KR20210148263A - 필터 여과재 및 필터 유닛 - Google Patents

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KR20210148263A
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슌스케 마사키
šœ스케 마사키
마사아키 모리
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 필터 여과재는, 제1 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재가 이 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 제1 PTFE 다공질막은, 필터 여과재의 한쪽 노출면을 구성한다. 제2 PTFE 다공질막의 투과율에 대한 제1 PTFE 다공질막의 투과율의 비는, 100 이상이다. 본 개시의 필터 여과재는, PTFE 다공질막을 포함하는 필터 여과재이며, 사용에 의해 표면에 퇴적된 더스트를 제거하기 쉽고, 또한 더스트의 제거 작업에 의한 여과 성능의 저하가 억제된 재사용성이 우수한 여과재이다. 투과율은, 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 세바스산 디옥틸 입자를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 PTFE 다공질막의 포집 효율로부터, 식: 투과율(％)=100-포집 효율(％)에 의해 구해진다.

Description

필터 여과재 및 필터 유닛
본 발명은 필터 여과재 및 필터 유닛에 관한 것이다.
폴리테트라플루오로에틸렌(이하, 「PTFE」라고 기재함) 다공질막을 사용한 필터 여과재가, 클린 룸의 에어 필터, 청소기의 더스트 필터 등, 여러가지 통기 필터에 사용되고 있다. 특허 문헌 1에는, 제1 PTFE 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재를 구비하고, 제1 PTFE 다공질막이 한쪽 노출면을 구성하는 필터 여과재가 개시되어 있다. 필터 여과재에는, 표면에 퇴적된 더스트를 제거함으로써 다시 사용을 가능하게 하는 재사용성이 요구되는 경우가 있지만, 특허 문헌 1의 필터 여과재와 같이 한쪽 노출면이 PTFE 다공질막에 의해 구성되어 있으면, 당해 노출면에 퇴적된 더스트를 제거하기 쉽다.
일본 특허 공개 제2016-209869호 공보
더스트의 제거는 공기의 분사나 수세에 의해 실시할 수 있지만, 그때, 노출면을 브러시로 문지르려고 하는 유저도 많다. 그러나, PTFE 다공질막은 매우 얇은 막이며 외력에 의한 손상이 발생하기 쉽고, 손상에 의해 필터 여과재의 여과 성능이 저하된다. 더스트의 제거를 고려하여 설계된 필터 여과재에 있어서도, 유저에 의한 브러시의 병용까지는 충분히 대응할 수 없는 것이 실상이다.
본 발명은 PTFE 다공질막을 포함하는 필터 여과재이며, 사용에 의해 표면에 퇴적된 더스트를 제거하기 쉽고, 또한 더스트의 제거 작업에 의한 여과 성능의 저하가 억제된 재사용성이 우수한 필터 여과재의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은
제1 PTFE 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재를 구비하는 필터 여과재이며,
상기 제1 PTFE 다공질막, 상기 제1 통기성 지지재, 상기 제2 PTFE 다공질막 및 상기 제2 통기성 지지재가 이 순서로 적층된 적층 구조를 갖고,
상기 제1 PTFE 다공질막이, 상기 필터 여과재의 한쪽 노출면을 구성하고,
상기 제2 PTFE 다공질막의 투과율 TR2에 대한 상기 제1 PTFE 다공질막의 투과율 TR1의 비 TR1/TR2가 100 이상인, 필터 여과재를
제공한다.
단, 상기 투과율 TR1 및 투과율 TR2는, 각각 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 세바스산 디옥틸 입자를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 상기 제1 PTFE 다공질막의 포집 효율 CE1(단위: ％) 및 상기 제2 PTFE 다공질막의 포집 효율 CE2(단위: ％)로부터, 이하의 각 식에 의해 구해지는 값이다.
투과율 TR1(％)=100-포집 효율 CE1
투과율 TR2(％)=100-포집 효율 CE2
다른 측면에 있어서, 본 발명은,
상기 본 발명의 필터 여과재와, 상기 필터 여과재를 지지하는 프레임체를 구비하는 필터 유닛을
제공한다.
본 발명에 따른 필터 여과재에서는, 필터 여과재의 한쪽 노출면이 PTFE 다공질막에 의해 구성되어 있고, 당해 면에 퇴적된 더스트는, 통기성 지지재에 퇴적된 더스트에 비하여 용이하게 제거하는 것이 가능하다. 여과재를 투과하는 기류에 대하여 상기 노출면이 상류측이 되도록 필터 여과재를 배치함으로써, 사용 중에 표면에 퇴적된 더스트를 제거하기 쉬워진다. 또한, 본 발명에 따른 필터 여과재에서는, 제1 PTFE 다공질막과 제2 PTFE 다공질막 사이에서 투과율에 의해 표시되는 여과 성능이 크게 다르고, 투과율이 높은 제1 PTFE 다공질막에 의해 노출면이 구성되어 있다. 이에 의해, 투과율이 낮고, 또한 통기성 지지재에 끼움 지지됨으로써 외력의 영향을 받기 어려운 제2 PTFE 다공질막에 의해 여과재로서의 여과 성능을 담보하면서, 투과율이 높고, 외력에 의해 다소의 손상을 받았다고 해도 여과재의 여과 성능에 미치는 영향이 작은 제1 PTFE 다공질막에 의해 더스트 퇴적면인 노출면을 구성하는 것이 가능하게 된다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 따른 필터 여과재에서는, 제2 PTFE 다공질막이 여과재로서의 여과 성능을 담보하는 기능을 갖고, 제1 PTFE 다공질막이 외력에 의한 다소의 손상을 허용하는 노출층(더스트가 퇴적하는 층이며, 더스트의 제거 시에는 외력이 가해지는 층)으로서의 기능을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 필터 여과재에서는, 제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막에 의한 상기 기능 분담에 의해, 더스트의 제거 작업에 의한 여과 성능의 저하가 억제된다.
도 1은, 본 발명의 필터 여과재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 에어 필터 유닛의 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 발명은 이하에 기재하는 실시 형태에 한정되지는 않는다.
[필터 여과재]
본 발명의 필터 여과재의 일례를 도 1에 나타낸다. 도 1의 필터 여과재(1)는, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)를 구비한다. 필터 여과재(1)는, 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)가 이 순서로 적층된 적층 구조(15)를 갖는다. 제1 PTFE 다공질막(11)은, 필터 여과재(1)의 한쪽 노출면(16)을 구성하고 있다. 필터 여과재(1)의 다른 쪽 노출면(17)은, 제2 통기성 지지재(14)에 의해 구성된다.
제2 PTFE 다공질막(13)의 투과율 TR2에 대한 제1 PTFE 다공질막(11)의 투과율 TR1의 비 TR1/TR2는 100 이상이다. 비 TR1/TR2가 100 미만이면, PTFE 다공질막(11, 13)에 의한 상기 기능 분담이 불충분해지는 것으로, 더스트의 제거 작업에 의해 여과재의 여과 성능이 저하될 정도가 증가한다. 비 TR1/TR2는, 300 이상, 400 이상, 440 이상, 500 이상, 1000 이상, 2500 이상, 5000 이상, 10000 이상, 25000 이상, 50000 이상, 75000 이상, 100000 이상, 110000 이상, 125000 이상, 150000 이상, 175000 이상, 나아가 190000 이상이어도 된다. 비 TR1/TR2가 클수록, 더스트의 제거 작업에 의한 여과재의 여과 성능의 저하를 보다 확실하게 억제할 수 있다. 비 TR1/TR2의 상한은, 예를 들어 5000000 이하이다.
제1 PTFE 다공질막(11) 및 제2 PTFE 다공질막(13)의 투과율 TR1, TR2는, 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 세바스산 디옥틸 입자(이하, 「세바스산 디옥틸」을 「DEHS」라고 기재함)를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 PTFE 다공질막(11, 13)의 포집 효율 CE1, CE2(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구해지는 값이다.
투과율 TR1(％)=100-포집 효율 CE1
투과율 TR2(％)=100-포집 효율 CE2
PTFE 다공질막의 포집 효율 CE는, 다음과 같이 측정할 수 있다. 통기구(원형, 유효 면적 100㎠)를 갖는 홀더에, 평가 대상물인 PTFE 다공질막을 당해 막이 통기구를 막도록 세팅한다. 이어서, 통기구 내의 평가 대상물을 공기가 투과하도록, 홀더의 한쪽 면과 다른 쪽 면 사이에 압력차를 발생시킨다. 다음에, 평가 대상물을 투과하는 공기의 선 유속이 유량계로 측정하여 5.3㎝/초를 유지하도록 상기 압력차를 조정한 후, 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 DEHS 입자를, 104개/㎤ 이상의 농도로, 평가 대상물을 투과하는 공기에 포함시킨다. 여기서, 평가 대상물의 하류측에 배치한 파티클 카운터를 사용하여, 평가 대상물을 투과한 공기에 포함되는 DEHS 입자의 농도를 측정하고, 이하의 식에 의해, 평가 대상물의 포집 효율 CE를 구한다.
포집 효율 CE=[1-(하류측의 입자 농도)/(상류측의 입자 농도)]×100(％)
제1 PTFE 다공질막(11)의 투과율 TR1은, 예를 들어 10 내지 90％이다. 투과율 TR1의 하한은, 15％ 이상, 20％ 이상, 24％ 이상, 30％ 이상, 35％ 이상, 나아가 40％ 이상이어도 된다. 투과율 TR1의 상한은, 80％ 이하, 70％ 이하, 60％ 이하, 50％ 이하, 44％ 이하, 나아가 40％ 이하여도 된다.
제2 PTFE 다공질막(13)의 투과율 TR2는, 예를 들어 0.000001 내지 5％이다. 투과율 TR2의 상한은, 1％ 이하, 0.5％ 이하, 0.5％ 미만, 0.25％ 이하, 0.15％ 이하, 0.11％ 이하, 0.1％ 이하, 0.01％ 이하, 0.001％ 이하, 나아가 0.0005％ 이하여도 된다. 투과율 TR2의 하한은, 0.0001％ 이상이어도 된다.
투과 유속 5.3㎝/초에서의 제1 PTFE 다공질막(11)의 압력 손실 PL1은, 예를 들어 1 내지 150Pa이다. 압력 손실 PL1의 하한은, 10Pa 이상, 20Pa 이상, 30Pa 이상, 나아가 40Pa 이상이어도 된다. 압력 손실 PL1의 상한은, 120Pa 이하, 100Pa 이하, 80Pa 이하, 60Pa 이하, 나아가 40Pa 이하여도 된다.
투과 유속 5.3㎝/초에서의 제2 PTFE 다공질막(13)의 압력 손실 PL2는, 예를 들어 50 내지 500Pa이다. 압력 손실 PL2의 하한은, 75Pa 이상, 100Pa 이상, 110Pa 이상, 125Pa 이상, 150Pa 이상, 나아가 175Pa 이상이어도 된다. 압력 손실 PL2의 상한은, 400Pa 이하, 350Pa 이하, 300Pa 이하, 250Pa 이하, 200Pa 이하, 나아가 180Pa 이하여도 된다.
제1 PTFE 다공질막(11)의 압력 손실 PL1은, 통상 제2 PTFE 다공질막(13)의 압력 손실 PL2에 비하여 작다. 제1 PTFE 다공질막(11)의 압력 손실 PL1에 대한 제2 PTFE 다공질막(13)의 압력 손실 PL2의 비 PL2/PL1은, 예를 들어 1.5 이상이며, 2 이상, 2.75 이상, 3 이상, 4 이상, 4.5 이상, 5 이상, 7 이상, 8 이상, 나아가 9 이상이어도 된다. 비 PL2/PL1의 상한은, 예를 들어 30 이하이다.
PTFE 다공질막의 압력 손실 PL은, 다음과 같이 측정할 수 있다. 통기구(원형, 유효 면적 100㎠)를 갖는 홀더에 대하여, 평가 대상물인 PTFE 다공질막을 당해 막이 통기구를 막도록 세팅한다. 이어서, 통기구 내의 평가 대상물을 공기가 투과하도록, 홀더의 한쪽 면과 다른 쪽 면 사이에 압력차를 발생시킨다. 그리고, 평가 대상물을 투과하는 공기의 선 유속이 유량계로 측정하여 5.3㎝/초가 되었을 때의 상기 압력차를 압력계(마노미터)에 의해 측정한다. 하나의 평가 대상물에 대하여 상기 압력차를 3회 측정하고, 그 평균값을, 평가 대상물의 압력 손실 PL로 한다.
제1 PTFE 다공질막(11)의 PF(Performance Factor)값은, 예를 들어 20 미만이고, 19 이하, 18 이하, 17.5 이하, 나아가 17 이하여도 된다. 제1 PTFE 다공질막(11)의 PF값의 하한은, 예를 들어 5 이상이며, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 13 이상, 14 이상, 15 이상, 나아가 15.2 이상이어도 된다. 제2 PTFE 다공질막(13)의 PF값은, 예를 들어 15 이상이며, 20 이상, 23 이상, 25 이상, 27 이상, 29 이상, 나아가 30 이상이어도 된다. 제2 PTFE 다공질막(13)의 PF값의 상한은, 예를 들어 40 이하이다. 제1 PTFE 다공질막(11)의 PF값은, 통상 제2 PTFE 다공질막(13)의 PF값에 비하여 작다. 제2 PTFE 다공질막(13)의 PF값에 대한 제1 PTFE 다공질막(11)의 PF값의 비는, 예를 들어 0.9 이하이고, 0.8 이하, 0.7 이하, 나아가 0.6 이하여도 된다. 당해 PF값의 비의 하한은, 예를 들어 0.1 이상이며, 0.3 이상, 0.36 이상, 0.4 이상, 나아가 0.5 이상이어도 된다.
PTFE 다공질막의 PF값은, PTFE 다공질막의 압력 손실 PL(단, PF값을 구할 때의 압력 손실 PL의 단위는 mmH2O로 함) 및 포집 효율 CE(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구해지는 값이다.
PF값={-log[(100-CE)/100]/PL}×100
노출면(16)을 구성하는 제1 PTFE 다공질막(11)의 두께는, 예를 들어 0.1㎛ 이상이며, 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 5㎛ 이상, 나아가 10㎛ 이상이어도 된다. 제1 PTFE 다공질막(11)의 두께의 상한은, 예를 들어 50㎛ 이하이다. 제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)에 끼움 지지된 제2 PTFE 다공질막(13)의 두께는, 예를 들어 0.1 내지 50㎛이며, 1 내지 10㎛, 5 내지 10㎛, 나아가 6 내지 9㎛여도 된다.
제1 PTFE 다공질막(11)의 노출면(16)에 있어서의 물의 접촉각은, 154°미만이어도 되고, 153°이하여도 된다. 물의 접촉각은, 일본 공업 규격(JIS)R3257에 정해진 정적법에 의해 평가할 수 있다. 또한, JIS R3257에는, 기판 유리의 표면에 있어서의 물의 접촉각을 평가하는 방법이 정해져 있지만, 이 규격에 정해진 시험법 및 시험 조건에 의해, 노출면(16)에 있어서의 물의 접촉각을 평가 가능하다. 단, 평가 대상면에 있어서의 5개소의 측정값의 평균을 상기 접촉각으로 한다. 또한, 평가에 사용하는 수적의 용량은 2μL로 한다.
PTFE 다공질막(11, 13)의 각각은, 단일 층으로 구성되어 있어도 되고, 2 이상의 층으로 구성되어 있어도 된다.
PTFE 다공질막(11, 13)은, 예를 들어 미소성의 PTFE 분말과 액상 윤활제의 혼화물을 압출 및/또는 압연 등의 방법에 의해 시트로 성형하고, 얻어진 미소성 시트로부터 액상 윤활제를 제거한 후, 연신에 의해 다공질화하여 얻을 수 있다. 연신은, 전형적으로는 시트의 MD 방향(길이 방향)에 대한 연신과, TD 방향(폭 방향)에 대한 연신을 조합한 2축 연신이다. 2축 연신에서는, MD 방향의 연신 및 TD 방향의 연신을 이 순서로 실시하는 것이 바람직하다. 액상 윤활제는, PTFE 입자의 표면을 적실 수 있음과 함께, 후에 제거할 수 있는 것이면 한정되지는 않으며, 예를 들어 나프타, 화이트 오일, 유동 파라핀 등의 탄화수소유이다. 액상 윤활제를 제거한 후의 임의의 시점에 있어서, PTFE의 융점인 327℃ 이상의 분위기에 시트를 노출하는 소성을 실시해도 된다. 소성은, 연신과 동시에 실시해도 된다. 소성에 의해, PTFE 다공질막의 강도를 향상시킬 수 있다. PTFE 다공질막의 제조 조건, 전형적으로는 연신 조건의 제어에 의해, 투과율이 다른 PTFE 다공질막을 얻을 수 있다.
제1 통기성 지지재(12) 및 제2 통기성 지지재(14)는, PTFE 다공질막(11, 13)을 보강하여 필터 여과재(1)로서의 형상을 유지하는 기능을 가짐과 함께, 제2 PTFE 다공질막(13)을 외력으로부터 보호하는 기능을 갖는다. 통기성 지지재(12, 14)는, 예를 들어 단섬유 및 장섬유 등의 섬유의 부직포, 직포, 메쉬에 의해 구성된다. 통기성, 강도, 유연성 및 작업성이 우수한 점에서, 부직포에 의해 구성되는 통기성 지지재(12, 14)가 바람직하다. 또한, 통기성 지지재(12, 14)에 있어서의 두께 방향의 통기성은, 통상 PTFE 다공질막(11, 13)에 비하여 높다.
통기성 지지재(12, 14)를 구성하는 재료는, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르; 방향족 폴리아미드를 포함하는 폴리아미드; 및 이들의 복합 재료이다. 통기성 지지재(12, 14)는, 2 이상의 이들 재료를 포함하고 있어도 된다. PTFE 다공질막(11, 13)의 접합성이 우수한 점에서, 당해 재료는 폴리올레핀이 바람직하고, PE가 더 바람직하다. 당해 재료가 복합 재료인 경우, 폴리올레핀, 특히 PE가 통기성 지지재(12, 14)에 있어서의 PTFE 다공질막(11, 13)의 접합면에 노출되어 있는 것이 바람직하다.
통기성 지지재(12, 14)를 구성할 수 있는 복합 재료의 일례는, 서로 다른 재료로 이루어지는 코어부와, 코어부를 피복하는 시스부와의 코어-시스 구조를 갖는 복합 섬유이다. 이 복합 섬유에 있어서, 코어부를 구성하는 재료의 융점에 비하여 시스부를 구성하는 재료의 융점이 낮은 것이 바람직하다. 코어부를 구성하는 재료는, 예를 들어 PET 등의 폴리에스테르이다. 시스부를 구성하는 재료는, 예를 들어 PE 등의 폴리올레핀이다.
통기성 지지재(12, 14)를 구성할 수 있는 섬유의 평균 섬유 직경은, 예를 들어 1 내지 50㎛이며, 1 내지 30㎛, 10 내지 30㎛여도 된다.
통기성 지지재(12, 14)의 단위 면적당 중량은, 예를 들어 20 내지 70g/㎡이다. 단위 면적당 중량의 상한은, 50g/㎡ 이하, 40g/㎡ 이하, 40g/㎡ 미만, 나아가 35g/㎡ 이하여도 된다. 단위 면적당 중량의 하한은, 예를 들어 25g/㎡ 이상이다.
제1 통기성 지지재(12)의 구성과 제2 통기성 지지재(14)의 구성은, 동일해도 된다.
통기성 지지재(12, 14)의 각각은, 단일 층으로 구성되어 있어도 되고, 2 이상의 층으로 구성되어 있어도 된다.
필터 여과재(1)의 두께는, 예를 들어 50 내지 1000㎛이며, 100 내지 500㎛여도 된다.
필터 여과재(1)의 단위 면적당 중량은, 예를 들어 10 내지 1000g/㎡이며, 30 내지 500g/㎡여도 된다.
필터 여과재(1)의 투과율 TRF는, 예를 들어 5％ 이하이고, 1％ 이하, 0.5％ 이하, 0.11％ 이하, 0.1％ 이하, 0.5％ 미만, 0.25％ 이하, 0.15％ 이하, 0.01％ 이하, 0.001％ 이하, 나아가 0.0005％ 이하여도 된다. 투과율 TRF의 하한은, 예를 들어 0.00001％ 이상이며, 0.0001％ 이상이어도 된다.
필터 여과재(1)의 투과율 TRF는, 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 DEHS 입자를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 필터 여과재(1)의 포집 효율 CEF(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구해지는 값이다. 포집 효율 CEF는, 평가 대상물을 필터 여과재(1)로서, PTFE 다공질막(11, 13)의 포집 효율 CE1, CE2를 측정하는 방법과 동일한 방법에 의해 측정할 수 있다. 단, 측정 시의 공기의 투과 방향에 대하여 제1 PTFE 다공질막(11)이 상류측이 되도록, 필터 여과재(1)를 홀더에 세팅한다.
투과율 TRF(％)=100-포집 효율 CEF
필터 여과재(1)의 압력 손실 PLF는, 예를 들어 300Pa 미만이고, 250Pa 이하, 230Pa 이하, 220Pa 이하, 210Pa 이하, 나아가 200Pa 이하여도 된다. 압력 손실 PLF의 하한은, 예를 들어 10Pa 이상이다. 압력 손실 PLF는, 평가 대상물을 필터 여과재(1)로서, PTFE 다공질막(11, 13)의 압력 손실 PL1, PL2를 측정하는 방법과 동일한 방법에 의해 측정할 수 있다. 단, 측정 시의 공기의 투과 방향에 대하여 제1 PTFE 다공질막(11)이 상류측이 되도록, 필터 여과재(1)를 홀더에 세팅한다.
필터 여과재(1)의 PF값은, 예를 들어 15 이상이며, 19 이상, 20 이상, 22 이상, 24 이상, 나아가 25 이상이어도 된다. 필터 여과재(1)의 PF값은, 필터 여과재(1)의 압력 손실 PLF(단, PF값을 구할 때의 압력 손실 PLF의 단위는 mmH2O로 함), 및 포집 효율 CEF(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구해지는 값이다.
PF값={-log[(100-CEF)/100]/PLF}×100
필터 여과재(1)는, 일본 공업 규격(JIS)Z8122:2000에 정해진 HEPA(high-efficiency particulate air grade) 필터용 여과재여도 되고, ULPA(ultra-low penetration air grade) 필터용 여과재여도 된다.
필터 여과재(1)는, 적층 구조(15)를 갖는 한, PTFE 다공질막(11, 13) 및 통기성 지지재(12, 14) 이외의 층 및/또는 부재를 더 구비하고 있어도 된다.
필터 여과재(1)에 있어서, 인접하는 PTFE 다공질막(11, 13)과 통기성 지지재(12, 14)는 서로 접합되어 있다. 접합 방법은 한정되지는 않으며, 예를 들어 열 라미네이트, 접착제에 의한 라미네이트이다. 접합부에 있어서의 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다는 점에서, 열 라미네이트에 의한 접합이 바람직하다. 필터 여과재(1)는, 예를 들어 제1 PTFE 다공질막(11), 제1 통기성 지지재(12), 제2 PTFE 다공질막(13) 및 제2 통기성 지지재(14)가 이 순서로 적층된 적층체에 대하여, 열 라미네이트 등의 각종 라미네이트를 실시하여 형성할 수 있다.
필터 여과재(1)는, 통상, 공기 등의 기체를 투과시켜, 당해 기체에 포함되는 입자 등의 피 여과물을 제거하는 통기 필터로서 사용된다. 단, 필터 여과재(1)는, 통상 피 여과물을 포함하는 기체의 기류에 대하여 제1 PTFE 다공질막(11)이 상류측이 되도록 배치하여 사용된다. 통기 필터는, 예를 들어 클린 룸의 에어 필터, 청소기나 공기 청정기 등의 전기 제품의 더스트 필터이다. 재사용성이 우수한 점에서, 필터 여과재(1)는 더스트 필터로서의 사용에 특히 적합하다. 단, 필터 여과재(1)의 용도는 상기 예에 한정되지는 않는다.
[필터 유닛]
본 발명의 필터 유닛(21)의 일례를 도 2에 나타낸다. 도 2의 필터 유닛(21)은, 필터 여과재(1)와, 필터 여과재(1)를 지지하는 프레임체(22)를 구비한다. 필터 유닛(21)에 있어서 필터 여과재(1)는, 플리트 가공된 필터 플리트 팩(23)의 상태에 있다. 필터 플리트 팩(23)에 있어서 필터 여과재(1)는, 그 측면에서 보아 연속된 W자상이 되도록 절첩되어 있다. 필터 여과재(1)의 플리트 가공에 의해, 필터 유닛(21)으로서의 압력 손실의 증대를 억제하면서 기체의 투과량을 향상시킬 수 있다.
프레임체(22)는, 필터 플리트 팩(23)의 주연부를 지지하고 있다. 프레임체(22)는, 예를 들어 금속, 수지 및 이들의 복합 재료로 구성된다. 프레임체(22)의 구성은, 종래의 필터 유닛이 구비하는 프레임체의 구성과 마찬가지일 수 있다.
필터 유닛(21)은, 에어 필터 여과재(1) 및 프레임체(22) 이외의 부재를 더 구비하고 있어도 된다. 당해 부재는, 예를 들어 일반적으로 「비드」라 칭해지는 수지의 끈상체이다. 비드는, 플리트 가공된 에어 필터 여과재(1)의 형상을 유지하는 스페이서의 1종이다. 비드는, 통상 에어 필터 여과재(1)의 플리트선(산접기선 및/또는 골접기선)과 교차하는 방향을 따라 진행되도록, 접힌 에어 필터 여과재(1)의 표면에 배치된다. 비드는, 에어 필터 여과재(1)의 한쪽 면에 배치되어 있어도 되고, 양쪽 면에 배치되어 있어도 되지만, PTFE 다공질막이 아니고 통기성 지지재 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 비드는, 예를 들어 수지를 용융하여 끈상으로 도포함으로써 형성할 수 있다. 수지는 한정되지는 않으며, 예를 들어 폴리아미드, 폴리올레핀이다.
필터 유닛(21)은, 통상 공기 등의 기체를 투과시켜, 기체에 포함되는 입자 등의 피 여과물을 제거하는 통기 필터 유닛으로서 사용된다. 단, 필터 유닛(21)은, 통상 피 여과물을 포함하는 기체의 기류에 대하여 제1 PTFE 다공질막(11)이 상류측이 되도록 배치하여 사용된다. 통기 필터 유닛은, 예를 들어 클린 룸의 에어 필터 유닛, 청소기나 공기 청정기 등의 전기 제품의 더스트 필터 유닛이다. 재사용성이 우수한 점에서, 필터 유닛(21)은 더스트 필터 유닛으로서의 사용에 특히 적합하다. 단, 필터 유닛(21)의 용도는 상기 예에 한정되지는 않는다.
필터 유닛(21)은, 필터 여과재(1)를 사용하여 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 필터 여과재(1)의 플리트 가공은, 예를 들어 플리트 가공기를 사용하여, 표면에 대하여 교호 또한 평행으로 설정된 산접기 선 및 골접기 선에 의해 에어 필터 여과재(1)를 연속해서 접어서 실시할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하에 나타내는 실시예로 한정되지는 않는다.
먼저, 실시예 및 비교예에 있어서 제작한 PTFE 다공질막 및 필터 여과재의 평가 방법을 나타낸다.
[두께]
PTFE 다공질막, 통기성 지지재 및 필터 여과재의 두께는, 디지털 다이얼 게이지에 의해 평가하였다.
[투과율]
PTFE 다공질막 및 필터 여과재의 투과율은, 다음과 같이 평가하였다. 먼저, 통기구(원형, 유효 면적 100㎠)를 갖는 홀더에, 평가 대상물인 PTFE 다공질막 또는 필터 여과재를, 평가 대상물이 통기구를 막도록 세팅하였다. 이어서, 통기구 내의 평가 대상물을 공기가 투과하도록, 홀더의 한쪽 면과 다른 쪽 면 사이에 압력차를 발생시켰다. 다음에, 평가 대상물을 투과하는 공기의 선 유속이 유량계로 측정하여 5.3㎝/초를 유지하도록 상기 압력차를 조정한 후, 평균 입자경 0.10㎛의 단분산 DEHS 입자를, 104개/㎤ 이상의 농도로, 평가 대상물을 투과하는 공기에 포함시켰다. 평가 대상물의 하류에 배치한 파티클 카운터를 사용하여, 평가 대상물을 투과한 공기에 포함되는 DEHS 입자의 농도를 측정하고, 이하의 식 (1)에 의해, 평가 대상물의 포집 효율(단위: ％)을 구하였다. 다음에, 구한 포집 효율로부터, 이하의 식 (2)에 의해, 평가 대상물의 투과율을 구하였다.
식 (1): 포집 효율(％)=[1-(하류측의 입자 농도)/(상류측의 입자 농도)]×100
식 (2): 투과율(％)=100-포집 효율
[압력 손실]
PTFE 다공질막 및 필터 여과재의 압력 손실은, 다음과 같이 평가하였다. 먼저, 통기구(원형, 유효 면적 100㎠)를 갖는 홀더에, 평가 대상물인 PTFE 다공질막 또는 필터 여과재를, 평가 대상물이 통기구를 막도록 세트하였다. 다음에, 통기구 내의 평가 대상물을 공기가 투과하도록, 홀더의 한쪽 면과 다른 쪽 면 사이에 압력차를 발생시켰다. 그리고, 평가 대상물을 투과하는 공기의 선 유속이 유량계로 측정하여 5.3㎝/초가 되었을 때의 상기 압력차를 압력계(마노미터)에 의해 측정하였다. 하나의 평가 대상물에 대하여 상기 압력차를 3회 측정하고, 그 평균값을, 평가 대상물의 압력 손실로 하였다.
[PF값]
PTFE 다공질막 및 필터 여과재의 PF값은, 각각의 압력 손실 PL(단, PF값을 구할 때의 압력 손실 PL의 단위는 mmH2O로 함) 및 포집 효율 CE(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구하였다.
PF값={-log[(100-CE)/100]/PL}×100
[수세성]
필터 여과재의 수세성은, 다음과 같이 평가하였다. 먼저, 평가 대상물인 필터 여과재를 직경 47mm의 원형으로 잘라내서 시험편을 얻었다. 다음에, 시험편에 있어서의 제1 PTFE 다공질막의 노출면(실시예 1 내지 3 및 비교예 1) 또는 통기성 지지재의 노출면(비교예 2)에, JIS Z8901에 기재된 시험용 분체인 「8종 간토 롬」0.2g을 골고루 싣고, 시험편의 반대측으로부터 선속도 20㎝/초로 60초 흡인하였다. 다음으로, 분체의 적재면을 수직으로 유지하고, 약 10mL의 물을 씻기병을 사용하여 적재면의 전체에 흘려 보냄으로써, 분체를 씻어내었다. 다음으로, 필터 여과재의 압력 손실 PLF를 평가하고, 분체를 적재하기 전의 압력 손실 PLF와의 차가 20％ 미만인 경우를 「○(양호)」, 20％ 이상인 경우를 「×(불가)」로 하였다.
[내구성 시험]
필터 여과재에 대한 내구성 시험은, 다음과 같이 실시하였다. 먼저, 내구성 시험을 실시하기 전의 필터 여과재에 대하여, 그 투과율(내구성 시험 전 투과율) TRF1을 측정하였다. 다음에, 필터 여과재에 있어서의 제1 PTFE 다공질막의 노출면(실시예 1 내지 3 및 비교예 1) 또는 통기성 지지재의 노출면(비교예 2)에 칫솔을 대고 누르고, 누른 채 칫솔을 50회 왕복시키는 내구성 시험을 실시하였다. 다음에, 내구성 시험을 실시한 후의 필터 여과재에 대하여, 그 투과율(내구성 시험 후 투과율) TRF2를 측정하였다. 내구성 시험 전의 투과율 TRF1의 값에 대한 내구성 시험 후의 투과율 TRF2의 배율을 구하여, 배율이 10배 이하인 경우를 「○(양호)」, 배율이 10배를 초과하는 경우를 「×(불가)」라고 평가하였다.
(제조예 1)
PTFE 파인 파우더(다이킨제, 폴리프론(등록 상표) PTFE F-104) 100중량부와, 액상 윤활제로서 도데칸 20중량부를 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻었다. 다음에, 얻어진 혼합물을 압출기를 사용하여 로드 형상으로 압출 성형하고, 또한 1쌍의 금속 압연 롤의 사이를 통과시켜, 띠상의 PTFE 시트(두께 200㎛)를 얻었다. 다음에, PTFE 시트를 150℃의 분위기에서 유지하여 액상 윤활제를 제거하였다. 다음에, PTFE 시트를, 길이 방향으로 연신 온도 280℃, 연신 배율 85배로 연신한 후, 폭 방향으로 연신 온도 150℃, 연신 배율 200배로 연신하였다. 또한, 연신 후의 PTFE 시트를, 당해 시트의 치수를 고정한 상태에서 500℃의 열풍에 의해 가열하고, PTFE 다공질막 A를 얻었다. 얻어진 PTFE 다공질막 A의 두께는 2㎛, 투과율은 44％, 압력 손실은 20Pa이었다.
(제조예 2)
PTFE 파인 파우더(AGC제, 풀 온(등록 상표)CD129E) 100중량부와, 액상 윤활제로서 도데칸 20중량부를 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻었다. 다음에, 얻어진 혼합물을 압출기를 사용하여 로드 형상으로 압출 성형하고, 또한 1쌍의 금속 압연 롤의 사이를 통과시켜, 띠상의 PTFE 시트(두께 200㎛)를 얻었다. 다음에, PTFE 시트를 150℃의 분위기에서 유지하여 액상 윤활제를 제거하였다. 다음에, PTFE 시트를, 길이 방향으로 연신 온도 375℃, 1단째의 연신 배율 20배 및 2단째의 연신 배율 4.5배로 연신한 후, 폭 방향으로 연신 온도 150℃, 연신 배율 6배로 연신하고, PTFE 다공질막 B를 얻었다. 얻어진 PTFE 다공질막 B의 두께는 12㎛, 투과율은 24％, 압력 손실은 40Pa이었다.
(제조예 3)
PTFE 파인 파우더(다이킨제, 폴리프론(등록 상표) PTFE F-104) 100중량부와, 액상 윤활제로서 도데칸 20중량부를 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻었다. 다음에, 얻어진 혼합물을 압출기를 사용하여 로드 형상으로 압출 성형하고, 또한 1쌍의 금속 압연 롤의 사이를 통과시켜, 띠상의 PTFE 시트(두께 200㎛)를 얻었다. 다음에, PTFE 시트를 150℃의 분위기에서 유지하여 액상 윤활제를 제거하였다. 다음에, PTFE 시트를, 길이 방향으로 연신 온도 280℃, 연신 배율 18배로 연신한 후, 폭 방향으로 연신 온도 120℃, 연신 배율 35배로 연신하였다. 또한, 연신 후의 PTFE 시트를, 당해 시트의 치수를 고정한 상태에서 500℃의 열풍에 의해 가열하고, PTFE 다공질막 C를 얻었다. 얻어진 PTFE 다공질막 C의 두께는 9㎛, 투과율은 0.00022％, 압력 손실은 180Pa이었다.
(제조예 4)
PTFE 파인 파우더(다이킨제, 폴리프론(등록 상표) PTFE F-104) 100중량부와, 액상 윤활제로서 도데칸 20중량부를 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻었다. 다음에, 얻어진 혼합물을 압출기를 사용하여 로드 형상으로 압출 성형하고, 또한 1쌍의 금속 압연 롤의 사이를 통과시켜, 띠상의 PTFE 시트(두께 200㎛)를 얻었다. 다음에, PTFE 시트를 150℃의 분위기에서 유지하여 액상 윤활제를 제거하였다. 다음에, PTFE 시트를, 길이 방향으로 연신 온도 280℃, 연신 배율 20배로 연신한 후, 폭 방향으로 연신 온도 120℃, 연신 배율 35배로 연신하였다. 또한, 연신 후의 PTFE 시트를, 당해 시트의 치수를 고정한 상태에서 500℃의 열풍에 의해 가열하고, PTFE 다공질막 D를 얻었다. 얻어진 PTFE 다공질막 D의 두께는 6㎛, 투과율은 0.054％, 압력 손실은 110Pa이었다.
(실시예 1)
제1 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 A, 제2 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 C 및 통기성 지지재로서 PET/PE 복합 섬유의 부직포(유니티카제, 엘베스S0303WDO, 두께 210㎛)을 사용하고, 130℃로 설정된 가열 롤을 사용한 열 라미네이트에 의해 이들을 접합하고, 제1 PTFE 다공질막/통기성 지지재/제2 PTFE 다공질막/통기성 지지재에 4층 구조를 갖는 필터 여과재를 얻었다.
(실시예 2)
제1 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 B를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 제1 PTFE 다공질막/통기성 지지재/제2 PTFE 다공질막/통기성 지지재에 4층 구조를 갖는 필터 여과재를 얻었다.
(실시예 3)
제2 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 D를 사용한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 제1 PTFE 다공질막/통기성 지지재/제2 PTFE 다공질막/통기성 지지재에 4층 구조를 갖는 필터 여과재를 얻었다.
(비교예 1)
제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 D 및 통기성 지지재로서 PET/PE 복합 섬유의 부직포(유니티카제, 엘베스 T0303WDO, 두께 160㎛)을 사용하고, 130℃로 설정된 가열 롤을 사용한 열 라미네이트에 의해 이들을 접합하고, 제1 PTFE 다공질막/통기성 지지재/제2 PTFE 다공질막/통기성 지지재에 4층 구조를 갖는 필터 여과재를 얻었다.
(비교예 2)
제1 PTFE 다공질막 및 제2 PTFE 다공질막으로서 PTFE 다공질막 D 및 통기성 지지재로서 PET/PE 복합 섬유의 부직포(유니티카제, 엘베스 T0303WDO, 두께 160㎛)을 사용하고, 130℃로 설정된 가열 롤을 사용한 열 라미네이트에 의해 이들을 접합하고, 통기성 지지재/제1 PTFE 다공질막/통기성 지지재/제2 PTFE 다공질막/통기성 지지재에 5층 구조를 갖는 필터 여과재를 얻었다.
평가 결과를 이하의 표 1에 정리한다.
Figure pct00001
본 발명의 필터 여과재는, 종래의 필터 여과재와 마찬가지의 용도로 사용할 수 있다. 용도는, 예를 들어 청소기 및 공기 청정기 등의 전기 제품의 통기 필터에 사용하는 필터 여과재이다.

Claims (5)

  1. 제1 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막, 제1 통기성 지지재, 제2 PTFE 다공질막 및 제2 통기성 지지재를 구비하는 필터 여과재이며,
    상기 제1 PTFE 다공질막, 상기 제1 통기성 지지재, 상기 제2 PTFE 다공질막 및 상기 제2 통기성 지지재가 이 순서로 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 제1 PTFE 다공질막이, 상기 필터 여과재의 한쪽 노출면을 구성하고,
    상기 제2 PTFE 다공질막의 투과율 TR2에 대한 상기 제1 PTFE 다공질막의 투과율 TR1의 비 TR1/TR2가 100 이상인, 필터 여과재.
    단, 상기 투과율 TR1 및 투과율 TR2는, 각각 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 세바스산 디옥틸 입자를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 상기 제1 PTFE 다공질막의 포집 효율 CE1(단위: ％) 및 상기 제2 PTFE 다공질막의 포집 효율 CE2(단위: ％)로부터, 이하의 각 식에 의해 구해지는 값이다.
    투과율 TR1(％)=100-포집 효율 CE1
    투과율 TR2(％)=100-포집 효율 CE2
  2. 제1항에 있어서, 상기 비 TR1/TR2가 300 이상인, 필터 여과재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터 여과재의 투과율 TRF가 0.5％ 미만인, 필터 여과재.
    단, 상기 투과율 TRF는, 평균 입자경 0.1㎛의 단분산 세바스산 디옥틸 입자를 사용하여 투과 유속 5.3㎝/초에서 측정한 상기 필터 여과재의 포집 효율 CEF(단위: ％)로부터, 이하의 식에 의해 구해지는 값이다.
    투과율 TRF(％)=100-포집 효율 CEF
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 투과 유속 5.3㎝/초에서의 상기 필터 여과재의 압력 손실 PLF가 300Pa 미만인, 필터 여과재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 필터 여과재와, 상기 필터 여과재를 지지하는 프레임체를 구비하는, 필터 유닛.
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