KR20220114563A - 스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기 - Google Patents

스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기 Download PDF

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KR20220114563A
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fusion
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유키 이케지리
준 요시다
코지 키타무라
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 스펀본드 부직포는, 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는 열가소성 연속 필라멘트로 구성되고, 부분적으로 융착되어 이루어지고, 비융착의 볼록부와 융착되어 이루어지는 오목부를 갖고, MD 방향의 강연도가 20mN 이상 40mN 이하이고, 부직포 단면에 있어서, 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tA와, 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tB와, 볼록부의 일표면으로부터 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 tC, tD(tC<tD)로 하여 하기 식(1), (2)로 나타내어지는 관계에 있다.
0.5≤1-tB/tA<1.0 … (1)
0.35<tC/tD<0.65 … (2)

Description

스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기
본 발명은 강성과 내구성이 우수하고 또한 후가공성이 우수한 스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기에 관한 것이다.
종래부터, 분진이 발생하는 작업 환경에 대하여, 분진의 제거 및 회수를 목적으로 하는 집진기가 사용되고 있고, 그 중에서도 필터의 교환 빈도를 저감할 수 있는 펄스제트 타입의 집진기가 알려져 있다. 이 펄스제트 타입의 집진기에서는 필터의 외측이 여과면이 되고, 필터가 필터 게이지에 장착되어서 운전된다. 펄스제트 타입의 집진기는, 필터가 일정 압력에 달했을 때에 필터 내부에 압축 공기를 보내는, 역세(逆洗)를 행할 수 있는 기구를 갖고 있고, 역세에 의해 필터의 외측 표면에 퇴적된 분진을 털어 내고, 반복 사용된다. 이 펄스제트 타입의 집진기의 필터는, 플리츠 모양으로 접어진 형상으로 사용되는 것이 알려져 있고, 플리츠 형상으로 함으로써 여과 면적을 대폭 향상시켜, 압력 손실을 저감시키거나, 포집 효율을 높이거나 하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 이 펄스제트 타입의 집진기의 필터는, 높은 포집 성능, 내열성, 내약품성, 및 저에너지 세정성 등의 여러가지 특성을 향상하고, 고성능화하기 위해서, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하,「PTFE」라고 표기하는 경우가 있다)으로 이루어지는 다공질막과 부직포가 접합된 적층 여과재가 사용되는 것이 일반적이다.
이러한 집진기의 필터용의 재료로서 사용되는 부직포 중에서도, 특히 스펀본드 부직포는, 단섬유 부직포에 대하여 린트프리(lint-free)성이 우수하고, 강도적 성능도 우수한 것을 얻기 쉽기 때문에, 가정이나 사무소용의 공조기나 산업용의 분진 포집기 등의 필터로서 사용되고 있다.
집진기의 필터에 사용되는 스펀본드 부직포로서, 예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에는, 열가소성 연속 필라멘트를 미리 1쌍의 플랫 롤에 가열 융착한 후에 1쌍의 조각이 실시된 엠보스 롤에 부분적으로 융착한 부직포가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 고융점 성분의 열가소성 연속 필라멘트와 저융점 성분의 열가소성 연속 필라멘트를 혼섬(混纖)시킨 부직포나, 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는 다엽형 복합 섬유로 이루어지는 부직포가 개시되어 있다.
일본특허 제5422874호 공보 일본특허 제5298803호 공보 일본특허 제4522671호 공보
상기 펄스제트 타입의 집진기에서, 분체의 공기 수송, 분체 회수 등 70∼250L/분으로 공기 처리를 행하는 분진 포집용 필터에서는, 분진을 포집한 필터로부터 압축 에어 등으로 더스트를 털어 내고, 반복 사용된다. 이 때문에, PTFE 막과의 접합성과 플리츠 가공에 더해서, 압축 에어 등으로의 더스트를 털어 낼 때의 막파열을 방지하기 위한 강성이 필요로 된다. 그러나, 현상 접합성과 강성을 양립하는 것이 얻어지지 않는다. 즉, 접합성을 향상시키기 위해서 섬유끼리의 융착을 완화시키면 부직포의 강성이 약해지고, 플리츠 가공성의 저하로 연결된다. 한편 부직포의 강성을 향상시키기 위해서 섬유끼리의 융착을 강고하게 하면 부직포 표면의 요철이 커지고, 접합성의 저하, 역세 시의 PTFE 막의 박리나 파열로 연결된다,라고 하는 과제가 있었다.
예를 들면, 특허문헌 1 및 2에 개시된 기술에서는 부직포의 표면 요철이 너무 커져, PTFE 막과의 접합성이 열악하고, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 혼섬 부직포로 이루어지고 섬유끼리의 융착부의 섬유끼리의 융착이 적고, 강성이 열악하고 있어, 충분한 강성과 접합성을 양립하는 것이 곤란했다.
그래서, 본 발명의 목적은 상기 과제를 감안하여, PTFE 막의 접합성, 플리츠 가공성이 우수하고, 높은 강성을 갖는 스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 부분적으로 융착한 열가소성 연속 필라멘트로 이루어지는 부직포의 단면으로부터 얻어지는 볼록부의 두께와 오목부의 두께의 비 및 볼록부의 표면으로부터 오목부의 표면까지의 거리의 비가 특정한 값의 범위로 됨으로써 PTFE 접합 가공, 플리츠 가공이 우수하고 또한 강성과의 밸런스를 양립한 스펀본드 부직포가 얻어진다고 하는 지견을 얻었다.
본 발명은 이들 지견에 기초하여 완성에 이른 것이고, 본 발명에 의하면, 이하의 발명이 제공된다.
즉, 본 발명의 스펀본드 부직포는 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는 열가소성 연속 필라멘트로 구성되고, 부분적으로 융착되어서 이루어지는 스펀본드 부직포로서, 비융착의 볼록부와 융착되어서 이루어지는 오목부를 갖고, 상기 스펀본드 부직포의 MD 방향의 강연도가 20mN 이상 40mN 이하이고, 부직포 단면에 있어서, 상기 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tA와, 상기 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tB와, 상기 볼록부의 일표면으로부터 상기 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 tC, tD(tC<tD)로 하여 하기 식(1), (2)로 나타내어지는 관계에 있다.
0.5≤1-tB/tA<1.0 … (1)
0.35<tC/tD<0.65 … (2)
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 단위면적당 질량 CV값이 5% 이하이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 오목부의 융착면적의 비율이 5% 이상 20% 이하이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경이 12㎛ 이상 26㎛ 이하이다.
본 발명의 스펀본드 부직포는 PTFE 막을 접합시킴으로써 필터 적층 여과재로서 사용된다.
본 발명의 필터 적층 여과재는 집진기 플리츠 필터용 여과재에 사용된다.
본 발명의 집진기 플리츠 필터용 여과재는 집진기 플리츠 필터에 사용된다.
본 발명의 집진기 플리츠 필터는 중풍량 펄스제트 타입 집진기에 사용된다.
본 발명에 의하면, PTFE 막의 접합성, 플리츠 가공성이 우수하고, 또한 높은 강성을 갖는 스펀본드 부직포가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 스펀본드 부직포의 단면 사진이다.
도 2는 본 발명의 집진기 플리츠 필터용 여과재의 일례를 나타내는 개요 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포집 성능 시험을 실시하는 시험 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 열가소성 연속 필라멘트로 이루어지는 부직포이다. 상기 열가소성 연속 필라멘트는 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어진다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 스펀본드 부직포의 단면 사진이다. 또한, 도 1에 나타내는 스펀본드 부직포는, 사용 시, 위에서 아래로 향하여 통기한다. 스펀본드 부직포는 부분적으로 융착된 것이고, 상기 부직포의 MD 방향의 강연도가 20mN 이상 40mN 이하이다. 스펀본드 부직포는 비융착의 볼록부(11)(비융착부)와 융착되어 이루어지는 오목부(12)(융착부)를 갖고, 부직포 단면에 있어서, 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tA)와, 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tB)와, 볼록부의 일표면으로부터 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 (tC), (tD)(tC<tD)로 하여 하기 식의 관계에 있는 스펀본드 부직포이다.
0.5≤1-tB/tA<1.0 … (1)
0.35<tC/tD<0.65 … (2)
여기서, 본 발명에 있어서, MD 방향이란 스펀본드 부직포 제조 시의 시트 반송 방향, 즉 부직포 롤에 있어서의 권취 방향을 나타내는 것이고, 후술하는 CD 방향은 시트 반송 방향, 즉 부직포 롤에 있어서의 권취 방향에 대하여 수직으로 교차하는 방향을 나타내는 것이다. 또한, 스펀본드 부직포가 절단된 경우 등에서 롤상태가 아닌 경우는, 이하의 순서에 의해 MD 방향, CD 방향을 결정하는 것으로 한다.
(a) 스펀본드 부직포의 면 내에 있어서, 임의의 1방향을 규정하고, 그 방향을 따라, 길이 38.1mm, 폭 25.4mm의 시험편을 채취한다.
(b) 채취한 방향으로부터 30도, 60도, 90도 회전시킨 방향에 있어서도, 마찬가지로 길이 38.1mm, 폭 25.4mm의 시험편을 채취한다.
(c) 각 방향의 시험편에 대해서 후술하는 스펀본드 부직포의 강연도의 측정 방법에 의거하여 각 시험편의 강연도를 측정한다.
(d) 측정에 의해 얻어진 값이 가장 높은 방향을 그 스펀본드 부직포의 MD 방향으로 하고, 이것에 직교하는 방향을 CD 방향으로 한다.
또한, 본 발명의 스펀본드 부직포는, 필터, 예를 들면 집진기 플리츠 필터용 여과재에 사용된다. 도 2는 본 발명의 집진기 플리츠 필터용 여과재의 일례를 나타내는 개요 사시도이다. 도 2에 나타내는 집진기 플리츠 필터용 여과재(21)는 스펀본드 부직포를 되접어서 이루어지는 산부(22) 및 곡부(23)를 갖는다. 집진기 플리츠 필터용 여과재 등으로부터 MD 방향, CD 방향을 결정할 때에 있어서, 도 2에 예시하는 바와 같은 집진기 플리츠 필터용 여과재의 경우에는, 산부(22)의 능선과 평행한 방향(파선 화살표(25))이 CD 방향, CD 방향과 직교하는 방향(파선 화살표(24))이 MD 방향이라고 한다.
(열가소성 연속 필라멘트)
본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 열가소성 연속 필라멘트의 원료가 되는 열가소성 수지로서는 특히, 폴리에스테르가 바람직하게 사용된다. 폴리에스테르는 산 성분과 알콜 성분을 모노머로 하는 고분자 중합체이다. 산 성분으로서는, 프탈산(오르토체), 이소프탈산 및 테레프탈산 등의 방향족 카르복실산, 아디프산이나 세박산 등의 지방족 디카르복실산 및 시클로헥산카르복실산 등의 지환족 디카르복실산 등을 사용할 수 있다. 또한, 알콜 성분으로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 등을 사용할 수 있다.
또한, 폴리에스테르의 예로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리락트산 및 폴리부틸렌석시네이트 등이 열거된다. 후술하는 고융점 중합체로서 사용되는 폴리에스테르로서는, 융점이 높고 내열성이 우수하고, 또한 강성도 우수한 PET가 가장 바람직하게 사용된다.
이들의 폴리에스테르 원료에는, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서, 결정 핵제, 윤빼기제, 안료, 곰팡이방지제, 항균제, 난연제, 금속 산화물, 지방족 비스 아미드 및/ 또는 지방족 모노아미드 및 친수제 등의 첨가재를 첨가할 수 있다. 그 중에서도, 산화 티탄 등의 금속 산화물은 섬유의 표면 마찰을 저감해서 섬유끼리의 융착을 방지함으로써 방사성을 향상하고, 또한 부직포의 열 롤에 의한 융착 성형 시, 열전도성을 증가시킴으로써 부직포의 융착성을 향상시키는 효과가 있는다. 또한, 에틸렌비스스테아르산 아미드 등의 지방족 비스아미드 및/또는 알킬 치환형의 지방족 모노아미드는, 열 롤과 부직포 웹 사이의 이형성(離型性)을 높이고, 반송성을 향상시키는 효과가 있다.
다음에, 본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 열가소성 연속 필라멘트는, 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어진다. 열가소성 연속 필라멘트는, 고융점 성분인 폴리에스테르계 고융점 중합체의 주위에, 그 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점에 대하여, 10℃ 이상 140℃ 이하 낮은 융점을 갖는 저융점 성분인 폴리에스테르계 저융점 중합체를 배합한 복합형 필라멘트인 형태가 바람직하다. 이렇게 함으로써 융착에 의해 스펀본드 부직포를 형성했을 때, 스펀본드 부직포를 구성하는 복합형 폴리에스테르 섬유(필라멘트)끼리가 강고하게 융착하기 때문에, 스펀본드 부직포는 기계 강도가 우수하고, 고풍량 하에서의 분진 처리에도 충분히 견딜 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 열가소성 수지의 융점은 시차 주사형 열량계(예를 들면 PerkinElmer Co., Ltd. 제작 「DSC-2」형)를 사용하고, 승온 속도 20℃/분, 측정 온도 범위 30℃부터 300℃의 조건에서 측정하고, 얻어진 융해 흡열 곡선에 있어서 극값을 부여하는 온도를 상기 열가소성 수지의 융점으로 한다. 또한, 시차 주사형 열량계에 있어서 융해 흡열 곡선이 극값을 나타내지 않는 수지에 대해서는, 핫플레이트 상에서 가열하고, 현미경 관찰에 의해 수지가 용융한 온도를 융점으로 한다.
열가소성 수지가 폴리에스테르인 경우, 쌍이 되는 폴리에스테르계 고융점 중합체와 폴리에스테르계 저융점 중합체의 조합(이하, 폴리에스테르계 고융점 중합체/폴리에스테르계 저융점 중합체의 순서로 기재하는 경우가 있다)으로서는, 예를 들면 PET/PBT, PET/PTT, PET/폴리락트산, 및 PET/공중합 PET 등의 조합을 들 수 있고, 이들 중에서도, 방사성이 우수하다는 점으로부터 PET/공중합 PET의 조합이 바람직하게 사용된다. 또한, 공중합 PET의 공중합 성분으로서는, 특히 방사성이 우수하다는 점으로부터 이소프탈산 공중합 PET가 바람직하게 사용된다.
복합형 필라멘트의 복합 형태에 대해서는, 예를 들면, 동심 심초형, 편심 심초형 및 해도형 등이 열거되고, 그 중에서도, 필라멘트끼리를 균일하고 또한 강고하게 융착시킬 수 있는 점으로부터 동심 심초형의 것이 바람직하다. 또한, 그 복합형 필라멘트의 단면 형상으로서는, 원형 단면, 편평 단면, 다각형 단면, 다엽 단면 및 중공 단면 등의 형상이 열거된다. 그 중에서도, 필라멘트의 단면 형상으로서는 원형 단면의 형상의 것을 사용하는 것이 바람직한 형태이다.
그런데, 상기의 복합형 필라멘트의 형태에는, 예를 들면 폴리에스테르계 고융점 중합체로 이루어지는 섬유와 폴리에스테르계 저융점 중합체로 이루어지는 섬유를 혼섬시키는 방법도 있지만, 혼섬시키는 방법의 경우, 균일한 융착이 곤란하고, 예를 들면 폴리에스테르계 고융점 중합체로 이루어지는 섬유가 밀집하고 있는 개소에서는 융착이 약해지고, 기계적 강도나 강성이 열악하여, 스펀본드 부직포로서 적합하지 않는 것이 된다. 한편, 폴리에스테르계 고융점 중합체로 이루어지는 섬유에 대하여, 저융점 중합체를 침지나 스프레이 등으로 부여하는 방법도 있지만, 모두 표층이나 두께 방향에서 균일한 부여가 곤란하고 기계적 강도나 강성이 열악하여 스펀본드 부직포로서 바람직하지 않는 것이 된다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점은 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점에 대하여, 10℃ 이상 140℃ 이하 낮은 것이 바람직하다. 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 이상, 보다 바람직하게는 30℃ 이상 낮게 함으로써 스펀본드 부직포에 있어서 적당한 융착성을 얻을 수 있다. 한편, 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점을, 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점보다 140℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이하, 보다 바람직하게는 100℃ 이하 낮게 함으로써 스펀본드 부직포의 내열성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점은 200℃ 이상 320℃ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점을 바람직하게는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 210℃ 이상, 더욱 바람직하게는 220℃ 이상으로 함으로써, 내열성이 우수한 필터를 얻을 수 있다. 한편, 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점을 바람직하게는 320℃ 이하, 보다 바람직하게는 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 280℃ 이하로 함으로써, 부직포 제조 시에 용융하기 위한 열 에너지를 다대로 소비해서 생산성이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점은 160℃ 이상 250℃ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점을 바람직하게는 160℃ 이상, 보다 바람직하게는 170℃ 이상, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상으로 함으로써, 플리츠 가공 시의 열 셋트 등, 플리츠 필터 제조 시에 열이 가해지는 공정을 통과해도 형상 유지성이 우수하다. 한편, 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점을 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 240℃ 이하로 함으로써, 부직포 제조시의 융착성이 우수하고, 기계적 강도가 우수한 필터를 얻을 수 있다.
또한, 폴리에스테르계 고융점 중합체와 폴리에스테르계 저융점 중합체의 함유 비율은 질량비로 90:10∼60:40의 범위인 것이 바람직하고, 85:15∼70:30의 범위가 보다 바람직한 형태이다. 폴리에스테르계 고융점 중합체를 60질량% 이상 90질량% 이하로 함으로써, 스펀본드 부직포의 강성과 내열성을 우수한 것으로 할 수 있다. 한편, 저융점 폴리에스테르를 10질량% 이상 40질량% 이하로 함으로써, 융착에 의해 스펀본드 부직포를 형성하여 사용했을 때, 스펀본드 부직포를 구성하는 복합형 폴리에스테르 섬유(필라멘트)끼리를 강고하게 융착할 수 있고, 기계 강도가 우수하고, 중풍량 하에서의 분진 포집에 충분히 견딜 수 있다.
복합형 폴리에스테르 섬유의 복합 형태에 관해서도, 예를 들면 동심 심초형, 편심 심초형 및 해도형 등이 열거되고, 그 중에서도, 필라멘트끼리를 균일하게 또한 강고하게 융착시킬 수 있는 점으로부터 동심 심초형의 것이 바람직하다. 또한,그 필라멘트(단섬유)의 단면 형상으로서는, 원형 단면, 편평 단면, 다각형 단면, 다엽 단면 및 중공 단면 등의 형상이 열거된다. 그 중에서도, 필라멘트(단섬유)의 단면 형상으로서는 원형 단면의 형상의 것을 사용하는 것이 바람직한 형태이다.
본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경은 12㎛ 이상 26㎛ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경을 12㎛ 이상, 바람직하게는 13㎛ 이상, 보다 바람직하게는 14㎛ 이상으로 함으로써 스펀본드 부직포의 통기성을 향상시켜 압력 손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 열가소성 연속 필라멘트를 형성할 때에 실의 끊어짐 회수를 저하시켜, 생산 시의 안정성을 향상시킬 수도 있다. 한편, 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경이 26㎛ 이하, 바람직하게는 25㎛ 이하, 보다 바람직하게는 24㎛ 이하로 함으로써 스펀본드 부직포의 균일성을 향상시켜, 부직포 표면을 치밀한 것으로 할 수 있고, 더스트를 표층에서 여과하기 쉽게 하는 등, 포집 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 평균 단섬유 직경(㎛)은 이하 의 방법에 의해 구해지는 값을 채용하는 것으로 한다.
(i) 스펀본드 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취한다.
(ii) 채취한 소편 샘플의 표면을 주사형 전자 현미경 등으로 500∼2000배의 범위에서 섬유의 굵기를 계측하는 것이 가능한 사진을 촬영한다.
(iii) 각 소편 샘플로부터 촬영한 사진으로부터 10개씩, 합계 100개의 섬유를 임의로 선출하고, 그 굵기를 측정한다. 섬유는 단면이 원형이라 가정하고, 굵기를 섬유 직경으로 한다.
(iv) 그들의 산술 평균값의 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입해서 산출한 값을 평균 단섬유 직경으로 했다.
(스펀본드 부직포의 제조 방법)
다음에, 본 발명의 스펀본드 부직포, 및 그 제조 방법에 관하여 설명한다. 본 발명의 스펀본드 부직포는, 하기 (a)∼(c)의 공정을 순차 실시함으로써 제조된다.
(a) 열가소성 중합체를 방사 구금으로부터 용융 압출한 후, 이것을 에어 서커(air sucker)에 의해 견인, 연신해서 열가소성 연속 필라멘트를 얻는 공정.
(b) 얻어진 필라멘트를 개섬하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에 퇴적시켜 섬유 웹을 형성하는 공정.
(c) 얻어진 섬유 웹에 부분적 융착을 실시하는 공정.
이하에 상기의 각 공정에 대해서, 또한 상세를 설명한다.
(a) 열가소성 연속 필라멘트 형성 공정
우선, 열가소성 중합체를 방사 구금으로부터 용융 압출한다. 특히, 열가소성 연속 필라멘트로서, 폴리에스테르계 고융점 중합체의 주위에 상기 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점보다 낮은 융점을 갖는 폴리에스테르계 저융점 중합체를 배합한 복합형 필라멘트를 사용하는 경우에는, 폴리에스테르계 고융점 중합체와 폴리에스테르계 저융점 중합체를, 각각 융점 이상, (융점+70℃) 이하에서 용융하고, 폴리에스테르계 고융점 중합체의 주위에, 그 폴리에스테르계 고융점 중합체의 융점에 대하여, 10℃ 이상 140℃ 이하 낮은 융점을 갖는 폴리에스테르계 저융점 중합체를 배합한 복합형 필라멘트로서, 구금 온도가 융점 이상 (융점+70℃) 이하의 방사 구금에서 세공으로부터 방출한 후, 에어 서커에 의해 방사 속도 4000m/분 이상, 6000m/분 이하로 견인, 연신해서 원형 단면 형상의 필라멘트를 방사한다.
(b) 섬유 웹 형성 공정
본 발명의 스펀본드 부직포는 방사한 열가소성 연속 필라멘트를 개섬, 분사한 후, 이동하는 네트 컨베이어 상에 퇴적시켜 섬유 웹을 얻는 공정을 갖는다. 개섬 방법으로서는, 예를 들면 대전 개섬에 의한 개섬 방법이나 개섬 판을 사용하는 방법이 있고, 특히 개섬 판에 의한 것이 바람직하다. 개섬 판을 사용함으로서 부직포의 균일성이 높게 되고, 필터 성능이 우수하다.
또한, 복합형 폴리에스테르 섬유를 사용한 경우이어도, 상기의 필라멘트(장섬유)로 이루어지는 스펀본드 부직포인 것이 중요하다. 이렇게 함으로써 비연속의 섬유로 구성된 단섬유 부직포의 경우에 비하여 강성이나 기계적 강도를 높일 수 있고, 플리츠 필터로서 바람직한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 제조 방법에서는, 네트 컨베이어 상에 포집한 섬유 웹을, 가융착하는 것도 바람직한 형태이다. 가융착은 포집한 섬유 웹을 1쌍의 플랫 롤에 의해 융착하거나, 네트 컨베이어 상에 플랫 롤을 설치하고, 네트 컨베이어와 상기 플랫 롤 사이에서 융착하거나 하는 방법이 바람직하게 사용된다. 플랫 롤에 의한 융착은 플랫 롤로 이루어지는 캘린더 롤에 S자로 따르게 행하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써 부직포의 두께를 담보할 수 있고, 고통기량인 필터를 얻을 수 있다.
또한, 가융착 하기 위한 선압은 30kg/cm 이상 70kg/cm 이하인 것이 바람직하다. 가융착하기 위한 선압을 30kg/cm 이상, 보다 바람직하게는 40kg/cm 이상으로 함으로써 스펀본드 부직포로서 사용했을 때에 플리츠 가공성에 필요한 강도를 부직포에 부여할 수 있다. 융착 하기 위한 선압을 70kg/cm 이하, 보다 바람직하게는 60kg/cm 이하로 함으로써 적당한 두께가 되고, 필터로서의 통기성을 확보할 수 있다.
가융착하기 위한 융착의 온도는, 폴리에스테르계 저융점 중합체의 융점에 대하여 70℃ 이상 120℃ 이하 낮은 온도인 것이 바람직하다. 이렇게 온도 설정함으로써, 섬유끼리를 과도하게 융착시키지 않고, 반송성을 개선할 수 있다.
(c) 부분적 융착 공정
본 발명의 스펀본드 부직포는 부분적으로 융착된 것이지만, 부분적으로 융착 하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 여기서, 스펀본드 부직포의 융착되어 있는 부분을 융착부, 그 이외의 융착되어 있지 않은 부분을 비융착부라고 칭한다. 열 엠보스 롤에 의한 융착 또는 초음파 발진 장치와 엠보스 롤의 조합에 의한 융착이 바람직한 것이다. 특히, 열 엠보스 롤에 의한 융착은 부직포의 강도를 향상시키는 점으로부터 가장 바람직한 것이다. 부분적 융착 공정은 상기 웹 형성 공정으로부터 계속해서 가공되는 것이 바람직하다. 상기 웹 형성 공정으로부터 계속해서 가공함으로써 융착부의 밀도를 높게 하고, 스펀본드 부직포로서 플리츠 성형성이 우수한 스티프니스 강도(stiffness strength)의 부직포를 얻을 수 있다. 열 엠보스 롤에 의한 융착의 온도는, 부직포의 섬유 표면에 존재하는 가장 융점이 낮은 폴리머의 융점에 대하여 5℃ 이상 60℃ 이하 낮은 것이 바람직하고, 10℃ 이상 50℃ 이하 낮은 것이 보다 바람직하다. 열 엠보스 롤에 의한 부직포의 섬유 표면에 존재하는 가장 융점이 낮은 폴리머의 융점의 온도차를 5℃ 이상, 보다 바람직하게는 10℃ 이상으로 함으로써 과도한 융착을 방지할 수 있다. 한편, 융점의 온도차를 60℃ 이하, 보다 바람직하게는 50℃ 이하로 함으로써, 부직포 내에 있어서 균일한 융착을 행할 수 있다.
또한, 융착하기 위한 선압은 30kg/cm 이상 90kg/cm 이하인 것이 바람직하다. 융착하기 위한 선압을 30kg/cm 이상, 보다 바람직하게는 40kg/cm 이상으로 함으로써 스펀본드 부직포로서 사용했을 때에 플리츠 가공성에 필요한 강도를 부직포에 부여할 수 있다. 융착하기 위한 선압을 90kg/cm 이하, 보다 바람직하게는 80kg/cm 이하로 함으로써 과도한 융착을 방지할 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 부분적인 융착의 융착 면적의 비율(이하, 단지 융착 면적률이라 기재하는 경우가 있다)은, 융착부(오목부)의 부직포 전체의 면적에 차지하는 비율이고, 부직포 전 면적에 대하여 5% 이상 20% 이하가 바람직한 범위이다. 상기 융착 면적률이 5% 이상, 보다 바람직하게는 6% 이상, 더욱 바람직하게는 8% 이상이면, 부직포의 기계적 강도가 충분하게 얻어지고, 또한 표면이 보풀이 일기 쉬워지는 경우가 없다. 한편, 융착 면적률이 20% 이하, 보다 바람직하게는 19.5% 이하, 더욱 바람직하게는 19% 이하이면, 섬유 간의 공극이 작어져서 압력 손실이 상승하고, 포집 성능이 저하하는 경우도 없다.
또한, 스펀본드 부직포의 융착 면적률의 측정에는, 디지털 마이크로스코프(예를 들면, KEYENCE CORPORATION 제작 「VHX-5000」)을 사용하고, 스펀본드 부직포의 임의의 부분으로부터, 마이크로스코프의 배율 20배로 부직포의 MD 방향 및 CD 방향으로 평행한 1.0cm×1.0cm의 직사각형 프레임을 100개소 취하고, 100개소 각각에 대해서 그 면적에 대한 직사각형 프레임 내의 융착부의 면적을 측정해서 평균값을 취하고, 백분율로 해서 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입한 것을 융착 면적률(%)로 한다. 또한, 백분율로서 표기하지 않는 경우에는, 상기 직사각형 프레임 내의 융착부의 면적(cm2)을 직사각형 프레임의 면적인 1.0cm2로 나눈 후, 소수점 이하 셋째 자리를 사사 오입함으로써 융착 면적률을 산출할 수 있다.
융착부는 오목부를 형성하고 있고, 부직포를 구성하는 열가소성 연속 필라멘트끼리가 열과 압력에 의하여 융착해서 형성되어 있다. 즉, 다른 부분에 비해서 열가소성 연속 필라멘트가 융착해서 응집하고 있는 부분이 융착부이다. 융착하는 방법으로서 열 엠보스 롤에 의한 융착을 채용한 경우에는, 엠보스 롤의 볼록부에 의해 열가소성 연속 필라멘트가 융착해서 응집하고 있는 부분이 융착부가 된다. 예를 들면, 상측 또는 하측에만 소정 패턴의 요철을 갖는 롤을 이용하고, 다른 롤은 요철이 없는 플랫 롤을 사용하는 경우에 있어서는, 융착부란 요철을 갖는 롤의 볼록부와 플랫 롤로 융착되어서 부직포의 열가소성 연속 필라멘트가 응집된 부분을 말한다. 또한, 예를 들면 표면에 복수의 평행하게 배치된 직선적 홈이 형성되어 있는 1쌍의 상측 롤과 하측 롤로 이루어지고, 그 상측 롤의 홈과 그 하측 롤의 홈이 어느 각도로 교차하도록 설치되어 있는 엠보스 롤을 사용하는 경우, 융착부란 상측 롤의 볼록부와 하측 롤의 볼록부로 융착되어서 부직포의 열가소성 연속 필라멘트가 응집된 부분을 말한다. 이 경우, 상측의 볼록부와 하측의 오목부 또는 상측의 오목부와 하측의 볼록부로 융착되는 부분은 여기에서 말하는 융착부에는 포함되지 않는다.
융착부의 1개당의 면적으로서는, 0.3mm2 이상 5.0mm2 이하가 바람직하다. 0.3mm2 이상으로 함으로써 스펀본드 부직포로서 충분한 기계적 강도가 얻어지고, 또한 부직포 표면의 보풀 일어남을 억제할 수 있다. 5.0mm2 이하로 함으로써 스펀본드 부직포로서의 기계적 강도에 더해 통기성을 유지할 수 있고, 충분한 포집 성능이 얻어진다.
융착부의 형상은 특별히 규정되는 것은 아니고, 상측 또는 하측에만 소정 패턴의 요철을 갖는 롤을 이용하고, 다른 롤은 요철이 없는 플랫 롤을 사용하는 경우나 표면에 복수의 평행하게 배치된 직선적 홈이 형성되어 있는 1쌍의 상측 롤과 하측 롤로 이루어지고, 그 상측 롤의 홈과 그 하측 롤의 홈이 어느 각도로 교차하도록 설치되어 있는 엠보스 롤에 있어서, 상측 롤의 볼록부와 하측 롤의 볼록부로 융착된 경우에 있어서도, 그 융착부의 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 평행사변형, 타원형, 다이아몬드형 등이어도 좋다. 이들의 융착 부분의 배열은 특별히 규정되는 것은 아니고, 등간격으로 규칙적으로 배치된 것, 랜덤하게 배치된 것, 다른 형상이 혼재된 것이어도 된다. 그 중에서도, 부직포의 균일성의 점으로부터, 융착 부분이 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 부직포를 박리하는 경우없이 부분적인 융착을 하는 점에서, 표면에 복수의 평행하게 배치된 직선적 홈이 형성되어 있는 1쌍의 상측 롤과 하측 롤로 이루어지고, 그 상측 롤의 홈과 그 하측 롤의 홈이 어느 각도로 교차하도록 설치되어 있는 엠보스 롤을 사용하고, 상측 롤의 볼록부와 하측 롤의 볼록부로 융착되어 형성되는 평행사변형의 융착부가 바람직하다.
(스펀본드 부직포)
본 발명의 스펀본드 부직포는 부직포의 MD 방향에서 20mN 이상 40mN 이하의 강연도를 갖는다. 강연도가 20mN 이상, 보다 바람직하게는 22mN 이상, 더욱 바람직하게는 25mN 이상이면, 부직포의 강도나 형태 유지성을 유지하면서 플리츠 가공이 생긴다. 한편, 40mN 이하, 보다 바람직하게는 38mN 이하, 더욱 바람직하게는 36mN 이하이면, 플리츠 가공 시의 접힘 저항을 완화하고, 플리츠의 산곡형 형상이 샤프하게 마무리된다.
본 발명에 있어서의 강연도는, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」 6.7 「강연도(JIS법 및 ISO법)」의 6.7.4 「걸리법(JIS법)」에 준하고, 이하와 같이 되어서 얻어진 값으로 한다.
(i) 시료로부터 길이 38.1mm(유효 시료 길이 L=25.4mm), 폭 d=25.4mm의 시험편을 시료의 임의의 5점으로부터 채취한다. 여기서 본 발명에 있어서는, 부직포의 길이 방향을 시료의 MD 방향으로 한다.
(ii) 채취한 시험편을 각각 척에 부착하고, 가동 암 A 상의 눈금 1-1/2" (1.5인치=38.1mm)에 맞춰서 척을 고정한다. 이 경우, 시료 길이의 1/2"(0.5인치=12.7mm)는 척에 1/4"(0.25인치=6.35mm), 시료의 자유단에서 진자의 선단에 1/4"(0.25인치=6.35mm)가 걸리기 위해서 측정에 걸리는 유효 시료 길이 L은 시험편 길이로부터 1/2"(0.5인치=12.7mm) 뺀 것이 된다.
(iii) 다음에 진자 B의 지점으로부터 하부의 추 설치 구멍 a, b, c(mm)에 적당한 추 Wa, Wb, Wc(g)를 설치해서 가동 암 A를 정속 회전시켜, 시험편이 진자 B로부터 떨어질 때의 눈금 RG(mgf)를 읽는다. 눈금은 소수점 이하 첫째 자리의 자리수에서 읽는다. 여기서, 추 설치 구멍에 설치하는 추는 적당하게 선택할 수 있는 것이지만, 눈금 RG가 4∼6이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
(iv) 측정은 시험편 5점에 대해서 표리 각 5회, 합계 50회 실시한다.
(v) 얻어진 눈금 RG의 값으로부터 하기 식(3)을 사용해서 강연도의 값을 소수점 이하 둘째 자리에서 사사 오입해서 각각 구한다. 50회 측정의 평균값을, 소수점 이하 둘째 자리를 사사 오입해서 산출한 값을 MD 방향의 강연도로 했다.
Figure pct00001
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포는 부직포 단면에 있어서의 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tA)와, 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tB)가 상기 식(1)의 관계에 있는 스펀본드 부직포이다. 상기 식(1)의 값이 0.50 이상, 보다 바람직하게는 0.52 이상, 보다 바람직하게는 0.54 이상이면, 섬유끼리의 융착이 강고해지고, 집진기 플리츠 필터로서 사용한 경우에 고풍량 하에서도 우수한 형상 유지성이 얻어진다. 한편, 상기 식(1)의 값이 1.00 이하, 보다 바람직하게는 0.90 이하, 더욱 바람직하게는 0.80 이하이면, 섬유끼리의 융착이 완만해져, 우수한 통기성이 얻어진다.
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포는 부직포 단면에 있어서의 볼록부의 일표면으로부터 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 (tC), (tD)(tC<tD)로 해서 상기식(2)의 관계에 있는 스펀본드 부직포이다. 상기 식(2)의 값이 0.35 이상, 보다 바람직하게는 0.40 이상, 더욱 바람직하게는 0.45 이상이면, 부직포의 요철이 작아지고, 부직포에의 PTFE 막의 접합성이 양호하다. 한편, 상기 식(2)의 값이 0.65 이하, 보다 바람직하게는 0.63 이하, 더욱 바람직하게는 0.61 이하이면, 부직포 내에 융착부와 비융착부가 공존하고, 통기성과 강성의 밸런스가 이루어진 스펀본드 부직포가 얻어진다.
여기서 본 발명에 있어서의, 본 발명에 있어서의 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tA)와, 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께(tB)와 상기식(1)의 값 및 볼록부의 일표면으로부터 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 (tC), (tD)(tC<tD)와 상기 식(2)의 값은 이하와 같이 해서 구한 값을 채용하는 것으로 한다.
(i) 임의의 융착부(오목부)에 있어서, MD 방향의 중심선과 CD 방향의 중심선의 교점을 융착부(오목부)의 중심점으로 한다.
(ii) 상기의 융착부(오목부)의 중심점을 지나고, CD 방향과 평행한 직선을 긋는다.
(iii) 상기의 융착부(오목부)의 중심점으로부터 0.5cm 떨어진 상기 직선 상의 2점을 기점으로 해서, MD 방향을 따라 직선을 1.0cm 긋고, 그 끝점끼리를 연결하는 직선을 긋는다.
(iv) (i)∼(iii)에서 형성된 1.0cm×1.0cm의 정방형에 의해 둘러싸여진 영역을 면도기 칼날로 잘라 낸다.
(v) 동일하게 하여, 스펀본드 부직포 내의 임의의 장소로부터 1.0cm×1.0cm의 측정 샘플을 합계 100개 채취한다.
(vi) 주사형 전자 현미경(SEM)(예를 들면, KEYENCE CORPORATION 제작 「VHX-D500」)을 사용하고, 측정 샘플 내의 융착부를 중심으로 하여 단면을 배율 100배로 조절해서 관찰하여 촬영한다.
(vii) 인접하는 비융착부(볼록부)의 최정부 2점으로부터 접선을 긋고, 그 접선에 대한 평행선 사이의 거리로부터, 하기의 스펀본드 부직포의 단면 두께 tA∼tD의 길이(tC<tD)를 측정한다.
tA: 일표면으로부터 타표면까지의 비융착부(볼록부) 최정부 간 거리
tB: 일표면으로부터 타표면까지의 융착부(오목부) 최정부 간 거리
tC, tD: 일표면의 비융착부(볼록부) 최정부-융착부(오목부) 최정부 간 거리(tC<tD)
(viii) 측정 결과로부터 tB/tA, tC/tD의 비율을 산출한다.
(ix) 각 측정 샘플로부터 얻어지는 tB/tA, tC/tD의 산술 평균값을 산출하고, 소수점 이하 셋째 자리를 사사 오입해서 얻어진 값을 채용한다.
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량은 150g/m2 이상 300g/m2 이하의 범위인 것이 바람직하다. 단위면적당 질량이 150g/m2 이상이면, 플리츠에 필요한 강성을 얻을 수 있어 바람직하다. 한편, 단위면적당 질량이 300g/m2 이하, 바람직하게는 270g/m2 이하, 보다 바람직하게는 260g/m2 이하이면, 압력 손실이 상승하는 것을 억제할 수 있고, 또한 비용면에서도 바람직하다.
여기서 말하는 단위면적당 질량은 세로 50cm×가로 50cm 사이즈의 시료를, 3개 채취해서 각 질량을 각각 측정하고, 얻어진 값의 평균값(g)을 단위면적(1m2)당으로 환산하고, 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입함으로써 구해진다.
또한, 본 발명의 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량 CV값은 5% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4.5% 이하이고, 더욱 바람직하게는 4.0% 이하이면, 부직포의 균일성 향상에 따라 부직포를 치밀한 것으로 할 수 있기 때문에, 포집 효율이 향상하고, 만족하는 필터 수명이 얻어지기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 한편, 스펀본드 부직포의 통기량을 일정량 확보하고, 압력 손실을 작게 함으로써 필터 수명을 길게 하기 위해서, 단위면적당 질량 CV값이 1% 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량 CV값(%)은 다음과 같이 해서 측정되어 얻어지는 값을 채용하는 것으로 한다.
(i) 스펀본드 부직포로부터 5cm×5cm의 소편을 합계 100개 채취한다.
(ii) 각 소편의 질량(g)을 각각 측정하고, 단위면적(1m2)당으로 환산한다.
(iii) (ii)의 환산 결과의 평균값(Wave), 표준 편차(Wsdv)를 각각 산출한다.
(iv) (i)∼(iii)의 결과를 기초로, 이하의 식에 의해 단위면적당 질량 CV값(%)을 계산하고, 소수점 이하 둘째 자리를 사사 오입한다.
단위면적당 질량 CV값(%)=Wsdv/Wave×100
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포의 두께는, 0.50mm 이상 0.80mm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.51mm 이상 0.78mm 이하이다. 두께를 0.50mm이상으로 함으로써, 강성을 향상시켜, 필터로서의 사용에 적합한 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 또한, 두께를 0.80mm 이하로 함으로써, 필터로서의 핸들링성이나 가공성이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 두께(mm)는 이하의 방법에 의해 측정되어서 얻어지는 값을 채용하는 것으로 한다.
(i) 두께 게이지(예를 들면, TECLOCK 제작 “TECLOCK"(등록상표) SM-114 등)를 사용하여 부직포의 두께를 CD 방향의 등간격으로 10점 측정한다.
(ii) 상기 산술 평균값으로부터 소수점 이하 셋째 자리를 사사 오입하여 부직포의 두께(mm)로 한다.
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도는, 0.25g/cm3 이상 0.40g/cm3 이하인 것이 바람직하다. 겉보기 밀도가 0.25g/cm3 이상 0.40g/cm3 이하이면 스펀본드 부직포는 치밀한 구조가 되어 더스트가 내부에 들어가기 어려워, 더스트 털어냄성이 우수하다. 보다 바람직한 겉보기 밀도의 범위는, 0.26g/cm3 이상 0.38g/cm3 이하의 범위이다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도(g/cm3)는 상기의 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량, 두께의 값으로부터 이하의 식에 의해 구해지는 값을 채용하는 것으로 한다.
겉보기 밀도(g/cm3)=단위면적당 질량(g/m2)/두께(mm)/1000
본 발명에 있어서의 스펀본드 부직포의 통기량은 10(cm3/(cm2·초)) 이상 130(cm3/(cm2·초)) 이하인 것이 바람직하다. 통기량이 10(cm3/(cm2·초)) 이상, 바람직하게는 13(cm3/(cm2·초)) 이상이면, 압력 손실이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 통기량이 130(cm3/(cm2·초)) 이하, 바람직하게는, 105(cm3/(cm2·초)) 이하이면 더스트가 내부에 체류하기 어려워짐으로써 필터로서 포집 성능이 양호하다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 통기량(cm3/(cm2·초))은 이하와 같이, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」 6.8「통기성(JIS법)」의 6.8.1「프래자일 형법(fragile shape method)」에 의거하여 측정되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(i) 스펀본드 부직포의 CD 방향으로 등간격으로 세로 150mm×가로 150mm의 시험편을 10매 채취한다.
(ii) 시험기의 원통의 일단에 시험편을 부착한 후, 하한 저항기에 의해 경사형 기압계가 125Pa의 압력을 나타내도록 흡입팬 및 공기 구멍을 조정하고, 그 때의 수직형 기압계가 나타내는 압력을 측정한다.
(iii) 측정한 압력과 사용한 공기 구멍의 종류로부터, 시험기에 부속된 환산표에 의해 시험편을 통과하는 공기량(cm3/(cm2·초))을 구한다.
(iv) 10점의 시험편의 통기량으로부터 얻어진 값의 평균값의 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입한 값을, 스펀본드 부직포의 통기량(cm3/(cm2·초))을 산출로 했다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스펀본드 부직포는, 분진의 포집 성능과 통기성의 밸런스를 양립하고, 또한 강성 및 플리츠 가공성이 우수하기 때문에 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기용 필터로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포는 그 강성, PTFE 막의 접합성, 및 플리츠 가공성이 우수하기 때문에 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터로서 적합하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, 부직포 단체에서 유량이 70∼250L/분에서의 분진 포집과 반복의 역세에 견딜 수 있는 PTFE 막과의 접합성이 필요로 되는, 중풍량 펄스제트 타입 집진기용 필터 적층 여과재, 중풍량 펄스제트 타입 집진기용 플리츠 필터용 여과재, 중풍량 펄스제트 타입 집진기용 필터로서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 집진기용 플리츠 필터용 여과재는, 예를 들면 상기의 스펀본드 부직포를 PTFE 막과 접합함으로써 필터 적층 여과재를 형성하고, 그 후 플리츠 형상으로 함으로써 얻어진다. 또한, 이 집진기 플리츠 필터용 여과재는, 그 전체를 원통 형상으로 한 후에, 원통의 상단과 하단이 고정되어 이루어지는 원통형 집진기 필터 또는 금속 재료나 고분자 수지 재료로 이루어지는 각형이나 원형으로 한 프레임재의 내벽에 집진기 플리츠 필터용 여과재의 단부가 고정되어서 이루어지는 패널형 집진기 필터로 할 수 있다.
본 발명의 펄스제트 타입 집진기는, 상기의 집진기용 플리츠 필터를 사용한 것이고, 특히, 유량이 70∼250L/분인 중풍량 하에서의 분진 포집과 반복의 역세를 행하는 중풍량 펄스제트 타입 집진기이다. 이 중풍량 펄스제트 타입의 집진기에 있어서 상기의 집진기 필터는, 1개의 집진기 필터당의 유량이 2.0L/분 이상 4.0L/분 이하, 1개의 집진기 필터에 걸리는 처리 공기의 압력이 0.5MPa 이하인 분위기 하에서 사용된다.
본 발명의 펄스제트 타입 집진기는, 집진 대상 설비로부터의 분진을 여과하는 적어도 1개의 집진기 필터를 구비하고, 집진기 필터의 내측면에 압축 공기를 펄스 형상으로 분사해서 필터의 외측면에 부착된 분진을 털어 내는 펄스제트 기구를 구비하고 있다. 또한, 이 펄스제트 기구는, 집진기의 송풍기용 모터가 운전하고 있는 사이에 가동할 수 있는, 온라인 펄스 방식의 기구로 하여도 되고, 집진을 중단한 상태 사이 가동할 수 있는 오프라인 펄스 방식의 기구로 하여도 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해, 또한 본 발명의 상세를 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정해서 해석되는 것은 아니다.
[측정 방법]
하기의 실시예에 있어서의 각 특성값은 다음 방법으로 측정한 것이다. 단, 각 물성의 측정에 있어서, 특별한 기재가 없는 것은 상기의 방법에 의거하여 측정을 행한 것이다.
(1) 폴리에스테르의 융점(℃)
시차 주사형 열량계로서, PerkinElmer Co., Ltd. 제작 「DSC-2형」을 사용했다.
(2) 폴리에스테르의 고유 점도(IV)
폴리에스테르의 고유 점도(IV)는 다음 방법으로 측정했다.
오르토클로로페놀 100mL에 대하여 시료 8g을 용해하고, 온도 25℃에 있어서 오스트발트 점도계를 이용하여 상대 점도 ηr을 하기 식에 의해 구했다.
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), t0는 오르토클로로페놀의 낙하 시간(초), d0은 오르토클로로페놀의 밀도(g/cm3)를 각각 의미한다)
이어서, 상대 점도 ηr로부터, 하기 식에 의해 고유 점도(IV)를 산출했다.
고유 점도(IV)=0.0242ηr+0.2634
(3) 스펀본드 부직포의 단면의 두께(mm)
주사형 전자 현미경으로서, KEYENCE CORPORATION 제작 「VHX-D500」을 사용하고, 상기의 방법으로 측정을 행했다.
(4) 스펀본드 부직포의 두께(mm)
두께 게이지로서, TECLOCK 제작 “TECLOCK"(등록 상표) SM-114를 사용했다.
(5) 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도(g/cm3)
스펀본드 부직포의 겉보기 밀도(g/cm3)는 상기의 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량, 두께의 값으로부터 이하의 식에 의해 산출했다.
겉보기 밀도(g/cm3)=단위면적당 질량(g/m2)/두께(mm)/1000
(6) 스펀본드 부직포의 통기량(cm3/(cm2·초))
통기량의 측정에는, SWISS·TEXTEST사 제작 통기성 시험기「FX3300-III」을 이용하여 측정했다.
(7) 스펀본드 부직포의 MD 방향의 강연도(mN)
강연도는, DAIEI KAGAKU SEIKI MFG. co., ltd. 제작 걸리·유연도 시험기 「GAS-10」를 사용해서 측정했다.
(8) 스펀본드 부직포의 포집 효율(%)
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포집 성능 시험을 실시하는 시험 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 나타내는 시험 시스템(31)은 시험 샘플(M)을 셋트하는 샘플 홀더(32)와, 유량계(33)와, 유량 조정 밸브(34)와, 블로워(35)와, 더스트 공급 장치(36)와, 스위칭 콕(37)과, 파티클 카운터(38)를 구비한다. 유량계(33)과, 유량 조정 밸브(34), 블로워(35) 및 더스트 공급 장치(36)는 샘플 홀더(32)와 연결되어 있다. 유량계(33)는 유량 조정 밸브(34)를 통해서 블로워(35)에 접속하고 있다. 샘플 홀더(32)에는, 블로워(35)의 흡기에 의해, 더스트 공급 장치(36)로부터 더스트가 공급된다. 샘플 홀더(32)에 파티클 카운터(38)를 접속하고, 스위칭 콕(37)을 통해서 시험 샘플 M의 상류측의 더스트 개수와 하류측의 더스트 개수를 각각 측정할 수 있다. 우선, 부직포의 임의의 부분으로부터, 15cm×15cm의 샘플을 3개 채취하고, 채취한 시험 샘플(M)을 샘플 홀더(32)에 셋트한다. 시험 샘플의 평가 면적은 115cm2로 했다. 포집 성능의 측정에 있어서는 폴리스티렌 0.309U 10중량% 용액(NACALAI TESQUE, INC. 제품)을 증류수로 200배까지 희석하고, 더스트 공급 장치(36)에 충전했다. 풍량을 필터 통과 속도가 3.0m/min이 되도록 유량 조정 밸브(34)로 조정하고, 더스트 농도를 2만∼7만개/(2.83×10-4m3(0.01ft3))의 범위에서 안정시켜, 시험 샘플(M)의 상류의 더스트 개수 및 하류의 더스트 개수를 파티클 카운터(38)(RION Co., Ltd. 제작, KC-01D)로 더스트 입경 0.3∼0.5㎛의 범위에 대해서 각각 측정했다. 얻어진 값을 하기 계산식에 대입해서 구한 수치의 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입해서 포집 성능(%)을 구했다.
포집 성능(%)=[1-(D1/D2)]×100
여기서, D1: 하류의 더스트 개수(3회의 합계), D2: 상류의 더스트 개수(3회의 합계)이다.
(9) 압력 손실(Pa)
상기 포집 성능 측정 시의 시험 샘플(M)의 상류와 하류의 정압차를 압력계(39)로 판독하고, 3샘플로부터 얻어진 값의 평균값의 소수점 이하 첫째 자리를 사사 오입해서 산출했다.
(10) PTFE 막 박리의 유무
스펀본드 부직포에 PTFE 막 가공을 접합시킨 적층 부직포를 10cm×10cm로 자르고 압축 에어를 10cm의 거리로부터 0.25MPa로 맞추고, 목시 확인에 의해 PTFE 막 박리의 유무를 확인했다.
(11) 플리츠 성형성·플리츠 성형 시의 PTFE 막 들뜸의 유무
스펀본드 부직포에 PTFE 막을 접합시킨 적층 부직포의 100mm의 시료를 플리츠 가공기로, 피치 25mm의 플리츠 가공을 행하고, 가공 후의 플리츠 성형성과 그 PTFE 막 들뜸의 유무를 목시 확인하고, 하기 2단계로 평가했다.
(플리츠 성형성)
○: 플리츠가 예각에서 균일하다
×: 플리츠가 불균일 또는 성형할 수 없다
(플리츠 성형성의 PTFE 막 들뜸의 유무)
유: 접은 자국의 융착부 상에서 PTFE 막 들뜸이 있다
무: 접은 자국의 융착부 상에서 PTFE 막 들뜸이 없다
(12) 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량(g/m2)
스펀본드 부직포의 단위면적당 질량은 상기의 방법으로 산출했다.
(13) 스펀본드 부직포의 단위면적당 질량 CV값(%)
스펀본드 부직포의 단위면적당 질량 CV값은 상기의 방법으로 산출했다.
(14) 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경(㎛)
열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경은 KEYENCE CORPORATION 제작 「VHX-D500」의 주사형 전자 현미경을 이용하여 상기의 방법으로 산출했다.
[사용한 수지]
다음에 실시예·비교예에 있어서 사용한 수지는 하기한 바와 같다.
·폴리에스테르계 수지 A: 수분율 50질량ppm 이하로 건조한 고유 점도(IV)가 0.65로 융점이 260℃의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)
·폴리에스테르계 수지 B: 수분율 50질량ppm 이하로 건조한 고유 점도(IV)가 0.64, 이소프탈산 공중합률이 11mol%로 융점이 230℃인 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트(CO-PET)
[실시예 1]
상기의 폴리에스테르계 수지 A와 상기의 폴리에스테르계 수지 B를, 각각 295℃와 280℃의 온도에서 용융시켰다. 그 후, 폴리에스테르계 수지 A를 심성분으로 하고, 폴리에스테르계 수지 B를 초성분으로 하여, 구금 온도가 300℃에서, 심:초=80:20의 질량 비율로 세공으로부터 방출한 후, 에어 서커에 의해 방사 속도 4400m/분으로 원형의 단면 형상의 필라멘트를 방사하고, 이동하는 네트 컨베이어 상에 개섬판에 의해 섬유 배열을 규제해서 퇴적시키고, 평균 단섬유 직경이 14.8㎛의 섬유로 이루어지는 섬유 웹을 포집했다. 포집한 섬유 웹을, 온도가 140℃이고 선압이 50kg/cm인 조건에서, 1쌍의 플랫 롤로 이루어지는 캘린더 롤에 S자로 따르게 하고, 또한 계속해서 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤에 의해, 상하 모두 온도 205℃이고, 선압이 70kg/cm의 조건에서 융착하고, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.61, 0.57, 시트 두께는 0.51mm, MD 방향의 강연도는 25mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00002
[실시예 2]
상하의 엠보스 롤의 온도를 모두 205℃부터 180℃로 변경하고, 융착한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2의 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.54, 0.55, 시트 두께는 0.82mm, MD 방향의 강연도는 28mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
상하의 엠보스 롤의 온도를 모두, 205℃부터 각각 180℃, 210℃로 변경하고, 융착한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2의 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.58, 0.65, 시트 두께는 0.73mm, MD 방향의 강연도는 31mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
포집한 웹을 1쌍의 캘린더 롤에 따르지 않게 한 것과, 상하의 엠보스 롤을, 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로부터 융착 면적률 15%, 융착부 1개당의 면적이 0.5mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤에 의해, 상하의 온도를 각각 210℃, 200℃로 융착한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2의 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.61, 0.37, 시트 두께는 0.62mm, MD 방향의 강연도는 25mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
상하의 엠보스 롤을, 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로부터 융착 면적률 6%, 융착부 1개당의 면적이 0.5mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로 변경하여 융착한 것이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.79, 0.65, 시트 두께는 1.20mm, MD 방향의 강연도는 39mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
평균 단섬유 직경이 25.4㎛가 되도록 토출량, 방출 속도를 변경한 한편, 단위면적당 질량을 실시예 1과 같이 하기 위해서 네트 컨베이어의 속도를 변경한 것이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.52, 0.58, 시트 두께는 0.93mm, MD 방향의 강연도는 37mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 7]
평균 단섬유 직경이 14.2㎛가 되도록 토출량, 방출 속도를 변경한 한편, 단위면적당 질량을 실시예 1과 같이 하기 위해서 네트 컨베이어의 속도를 변경한 것이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.63, 0.57, 시트 두께는 0.54mm, MD 방향의 강연도는 24mN이었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
얻어진 부직포의 특성은 표 1에 나타낸 바와 같고, 실시예 1∼7의 스펀본드 부직포는, 모두 MD 방향 강연도가 20mN 이상, 단위면적당 질량 CV값이 5.0% 이하, 압력 손실이 50Pa 이하이고, 강성이나 단위면적당 질량 균일성이 우수하고 있고, 스펀본드 부직포로서 양호한 특성을 나타낸 것이었다. 또한, 이들의 스펀본드 부직포와 PTFE 막의 접합성에 있어서도 막과의 박리가 없고, 플리츠 가공성도 양호했다.
[비교예 1]
상하의 엠보스 롤을, 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로부터 융착 면적률 10%, 융착부 1개당의 면적이 1.6mm2가 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로 변경하고, 상하의 온도를 각각 240℃로 융착한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.36, 0.25, 시트 두께는 0.51mm, MD 방향의 강연도는 18mN이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00003
[비교예 2]
상하의 엠보스 롤을, 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로부터 융착 면적률 3%, 융착부 1개당의 면적이 0.5mm2가 되는 조각 롤과 플랫 롤로 이루어지는 엠보스 롤로 변경하여, 융착 한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.83, 0.66, 시트 두께는 1.30mm, MD 방향의 강연도는 45mN이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
상하의 엠보스 롤을, 융착 면적률 18%, 융착부 1개당의 면적이 0.7mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로부터 융착 면적률 24%, 융착부 1개당의 면적이 0.5mm2이 되는 1쌍의 조각 롤로 이루어지는 엠보스 롤로 변경하여 융착한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.61, 0.50, 시트 두께는 0.62mm, MD 방향의 강연도는 17mN이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
평균 단섬유 직경이 29.2㎛가 되도록 토출량, 방출 속도를 변경한 한편, 단위면적당 질량을 실시예 1과 같이 하기 위해서 네트 컨베이어의 속도를 변경한 것이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.45, 0.57, 시트 두께는 1.21mm, MD 방향의 강연도는 43mN이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
포집한 웹을 1쌍의 캘린더 롤에 S자에 따르지 않도록 한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건에서, 단위면적당 질량이 260g/m2인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 시트 단면 두께의 1-tB/tA와 tC/tD는 각각 0.48, 0.67, 시트 두께는 0.43mm, MD 방향의 강연도는 24mN이었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
얻어진 부직포의 특성은 표 1에 나타낸 바와 같지만, 비교예 1은 시트 단면 두께(1-tB/tA)가 낮고, 강연도가 낮아서 플리츠 성형성이 열위이었다. 비교예 2, 4는 강연도가 높고, 이들의 스펀본드 부직포와 PTFE 막의 접합성이 열위이었다. 비교예 3은 강연도가 낮아서, 플리츠 가공성이 열위이었다. 비교예 5는 시트 단면 두께(tC/tD)가 낮고, 스펀본드 부직포와 PTFE 막의 접합성이 열위이었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 스펀본드 부직포, 필터 적층 여과재, 집진기 플리츠 필터용 여과재, 집진기 플리츠 필터 및 중풍량 펄스제트 타입 집진기는, PTFE 막의 접합성, 플리츠 가공성이 우수하고, 높은 강성을 갖는 것으로서 바람직하게 적용할 수 있지만, 적용 범위는 이것에 한정되지 않는다.
11 볼록부
12 오목부
21 집진기 플리츠 필터용 여과재
22 산부
23 곡부
24 MD 방향을 나타내는 화살표(파선 화살표)
25 CD 방향을 나타내는 화살표(파선 화살표)
M 시험 샘플
31 시험 시스템
32 샘플 홀더
33 유량계
34 유량 조정 밸브
35 블로워
36 더스트 공급 장치
37 스위칭 콕
38 파티클 카운터
39 압력계

Claims (8)

  1. 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는 열가소성 연속 필라멘트로 구성되고, 부분적으로 융착되어 이루어지는 스펀본드 부직포로서,
    비융착의 볼록부와 융착되어 이루어지는 오목부를 갖고,
    상기 스펀본드 부직포의 MD 방향의 강연도가 20mN 이상 40mN 이하이고,
    부직포 단면에 있어서, 상기 볼록부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tA와, 상기 오목부의 일표면으로부터 타표면까지의 두께 tB와, 상기 볼록부의 일표면으로부터 상기 오목부의 일표면까지의 거리를 각각 tC, tD(tC<tD)로 하여 하기 식 (1), (2)로 나타내어지는 관계에 있는, 스펀본드 부직포.
    0.5≤1-tB/tA<1.0 … (1)
    0.35<tC/tD<0.65 … (2)
  2. 제 1 항에 있어서,
    단위면적당 질량 CV값이 5% 이하인, 스펀본드 부직포.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 오목부의 융착 면적의 비율이 5% 이상 20% 이하인, 스펀본드 부직포.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 연속 필라멘트의 평균 단섬유 직경이 12㎛ 이상 26㎛ 이하인, 스펀본드 부직포.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 스펀본드 부직포에 PTFE 막을 접합하여 이루어지는, 필터 적층 여과재.
  6. 제 5 항에 기재된 필터 적층 여과재를 사용하여 이루어지는, 집진기 플리츠 필터용 여과재.
  7. 제 6 항에 기재된 집진기 플리츠 필터용 여과재를 사용하여 이루어지는, 집진기 플리츠 필터.
  8. 제 7 항에 기재된 집진기 플리츠 필터를 사용한, 중풍량 펄스제트 타입 집진기.
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