KR20240038044A - 에어 필터용 여과재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20240038044A
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노조미 타시로
마사시 사토
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호쿠에츠 코포레이션 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 과제는, PFAS 및 실록산 화합물을 포함하지 않고, 또한, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 에어 필터용 여과재를 제공하는 것이다. 본 개시에 따른 에어 필터용 여과재는, 습식 부직포로 이루어지는 에어 필터용 여과재에 있어서, 바인더 수지와 발수제를 포함하고, 상기 발수제는 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하고, 상기 바인더 수지와 상기 발수제는 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

에어 필터용 여과재 및 그 제조 방법
본 개시는, 반도체, 액정, 식품 공업용의 클린 룸, 빌딩 공조(空調) 또는 공기 청정기 등에 설치되는 에어 필터에 이용되는 에어 필터용 여과재(濾材)에 관한 것이다.
공기 중의 서브 미크론 또는 미크론 단위의 입자를 포집 제거하기 위해서는, 일반적으로, 에어 필터용 여과재를 구비한 에어 필터가 이용된다. 에어 필터는, 포집 가능한 입자경, 및 그 포집 효율에 따라, 조진용(粗塵用) 필터, 중고성능 필터, HEPA 필터, ULPA 필터 등으로 분류된다. 후자(後者)가 될수록, 입자경이 작은 입자를 포집 가능하며, 또한 포집 효율이 높은 필터이다.
에어 필터용 여과재에는, 필요로 하는 입자의 포집 효율을 갖는 것과 함께, 송풍 에너지를 올리지 않도록, 압력 손실이 낮은 것이 요구된다. 포집 효율과 압력 손실의 지표값으로서는, 수 1에 나타내는 PF값이 있고, 이 값이 높을수록, 포집 효율이 높고 압력 손실이 낮은, 우수한 여과재인 것을 나타낸다.
[수 1]
여기에서, 투과율[％] ＝ 100 ― 포집 효율[％]
또한, 에어 필터용 여과재에는, 가공 시 및 통풍 사용 시에 갈라짐이나 찢어짐을 일으키지 않기 위해, 충분한 강도를 갖는 것이 요구된다.
또한, 에어 필터용 여과재에 요구되는 물성으로서, 발수성(撥水性)이 있다. 충분한 발수성을 가짐으로써, 기온의 변화에 따른 결로나 습도가 높은 공기가 통풍했을 때에, 물방울에 의해 여과재의 구멍을 막는 문제의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 바다에 가까운 장소에서는, 여과재에 포집된 해염(海鹽) 입자가 공기 중의 수분에 의해 액화되어 유출되는, 조해(潮解) 현상을 방지할 수 있다. 한편, 발수성이 낮으면, 여과재를 에어 필터 유닛에 가공할 때에 이용하는 시일제나 핫멜트 등이 스며드는 문제가 있다.
여과재에 발수성을 부여하기 위해서는, 불소계 발수제 및／또는 실리콘계 발수제를 부착시키는 방법(예를 들면, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2 참조)이 널리 이용되고 있다.
불소계 및 실리콘계 이외의 발수제를 이용한 여과재의 예로서, 합성 파라핀을 이용하는 방법(예를 들면, 특허문헌 3 참조), 알킬케텐 다이머를 이용하는 방법(예를 들면, 특허문헌 4 참조)을 들 수 있다.
일본 특허공개 평 2-175997호 공보 일본 특허공개 평 9-225226호 공보 WO97／04851호 공보 WO02／016005호 공보 일본 특허공개 2017-222827호 공보 WO2017／199726호 공보
그러나, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 개시되는 기술에 있어서, 불소계 발수제를 구성하는 퍼플루오로알킬 화합물(이하, PFAS라고 약기함)은, 난분해성이며 또한 생물 축적성이 높기 때문에, 세계적으로 그 사용을 규제하는 움직임이 있다. 또한, 실리콘계 발수제를 구성하는 실록산 화합물 및 그 축합물인 환상(環狀) 실록산은, 반도체 기판이나 유리 기판의 표면에 부착되어 제품 수율의 저하나 시싱(cissing) 발생의 원인이 되는 문제를 갖고 있다. 또한, 환상 실록산은, PFAS와 마찬가지로 난분해성이며 또한 생물 축적성이 높기 때문에, 그 사용을 규제하는 움직임이 있다.
또한, 특허문헌 3 또는 특허문헌 4에 개시되는 기술에 있어서, 어느 방법도, 여과재의 PF값, 강도 및 발수성의 물성 밸런스를 취하는 것이 어려웠다.
상기와 같이, PFAS 및 실록산 화합물을 포함하지 않는 에어 필터용 여과재가 요구되고 있지만, 종래의 기술에서는, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 여과재를 얻는 것이 어려웠다. 따라서, 본 개시의 과제는, PFAS 및 실록산 화합물을 포함하지 않고, 또한, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 에어 필터용 여과재를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의(銳意) 검토한 바, 바인더 수지와, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제를 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교함으로써 상기 과제가 해결되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명에 따른 에어 필터용 여과재는, 습식 부직포로 이루어지는 에어 필터용 여과재에 있어서, 바인더 수지와 발수제를 포함하고, 상기 발수제는 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하고, 상기 바인더 수지와 상기 발수제는 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 탄화수소계 폴리머가, 아크릴폴리머인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 보다 높은 발수성을 갖는 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 습식 부직포가, 유리 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 보다 높은 PF값을 갖는 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 바인더 수지가, 아크릴계 바인더 수지인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 발수제가 양이온성 발수제인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 바인더 수지와 상기 발수제의 고형분 질량 비율이, 상기 바인더 수지 100질량부에 대하여 상기 발수제가 10 ∼ 50질량부인 것이 바람직하다. 이 비율임으로써, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 여과재가 얻어진다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 발수제와 상기 이소시아네이트 가교 성분의 고형분 질량 비율(발수제／가교제)이, 95／5 ∼ 60／40인 것이 바람직하다. 이 비율임으로써, 특히 양호한 발수성이 얻어진다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 여과재 중에서의 상기 바인더 수지, 상기 발수제, 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계의 고형분 질량 함유율이, 여과재 전체에 대하여 2 ∼ 15질량％인 것이 바람직하다. 이 비율임으로써, PF값과 강도의 물성 밸런스가 특히 좋은 여과재가 얻어진다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 바인더 수지와, 상기 발수제 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계와의 질량 비율은, 상기 바인더 수지 100질량부에 대하여, 상기 발수제 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계가 11 ∼ 70질량부인 것이 바람직하다. 이 비율임으로써, 특히 발수성과 강도의 물성 밸런스가 좋은 여과재가 얻어진다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재의 제조 방법은, 섬유의 슬러리를 습식 초지법에 의해 시트화하여, 습윤 상태의 시트를 형성하는 공정과, 상기 습윤 상태의 시트를, 바인더 수지, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제, 및 이소시아네이트 가교 성분을 포함하는 수성 분산액에 함침하는 공정과, 상기 수성 분산액에 함침한 습윤 상태의 시트를 가열하여 건조시키고, 또한 상기 바인더 수지 및 상기 발수제를 상기 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교시켜, 건조 시트를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 제조 방법에 의해, PFAS 및 실록산 화합물을 포함하지 않고, 또한, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재의 제조 방법에서는, 상기 탄화수소계 폴리머가, 아크릴폴리머인 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법이면, 보다 높은 발수성을 갖는 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재의 제조 방법에서는, 상기의 섬유의 슬러리가, 유리 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법이면, 보다 높은 PF값을 갖는 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
본 개시에 의해, PFAS 및 실록산 화합물을 포함하지 않고, 또한, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 대해서 실시형태를 나타내어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 기재에 한정하여 해석되지 않는다. 본 발명의 효과를 발휘하는 한, 실시형태는 여러 가지의 변형을 해도 된다.
본 실시형태에 따른 바인더 수지는, 부직포의 섬유끼리를 접착시켜, 에어 필터용 여과재에 필요해지는 강도를 부여하기 위해 이용된다. 바인더 수지의 성분은, 예를 들면, 폴리아크릴산에스테르 수지, 폴리메타크릴산에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐알코올 등이며, 분자 중에 이소시아네이트 가교제와 반응 가능한 히드록시기, 아미노기, 카르복시기 등의 관능기를 갖는 것 중에서 선택된다. 폴리아크릴산에스테르 수지, 폴리메타크릴산에스테르 수지 등의 아크릴계 바인더 수지인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 따른 발수제는, 부직포의 섬유에 부착되어, 에어 필터용 여과재에 필요해지는 발수성을 부여하기 위해 이용된다. 발수제의 주성분은, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머로 이루어진다. 발수제는, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 50질량％ 이상, 바람직하게는 80질량％ 이상, 더 바람직하게는 90질량％ 이상 포함한다. 탄화수소계 폴리머란, 탄화수소를 골격으로 하고, 산소나 질소 등을 포함하는 유기 화합물로 이루어지는 폴리머이며, 분자 중에 이소시아네이트 가교제와 반응 가능한 히드록시기, 아미노기, 카르복시기 등의 관능기를 갖는 것 중에서 선택된다. 탄화수소계 폴리머 중에서도 아크릴폴리머가 보다 바람직하다. 아크릴폴리머란, 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르를 주된 원료 모노머로 하여 중합된 폴리머이다. 아크릴폴리머는, 상기 원료 모노머를 50질량％ 이상, 바람직하게는 80질량％ 이상, 더 바람직하게는 90질량％ 이상 포함하여 합성된다. 이러한 탄화수소계 발수제의 예로서는, 아크릴폴리머로 이루어지는 UNIDYNE XF 시리즈(DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조), 탄화수소계 폴리머로 이루어지는 메이쉴드 시리즈(Meisei Chemical Works, Ltd. 제조) 등을 들 수 있고, 이들 시판품 중에서 선택해도 된다.
본 실시형태에 따른 이소시아네이트 가교 성분은, 발수제끼리, 바인더 수지와 발수제, 또는 바인더 수지끼리를 가교하여, 발수성을 향상시키기 위해 이용된다. 이소시아네이트 가교 성분으로서는, 시판되는 이소시아네이트 가교제를 이용해도 되고, 가교제의 성분은, 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트 등 중에서 선택된다. 또한, 이소시아네이트기는, 블록기가 부가된 블록 이소시아네이트인 것이 바람직하고, 블록기의 성분은, 3,5-디메틸파라졸, 메틸에틸케톤옥심, ε-카프로락탐 등 중에서 선택된다. 이소시아네이트 가교제를 사용함으로써, 바인더 수지 중 및 발수제 중의 친수기, 예를 들면 히드록시기, 아미노기 및 카르복시기가 가교에 사용되며, 또한 바인더 수지와 발수제 사이의 결합이 강고해지기 때문에, 발수성이 향상된다.
본 실시형태에 따른 이소시아네이트 가교 성분은, 이소시아네이트 가교제를 이용하는 것 외에, 이소시아네이트 가교 성분을 포함하는 발수제를 이용해도 된다(예를 들면, 특허문헌 5 또는 특허문헌 6 참조). 이소시아네이트 가교 성분을 포함하고, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 발수제인 것이 바람직하다.
발수제는 양이온성 발수제인 것이 바람직하다. 양이온성임으로써 발수성이 더욱 향상된다. 특히 습식 부직포가 유리 섬유를 포함할 때, 발수제의 유리 섬유에의 정착성이 향상되기 쉽기 때문에, 발수제가 여과재 중에 남기 쉽다. 이 때문에, 발수성이 향상되기 쉽다.
바인더 수지와 발수제가 모두 아크릴계 수지 화합물인 경우, 본 실시형태에서의 바인더 수지는, 폴리아크릴산에스테르의 원료 모노머인, 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르에 대해서, 에스테르 부분의 탄소수가 8 이하인 것이 주(아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르 중에서 바람직하게는 80질량％ 이상, 보다 바람직하게는 90질량％ 이상)인 아크릴계 수지 화합물인 것이 바람직하다. 에스테르 부분의 탄소수가 8을 초과하면, 접착 강도가 얻어지기 어려울 우려가 있다.
또한, 본 실시형태에서의 발수제는, 폴리아크릴산에스테르의 원료 모노머인, 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르에 대해서, 에스테르 부분의 탄소수가 8을 초과하는 것이 주(아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르 중에서 바람직하게는 80질량％ 이상, 보다 바람직하게는 90질량％ 이상)인 아크릴계 수지 화합물인 것이 바람직하다. 여기에서 발수제에 있어서, 에스테르 부분은 탄화수소기인 것이 바람직하다. 이 탄화수소기는, 직쇄상이어도 분기상이어도 좋고, 포화 탄화수소여도 불포화 탄화수소여도 좋고, 더욱이는 지환식 또는 방향족의 환상을 갖고 있어도 좋다. 이들 중에서도, 직쇄상인 것이 바람직하고, 직쇄상의 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 상기 에스테르 부분의 탄소수는, 9 이상인 것이 바람직하고, 12 이상인 것이 보다 바람직하다. 탄소수가 8 이하이면, 발수 처리제로서 충분한 발수성을 발휘할 수 없다.
본 실시형태에서, 바인더 수지와 발수제의 고형분 질량 비율(바인더 수지／발수제)은, 바인더 수지를 100질량부로 했을 때에 발수제가 10 ∼ 50질량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 15 ∼ 45질량부이며, 더 바람직하게는 20 ∼ 40질량부이다. 이 비율임으로써, PF값, 발수성 및 강도의 물성 밸런스가 좋은 여과재가 얻어진다. 발수제의 질량 비율이 5질량부보다 낮으면, 충분한 발수성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 발수제의 질량 비율이 50질량부보다 높으면, 바인더 수지의 존재량이 상대적으로 적어지기 때문에, 충분한 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다.
본 실시형태에서, 이소시아네이트 가교 성분으로서 이소시아네이트 가교제를 이용하는 경우의, 발수제와 가교제의 고형분 질량 비율(발수제／가교제)은, 95／5 ∼ 60／40인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80／20 ∼ 70／30이다. 가교제의 질량 비율이 95／5보다 낮으면, 가교가 불충분해져 충분한 발수성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 가교제의 질량 비율이 60／40보다 높으면, 발수제의 존재량이 적어져 충분한 발수성이 얻어지지 않을 우려가 있다.
본 실시형태에서, 여과재 중에서의 바인더 수지, 발수제, 및 이소시아네이트 가교 성분의 합계의 고형분 질량 함유율은, 여과재 전체에 대하여 2 ∼ 15질량％인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4 ∼ 10질량％이다. 이들 성분의 합계의 함유율이 2질량％보다 낮으면, 충분한 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 합계의 함유율이 15질량％보다 높으면, 충분한 PF값이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 바인더 수지와, 발수제 및 가교 성분의 합계와의 질량 비율은, 바인더 수지를 100질량부로 했을 때에 11 ∼ 70질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 22 ∼ 50질량부이다.
본 실시형태에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 발수성은 300㎜ 수주(水柱) 높이 이상인 것이 바람직하고, 508㎜ 수주 높이 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 여과재 단체(單體)에서의 인장 강도는 0.30kN／m 이상인 것이 바람직하고, 0.40kN／m 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서, 바인더 수지, 발수제, 및 이소시아네이트 가교 성분은, 각 성분이 서로 혼합된 수성 분산액으로서, 습윤 상태에 있는 습식 부직포에 함침 부여되고, 그 후에, 습식 부직포를 가열함으로써 건조 및 가교된다. 이때의 가열 방법은, 초지기에 있어서는, 다통식 드라이어, 양키 드라이어, 열풍 건조기 등이 이용되고, 수초(手抄) 장치에 있어서는, 로터리 드라이어, 순환 건조기 등이 이용된다. 가열 온도는, 함침액의 수분을 제거하는 초기 단계에서는 80 ∼ 150℃, 보다 바람직하게는 100 ∼ 140℃이다. 초기 가열 온도가 150℃보다 고온이면, 수분과 이소시아네이트 가교 성분과의 가교 반응이 진행되기 쉬워져, 충분한 발수성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 시트 중의 수분이 충분히 제거된 후의 가열 온도는 120 ∼ 200℃, 바람직하게는 130 ∼ 180℃, 보다 바람직하게는 150 ∼ 170℃이며, 블록기가 분리되어 가교 반응이 일어나기 위해 충분한 온도여야 한다. 시트 중의 수분이 충분히 제거된 후의 가열 시간은, 30초 이상이 바람직하고, 50초 이상이 보다 바람직하다. 또한, 건조 시트가 얻어진 후에, 가교 반응을 확실히 하기 위해 추가적인 가열 처리(큐어링)를 행해도 된다. 큐어링의 가열 시간은, 1분 이상이 바람직하고, 3분 이상이 보다 바람직하다. 이들 가열 시간은, 생산 효율을 저하시키지 않는 범위에서, 길게 설정된다.
본 실시형태에서는, 함침에 이용하는 수성 분산액에, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 소포제 등의 첨가제를 적절히 첨가할 수 있다.
본 실시형태에 따른 습식 부직포는, 유리 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 유리 섬유는 높은 강성(剛性)을 갖고 있기 때문에, 여과재 내에서, 공기가 통과하기 위해 필요한 공극(空隙)을 충분히 유지할 수 있어, 높은 PF값을 얻을 수 있다. 유리 섬유로서는, 유리 울 섬유, 쵸프트(chopped) 유리 섬유 등을 이용할 수 있다.
본 실시형태에서, 유리 섬유의 평균 섬유경은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 0.1 ∼ 10㎛인 것이 바람직하고, 0.2 ∼ 7㎛인 것이 보다 바람직하다. 이 범위임으로써, 압력 손실과 포집 효율의 밸런스가 좋은, 즉 PF값이 높은 여과재가 된다. 또한, 평균 섬유경이 다른 2종 이상의 유리 섬유를 포함시켜도 된다. 더 높은 포집 효율을 얻기 위해서는, 유리 섬유의 적어도 일부가 섬유경 1㎛ 미만의 유리 섬유인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 습식 부직포를 구성하는 섬유로서, 유리 섬유 이외의 섬유를 이용해도 된다. 이들 섬유로서는, 목재 펄프 등의 천연 섬유; 레이온 섬유 등의 재생 섬유; 폴리올레핀 섬유, 폴리우레탄 섬유, 비닐론 섬유 등의 합성 섬유를 들 수 있다. 이들 섬유의 배합량은, 유리 섬유가 갖는 PF값을 높이는 효과를 방해하지 않는 범위로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 섬유 전체의 30질량％ 이하, 보다 바람직하게는 20질량％ 이하, 더 바람직하게는 10질량％ 이하이다.
본 실시형태에 따른 에어 필터용 여과재의 제조 공정에서는, 원료 섬유를 수중(水中)에서 분산하여 원료 슬러리를 얻고, 이를 습식 초지법에 의해 시트화하여, 습윤 상태의 시트를 얻는다. 원료 섬유로서 유리 섬유를 많이 이용하는 경우는, 분산 및 초지에 이용하는 물이 산성인 것이 바람직하고, pH2 ∼ 4인 것이 보다 바람직하다. 산성하에서 분산 및 초지를 행함으로써, 유리 섬유끼리 접착하기 쉬워져, 강도를 높게 할 수 있다.
(실시예)
이하에 본 발명에 대해서 구체적인 실시예를 나타내어 설명하지만, 본 발명은 이들 기재에 한정되는 것은 아니다. 또, 예 중의 「부」는, 원료 슬러리 중의 섬유의 고형분 질량 비율, 또는 함침액 중의 성분의 고형분 질량 비율을 나타내고, 원료 슬러리에 있어서는 모든 섬유의 합계량을 100부로 하고, 함침액에 있어서는 바인더 수지를 100부로 했다. 또한, 예 중의 「％」는, 여과재 중의 성분의 고형분 질량 함유율을 나타낸다.
<실시예 1>
평균 섬유경 0.65㎛의 유리 울(B-06-F, Unifrax Co. 제조)을 60부, 평균 섬유경 2.44㎛의 유리 울(B-26-R, Unifrax Co. 제조)을 30부, 평균 섬유경 6㎛, 컷 길이 6㎜의 쵸프트 유리 섬유(EC-6-6-SP, Unifrax Co. 제조) 10부를 테이블 이해기(離解機)로 pH3.0의 산성수를 이용하여 이해하고, 원료 슬러리를 얻었다. 다음으로, 원료 슬러리를 초지하여, 습식 부직포를 얻었다. 또한, 아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 10부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 1부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 상기 습식 부직포에 함침 부여시키고, 130℃의 로터리 드라이어에서 건조시킨 후(건조 시간은 2분간), 또한 160℃의 건조기에서 2분간 가열을 행하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.1％였다.
<실시예 2>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 1.5부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.1％였다.
<실시예 3>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 5부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.2％였다.
<실시예 4>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 10부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.2％였다.
<실시예 5>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 13부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.2％였다.
<실시예 6>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 35부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 9부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.2％였다.
<실시예 7>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 50부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 13부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.3％였다.
<실시예 8>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 10부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 함침액의 습지에의 함침 부여 조건을 조정했으므로, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 2.2％였다.
<실시예 9>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 10부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 함침액의 습지에의 함침 부여 조건을 조정했으므로, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 14.7％였다.
<비교예 1>
함침의 공정을 제외한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다.
<비교예 2>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.4％였다.
<비교예 3>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 20부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.1％였다.
<비교예 4>
아크릴계 바인더 수지(BONKOTE AN-1190S, DIC Corporation 제조) 100부, 불소 아크릴계 발수제(AsahiGuard AG-E300, AGC Inc. 제조) 20부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 5.4％였다.
<비교예 5>
불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 100부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 2.5％였다.
<비교예 6>
불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 100부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 25부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 2.6％였다.
<비교예 7>
불소 및 규소를 포함하지 않는 양이온성 아크릴계 발수제(UNIDYNE XF-4001, DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조) 100부, 이소시아네이트 가교제(fixer ＃220, MURAYAMA Inc. 제조) 50부 및 물을 혼합하여 조제한 함침액을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 평량 70g／㎡의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 또, 여과재 중의 함침 성분의 함유율은 2.8％였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 에어 필터용 여과재의 평가는, 이하에 나타내는 방법을 이용하여 행했다.
<압력 손실>
압력 손실은, 유효 면적 100㎠의 에어 필터용 여과재에 면 풍속 5.3㎝／초로 통풍했을 때의 차압(差壓)으로서, 마노미터(마노스타 게이지 WO81, Yamamoto Electric Works Co., Ltd. 제조)를 이용하여 측정했다.
<투과율>
투과율은, 라스킨 노즐(laskin nozzle)에서 발생시킨 다분산 폴리알파올레핀(PAO) 입자를 포함하는 공기가 유효 면적 100㎠의 에어 필터용 여과재에 면 풍속 5.3㎝／초로 통풍했을 때의 상류 및 하류의 PAO 입자의 개수를 레이저 파티클 카운터(KC-22B, RION CO., LTD. 제조)를 이용하여 측정하고, 상류와 하류의 입자수의 비로부터 구했다. 대상 입자경은 0.10 ∼ 0.15㎛ 및 0.30㎛로 했다.
<PF값>
PF값은, 압력 손실 및 입자 투과율의 값으로부터, 수 1에 나타내는 식을 이용하여 계산했다. 대상 입자경은 0.10 ∼ 0.15㎛ 및 0.30㎛로 했다.
<인장 강도>
인장 강도는, 오토그래프 AGX-S(Shimadzu Corporation 제조)를 이용하여 시험 폭 1inch, 시험 길이 100㎜, 인장 속도 15㎜／min의 조건으로 측정을 행했다.
<발수성>
발수성은, MIL-STD-282에 준거하여 측정을 행했다.
상기 방법으로 행한 에어 필터용 여과재의 평가 결과를 표 1 ∼ 표 4에 나타냈다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
실시예 1 ∼ 9와 비교예 2 및 3을 비교하면, 발수제와 이소시아네이트 가교 성분을 병용함으로써, 발수성이 향상되고, 실시예 1, 2 및 8에서는 실용 가능한 발수성의 값(300㎜ 수주 높이 이상)을 나타내고, 실시예 3 ∼ 7 및 9에서는 실용상 충분한 발수성의 값(508㎜ 수주 높이 이상)을 충족시키는 것이 확인되었다. 이 병용의 효과는 특히 실시예 2 ∼ 5와 비교예 3과의 비교에 의해 확인할 수 있다. 즉, 바인더 수지와 발수제를 배합하는 비교예 3보다, 이소시아네이트 가교 성분을 더 더한 실시예 2 ∼ 5로 함으로써, 발수성이 290㎜ 수주 높이(비교예 3) 내지 420㎜ 수주 높이(실시예 2), 550㎜ 수주 높이(실시예 3), 690㎜ 수주 높이(실시예 4), 700㎜ 수주 높이(실시예 5)로 향상되고 있음을 알 수 있다.
실시예 1과 비교예 3을 비교하면, 실시예 1에서는 이소시아네이트 가교 성분을 약간 더함으로써 비교예 3의 절반의 발수제 첨가량이어도 비교예 3보다 높은 발수성을 얻을 수 있었다.
실시예 1 ∼ 9와 비교예 4를 비교하면, 본 발명에 의해, 불소계 발수제를 이용한 경우와 동등하게, PF값, 발수성 및 인장 강도의 물성 밸런스가 좋은 여과재가 얻어지는 것이 확인되었다.
또한 비교예 1과 비교예 5를 비교하면, 발수제만으로는 인장 강도를 부여하는 일이 없음을 알 수 있다. 또한, 비교예 5와 비교예 6, 7을 비교하면, 바인더 수지를 포함시키지 않고 발수제만을 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교해도, 바인더 수지가 포함되어 있지 않으면 인장 강도를 부여하는 일이 없음을 알 수 있다. 비교예 6과 비교예 7을 비교하면, 발수제와 이소시아네이트 가교 성분을 포함하고, 바인더 수지를 포함하지 않는 배합일 때에는, 이소시아네이트 가교 성분의 배합량의 다소(多少)는 인장 강도에는 무관함을 알 수 있다.
이상으로부터, 실시예 1 ∼ 9에서는, 바인더 수지가 충분한 인장 강도를 부여하고, 바인더 수지와 발수제가 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교되고, 이때, 발수제가 발수성을 부여하고 있음을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 습식 부직포로 이루어지는 에어 필터용 여과재에 있어서,
    바인더 수지와 발수제를 포함하고,
    상기 발수제는 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하고,
    상기 바인더 수지와 상기 발수제는 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교되어 있는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화수소계 폴리머는 아크릴폴리머인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 습식 부직포는, 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더 수지는, 아크릴계 바인더 수지인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발수제는 양이온성 발수제인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더 수지와 상기 발수제의 고형분 질량 비율은, 상기 바인더 수지 100질량부에 대하여 상기 발수제가 10 ∼ 50질량부인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발수제와 상기 이소시아네이트 가교 성분의 고형분 질량 비율(발수제／가교제)은, 95／5 ∼ 60／40인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    여과재 중에서의 상기 바인더 수지, 상기 발수제, 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계의 고형분 질량 함유율은, 여과재 전체에 대하여 2 ∼ 15질량％인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더 수지와, 상기 발수제 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계와의 질량 비율은, 상기 바인더 수지 100질량부에 대하여, 상기 발수제 및 상기 이소시아네이트 가교 성분의 합계가 11 ∼ 70질량부인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
  10. 섬유의 슬러리를 습식 초지법에 의해 시트화하여, 습윤 상태의 시트를 형성하는 공정과,
    상기 습윤 상태의 시트를, 바인더 수지, 분자 중에 불소 및 규소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제, 및 이소시아네이트 가교 성분을 포함하는 수성 분산액에 함침하는 공정과,
    상기 수성 분산액에 함침한 습윤 상태의 시트를 가열하여 건조시키고, 또한 상기 바인더 수지 및 상기 발수제를 상기 이소시아네이트 가교 성분에 의해 가교시켜, 건조 시트를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄화수소계 폴리머는 아크릴폴리머인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 섬유의 슬러리는, 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
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