KR20240066182A

KR20240066182A - 전기 집진기 및 그것을 이용한 집진 방법

Info

Publication number: KR20240066182A
Application number: KR1020247013542A
Authority: KR
Inventors: 타카아키 하세가와; 히로유키 모리야마
Original assignee: 가부시키가이샤 크리에이티브 테크놀러지
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2022-10-04
Publication date: 2024-05-14
Also published as: WO2023058652A1; JPWO2023058652A1; CN118055808A; TW202335746A

Abstract

프레스 가공 등의 재료 가공 시에 발생하는 티끌 이물을, 정전기력을 이용하여 보다 확실하게 집진할 수 있음과 함께, 설치성도 좋고, 게다가 안전하게 사용할 수 있는 바와 같은 전기 집진기를 제공한다.
티끌 이물을 정전기력으로 집진하는 전기 집진기로서, 적어도, 티끌 이물을 접촉시켜서 유지하는 집진층과, 제1 전극층과, 제2 전극층과, 절연층을 구비하여 이들이 적층되어서 이루어지는 적층 시트와, 상기 제1 및 제2 전극층 사이에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하고, 절연층은 적어도, 집진층과 제1 전극을 절연하는 제1 절연층과, 제1 전극층과 제2 전극층을 절연하는 제2 절연층과, 제2 전극층과 상기 제2 전극층의 하부를 절연하는 제3 절연층을 가지며, 상기 제1 및 제2 전극층은 표면 저항률이 10⁴~10⁸Ω인 필름을 이용하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기이다.

Description

전기 집진기 및 그것을 이용한 집진 방법

본 발명은 절삭 가공이나 펀칭 가공이나 재단 가공 등의 재료 가공에 의해 직접 티끌 이물이 발생하는 분야, 혹은 포장기나 곤포기 등으로 재료가 닳는 분야, 장치의 가동부(可動部)나 문의 개폐부 등의 가동(稼動)에 의한 마모로 간접적으로 티끌 이물이 발생하는 분야, 특히 프레스 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시할 때에 발생하는 닳아서 떨어진 분말이나 분진 등의 티끌을, 정전기력을 이용하여 집진할 수 있는 전기 집진기에 관한 것이다.

재료 가공, 예를 들면 프레스 가공 시에 피가공품(워크)을 금형으로 펀칭할 때, 펀칭된 워크와 금형의 닳음 등에 의해, 닳아서 떨어진 분말이나 분진 등의 티끌 이물이 발생한다. 이와 같은 재료 가공의 장면에서 발생한 티끌 이물은 구동이나 기압, 열에 의해 발생하는 기류의 영향(예를 들면, 금형이면 그 개폐 시의 부압)에 의해 워크면에 유입되거나, 나아가서는 미세한 분진은 장시간 공중을 부유해 주위의 환경을 오염시키거나, 자연 낙하되어 워크 상에 부착됨으로써, 그 후의 가공 시의 타흔이나 패임, 흠집, 혼입 등의 제품 불량의 원인이 되는 것이 염려된다.

그 때문에, 이와 같은 티끌 이물에 기인하는 상기 불량의 대책에는 종래부터, 예를 들면 티끌 이물이 자성 금속인 경우에는 마그넷에 의한 흡착이나, 혹은 에어 흡인에 의한 제거와 같은 방법이 채용되고 있다.

그러나, 마그넷의 적용 효과는 대상이 자성체에 한정되므로, 비자성 금속이나 그 밖의 재질을 대상으로 한 티끌 이물에 대하여는 효과가 없다. 한편으로 프레스기를 예로 들면, 그 성질 상, 분진이 가장 발생하는 편칭 순간은 금형이 밀폐 상태이며, 게다가 금형 해방 시는 부압이기 때문에, 이와 같은 경우 에어에 의한 흡인은 기대할 수 없고, 에어에 의한 흡인으로는 집진 효과는 낮다.

한편, 티끌 이물에 대하여 에어를 분사하여 그에 의한 날려버림 효과로 티끌 이물을 제거하는 방법도 종래부터 이용되고 있고, 예를 들면 특허문헌 1에서는 그보다도 선행하는 기술에서의 프레스 장치에서, 하측 금형과 녹아웃 사이에 쌓이는 티끌 이물을 보다 효과적으로 제거하기 위해, 효과적으로 압축 가스를 소정의 부위에 공급하는 바와 같은 방법이 제안되고 있다. 그러나, 이와 같은 에어의 분사에 의한 방법은 큰 이물을 튕겨 내는 효과로서 비교적 유효하지만, 분진과 같은 미세한 티끌 이물에 대하여는 반대로 에어에 의해 블로우업·비산을 초래할 우려가 있기 때문에, 분진과 같은 미세한 티끌 이물까지를 고려하면, 워크로의 부착을 막는 효과로는 한정적이다.

그 밖에, 일반적인 이물 대책으로서 이용되고 있는 필터식이나 전기 집진식 등의 공기 청정기를 이용하는 방법으로는 그 구성 상 어느 정도의 크기 확보가 필요하기 때문에, 한정된 스페이스인 금형 등의 재료 가공 장치의 내부나 그 근방, 특히 티끌 이물이 많이 발생하는 펀칭날 근방으로의 설치는 곤란하며, 장치 밖에 설치한 경우는 장치 내부에서 발생한 파티클(티끌 이물)을 집진하는 효과는 기대할 수 없다. 또한, 장치 밖으로부터 장치 내부의 발진 장소에 공기 유로를 마련해 집진했다고 해도 전술한 에어 흡인과 동일하게 되어 집진 효과가 낮다.

한편, 종래부터 반도체나 액정 디스플레이의 제조 과정에서 문제가 되는 파티클(티끌 이물)을 흡착하여 집진하는 방법으로는 예를 들면 특허문헌 2에 기재되는 바와 같은 쿨롱형 정전 척을 이용하여 집진하는 방법이 제안되어 있다. 이와 같은 방법에 따르면, 상기한 바와 같은 마그넷에 의한 방법이나 에어를 이용한 방법에서의 단점이 없고 정전기를 이용하여 이물을 모을 수는 있다. 그러나, 이와 같은 쿨롱형 정전 척에서는 전극이 수평방향으로 늘어서 있기 때문에 전극의 극간에 전계는 발생하지만, 수평방향으로 전기력선이 집중되기 때문에 수직방향으로 전계는 거의 확산되지 않기 때문에, 접촉한 이물을 흡착시키는 효과에 대해서는 유리하긴 하지만, 부유하는 분진 등의 비교적 미세한 티끌 이물을 끌어오는 효과는 거의 없고, 한정적인 효과가 되어버린다. 추가로, 이 특허문헌 2에서의 실제 방법으로는 전극이 표면에 노출되어 설치되어 있기 때문에, 이와 같은 류의 구성을 채용하는 장치·기기를 사용하는 방법에서, 예를 들면 유전층이 파손된 경우에는 불꽃 방전을 야기하여 인화될 우려도 있으며, 안전성에 문제가 있기 때문에, 금형 등의 재료 가공 장치로의 사용에는 적합하지 않다.

또한, 정전 척으로는 대상물의 흡착력이나 유지력을 보다 높이기 위해, 전극 간 절연층을 사이에 두고 복수개의 전극층을 그 깊이방향으로 적층시킨 구성을 채용한 이른바 그라디언트 힘 발생형 정전 척도 종래부터 제안되고 있지만(예를 들면, 특허문헌 3이나 특허문헌 4를 참조), 이와 같은 그라디언트 힘 발생형 정전 척을 이용하고자 하는 경우이어도, 대체로 종래의 정전 척에서는 효율적이면서 신속한 흡착이나, 혹은 디척에 응답하기 위해 사용되는 전극은 금속 등의 양호한 도전성 물질이 사용되는데, 이와 같은 전극이 사용되는 종래의 정전 척에서는 이하와 같은 문제도 염려되고 있었다. 즉, 전극층 사이에 전압이 인가되면, 전극 간의 절연층이 콘덴서와 동일한 역할을 가지게 되고, 축전이 발생한다. 그리고 축전된 상태에서 예를 들면 흠집 등에 의해 전극 간의 절연이 손상된 경우, 콘덴서(절연층)에 축전된 전기 에너지가 방전을 일으킴으로써, 특히 사용 장소가 금형 등의 재료 가공 장치의 내부가 되는 바와 같은 상황에서는 사용되는 가공유나 기계유에 인화되어 화재의 원인이 되거나, 감전되었을 때는 인체에 영향을 강하게 줄 가능성이 있었다.

그 때문에, 종래의 정전 척의 구성을 그대로 전기 집진기로서 프레스 금형 등의 장치에 사용하는 것은 생각되고 있지 않았다.

일본 공개특허공보 특개2004-291012호 국제공개공보 WO2015/029698 국제공개공보 WO2005/091356 국제공개공보 WO2007/066572

따라서, 종래의 마그넷이나 에어 등을 이용한 방법과 같은 단점이 없고, 비자성 금속 등의 분진이나 미세한 분진까지도 보다 확실하게 집진할 수 있음과 함께 설치성도 좋고, 게다가 금형 등의 재료 가공 장치의 내부나 그 근방에 설치했다고 해도 발화·화재 등의 위험이 없는 바와 같은 전기 집진기에 대해 본원의 발명자들이 예의 검토한 결과, 전극 간 절연층을 사이에 두고 복수개의 전극층을 그 깊이방향으로 적층시킨 이른바 그라디언트 힘 발생형 정전 척 구조를 채용하면서도, 특히 전극으로서 소정의 표면 저항값을 가지는 것을 이용함으로써 달성할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다.

따라서, 본 발명의 목적은 프레스 가공 등의 재료 가공이나 그 밖에 닳음이나 마모가 일어나는 분야에서 발생하는 티끌 이물을, 정전기력을 이용하여 보다 확실하게 집진할 수 있음과 함께, 재료 가공 장치에서도 안전하게 사용할 수 있는 바와 같은 전기 집진기를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.

〔1〕티끌 이물을 정전기력으로 집진하는 전기 집진기로서,

적어도, 티끌 이물을 접촉시켜서 유지하는 집진층과, 제1 전극층과, 제2 전극층과, 절연층을 구비하여 이들이 적층되어서 이루어지는 적층 시트와, 상기 제1 및 제2 전극층 사이에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하고, 절연층은 적어도, 집진층과 제1 전극을 절연하는 제1 절연층과, 제1 전극층과 제2 전극층을 절연하는 제2 절연층과, 제2 전극층과 상기 제2 전극층의 하부를 절연하는 제3 절연층을 가지며, 상기 제1 및 제2 전극층은 표면 저항률이 10⁴~10⁸Ω인 필름을 이용하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔2〕 제1항에 있어서,

제1 전극층은 상기 전극층의 두께방향으로 관통하는 복수개의 결손부를 가지며, 상기 결손부의 면적 비율이, 제1 전극층 전체의 면적에 대하여 3%~50%임과 함께, 윗면에서 봤을 때에서 상기 결손부를 포함시킨 제1 전극층이 제2 전극층보다도 단부(端部)에서 2~10㎜ 크고,

또한, 제1 및 제2 전극층은 적층 시트의 두께방향에 대하여 제2 절연층을 사이에 두고 적층되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔3〕 제1항 또는 제2항에 있어서,

사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 집진 대상에 도체를 포함하는 경우, 제1 전극층에 인가하는 전압을 -y킬로볼트(㎸)로 하며, 제2 전극층에 인가하는 전압을 x킬로볼트(㎸)로 한 경우, y≤1.7x+2.2를 만족하도록 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔4〕 제1항 또는 제2항에 있어서,

사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 0V~플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 집진 대상에 도체를 포함하지 않는 경우, 제2 전극층에 0V 이상의 전압을 인가하며, 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 제1 전극층에 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔5〕 제1항 또는 제2항에 있어서,

추가로, 대상물에 밀착하여 설치 및 고정시키기 위한 밀착 고정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔6〕 제1항 또는 제2항에 있어서,

집진층에는 탄성률이 0.5㎫이상 10㎫ 이하임과 함께, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa)가 0.01㎛ 이상 0.55㎛ 이하의 수지 재료, 또는 점착 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.

〔7〕 제1항 또는 제2항에 기재된 전기 집진기를 이용하여 도체를 포함하는 티끌 이물을 집진하는 방법으로서,

사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 제1 전극층에 인가하는 전압을 -y킬로볼트(㎸)로 하며, 제2 전극층에 인가하는 전압을 x킬로볼트(㎸)로 한 경우, y≤1.7x+2.2를 만족하도록 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 집진 방법.

〔8〕 제1항 또는 제2항에 기재된 전기 집진기를 이용하여 도체를 포함하지 않는 티끌 이물을 집진하는 방법으로서,

사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 0V~플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 제2 전극층에 0V 이상의 전압을 인가하며, 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 제1 전극층에 인가하는 것을 특징으로 하는 집진 방법.

본 발명에 따르면, 프레스 가공 등의 재료 가공 시에 발생하는 티끌 이물로서 비자성 금속 등의 분진이나 미세한 분진을, 정전기력을 이용하여 보다 확실하게 집진할 수 있음과 함께, 설치성도 좋고, 게다가 재료 가공 장치에서 안전하게 사용할 수 있는 바와 같은 전기 집진기를 제공할 수 있다. 본 발명의 기술은 재료 가공 이외의 분야, 예를 들면, 포장기나 곤포기 등으로 재료가 닳는 분야, 장치의 가동부나 문의 개폐부 등의 가동에 의한 마모로 간접적으로 티끌 이물이 발생하는 분야 등에서도 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 전기 집진기의 일례를 나타내는 것이고, (i)은 외관 사시도이며, (ii)는 절단면 설명도이고 (i)의 A-A 절단면의 일부이다.
도 2는 제1 전극층의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 전기 집진기에 발생하는 전계의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예에서의 전기 집진기의 흡착성의 평가를 설명하는 사진이다. 도면 중의 흰색 화살표는 구리선(11)에 매달린 알루미늄편(12)이 전기 집진기에 끌어당겨지는 방향을 나타내는 것이다.
도 5는 본 발명의 전기 집진기를 프레스 금형(하측 몰드에서의 재료 절단 강재 부근의 장소)에 설치하여 평가하는 모습을 설명하는 모식 설명도이다.
도 6은 표 3에 나타낸 결과에 기초하여, 세로축에는 제1 전극층에 인가하는 마이너스 전압의 절댓값을, 가로축에는 제2 전극층에 인가하는 플러스 전압으로서 알루미늄편이 튕겨지지 않는 최대 인가 전압을 플롯한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 전기 집진기를 제대기(블리스터 포장기의 펀칭 몰드 부근 벽면)에 설치하여 평가하는 모습을 설명하는 모식 설명도이다.
도 8은 본 발명의 전기 집진기를 반도체 후공정 장치(에어 블로우 세정부의 배기 덕트 후드 안둘레)에 설치하여 평가하는 모습을 설명하는 모식 설명도이다.

이하, 본 발명에 대해, 필요에 따라 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 숫자는 도면에서의 부호를 나타내는 경우가 있다.

본 발명의 전기 집진기는 적어도 집진층(부호: 2. 이하 마찬가지로 함)과, 제1 전극층(7)과, 제2 전극층(8)과, 절연층(3~5)을 구비하고, 도 1에 예시되는 바와 같이, 필요에 따라 사용 시에 설치시키는 대상물(이하, 단순히 "설치 대상물"이라고 하는 경우가 있음. 예를 들면 도 3의 부합(10)이 그에 해당함.)에 밀착하여 설치 및 고정하기 위한 밀착 고정 수단(예를 들면, 밀착 고정층(6))이 이용되어 적층되어서 이루어지는 적층 시트(1)를 구비한다(한편, 적층 시트(1)를 전기 집진기와 구별하지 않고 기재하는 경우가 있음). 절연층은 동도면과 같이, 적어도, 집진층과 제1 전극층을 절연하는 제1 절연층(3)과, 제1 전극층과 제2 전극층을 절연하는 제2 절연층(4)과, 제2 전극층과 상기 제2 전극층의 하부를 절연하는 제3 절연층(5)을 가진다. 나아가서는, 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 전압을 인가하는 전원 장치(도시외)를 구비한다. 한편, 상기 "제2 전극층의 하부"란 적층 시트(전기 집진기)의 층 구성에 의해 적절히 변할 수 있지만, 예를 들면, 상기 밀착 고정 수단과 같이 상기 제2 전극층의 하부에 배치되는 다른 구성이나, 혹은 그와 같은 다른 층을 마련하지 않는 경우에는 설치 대상물이 그에 상당하는 것이 된다. 그 때문에, 제2 전극층과 그와 같은 다른 층이나 설치 대상물과 절연하기 위해 제3 절연층(5)을 마련하도록 한다.

<전극층>

본 발명에서 사용되는 전극층은 상기와 같이, 적어도, 제1 전극층(7)과, 제2 전극층(8)을 구비하고, 적합하게는 그들을 적층 시트의 두께방향에 대하여 절연층(제2 절연층)을 사이에 두고 적층시킨 구조를 채용하는 것이 좋다. 이와 같은 적층 구조를 채용함으로써, 종래의 전기 집진기와는 달리 집진 구조의 집적화가 가능하고, 두께를 저감할 수 있는 점에서 유리하다. 그리고 본 발명의 전극층으로는 소재나 형상 등은 제한되지 않지만, 표면 저항률이 10⁴~10⁸Ω인 필름을 이용한다. 한편, 표면 저항률의 단위에 대해서는 통상 "Ω/sq." 등으로 나타내지는 경우가 있다. 표면 저항률이 오름에 따라, 소비 전류가 증가하고 전압 강하가 발생하며, 끌어당김 거리가 감소하기 때문에, 바람직하게는 10⁴~10⁵Ω, 더 바람직하게는 10⁴Ω인 필름을 이용하면 좋다. 이와 같은 표면 저항률을 가지도록 함으로써 전류량이 억제되고, 절연층(콘덴서)에 대한 축전이 대폭적으로 감소한다. 또한, 절연층의 파손 등에 의해 절연이 손상된 바와 같은 경우이어도 축전된 에너지가 파손부로 흘러 들어갈 때에 저항인 전극층 표면을 통과하는 것이 되기 때문에 대폭적으로 전기 에너지를 저하시킬 수 있고, 인화의 리스크나 인체로의 영향 등을 억제하는 것이 가능하다.

여기서, 이와 같은 본 발명의 전극층의 소재로는 상기 소정의 표면 저항률을 가지게 되는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 적합하게는 상기 표면 저항률을 가지는 도전성 폴리머가 이용되고, 도전성 폴리머를 그대로 원하는 형상으로 가공할 수 있는 것이면, 그 도전성 폴리머를 그대로 필름 형상으로 가공한 것이나, 혹은 지지 기재(基材)를 마련하여 그 표면의 일부 또는 전부에 상기 도전성 폴리머가 도포되어서 이루어지는 필름 등을 채용할 수 있다. 이와 같은 도전성 폴리머로는 상기와 같은 표면 저항값을 가지게 되는 것이라면 적절히 채용 가능하지만, 바람직하게는 폴리피롤계, 폴리아세틸렌계, 폴리티오펜계, 폴리아닐린계, 카본나노튜브 등의 폴리머를 예시할 수 있다. 이 중에서도 보다 바람직하게는 안정성의 면으로부터, 폴리피롤계, 폴리티오펜계를 사용하는 것이 좋다. 나아가서는, 상기와 같은 표면 저항값을 가지게 되는 것이라면, 사용되는 소재로는 상기 도전성 폴리머만큼 한정되지 않고, 적어도 상기 도전성 폴리머를 가지면, 그와 함께 도료에서 통상 사용되는 바와 같은 안료, 유기 색소 등을 포함한 도료 조성물의 형태이어도 된다. 한편, 도포하는 방법에 대해서는 도료 등의 통상의 도포 방법을 채용할 수 있다.

지지 기재를 이용하는 경우, 지지 기재로는 특별히 한정되지 않고, 수지 기재나 고무류나 종이 등을 사용할 수 있는데, 가공성의 점에서 뛰어나기 때문에, 바람직하게는 수지 기재를 사용한다. 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 비정성 폴리에틸렌테레프탈레이트(A-PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네트(PC), ABS 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드6(PA6), 폴리아미드66(PA66), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI) 등을 들 수 있는데, 이 중에서도 가공 시의 크랙이 발생하기 어렵고 가공성의 점에서 PET, PC, PP가 보다 바람직하다.

이와 같은 지지 기재에 도전성 폴리머가 도포된 경우의 본 발명의 전극층의 예로는 예를 들면, 나가오카 산교 가부시키가이샤 제품인 스타클리어-NAS(상품명)나, 다이니혼 패키지 가부시키가이샤의 다이크레아(상품명)나, 가부시키가이샤 마루아이 제품인 SCS 도전성 시트 등을 구체적으로 들 수 있다. 또한, 도전성 폴리머로는 아키레스 가부시키가이샤 제품인 ST폴리(상품명) 등을 사용할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 전극층 각각의 두께에 대해서는 전기 집진기의 전체 구성이나 인가 전압, 사용 환경 등을 감안하여 적절히 조정될 수 있지만, 적층체의 유연성 유지를 위해 1~200㎛로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~100㎛로 하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 전극층의 형상에 대해서는 종래에서의 동등한 구조를 가지는 정전 척의 구성을 적절히 채용할 수 있고, 예를 들면, 각각의 전극층이 평판 형상, 반원 형상, 빗살 형상이나, 혹은 소정의 영역 내에서 전극층의 두께방향으로 관통하는 복수개의 결손부(개구부)를 복수개 가진 메쉬 형상 등으로 형성된 것이어도 된다. 한편, 상기 결손부는 원형이나 다각형이어도 된다.

그와 같은 전극층의 형상 중에서도, 바람직하게는 상부에 배치되는 제1 전극층(7)의 형상을 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 결손부(개구부:부호 9)를 복수개 가진 메쉬 형상의 전극층으로 하고, 한편으로, 제1 전극층보다도 하부에 배치되는 제2 전극층(8)의 형상은 평판 형상으로 형성하는 것이 좋다. 적어도, 제1 전극층과 제2 전극층의 형상을 그와 같이 조합함으로써, 제2 전극층으로부터의 전계의 누설을 적절한 정도로 많게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이 경우, 제1 전극층에서는 결손부의 면적 비율이 상기 제1 전극층 전체의 면적에 대하여 3%~45%가 되도록 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3%~50%, 더 바람직하게는 10%~45%, 보다 더 바람직하게는 10%~25%가 되도록 형성되는 것이 보다 바람직하다. 결손부를 이와 같은 면적 비율로 조정함으로써, 집진한 티끌 이물의 파지력이 확보되고, 집진 거리도 유지되기 때문에 바람직하다. 한편, 각 결손부의 크기는 예를 들면, φ7로 하는 것이 바람직하고, 또한, 소정의 영역 내에서 균일하게 배치·형성됨과 함께, 제1 전극층으로의 통전이 방해되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

나아가서는, 상기 제1 전극층과 제2 전극층에 대해서는 윗면에서 봤을 때에 상기 결손부를 포함시킨 제1 전극층의 전체 면적이 제2 전극층의 면적보다도 크고, 즉 제1 전극층이 제2 전극층을 덮을 수 있는 바와 같은 크기(면적, 외부 치수)를 가지도록 하는 것이 바람직하며, 상기 제1 전극층이 제2 전극층에 대하여, 최단부로부터 2~10㎜ 커지도록 형성되는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제1 전극 외주부(外周部)의 주변에 있는 티끌 이물이 중심부로 집진됨과 동시에, 티끌 이물은 제1 전극 내에 머물기 때문에 바람직하다. 여기서 말하는 "최단부에서"에 대해서는 제1 전극층과 제2 전극층의 중앙부(예를 들면, 중심이나 무게중심 등)끼리가 겹쳐지는 것을 상정한 경우에, 윗면에서 봤을 때, 외측 치수 차에 의해 발생하는 편측(임의의 단부)의 극간이 상기의 수치 범위 내인 것을 의미하는 것으로 한다. 예를 들면, 장방형이나 정방형 등이면, 중심끼리가 겹치도록 겹친 경우의 각 변마다 생기는 극간을 가리키고, 원끼리이면 반경 차에 의해 생기는 단부의 극간을 가리키며, 각 형상이 서로 달라도 되지만, 의미는 마찬가지로, 적어도 단부와 단부의 차가 상기의 수치 범위가 되는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 제1 전극층 및 제2 전극층에 대해서는 예를 들면 서로 극성이 다른 전압을 인가하거나, 혹은 한쪽 전극을 Ground(접지)로 하여 나머지 전극에 플러스 또는 마이너스 전압을 인가하는 등을 하여 서로 전위 차를 발생시키도록 한다. 그 때, 집진 대상물에 의해 적절히 조정하는 것이 바람직하다.

<절연층>

본 발명에서 사용되는 절연층으로는 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 적어도 소정의 제1 절연층(3)과, 제2 절연층(4)과, 제3 절연층(5)을 가지지만, 제2 절연층(4) 이외의 절연층의 재료로는 예를 들면, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에폭시, 및 아크릴 수지에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지가 사용된다. 이 중, 절연 특성이나 화학적 내성 등의 관점에서, 바람직하게는 폴리이미드를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로는 수지 필름을 이용하는 것이 좋고, 예를 들면, 캅톤(도레·듀폰사 제품 상품명), 유피렉스(우베고산사 제품 상품명) 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리이미드로 이루어지는 캅톤이다.

여기서, 본 발명에서는 상기 제2 절연층(4)으로서, 상기 제1 절연층(3)에서 열거된 바와 같은 소재를 사용할 수 있는데, 동일하게 절연 특성이나 화학적 내성 등의 관점에서, 바람직하게는 폴리이미드를 사용하는 것이 좋다. 그리고 이 제2 절연층(4)에 대해서는 인가 전압에 따라 다음과 같은 설계 사상을 반영시키는 것이 좋다.

즉, 본 발명의 전기 집진기는 프레스 금형과 같은 재료 가공 장치에 장착하여 사용하기 때문에, 프레스 펀칭 등의 가공에 의한 파티클의 발생, 개방에 의한 파티클의 인입이 반복되어 연속으로 계속되는 경우가 많고, 가동 중은 항상 집진을 계속함으로써 최대의 효과를 발휘하기 때문에, 장시간 전압을 가해 사용되는 설계가 필요해지며, 또한 제품마다 다른 가공 장치를 따른 형상으로 벤딩하여 사용하기 위해 외적인 스트레스가 불확정인 요소가 되기 때문에, 적어도 상기 제2 절연층에 대해서는 안전율을 높게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 전기 집진기에서는 인가 전압의 전위 차를 7㎸로 한 경우, 적어도, 내전압 약 28㎸에서 안전율 4 이상이 되도록 상기 제2 절연층(4)의 재료나 두께가 설계되는 것이 보다 바람직하고, 기재 두께가 75㎛를 가지는 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 적합한데, 인가 전압에 의해 적절히 조정되는 것이 바람직하다. 여기서, 예로서 든 상기 75㎛의 기재 두께에 대해서는 75㎛이고 1매의 필름이어도 되고, 바람직하게는 유연성과 내굴곡성 등의 관점에서, 그보다도 얇은 두께의 필름을 복수매, 예를 들면, 25㎛의 기재 두께의 폴리이미드를 3매 사용하여 합계 75㎛로 하는 것이 좋다. 한편, 여기서 말하는 "기재"란 폴리이미드 필름 자체를 말하고, 복수매를 적층시키는 경우에는 접착시키기 위한 층은 포함시키지 않는다.

또한, 제3 절연층(5)의 구성에 대해서는 상기 제1 절연층(3)과 동일하게 해도 되고, 혹은 인가 전압이나 급전 방법이나 밀착 고정층(6), 조립 시의 접착 재료 등에 따라 적절히 설정 가능하며, 바람직하게는 설치하는 장소(금형 등)에 대한 통전 대책의 관점에서, 밀착 고정층(6)으로부터 제3 절연층(5)까지를 합친 내전압이 안전율 5 이상이 되도록 적절히 선택하는 등 하는 것이 좋다.

<밀착 고정 수단>

본 발명에서는 바람직하게는 설치 대상물에 대하여 밀착하여 고정시키기 위한 밀착 고정 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 밀착 고정 수단으로는 본 발명의 전기 집진기를 대상물에 밀착·고정할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 도 1에서 예시하는 바와 같은 밀착 고정층(6)을 적합하게 들 수 있다. 상기 밀착 고정층(6)으로는 금형 등의 장치의 설치 장소에 접하는 층이 되고, 설치 장소에 따라 밀착성이 담보되는 바와 같은 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 설치 장소가 자성 금속인 경우에는 마그넷 시트가 적합하게 사용되고, 그 밖에 수지나 비자성 금속의 경우에는 실리콘계나 아크릴계 등의 점착제를 단독 또는 병용하여 사용할 수 있지만, 조금도 한정되지 않는다. 특히 금형 용도에서 금형에 직접 설치하는 경우에는 금형의 소재에는 자성 금속이 사용되기 때문에, 이 자성 금속에 대한 밀착성의 확보와 붙이고 떼어냄이 필요해지는 바와 같은 유지보수의 용이함으로부터 밀착 고정층으로서 마그넷 시트를 사용한 층으로 하는 것이 바람직하고, 좁은 극간에 장착하는 바와 같은 경우에는 자력이 강한 네오듐 마그네트 시트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 밀착 고정층(6)은 제2 전극층(8)과 설치 장소(금형 등) 사이에서 전계를 연결하는 역할을 담당하게 되기 때문에, 밀착이 중요해진다. 이로써, 측면 방향으로의 전기력선의 발생이 증가하는 것이나, 전기력선이 짧아짐으로써 전계 강도가 증가하는 것이 기대되고, 상방에 대하여 보다 강한 전계를 발생시킬 수 있다(일례로서, 도 3을 참조). 가령 밀착이 불충분한 경우, 집진 성능이 손상되는 경우가 있다. 밀착 고정층(6)의 두께는 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 적절히 설정 가능하다. 예를 들면, 금형에 적용할 때, 금형이 자성 금속이 아닌 경우도 금형에 밀착시키는 것이 바람직하고, 그 경우에는 밀착성을 확보할 수 있도록 금형의 소재에 맞추어 밀착 고정층의 재료나 구성을 적절히 변경 가능하다.

또한, 기계의 동작 상 방해가 되지 않는 경우, 볼팅(bolting)이나, 전기 집진기를 상부로부터 프레임으로 가압하는 등 편입을 실시함으로써, 상기 밀착 고정층을 사용하지 않고 간접적으로 밀착시킬 수도 있다.

<집진층>

본 발명에서 상기 집진층(2)은 집진 대상이 되는 티끌 이물이 직접 접하는 층이며, 정전기력에 의해 끌어당긴 티끌 이물의 유지를 보조하는 역할을 담당하는 것인 것이 바람직하다. 이와 같은 집진층(2)으로는 탄성률이 0.5㎫ 이상 10㎫ 이하, 바람직하게는 2㎫ 이상 3㎫ 이하임과 함께, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa)가 0.01㎛ 이상 0.55㎛ 이하, 바람직하게는 0.4㎛ 이상 0.5㎛ 이하의 수지 재료이거나, 및/또는 점착 재료를 사용하는 것이 좋다. 수지 재료의 구체예로는 실리콘 수지, 스티렌부타디엔고무, 클로로술폰화폴리에틸렌고무, 아크릴로니트릴부타디엔고무, 에틸렌프로필렌고무, 클로로프렌고무, 부타디엔고무, 불소고무, 이소부틸렌이소프렌고무, 우레탄고무 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 실리콘 수지가 적합하다. 상세한 원리는 분명하지는 않지만, 티끌 이물과의 사이에 분자 간 힘(판데르발스 힘)의 발생을 기대할 수 있음과 함께, 유지보수성이 좋기 때문에 바람직하다. 혹은 금형 등의 장치의 승강에 따르는 풍압 등에 의해 티끌 이물이 재비산되는 것 등을 방지하는 관점에서, 보다 바람직하게는 상기 수지 재료와 함께 점착 테이프 등의 점착 재료를 별도로 마련해도 된다. 또한 수지 재료나 점착 재료 등과 함께, PET 수지 등의 수지제 지지 기재를 마련해도 된다. 집진층(2)의 두께는 0.1~0.2㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.

<적층 시트>

그리고 지금까지와 같은 전극층, 절연층 및 집진층을 적어도 이용함과 함께, 필요에 따라 밀착 고정 수단을 이용하여 이들을 적층해서, 도 1에 예시된 바와 같은 적층 시트(1)로 한다. 전극층이 노출되지 않도록 각 절연층에 끼워 넣을 필요가 있고, 구체적인 방법으로는 절연층의 사이에 전극을 끼워 넣은 후에, 열과 압력을 가해 융착시키는 방법이 있다. 혹은 필요에 따라 본딩 시트나 접착제 혹은 점착제를 사용하여 접착시켜도 된다. 바람직하게는 제1 전극층(7)과, 제2 전극층(8)에 사용하는 수지 재료의 내열 온도가 낮은 것 등의 이유로부터, 실리콘계 등의 접착제를 사용하여 적층시키는 것이 좋다.

여기서, 상기 적층 시트(1)의 형상에 대해서는 상기 재료를 적층하여, 예를 들면 도 1과 같은 평판 형상으로 한 것을 그대로 사용하거나, 혹은 사용 상황·설치 장소 등에 따라 일부 혹은 전체의 형상을 목적에 따른 형상에 적절히 변경·가공해도 된다. 예를 들면, 적용되는 프레스 금형 등의 재료 가공 장치나 그 장치 내의 근소한 스페이스에도 설치가 가능한 바와 같이, 전체의 두께를 1㎜~5㎜ 정도로 한 평판 형상이나, 금형 등으로의 적용이면 그 형상에 맞춘 곡면 형상이나 입체의 형상으로 하는 것이 바람직하다.

<전원 장치>

상기와 같이 적층 시트(1)를 형성한 후에는 전극층에 전압을 인가하여 정전기력을 발생시키기 위한 전원 장치가 필요해진다. 전원 장치는 상기 적층 시트의 전극과 접속 단자 및 스위치(모두 도시외)를 통해 접속시킬 수 있어, 일반적으로 사용되는 것과 마찬가지인 것을 이용할 수 있고, 직류의 고전압을 발생할 수 있는 것이면 된다. 발생시키는 전압은 -10㎸~5㎸ 정도로 할 수 있고, 필요에 따라 필요한 전압까지 승압시킬 수 있는 승압 회로(고전압 발생 회로)를 구비하도록 해도 된다. 플러스 전압과 마이너스 전압을 발생시키는 개별의 전원을 병용해도 된다.

상기와 같은 적층 시트(1) 및 전원 장치를 구비하도록 하여 본 발명의 전기 집진기로 한다. 본 발명의 전기 집진기는 필요에 따라 센서나 제전 회로, 클리닝 기구 등이 별도로 마련되어도 되고, 또한, 예를 들면 전극층의 패턴의 변경 등, 본 발명의 목적의 범위에서 적절히 구성의 변경 및 추가 등이 실시되어도 된다.

<사용 형태>

상술한 바와 같이, 본 발명의 전기 집진기는 프레스 금형 등의 장치와 함께 이용되고, 예를 들면, 프레스 금형에 의한 프레스 가공 시에, 예를 들면 펀칭된 워크와 금형의 닳음 등에 의해 발생하는 분진 등의 티끌 이물을 집진할 수 있는 것인데, 상기 집진층(2)에서 티끌 이물이 보다 확실하게 흡착·유지되기 위해서는 상기 전극층에 인가하는 전압(전위 차)을 적절히 조정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 후술할 실시예와 같이, 본 발명자들의 추측에 의하면, 전극층에 인가하는 전압(전위 차)에 따라 티끌 이물을 집진층(전기 집진기 측)까지 끌어당길 수 있는 거리(끌어당김 거리)가 대체로 정해지고, 또한, 티끌 이물이 가지는 전하나 체적 저항률에 따라서는 티끌 이물이 일단은 집진층까지 끌어당겨졌다고 해도, 집진층(전기 집진기 측)과의 전하의 교환에 의한 대전의 변화나 과잉한 쿨롱력에 의한 운동 에너지 등에 기인하여, 집진층에 흡착·유지되지 않고 튕겨져버리는 현상이 확인되었다. 그에 추가로, 본 발명의 전기 집진기에서는 티끌 이물의 발생 장소(발진부) 근방에 장착하는 사용 방법인 경우가 많을 것이기 때문에, 상기 제1 전극층의 인가 전압은 티끌 이물 발생 장소(발진부)까지의 거리를 포함할 수 있는 바와 같은 끌어당김 거리를 발현할 수 있도록 적절히 설정하면 되고, 후술할 실시예에서의 평가 결과로부터 파악되는 바와 같이, 집진 대상이 도체가 아닌 경우(예를 들면, 집진 대상물의 전기 저항률이 10⁴Ω㎝ 이상과 같은 것인 경우)는 제2 전극층은 제로 볼트로부터 플러스의 전압을 인가할 수 있으며, 제로 볼트〔Ground(접지)〕하는 것이 바람직하다. 한편으로, 집진 대상에 전기 저항률이 10⁴Ω㎝ 이하와 같은 도체를 포함하는 경우는 제1 전극층에 인가하는 전압을 -y킬로볼트(㎸)로 하고, 제2 전극층에 인가하는 전압을 x킬로볼트(㎸)로 한 경우, 집진한 것이 튕겨서 재비산되는 것을 방지하기 위해, y≤1.7x+2.2를 만족하는 전압을 인가하면 되고, 안전성과 내전압으로부터 제1 전극층에 인가하는 전압이 최대이며 전위 차가 가장 작아지는 y=1.7x+2.2가 되도록 제2 전극층에 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여, 본 발명의 적합한 실시형태를 구체적으로 설명하는데, 본 발명이 이에 의해 한정되어 해석되는 것도 아니다.

<전기 집진기의 끌어당김성의 평가>

(1) 제1 전극층의 결손율과 끌어당김 거리의 CAE 해석

제1 전극층의 형상 최적화를 실시하기 위해, 전기 집진기의 집진층으로부터 수선 상의 전위와 그 거리를 CAE 해석 소프트(무라타소프트웨어사, 제품명: FEMTET)를 이용하여 전장해석을 실시하고, 거동 시의 공간 전위를 수치화했다.

도 1에 나타내는 바와 같은 사각판 형상의 적층 모델에 추가로, 집진층(2) 윗면 100㎜를 대기와 모방한 유사 공간을 모델로 했다. 제1 전극층(7)에 전위 -9㎸, 제2 전극층(8)에 전위 2㎸를 입력값으로 하고, 도 2에 나타내는 바와 같이 제1 전극층 모델의 결손부(개구부:부호 9)를 결손율로 하여, 표 1에 기재된 바와 같이 실시했다.

결과는 표 1에 나타내는 바와 같이, No.1~No.4는 100㎜를 초과하는 결과이며, 한편, No.5, 6은 대전 거리의 저하가 보여지고, 특히 No.6은 대폭적인 대전 거리의 저하가 보여졌다.

(2) 제1과 제2 전극층의 단부의 차와 끌어당김 거리의 CAE 해석

도 1에 나타내는 바와 같은 적층 모델에 추가로, 집진층(2) 윗면 100㎜를 대기와 모방한 유사 공간을 모델로 했다. 제1 전극층(7)에 전위 -9㎸, 제2 전극층(8)에 전위 2㎸를 입력값으로 하고, 제1 전극층(7)과 제2 전극층(8)을 중심끼리가 겹치는 경우를 상정하고, 제1 전극층(7)의 단부와, 그 단부에 대응하는 제2 전극층(8)의 단부에 발생하는 치수의 차(극간)를 편측 단부 차로 하여, 표 2의 기재와 같이 실시했다.

결과는 표 2에 나타내는 바와 같이, No.1~No.4는 목표값 50㎜를 만족하는 한편, No.5와 No.6은 미달이었다.

<전기 집진기의 제작>

우선, 도 1에 나타내지는 바와 같은 형상을 가지는 각 재료를 이용하여, 위의 층부터 순서대로 라미네이터로 적층하여 제작했다. 각 층의 접착은 폴리이미드 필름 점착 테이프의 실리콘계 점착제를 사용하여 접착시켰다.

집진층(2)에는 실리콘 수지 0.1㎜ 두께(가부시키가이샤 크리에이티브 테크놀러지 제품, 제품명:Ionpad)가 도포된 PET 필름 0.1㎜ 두께(총 두께 0.2㎜)를 1변 50㎜의 정방형으로 오려내 이용했다.

집진층(2)과 제1 전극층(7)의 절연성을 확보하기 위해, 제1 절연층(3)으로는 0.025㎜의 기재 두께의 폴리이미드 점착 테이프(테라오카 세이사쿠쇼사, 상품명: 760H #25)를 1변 50㎜의 정방형으로 오려내 적층했다.

후에 기술할 (1) (2) 평가에서는 제1 전극층(7)의 소재에는 PET 기재에, 폴리티오펜계 도전성 고분자를 사용한 도전성 도료가 1.6×10⁴Ω로 코팅된 0.050㎜ 두께의 필름(다이니혼 패키지사, 상품명: 다이크레아 DC-AN10⁴)을 이용했다. 또한, 후술할 (2) 평가에서는 제1 전극층(7)의 소재에는 PET 기재에, 카본나노튜브를 포함하는 도전성 도료가 1.5×10⁷Ω로 코팅된 0.5㎜ 두께의 필름(마루아이사, 상품명: SCS·V)에 대해서도 이용했다. 이들 각 필름을 1변 40㎜의 정방형으로 오려내, 직경이 7㎜인 원을 복수개 균일하게 도려내서 결손부(개구부: 부호 9)를 마련하고, 결손부의 면적 비율이 상기 제1 전극층 전체의 면적에 대하여 약 12%(표 1, No.2)가 되도록 가공하고, 이를 제1 전극층(7)으로 하며, 집진층 각 변으로부터 5㎜ 내측에 붙였다. 또한, 모서리부에 동박 테이프(도시외)를 붙여 집진층으로부터 밀려나오도록 붙였다.

제1 전극층(7)과 제2 전극층(8)을 절연하는 제2 절연층(4)으로는 기재 두께 0.025㎜의 폴리이미드 점착 테이프(테라오카 세이사쿠쇼사, 상품명: 760H #25) 1매와 폴리이미드 점착 테이프(오카모토사, 상품명: 1030E) 2매를 미리 3매로 적층하여 이루어지는 기재 합계 0.075㎜ 두께의 폴리이미드 필름을 이용했다.

후에 기술할 (1) (2) 평가에서는 제2 전극층(8)의 소재에는 PET 기재에, 폴리티오펜계 도전성 고분자를 사용한 도전성 도료가 1.6×10⁴Ω로 코팅된 0.050㎜ 두께의 필름(다이니혼 패키지사, 상품명: 다이크레아 DC-AN10⁴)을 이용했다. 후술할 (2) 평가에서는 제2 전극층(8)의 소재에는 PET 기재에, 카본나노튜브를 포함하는 도전성 도료가 1.5×10⁷Ω로 코팅된 0.5㎜ 두께의 필름(마루아이사, 상품명: SCS·V)에 대해서도 이용했다. 이들 각 필름을 1변 30㎜의 정방형으로 오려냄 가공하여 제2 전극층(8)으로 했다. 이 제2 전극층(8)의 면적은 400㎜²이며, 상기 제1 전극층(7)의 결손부를 포함시킨 전체 면적(900㎜²)보다도 작고, 제1 전극층(7)의 각 변보다 5㎜ 내측이 되도록 배치했다. 또한, 모서리부에 동박 테이프(도시외)를 붙여 집진층으로부터 밀려나오도록 붙였다.

제2 전극층(8)과 밀착 고정 수단으로서의 밀착 고정층(6)을 절연하기 위한 제3 절연층(5)에는 기재 두께 0.025㎜인 폴리이미드 점착 테이프(테라오카 세이사쿠쇼사, 상품명: 760H #25) 1매와 폴리이미드 점착 테이프(오카모토사, 상품명: 1030E) 1매를 겹쳐서 이용했다.

밀착 고정 수단으로서의 밀착 고정층(6)에는 네오듐 마그넷 시트 0.6㎜ 두께(니로쿠 세이사쿠쇼사 제품 상품명 RSN09)를 이용했다.

이들을 적층시켜서 적층 시트(1)로 하고, 1변 50㎜의 정방형으로 하여 제1 전극층(7)의 각 변보다 5㎜ 외측이 되도록 오려냈다.

이 제작한 적층 시트(1)에 전압을 인가하는 전원 장치에 대해서는 다음과 같이 준비했다. 우선, 커넥터가 있는 내전압 케이블(닛세이 덴키사 제품, 상품명 RSU-DC10KV-22)을 동박 테이프(도시외)에 솔더링하고, 상기 동박 테이프를 상기 전극 모서리부에 붙인 동박 테이프(도시외)에 붙여서, 절연 테이프로 절연 처리했다. 다음으로, 상기 커넥터부를, 각각 전원 장치〔직류 고전압 발생 장치, 급전 케이블 100VAC 전원으로 이루어지는 전원 장치〕(도시외)의 제1 전극층을 음극, 제2 전극층을 양극에 각각 접속하여, 이후의 시험에서 이용하는 시험용 전기 집진기로 했다.

<전기 집진기의 흡착성 평가>

(1) 전압 인가와 끌어당김 거리의 평가

도 4에 나타내는 바와 같이, 바닥면에 대하여 적층 시트(1) 부분이 수직이 되도록 세운 전기 집진기의 제1 전극층 및 제2 전극층에 각각 표 3에 기재한 대로 전압을 인가했다.

이어서, 전기 집진기의 집진층(2) 측에 간격(끌어당김 거리)을 두고 알루미늄편(12)(10㎜×1㎜ 정도)과 연질 폴리염화비닐(PVC)(아키레스사 세이덴크리스탈 0.1, 두께 0.1㎜)과 폴리우레탄(PU)(시덤사 하이그레스 DUS202-CDR, 두께 0.1㎜)과 폴리이미드(PI)(우베고산사 유피렉스 25S, 두께 25㎛)를 각각 10㎜×5㎜로 커팅한 것을 각각 극세의 구리선(11)을 이용하여 매단 각 샘플을, 전기 집진기로 집진되는지 여부를 평가했다. 끌어당김 거리는 하부에 설치한 금속제 스케일(13)을 이용하여 육안으로 계측했다.

결과는 표 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄편에서는 집진층에 끌어당겨지긴 했지만, 일부 튕겨져 버리는 경우가 있는 것을 알 수 있었다. 도 6의 그래프에는 세로축에 제1 전극층에 인가하는 마이너스 전압(절댓값)을, 가로축에 제2 전극층에 인가하는 플러스 전압으로서, 알루미늄편이 튕겨지지 않는 최대 인가 전압을 플롯했다. 그래프 중의 식으로 나타내는 바와 같이 인가하는 전압은 y=1.7x+2.2가 되도록 하면 알루미늄편이 튕겨지지 않으면서 가장 전위 차가 작아진다.

한편으로, 표 4에서 나타내는 바와 같이, 절연물인 PVC, PU, PI에 대해서는 집진층 부분에 집진되어 흡착된 채이었기 때문, 제2 전극층은 Ground(접지)하면 되는 것을 알 수 있다.

한편, 끌어당김 거리에 대해서는 도체인 알루미늄편과, 절연체인 PVC, PU, PI에서 어느 쪽도 큰 차이는 없는 것을 알 수 있었다.

(2) 전극의 표면 저항률과 끌어당김 거리의 평가

도 4에 나타내는 바와 같이, 바닥면에 대하여 적층 시트(1) 부분이 수직이 되도록 세운 전기 집진기의 제1 전극층 및 제2 전극층에 각각 표 5에 기재된 바와 같은 전압을 인가했다.

이어서, 전기 집진기의 집진층(2) 측에 간격(끌어당김 거리)을 두고 알루미늄박(Al)(미쓰비시알루미늄사 닛파쿠 호일)과 폴리이미드(PI)(우베고산사 유피렉스 25S)를 각각 10㎜×5㎜로 커팅하고, 극세의 구리선(11)을 이용하여 매단 각 샘플을, 전기 집진기로 집진되는지 여부를 평가했다. 끌어당김 거리는 하부에 설치한 금속제 스케일(13)을 이용하여 육안으로 계측했다.

결과는 표 5에 나타내는 바와 같이, 표면 저항값이 높더라도 집진 기능이 작용하는 것을 알 수 있었다. 표면 저항값이 높아짐에 따라 고전압 시의 끌어당김 거리가 짧아지는 경향이 보여졌다.

(3) 프레스 금형에서의 집진 효과의 평가

상기의 시험용 전기 집진기를, 프레스 금형(하측 몰드에서의 재료 절단 강재 부근의 장소)에 설치하여, 알루미늄 재료를 워크로서 이용하여 절단 가공했을 때에 발생하는 티끌 이물인 알루미늄편(부정형이나, 대략의 직경 0.1㎜~2.0㎜ 정도)의 집진의 효과를 평가했다. 모식도를 도 5에 나타낸다.

(4) 제대기에서의 집진 효과의 평가

상기 시험용 전기 집진기를, 블리스터 포장기(펀칭 몰드 부근의 장치 벽면)에 설치하여, 수지 시트와 알루미늄박의 라미네이트재를 워크로서 이용하여 절단 가공했을 때에 발생하는 티끌 이물인 수지와 알루미늄의 적층물(부정형이나, 대략의 직경 0.1㎜ 정도)의 집진의 효과를 평가했다. 모식도를 도 7에 나타낸다.

(5) 반도체 후공정 장치 에어 블로우 배기부의 집진 효과의 평가

상기 시험용 전기 집진기를, 반도체 후공정 장치(에어 블로우 세정부의 배기 덕트 후드 안둘레)에 설치하여, 웨이퍼편(반도체)이나, 와이어 본드의 금속 부스러기(도체), 패키지의 수지 부스러기(절연물) 등의 공정 내에서 발생하는 티끌 이물(0.001㎜ 정도)의 집진의 효과 및 재비산 방지 효과를 평가했다. 모식도를 도 8에 나타낸다.

1: 적층 시트(전기 집진기) 2: 집진층
3: 제1 절연층 4: 제2 절연층
5: 제3 절연층 6: 밀착 고정층(밀착 고정 수단)
7: 제1 전극층 8: 제2 전극층
9: 결손부(개구부) 10: 설치 대상물
11: 구리선 12: 알루미늄편
13: 스케일

Claims

티끌 이물을 정전기력으로 집진하는 전기 집진기로서,
적어도, 티끌 이물을 접촉시켜서 유지하는 집진층과, 제1 전극층과, 제2 전극층과, 절연층을 구비하여 이들이 적층되어서 이루어지는 적층 시트와, 상기 제1 및 제2 전극층 사이에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하고, 절연층은 적어도, 집진층과 제1 전극을 절연하는 제1 절연층과, 제1 전극층과 제2 전극층을 절연하는 제2 절연층과, 제2 전극층과 상기 제2 전극층의 하부를 절연하는 제3 절연층을 가지며, 상기 제1 및 제2 전극층은 표면 저항률이 10⁴~10⁸Ω인 필름을 이용하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항에 있어서,
제1 전극층은 상기 전극층의 두께방향으로 관통하는 복수개의 결손부를 가지며, 상기 결손부의 면적 비율이 제1 전극층 전체의 면적에 대하여 3%~50%임과 함께, 윗면에서 봤을 때 상기 결손부를 포함시킨 제1 전극층이 제2 전극층보다도 단부(端部)에서 2~10㎜ 크고,
또한, 제1 및 제2 전극층은 적층 시트의 두께방향에 대하여, 제2 절연층을 사이에 두고 적층되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 집진 대상에 도체를 포함하는 경우, 제1 전극층에 인가하는 전압을 -y킬로볼트(㎸)로 하며, 제2 전극층에 인가하는 전압을 x킬로볼트(㎸)로 한 경우, y≤1.7x+2.2를 만족하도록 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 0V~플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 집진 대상에 도체를 포함하지 않는 경우, 제2 전극층에 0V 이상의 전압을 인가하며, 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 제1 전극층에 인가하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
대상물에 밀착하여 설치 및 고정시키기 위한 밀착 고정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
집진층에는 탄성률이 0.5㎫ 이상 10㎫ 이하임과 함께, 삼차원 평균 표면 거칠기(SRa)가 0.01㎛ 이상 0.55㎛ 이하인 수지 재료, 또는 점착 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 집진기.
제1항 또는 제2항에 기재된 전기 집진기를 이용하여 도체를 포함하는 티끌 이물을 집진하는 방법으로서,
사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 제1 전극층에 인가하는 전압을 -y킬로볼트(㎸)로 하며, 제2 전극층에 인가하는 전압을 x킬로볼트(㎸)로 한 경우, y≤1.7x+2.2를 만족하도록 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 집진 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 전기 집진기를 이용하여 도체를 포함하지 않는 티끌 이물을 집진하는 방법으로서,
사용 시에는, 제1 전극층에는 마이너스의 전압이 인가됨과 함께, 제2 전극층에는 0V~플러스 전압이 인가되어서 이용되고, 제2 전극층에 0V 이상의 전압을 인가하며, 발진부로부터의 거리에 따른 전압을 제1 전극층에 인가하는 것을 특징으로 하는 집진 방법.