리가 필터를 통과할 때 필터에 큰 부하가 걸리기 때문에 필터에는 이 부하에 견딜 수 있는 내압 성능이 필요한 것, 나아가 고농도 슬러리의 여과에서는 러시 현상이 많이 발생하고, 막힘이 발생하기 쉽게 되어 있다는 것을 알아내고, 이들을 주요한 착안점으로 하여 필터의 개량에 매진하였다. 그리고, 필터의 여과층으로서 부직포와 네트가 2겹 이상으로 권회된 구성을 채용하고, 나아가, 여과층에 사용하는 부직포로서, 섬도(纖度)(섬유 지름)가 다른 복수 종류의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬(混纖) 부직포를 적어도 일부에 포함함으로써 여과 정밀도가 대폭 향상되고, 또한 내압 성능이 향상되며, 막힘이 잘 발생하지 않게 되므로 여과 정밀도와 내압 성능이 우수한 필터를 얻을 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
즉 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
[1] 기재층과, 여과층과 표피층을 순서대로 갖는 뎁스 필터로서,
상기 기재층 및 상기 표피층은 부직포가 권회되고 열 융착되어 이루어지는 층이고,
상기 여과층은 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체가 2겹(二重) 이상으로 권회되고, 상기 여과층에 포함되는 부직포는 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 포함하는 뎁스 필터.
[2] [1]에 있어서,
상기 기재층 또는 상기 표피층을 구성하는 부직포와 상기 여과층을 구성하는 부직포가 서로 다른 부직포로서,
상기 기재층 또는 상기 표피층을 구성하는 부직포의 평균 섬유 지름은 상기 여과층을 구성하는 부직포의 평균 섬유 지름보다 큰 뎁스 필터.
[3] [1] 또는 [2]에 있어서,
상기 여과층에 포함되는, 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포가, 평균 섬유 지름이 0.5 μm 이상인 제1 섬유와 평균 섬유 지름이 1 μm 이상이고, 제1 섬유보다 굵은 제2 섬유가 1:99∼90:10의 비율로 혼섬되어 이루어지는 부직포인 뎁스 필터.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서,
상기 여과층에 포함되는, 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포가 모두 폴리올레핀계 초심형 복합 섬유를 포함하는 뎁스 필터.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서,
상기 여과층이,
상기 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포와,
평균 섬유 지름이 0.5∼200 μm인 1종류의 섬유로 이루어지는 부직포를 포함하는 뎁스 필터.
[6] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서,
상기 여과층이 상기 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 2개 이상 포함하는 뎁스 필터.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서,
상기 여과층에 포함되는 부직포가 멜트 블로운(melt blown) 부직포 및/또는 쓰루 에어 부직포인 뎁스 필터.
[8] [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서,
상기 네트는 1∼5 mm 눈(目)의 범위의 그물눈 크기이고, 50∼300 μm의 범위의 평균 섬유 지름을 갖는 뎁스 필터.
[9] [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서,
상기 기재층을 구성하는 부직포가 폴리올레핀계 섬유의 멜트 블로운 부직포 또는 쓰루 에어 부직포인 뎁스 필터.
[10] [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서,
상기 기재층을 구성하는 부직포와 상기 표피층을 구성하는 부직포가 동일한 부직포인 뎁스 필터.
본 발명에 따르면, 고농도, 고점도의 슬러리에 대해서도 여과 정밀도, 내압 성능이 우수하고, 또한 조대 입자를 제거함과 아울러 미립자는 통과시키는 분급 성능이 우수하고, 나아가 막힘이 잘 발생하지 않는 필터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예의 뎁스 필터의 단면을 나타낸다.
본 발명의 뎁스 필터는, 기재층과, 여과층과 표피층을 순서대로 갖는 뎁스 필터로서, 상기 기재층 및 상기 표피층은 부직포가 권회되고 열 융착되어 이루어지는 층이고, 상기 여과층은 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체가 2겹 이상으로 권회되고, 상기 여과층에 포함되는 부직포는 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포이다.
상기와 같이, 본 발명의 뎁스 필터의 여과층은, 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체가 권회되고, 또한 여과층을 구성하는 부직포는 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 포함하고 있다는 특징을 갖는다. 특정 이론에 구속되는 것은 아니지만, 본 발명의 뎁스 필터는, 여과층에 있어서, 부직포와 네트를 적층함으로써 실질적으로 여과 기능을 담당하는 부직포의 적층 사이에 적당한 간극(間隙)이 형성된다. 그 때문에 여과층 내에서 유체나 유체 속의 분체의 유동성이 향상되어 브리지의 형성이 억제된다고 생각되고 있다. 또한, 부직포의 적층 사이에 네트가 위치함으로써, 부직포의 중층(重層)에 의한 세공의 소직경화나 폐색(閉塞)이 회피된다. 나아가, 부직포와 네트 간의 적층체의 접착이 약하거나, 또는 적어도 일부를 열 융착하지 않음으로써, 여과층 내에서 부직포가 근소하게(약간) 움직일 수 있고, 유체나 유체 속의 분체의 유동성이 더 향상됨과 아울러, 네트에 의해 여과층의 형태가 유지되어 여과 성능이 안정적으로 발휘된다고 생각되고 있다. 또한 나아가, 여과층에 포함되는 부직포의 적어도 일부로서, 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 채용함으로써, 분급 성능(조대한 입자를 포착하고, 입경이 일정 이하인 입자는 통과시킴)이 우수함과 아울러, 내압 성능이 높은 뎁스 필터를 얻을 수 있는 것이라고 생각되고 있다.
<여과층용 부직포>
여과층은 상기와 같이, 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체를 사용하여 구성된다. 여과층에 사용되는 부직포로는, 원하는 성능을 얻을 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 쓰루 에어(through-air) 부직포, 멜트 블로운(melt-blown) 부직포, 스펀본드(spunbonded) 부직포, 스펀레이스(spunlace) 부직포 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도 부품성(bulkiness)이 높고(부피가 크고), 부직포의 두께 방향(여과하는 유체의 흐름 방향)으로도 섬유 배향이 분포하는 점에서 쓰루 에어 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 쓰루 에어 부직포란, 열풍 접착 프로세스로 얻어진 부직포를 말한다. 열풍 접착 프로세스란, 오븐 속에 컨베어 벨트 또는 로터리 드럼을 구비하여, 웹(web)을 통과시킨 후, 일방으로 흡인함으로써, 접착 효과를 높이고, 두께 방향으로 균일한 부직포를 얻기 위한 방법으로, 에어 쓰루 방식이라고도 불린다. 쓰루 에어 부직포는 에어 쓰루(air-through) 부직포라고도 불린다.
쓰루 에어 부직포는, 일반적으로, 권축(捲縮)을 갖는 단섬유를 카딩기에 통과시켜 웹으로 만들고, 얻어진 웹을 열풍 처리하고, 단섬유끼리의 교락점(交絡点)을 열 융착시켜 얻어진다. 쓰루 에어 부직포를 구성하는 단섬유로는, 안정된 성능을 유지하기 위하여, 단섬유의 교점에서 단섬유끼리가 융착 및/또는 접착되어 있는 것이 바람직하다. 이 사실에서, 단섬유로서 열 융착성 복합 섬유를 바람직하게 이용할 수 있다. 열 융착성 복합 섬유의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 공지의 복합 섬유를 사용할 수 있다. 열 융착성 복합 섬유로는, 융점 차를 갖는 2종류 이상의 성분으로 이루어지는 복합 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로는, 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는 복합 섬유를 예시할 수 있다. 복합 섬유의 고융점 성분으로는, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리트라이메틸렌테레프탈레이트, 나일론 6, 나일론 6,6, 폴리-L-락트산 등의 열 가소성 수지를 예시할 수 있으며, 복합 섬유의 저융점 성분으로는, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형(直鎖狀) 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체, 폴리-DL-락트산(乳酸), 프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌 등의 열 가소성 수지를 예시할 수 있다. 열 융착성 복합 섬유의 고융점 성분과 저융점 성분의 융점 차는 특별히 한정되지 않으나, 열 융착의 가공 온도 폭을 넓게 하기 위해서는, 융점 차가 15℃ 이상인 것이 바람직하고, 30℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 복합의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 동심(同心) 초심형(sheath-core type), 편심(偏心) 초심형, 병렬형, 해도형(海島型), 방사상형(放射狀型) 등의 복합 형태를 채용할 수 있다. 특히 부품성(bulkiness)을 갖게 하기 위해서는 편심 초심형 복합 섬유가 적합하다.
본 발명에서는, 여과층 속의 부직포가 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 포함한다. 혼섬 부직포에 포함되는 섬유의 종류는, 발명의 효과를 얻을 수 있는 한 2종류 이상이면 되며, 3종류, 4종류, 그 이상일 수도 있으나, 2종류인 것이 바람직하다.
여과층용 부직포를 구성하는 섬유로서, 평균 섬유 지름이 0.1∼200 μm인 범위의 섬유를 사용할 수 있고, 여과액의 성상(性狀)이나 여과의 목적에 따라 적당히 선택하는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 2종류의 섬유로서, 예를 들면 평균 섬유 지름이 0.5 μm 이상인 제1 섬유와 평균 섬유 지름이 1 μm 이상이고 제1 섬유보다 굵은 제2 섬유를 혼섬하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 가는 섬유(제1 섬유)로서 평균 섬유 지름이 5∼50 μm인 섬유와 굵은 섬유(제2 섬유)로서 평균 섬유 지름이 20∼200 μm인 섬유를 혼섬하는 것이 바람직하다. 제1 섬유의 평균 섬유 지름에 대하여 제2 섬유의 평균 섬유 지름이 1.5배 이상인 것이 바람직하고, 1.7배 이상인 것이 보다 바람직하다. 혼섬하는 섬유는 서로 동일한 조성이고 섬유 지름만 다른 것을 사용할 수도 있고, 조성 및 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 혼섬하여 사용할 수도 있다. 또한, 여과층에 있어서, 혼섬 부직포는 1종류일 수도 있고, 혼섬 부직포를 2개 이상 사용하는 것도 바람직하다. 아울러, 혼섬 부직포의 평균 섬유 지름이라고 하는 경우에는, 포함되는 복수 종류의 섬유의 평균 섬유 지름과 각각의 함유 비율로부터 산출되는 혼섬 부직포 전체의 평균 섬유 지름을 말한다.
혼섬 부직포에 있어서의 혼섬의 중량비는, 원하는 여과 성능을 발휘할 수 있는 한 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 가는 섬유(제1 섬유)와 굵은 섬유(제2 섬유) 간의 중량비를 1:99∼90:10의 비율로 할 수 있고, 10:90∼80:20의 비율로 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 평균 섬유 지름이 5∼50 μm인 제1 섬유와 평균 섬유 지름이 20∼200 μm이고 제1 섬유보다 굵은 제2 섬유를 10:90∼90:10의 비율로 혼섬하는 것이 보다 바람직하고, 평균 섬유 지름이 10∼50 μm인 제1 섬유와 평균 섬유 지름이 30∼100 μm이고 제1 섬유보다 굵은 제2 섬유를 10:90∼80:20의 비율로 혼섬하는 것이 훨씬 더 바람직하다.
제1 섬유와 제2 섬유 간의 혼섬에 있어서, 평균 섬유 지름의 비율과 혼섬의 중량비를 상기한 범위로 함으로써, 내압 성능이 우수한 뎁스 필터를 얻을 수 있다. 특정 이론에 구속되는 것은 아니지만, 혼섬 부직포에 있어서, 굵은 섬유는 조대 입자의 제거 및 내압 성능의 유지의 역할을 하고, 가는 섬유는 미립자의 분급의 역할을 하는 것이라고 생각되고 있기 때문에, 원하는 여과 정밀도를 갖는 여과층용 부직포의 일부에 굵은 섬유를 혼섬함으로써 내압 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가서는, 굵은 섬유가 강고하게 결합되어 있기 때문에, 섬유 사이에 형성되는 개공부의 변형이나 확장을 방지하고, 그 결과, 여재(濾材)의 외측에서 조대 입자를 착실하게 포착할 수 있기 때문에 효율적인 심층 여과를 가능하게 하는 것이라고 생각된다.
또한, 여과층용 부직포로서, 전술한 혼섬 부직포에 더하여, 평균 섬유 지름이 0.5∼200 μm인 1종류의 섬유로 이루어지는 부직포(단섬(單纖) 부직포라고 칭함)를 사용하는 것도 바람직하다. 단섬 부직포의 평균 섬유 지름은 10∼200 μm인 것이 보다 바람직하다. 혼섬 부직포와 병용하는 단섬 부직포로는, 쓰루 에어 부직포, 멜트 블로운 부직포, 스펀본드 부직포, 스펀레이스 부직포 등을 사용할 수 있는데, 혼섬 부직포와 마찬가지로, 쓰루 에어 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 부직포의 재질도 혼섬 부직포와 동일한 것을 예시할 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면, 고융점 성분으로서 폴리프로필렌을 심(core) 성분, 저융점 성분으로서 폴리에틸렌을 초(sheath) 성분으로 하는 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는 쓰루 에어 부직포를 사용할 수 있다.
여과층에 있어서 혼섬 부직포와 단섬 부직포를 병용하는 경우, 단섬 부직포로 이루어지는 부분이 여과층의 상류측에 위치할 수도 있고, 단섬 부직포로 이루어지는 부분이 여과층의 하류측에 위치할 수도 있다. 또한, 단섬 부직포의 평균 섬유 지름은 혼섬 부직포의 평균 섬유 지름보다 클 수도 작을 수도 있다. 단섬 부직포의 평균 섬유 지름이 혼섬 부직포의 평균 섬유 지름보다 큰 경우, 단섬 부직포를 여과층의 외측(여액(濾液)의 상류측)에 배치함으로써 여과 정밀도를 보다 거칠게 할 수 있다. 또한 반대로, 단섬 부직포의 평균 섬유 지름이 혼섬 부직포의 평균 섬유 지름보다 작은 경우, 단섬 부직포를 여과층의 내측(여액의 하류측)에 배치함으로써 여과 정밀도를 보다 미세하게 할 수 있다.
혼섬 부직포와 단섬 부직포를 병용하는 경우, 혼섬 부직포와 단섬 부직포의 비율은 90:10∼10:90으로 할 수 있다. 혼섬 부직포의 비율을 늘릴수록 분급 성능이 향상된다. 혼섬 부직포의 외측에 굵은 섬도의 섬유로 이루어지는 단섬 부직포를 삽입함으로써 조대 입자를 제거할 수 있기 때문에, 여과 라이프가 연장된다. 한편으로, 혼섬 부직포의 내측에 가는 섬도의 섬유로 이루어지는 단섬 부직포를 삽입함으로써 미립자의 입자 포착률은 향상된다. 즉, 슬러리에 대응하여, 필터 여재에 있어서의 혼섬 부직포와 단섬 부직포의 삽입 위치를 결정하면 된다. 혼섬 부직포와 단섬 부직포의 비율이 15:85∼85:15이면, 분급 성능과 내압 성능의 밸런스가 우수하기 때문에 바람직하다. 혼섬 부직포를 사용하는 본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 여과층용 부직포 중 혼섬 부직포를 15% 이상 사용하는 것이 바람직하다.
여과층용 부직포의 목부(目付, basis weight)는, 섬유의 재질, 섬유 지름과의 관계로 어느 정도 규정되는데, 예를 들면, 5∼100 g/m2인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 20∼60 g/m2인 것이고, 보다 바람직하게는, 25∼55 g/m2인 것이다. 목부가 25∼55 g/m2이면, 여과층의 두께와 여과 성능을 조정하기 위한 선택 범위가 넓어지므로 바람직하다.
여과층용 부직포에 사용되는 열 융착성 복합 섬유는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 기능제를 포함하고 있을 수도 있으며, 기능제로는, 항균제, 소취제(消臭劑), 대전 방지제, 평활제(平滑劑), 친수제, 발수제(潑水劑), 산화 방지제, 내후제(耐候劑) 등을 예시할 수 있다. 또한, 열 융착성 복합 섬유는, 그 표면을 섬유 마감제로 처리되어 있을 수도 있고, 이에 따라 친수성이나 발수성, 제전제, 표면 평활성, 내마모성 등의 기능을 부여할 수 있다.
<네트>
여과층에 삽입되는 네트는, 뎁스 필터의 포집 효율에는 영향을 주지 않지만, 부직포 사이에 간극을 만들어냄과 아울러, 여과층의 형태를 유지하고, 내압 성능을 유지·향상시키기 위하여 사용된다. 그 때문에, 네트는, 50∼300 μm의 범위의 섬유 지름의 모노필라멘트를 사용하는 것이 바람직하고, 60∼280 μm의 범위의 섬유 지름의 모노필라멘트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 나아가, 네트의 그물눈 크기는 1∼5 mm 눈(目, mesh size)의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1∼4 mm 눈의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위의 네트를 사용함으로써, 포집 효율에 영향을 주지 않고, 또한 필터의 강도가 확보되기 때문에 보다 여과 라이프가 긴 필터를 얻을 수 있다.
모노필라멘트는, 특별히 한정은 없지만, 열 가소성 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 단일 구성 섬유, 복합 섬유, 혼섬 섬유를 이용할 수 있다. 모노필라멘트에 사용할 수 있는 열 가소성 수지는, 용융 방사 가능한 열 가소성 수지이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 열 융착성 복합 섬유에서 예시한 바와 같은 열 가소성 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 6,12 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 특히, 폴리프로필렌, 나일론 6 또는 나일론 6,6이 특히 바람직하다. 모노필라멘트에는 이들 1종류의 열 가소성 수지를 사용할 수도, 2종류 이상의 열 가소성 수지의 혼합물을 사용할 수도 있다. 또한, 모노필라멘트가 복합 섬유인 경우, 열 융착성 복합 섬유에서 예시한 바와 같은 열 가소성 수지의 조합을 사용함으로써, 열 처리에 의해 모노필라멘트끼리의 교점을 열 융착시킬 수 있기 때문에, 원단 미어짐(교차 위치의 어긋남, misalignment)이 발생하지 않으므로 바람직하다.
<여과층의 구성>
본 발명의 뎁스 필터의 여과층은, 적어도 상기의 혼섬 부직포와 네트를 적층한 적층체를 2겹 이상으로 권회하여 형성된다. 부직포와 네트의 적층 순서는 특별히 제한되지 않으나, 부직포와 네트를 각 1장씩, 즉, 부직포와 네트가 1층씩 교대가 되도록 감는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성된 여과층은, 부직포와 부직포 사이에 눈(目)이 성긴 네트가 끼여져들어간 구조가 되고, 부직포끼리가 밀착되지 않고 적층된다. 부직포로서 혼섬 부직포와 단섬 부직포를 병용하는 경우에는, 먼저 혼섬 부직포(또는 단섬 부직포)와 네트를 적층하여 소정의 길이까지 권회하고, 이어서, 단섬 부직포(또는 혼섬 부직포)와 네트를 적층하여 소정의 길이까지 권회할 수 있다.
여과층에 사용하는 적층체는 모두가 열 융착되어 있을 수도 있지만, 열 융착되지 않은 부분을 가지고 있을 수도 있다. 열 융착되지 않은 부분을 가지고 있으면, 부직포의 부품성(bulkiness)이 유지된다. 아울러, "열 융착되지 않은"이란, 여과층의 적어도 일부가 열 융착에 의해 일체적으로 경화된 형태가 아니다라는 의미이며, 필터의 형태 유지성을 높이는 등의 목적으로 여과층의 일부가 열 융착되어 있을 수도 있다. 또한, 여과층과 기재층 사이나 여과층과 표피층 사이가 열 압착, 열 융착 내지 접착되어 있을 수도 있다.
또한, 필요에 따라, 전술한 부직포와 네트 이외에도, 추가적인 부직포나 네트 등이 적층되어 있을 수도 있다. 예를 들면, 혼섬 부직포, 단섬 부직포 및 네트에 더하여, 성긴 멜트 블로 부직포를 삽입하여, 3층 구조의 적층체를 권회하고, 여과층의 보형성(保形性)이나 포집 효율을 향상시킬 수 있다. 여과층에 멜트 블로 부직포를 적층하는 경우, 기재층이나 표피층에 사용하는 것과 동일한 멜트 블로 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
포집 효율은 대수 투과칙(對數透過則)(Log-penetrating expression)으로부터 유체가 통과하는 여과층의 두께에 의해 제어되는 것이 널리 알려져 있으며, 여과층의 두께(적층체의 감음 수)는 요구하는 포집 효율에 따라 적당히 선택할 수 있다. 여과층의 두께(적층체의 감음 수)가 클수록 포집 효율은 향상되고, 입경이 작은 분체를 포집할 수 있다.
<기재층용 부직포>
본 발명에 사용하는 기재층용 부직포는, 열 융착이 가능하고, 열 융착 후에 뎁스 필터의 기재층으로서 필요한 보형성을 확보할 수 있으면 특별히 제한되지 않으며, 멜트 블로 부직포, 쓰루 에어 부직포, 스펀본드 부직포, 스펀레이스 부직포 등을 사용할 수 있다.
기재층용 부직포로서 멜트 블로 부직포를 사용하는 경우, 멜트 블로 부직포를 구성하는 섬유의 종류나 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 섬유나 제조 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 멜트 블로 부직포는, 열 가소성 수지를 용융 압출하고, 멜트 블로 방사 구금(紡絲口金)으로부터 방출(紡出)하고, 나아가 고온 고속의 기체에 의해 극세 섬유류로서 블로 방사하고, 포집 장치로 극세 섬유를 웹으로서 포집하고, 얻어진 웹을 열 처리하고, 극세 섬유끼리를 열 융착시킴으로써 제조할 수 있다. 멜트 블로 방사에서 사용하는 고온 고속의 기체는, 통상, 공기, 질소 가스 등의 불활성 기체가 사용된다. 기체의 온도는 200∼500℃, 압력은 0.1∼6.5 kgf/cm2의 범위가 일반적으로 사용된다.
멜트 블로 부직포를 기재층용 부직포에 사용하는 경우, 그 섬유 지름은 여과액의 성상이나 여과의 목적에 따라 적당히 선택하는 것이 가능한데, 여과층을 구성하는 부직포의 평균 섬유 지름보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들면, 평균 섬유 지름은 1∼149 μm인 것이 바람직하고, 6∼149 μm인 것이 보다 바람직하며, 8∼149 μm인 것이 가장 바람직하다. 멜트 블로 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유 지름이 1 μm 이상이면, 생산성이 양호하고, 멜트 블로 부직포를 구성하는 극세 섬유의 역학 강도가 높으며, 극세 섬유의 홑실(端絲) 끊김이나 극세 섬유층의 파손이 잘 발생하지 않게 된다. 또한, 멜트 블로 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유 지름이 149 μm 이하이면, 섬유 지름의 작음(가늠)에서 유래하는 극세 섬유의 본래의 특성이 충분히 발휘된다.
또한 기재층용 부직포의 목부는 섬유의 재질이나 섬유 지름과의 관계로 어느 정도 규정되는데, 예를 들면, 5∼100 g/m2의 목부를 사용할 수 있고, 30∼60 g/m2의 목부를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위의 목부이면, 필터의 외경 조정 및 기재층의 강도 설계의 조절의 관점에서 적합하다.
기재층용의 멜트 블로 부직포는, 단일 구성 섬유로 이루어지는 멜트 블로 부직포, 복합 섬유로 이루어지는 멜트 블로 부직포, 혼섬 섬유로 이루어지는 멜트 블로 부직포 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 멜트 블로 부직포에 사용할 수 있는 수지는, 용융 방사 가능한 열 가소성 수지이면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 열 융착성 복합 섬유에서 예시한 바와 같은 열 가소성 수지를 사용할 수 있고, 단일의 열 가소성 수지를 사용할 수도, 2종류 이상의 열 가소성 수지의 혼합물을 사용할 수도 있다. 나아가, 열 가소성 수지에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 각종 기능제를 포함하고 있을 수도 있으며, 구체적으로는, 항균제, 소취제, 친수화제, 발수화제, 계면 활성제 등을 예시할 수 있다. 또한, 멜트 블로 부직포는, 그 효과를 방해하지 않는 범위에서 기능 부여를 위하여 이차 가공이 실시되어 있을 수도 있으며, 친수화나 소수화(疏水化)의 코팅 처리, 멜트 블로 부직포를 구성하는 극세 섬유의 표면에 특정 작용기(官能基)를 도입하는 화학 처리, 멸균 처리 등을 예시할 수 있다.
기재층용 부직포에 사용하는 수지로는, 예를 들면, 폴리에틸렌(저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌), 폴리프로필렌(프로필렌을 주 성분으로 하는 프로필렌 공중합체, 결정성(結晶性) 폴리프로필렌) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터계(폴리에스테르계) 수지, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 6,12 등의 폴리아마이드계(폴리아미드계) 수지를 들 수 있다. 또한, 기재층용 부직포에 쓰루 에어 부직포를 사용하는 경우, 여과층용 부직포에서 예시한 일반적인 쓰루 에어 부직포를 이용할 수 있다.
기재층은 주로 필터의 강도를 확보하기 위한 층으로서, 멜트 블로 부직포가 적층되고, 열 융착에 의해 일체화된 층인 것이 바람직하다. 기재층의 두께나 감음 수는 사용하는 멜트 블로 부직포에 따라 적절하게 설정되는데, 필터의 강도가 확보되고, 또한 일정한 여과 성능을 얻을 수 있으면 특별히 제한되지 않는다.
<표피층>
표피층은 필터의 가장 외측(여과액의 상류측)에 위치하는 층으로서, 특히 큰 입경의 응집물이나 협잡물(挾雜物)이 여과층 내에 침입하지 않도록 차단(blocking)하는 것 외에, 여과층을 보호하고, 필터 형태를 유지하는 것을 주요한 목적으로 하는 층이다.
표피층은 부직포를 포함하는 층으로서, 부직포로 이루어지는 층인 것이 바람직하다. 표피층에 사용하는 부직포는 특별히 제한되지 않으나, 평균 섬유 지름이 여과층용 부직포의 평균 섬유 지름보다 큰 것이 바람직하다. 부직포의 재질도 특별히 제한되지 않으며, 평균 섬유 지름, 재질 모두 기재층용 부직포에서 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 표피층용 부직포로서 기재층용 부직포와 동일한 부직포를 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 표피층용 부직포 및 기재층용 부직포로서 폴리올레핀계 섬유의 멜트 블로 부직포를 사용할 수 있다.
표피층의 감음 수나 두께는 특별히 제한되지 않으나, 감음 수나 두께가 커지면, 여과액이 여과층에 도달하기 이전에 표피층 내에서 브리지를 형성한다는 문제가 발생할 수 있으므로, 가능한 한 얇은 표피층으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 멜트 블로 부직포를 1∼5회, 바람직하게는 1∼2회 권회하여, 열 융착하여 형성하는 것이 브리지의 형성을 저감할 수 있는 점에서 바람직하다.
<뎁스 필터의 제조 방법>
본 발명의 뎁스 필터는, 기재층용 부직포, 여과층용 부직포 및 네트, 표피층용 부직포 순으로 적층하면서 권회함으로써 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 기재층용 부직포인 멜트 블로 부직포를 먼저 열 융착시키면서 원기둥 형상의 철봉에 감아올려 코어가 될 기재층을 형성한다. 계속해서, 여과층용 부직포인 쓰루 에어 부직포 및 네트를 순서대로 삽입하고, 가열하지 않고 감아올려 여과층을 형성한다. 마지막으로, 표피층용 부직포인 멜트 블로 부직포를 1∼2회 권회하여, 열 융착시킴으로써 뎁스 필터를 형성한다.
상기 방법에 있어서 기재층을 형성하는 온도는, 권취 부분(원기둥 형상의 철봉)에 있어서 기재층용 부직포가 용융되고, 열 융착되는 온도이면 된다. 또한 제조 라인의 속도는 특별히 제한되지 않으나, 여과층의 형성 시에는 부직포에 걸리는 텐션은 10N 이하인 것이 바람직하고, 텐션을 걸지 않고 감아올리는 것이 바람직하다.
뎁스 필터의 지름이나 두께는, 목적으로 하는 성능이나 여과액의 성상에 따라 적당히 설정할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 리튬 이차 전지 재료의 제조 공정에 있어서의 슬러리 여과에 사용되는 뎁스 필터인 경우, 내경이 23∼45 mm 정도, 외경이 60∼80 mm 정도인 뎁스 필터로 할 수 있다. 이러한 뎁스 필터는, 예를 들면, 기재층용 부직포를 0.2∼20m 정도, 여과층용 부직포 및 네트의 적층체를 0.2∼8m 정도, 추가로 표피층을 0.2∼7m 정도 권취함으로써 제조할 수 있다.
상기와 같이 제조되는 필터는, 적절한 크기로 절단하고, 양 끝에 엔드 캡을 붙여 원통형 필터로서 적합하게 사용된다.
또한, 상기의 제조 방법은 개요만이며, 상기의 공정 이외에 필요에 따라, 열 처리, 냉각, 약제 처리, 성형, 세정 등의 공지의 공정을 실시할 수 있다.
실시 예
이하, 실시 예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 그들에 의해 제한되는 것이 아니다.
실시 예 중에 나타낸 물성값의 측정 방법이나 정의는 다음과 같다.
1) 평균 섬유 지름의 측정 방법
전자 현미경으로 촬영한 필터 여재의 단면으로부터, 1가닥 당 섬유의 길이 방향과 직각 방향의 길이(직경)를 100가닥 계측하고, 산술 평균값을 평균 섬유 지름으로 하였다. 이 계산은 Scion Corporation사의 화상 처리 소프트 "Scion Image"(상품명)을 사용하여 수행하였다.
2) 목부의 측정 방법
250 mm×250 mm로 절단한 부직포의 중량을 측정하고, 단위 면적 당 중량(g/m2)을 구하고, 이를 목부로 하였다.
[실시 예 1] <여과층용 부직포로서 혼섬 부직포(55 μm/32 μm=80/20)를 사용한 예>
(재료)
기재층용 부직포: 목부 50 g/m2, 평균 섬유 지름 107 μm인 프로필렌을 주 성분으로 하는 프로필렌 공중합체(융점 135℃)와 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃) 간의 혼섬 비율이 1:1로 이루어지는 혼섬 멜트 블로 부직포를 사용하였다.
여과층용 부직포 A: 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 135℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는, 목부가 40 g/m2인 쓰루 에어 부직포를 사용하였다. 이 쓰루 에어 부직포는 섬유 지름 55 μm의 편심 초심형 복합 섬유와 섬유 지름 32 μm의 편심 초심형 복합 섬유가 80:20의 비율(중량비)로 혼합되어 있는 혼섬 부직포이다.
네트: 폴리프로필렌 모노필라멘트(평균 섬유 지름 250 μm)로 이루어지는, 그물눈 크기가 2.0 mm 눈인 네트를 사용하였다.
(제조 방법)
속심(철봉)을 미리 150℃로 가열하고, 150℃에서 가열을 계속하면서 이 속심에 기재층용 부직포를 5.6m만큼 권취하였다. 계속해서, 여과층용 부직포 A와 네트의 삽입을 시작하였다. 여과층용 부직포 A 및 네트의 삽입 길이는 2m로 하였고, 기재층용 멜트 블로 부직포와 함께 권취하였다. 이 때, 최초의 1m는 히터 출력 7.8 kW, 150℃에서 가열함으로써 열 융착시키고, 나머지 1m는 히터 출력을 0 kW로 하고, 가열하지 않고, 열 융착시키지 않고 권취하여 여과층을 형성하였다. 계속해서, 히터 출력을 7.8 kW로 가열하고, 표피층으로서 기재층용 멜트 블로 부직포를 열 융착시키면서 1m 권취하여 원통형 필터를 제조하였다.
[실시 예 2] <여과층용 부직포로서 혼섬 부직포(55 μm/32 μm=80/20) 및 단섬 부직포(73 μm)를 사용한 예>
(재료)
여과층용 부직포 A: 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 135℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는, 목부가 40 g/m2인 쓰루 에어 부직포를 사용하였다. 이 쓰루 에어 부직포는 평균 섬유 지름 55 μm의 복합 섬유와 평균 섬유 지름 32 μm의 복합 섬유가 80:20의 비율(중량비)로 혼합되어 있는 혼섬 부직포이다.
여과층용 부직포 B: 평균 섬유 지름 73 μm의 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 135℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는 단섬 쓰루 에어 직포이다.
(제조 방법)
상기 여과층용 부직포 A 1.7m 및 상기 여과층용 부직포 B 0.3m를 이어붙여 한 필로 하였다. 여과층용 부직포 B가 원통형 필터의 외측에 배치되도록 권취하고, 그 이외는 실시 예 1과 동일한 방법으로 원통형 필터를 제조하였다.
[실시 예 3] <여과층용 부직포로서 혼섬 부직포(55 μm/32 μm=80/20) 및 단섬 부직포(32 μm)를 사용한 예>
(재료)
여과층용 부직포 A: 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 135℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는, 목부가 40 g/m2인 쓰루 에어 부직포를 사용하였다. 이 쓰루 에어 부직포는 섬유 지름 55 μm의 복합 섬유와 섬유 지름 32 μm의 복합 섬유가 80:20의 비율(중량비)로 혼합되어 있는 혼섬 부직포이다.
여과층용 부직포 C: 평균 섬유 지름 32 μm의 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 135℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는 단섬 쓰루 에어 부직포이다.
(제조 방법)
상기 여과층용 부직포 A 1.7m 및 상기 여과층용 부직포 C 0.3m를 이어붙여 한 필로 하였다. 여과층용 부직포 C가 원통형 필터의 내측에 배치되도록 권취하고, 그 이외는 실시 예 1 과 동일한 방법으로 원통형 필터를 제조하였다.
[비교 예 1] <여과층용 부직포로서 1종류의 단섬 부직포를 사용한 예>
(재료)
여과층용 부직포 E: 섬유 지름 32 μm의 결정성 폴리프로필렌(융점 165℃; 심)/고밀도 폴리에틸렌(융점 165℃; 초)의 편심 초심형 복합 섬유로 이루어지는 단섬 쓰루 에어 부직포이다.
(제조 방법)
상기 여과층용 부직포 E 2m를 여과층용 부직포로서 사용한 것 이외에는 실시 예 1과 동일한 방법으로 원통형 필터를 제조하였다.
<포집 효율>
실시 예 1∼3 및 비교 예 1의 원통형 필터에 대하여, 하기의 시험 분체 및 방법을 따라 초기 포집 성능으로서 포집 효율을 측정하였다.
시험 분체는 JIS Z 8901 시험용 분체에 기재된 7종을 사용하였다.
JIS 7종 분체를 속도 0.3 g/min으로 물 속에 첨가한 시험 유체를 30 L/min의 유량으로 필터에 통과시키고, 필터 전후의 입자 수를 측정하였다(참고 문헌 사용자를 위한 필터 가이드 북 일본 액체 청징화 기술 공업회(Japan Liquid Clarification Technical Association)).
입자 수는 파티클 센서(KS-63 리온(RION Co., Ltd.) 제조)를 사용하고, 파티클 카운터(KL-11 리온 제조)를 사용하여 측정하였다.
포집 효율은 이하의 정의 식에 의해 구하였다.
포집 효율(%)=(1-필터 통과 후의 입경×μm의 입자 수/필터 통과 전의 입경×μm의 입자 수)×100
포집 효율의 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00001
표 1에 나타난 바와 같이, 실시 예 1∼3의 필터는 100 μm 이상의 입자를 99.9% 이상 포집하였고, 또한 30 μm의 입자의 포집 효율은 50% 미만이었다(즉, 반수 이상 통과시켰다). 한편, 비교 예 1의 필터는 100 μm 이상의 입자를 100% 포집하였으나, 30 μm의 입자의 포집 효율은 57.2%였다(즉, 반수 이상 포집하였다). 50 μm의 입자의 포집 효율에 있어서도, 실시 예 1∼3은 84.9∼88.3%인데 반해, 비교 예 1은 91.2%로 높은 값을 나타내었다. 이 결과는, 실시 예 1∼3의 필터는 제거할 조대 입자를 확실하게 포집하고, 또한 비교 예 1의 필터보다 통과시킬 작은 입자를 확실하게 통과시키는 것이 가능한 것, 즉 막힘이 잘 발생하지 않고, 분급 성능이 우수한 것을 나타내고 있다.
<내압 성능>
실시 예 1∼3 및 비교 예 1의 원통형 필터에 대하여, 랩 필름을 전체면에 친친 둘러 감아 씌우고, 필터 표면을 밀폐함으로써 내압 시험용 샘플로 하였다.
이 필터를 하우징에 부착하고, 펌프에 의해 물을 송액하고, 유로 안을 물로 채웠다. 이어서, 펌프의 유량을 올림으로써 계(系) 안의 내압을 0.1 MPa부터 0.02 MPa씩 올려 1분간 유지하고, 필터의 변형을 육안 확인함으로써 필터가 변형되는 한계의 압력을 측정하였다.
내압 성능 시험의 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure pct00002
(고찰)
실시 예 1∼3의 필터는 여과 시에 있어서 내압 성능이 높은 것을 알 수 있었다. 한편으로, 비교 예 1의 필터는 내압 테스트에 있어서 여재가 찌부러지는 것을 알 수 있었다. 이는, 실시 예 1∼3의 필터에서는 여과층에 굵은 복합 섬유를 포함하는 데 반해, 비교 예 1의 필터는 여과층에 굵은 섬유를 포함하지 않는 것에 기인한다고 생각되고 있다. 내압 성능이 높은 것에 의해, 보다 고점도의 슬러리를 장시간 여과하는 것이 가능해진다.
또한, 실시 예 1∼3의 필터는, 100 μm 상당의 미립자는 제거하고, 50 μm 이하의 원하는 입자의 많은 것을 통과시킬 수 있기 때문에, 비교 예 1의 필터보다 막힘이 잘 발생하지 않고, 분급 성능이 높은 것이 확인되었다.
이들 결과로부터, 본원 발명에 따른 실시 예 1∼3의 뎁스 필터는 여과 정밀도와 내압 성능이 우수한 것을 알 수 있었다.
도 1에 본 발명의 실시 예의 뎁스 필터의 단면을 나타내었다. 도 1의 뎁스 필터에 있어서, 기재층(1)은 멜트 블로 부직포가 권회되어 이루어지는 층이다. 여과층(2)은 혼섬 쓰루 에어 부직포와 멜트 블로 부직포와 네트가 포개져서 권회되어 이루어지는 층이다. 표피층(3)은 멜트 블로 부직포가 권회되어 이루어지는 층이다.
본 발명의 뎁스 필터는, 다양한 입경을 갖는 슬러리를 여과함에 있어서, 여과층에 있어서, 굵은 섬유 및 가는 섬유를 포함하는 혼섬 부직포를 배치하고 있기 때문에 내압 성능이 높다. 나아가, 본 발명의 뎁스 필터는, 저농도∼고농도(10 ppm∼70%)의 미립자(분체)를 포함하는 현탁액(懸濁液), 슬러리, 겔형 유체로부터 응집물이나 협잡물을 제거하고, 입경이 일정 이하인 미립자를 얻기 위하여 사용하는 여과 필터로서 적합하게 사용된다. 본 발명의 뎁스 필터는, 리튬 이차 전지의 제조 과정에 있어서의 슬러리 여과용 필터, 연마제 슬러리, 도료용 슬러리, 안료 분산액, 필러를 함유하는 다양한 유체, 예를 들면, 봉지재(封止材), 접착제, 필름용 조성물 및 코팅제를 포함하는 액체 내지 유체를 여과하기 위한 공업용 필터로서 적합하게 사용된다.
1 : 기재층
2 : 여과층
3 : 표피층

Claims (10)

  1. 기재층과, 여과층과 표피층을 순서대로 갖는 뎁스 필터로서,
    상기 기재층 및 상기 표피층은 부직포가 권회되고 열 융착되어 이루어지는 층이고,
    상기 여과층은 적어도 부직포와 네트를 적층한 적층체가 2겹 이상으로 권회되고, 상기 여과층에 포함되는 부직포는 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 포함하는 뎁스 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층 또는 상기 표피층을 구성하는 부직포와 상기 여과층을 구성하는 부직포가 서로 다른 부직포로서,
    상기 기재층 또는 상기 표피층을 구성하는 부직포의 평균 섬유 지름은 상기 여과층을 구성하는 부직포의 평균 섬유 지름보다 큰 뎁스 필터.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 여과층에 포함되는, 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포가, 평균 섬유 지름이 0.5 μm 이상인 제1 섬유와 평균 섬유 지름이 1 μm 이상이고, 제1 섬유보다 굵은 제2 섬유가 1:99∼90:10의 비율로 혼섬되어 이루어지는 부직포인 뎁스 필터.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과층에 포함되는, 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포가 모두 폴리올레핀계 초심형 복합 섬유를 포함하는 뎁스 필터.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과층이,
    상기 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포와,
    평균 섬유 지름이 0.5∼200 μm인 1종류의 섬유로 이루어지는 부직포를 포함하는 뎁스 필터.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과층이 상기 서로 평균 섬유 지름이 다른 2종류 이상의 섬유를 포함하여 이루어지는 혼섬 부직포를 2개 이상 포함하는 뎁스 필터.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과층에 포함되는 부직포가 멜트 블로운 부직포 및/또는 쓰루 에어 부직포인 뎁스 필터.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트는 1∼5 mm 눈의 범위의 그물눈 크기이고, 50∼300 μm의 범위의 평균 섬유 지름을 갖는 뎁스 필터.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층을 구성하는 부직포가 폴리올레핀계 섬유의 멜트 블로운 부직포 또는 쓰루 에어 부직포인 뎁스 필터.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층을 구성하는 부직포와 상기 표피층을 구성하는 부직포가 동일한 부직포인 뎁스 필터.
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