WO2015050401A1 - 3중층을 포함하는 먼지포집용 여과체 - Google Patents

3중층을 포함하는 먼지포집용 여과체 Download PDF

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fluorine resin
collecting filter
foam
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이명화
김연상
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven

Definitions

  • the present invention relates to a filter medium comprising a triple layer having excellent durability while effectively removing fine dust.
  • Filter dust collectors are most commonly used to remove dust from exhaust gases emitted from industrial combustion processes.
  • the performance of the bag filter depends on the filter bag mounted therein.
  • the type of filter bag used varies depending on the temperature range of the exhaust gas.
  • a polyester or polypropylene filter bag is used at a low temperature of about 120 ° C. or below, and NOMEX, PPS, P84, or laminated membrane at a medium temperature of 120 to 230 ° C. Above the filter and higher temperatures, a metal filter ( ⁇ 500 ° C.) and a ceramic filter ( ⁇ 1000 ° C.) are used.
  • the combustion of the combustion furnace and the temperature of the exhaust gas passing through the boiler is in the range of about 500 °C, when they go through the air preheater is about 350 °C.
  • heat is again exchanged at 350 ° C. to lower the temperature to around 200 ° C., followed by filtration.
  • Laminated Membrane Filter can collect the filter at a relatively high temperature, but the temperature is 250 °C in the presence of large amount of acid and alkaline contaminants. If this is the case, there is a problem that the thin membrane layer disappears.
  • a filter medium that can be used at 250 ° C. or more by foaming PTFE onto a glass fiber fabric using a foam coating process has been developed (Korea Patent No. 10-0934699). Since the filter body has a thickness of 100 ⁇ m, the filter medium shows much superior chemical and heat resistance compared to a laminated membrane filter having a membrane layer of 5 ⁇ m or less.
  • the filter medium has a pore size of 10 ⁇ m or more, which is not very effective for removing fine dust, and has a problem in that durability is reduced due to peeling between the support and the foam coating layer when the dust is degassed with high pressure compressed air. Therefore, the development of a new filter medium that can solve all these problems, that is, chemical resistance, heat resistance, high performance and durability.
  • the present inventors are able to collect fine dust of 10 ⁇ m or less by laminating a thin fluorine resin film on the surface of a fluorine resin foam coating filter by thermal fusion or ultrasonic fusion to produce a filter body comprising a triple layer, while being durable. It was confirmed that this improved filter medium for dust collection can be provided and completed the present invention.
  • An object of the present invention is to provide a dust collecting filter member having excellent fine dust removal efficiency and at the same time excellent durability.
  • the present invention provides a dust collecting filter comprising an inorganic fiber support, a fluorine resin layer foam coated on the support, and a fluorine resin film laminated on the foam coated fluorine resin layer.
  • the dust collecting filter of the present invention comprises an inorganic fiber support 1, a fluorine resin layer 2 foam coated on the support, and a fluorine resin laminated on the foam coated fluorine resin layer.
  • Film 3 That is, the dust collecting filter medium of the present invention includes a triple layer.
  • the present invention improves the removal efficiency of fine dust by further laminating the fluorine resin film on the surface of the fluorine resin layer coated on the inorganic fiber support, and at the same time, the adhesion between the inorganic fiber support and the fluorine resin film is improved by the fluorine resin foam coating layer. It is characterized by providing a filter medium which is excellent in improving durability of the filter medium.
  • a fluorine-based resin foam coating layer having a relatively large average pore size on the inorganic fiber support as an intermediate layer, made of a polymer material of the same system on the fluorine-based resin layer, the intermediate layer, small average enough to collect fine dust
  • the efficiency of removing fine dust can be improved and at the same time, it is possible to provide a filter having improved durability due to the excellent adhesion between the fluorine-based resin foam coating layer and the fluorine-based resin membrane.
  • the present invention is based on this finding (FIGS. 4, 8 and 9).
  • the filter medium of the present invention uses a heat resistant material such as an inorganic fiber support and a fluorine resin and has a multilayer structure including a triple layer, and is laminated with the inorganic fiber support by a foam coated fluorine resin layer.
  • a heat resistant material such as an inorganic fiber support and a fluorine resin
  • has a multilayer structure including a triple layer and is laminated with the inorganic fiber support by a foam coated fluorine resin layer.
  • fine dust means dust having an average particle size of 10 ⁇ m or less.
  • low temperature flue gas as used in the present invention means flue gas having a temperature in the low temperature region having a temperature of 120 ° C or less.
  • medium-high temperature flue gas used in the present invention has a temperature in the medium-high temperature region having a temperature of 120 ⁇ 500 °C, preferably 150 ⁇ 300 °C, more preferably 200 ⁇ 300 °C temperature It means exhaust gas.
  • inorganic fiber support means an inorganic fibrous support having heat resistance and chemical resistance suitable for dust collecting filters of combustion flue gases.
  • the inorganic fiber support used in the present invention may be selected from the group consisting of glass fibers, alumina fibers and silica fibers, but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention was used glass fiber.
  • the inorganic fiber support can be obtained by using a commercially available and can also be produced directly used.
  • the thickness of the inorganic fiber support may be 400 to 1000 ⁇ m.
  • fluoropolymer used in the present invention means a synthetic resin containing a fluorine atom in the molecule. Fluorine-based resins are excellent in heat resistance, chemical resistance, low temperature resistance, electrical insulation, high frequency characteristics, and also have specific non-tackiness and low friction characteristics. In the present invention, in particular, due to the excellent heat resistance of the fluorine-based resin, it is possible to provide a filter medium suitable for use for dust collection of medium and high temperature flue gases.
  • the fluorine-based resin is polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), poly Hexafluoropropylene (PHFP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene- Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE) and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • polytetrafluoroethylene (PTFE) was used as the fluorine resin.
  • polytetrafluoroethylene used in the present invention means a fluorine-based resin including a fluorine compound represented by the following Chemical Formula 1 in which all of hydrogen of polyethylene is replaced with fluorine.
  • PTFE is known under the trade name Teflon, and has the highest operating temperature among fluorine resins (290 ° C./550° F.), chemical resistance to almost all chemicals, and a smooth surface.
  • n is an integer between 100 and 10,000.
  • fluorine-based resin foam coating layer used in the present invention means a layer in which a coating liquid containing a fluorine-based resin which is a heat resistant resin is foam coated on the inorganic fiber support.
  • the foam-coated fluorine-based resin layer has a much larger average pore size than the fluorine-based resin membrane laminated thereon, thereby maintaining a low pressure loss and increasing dust exhaustion efficiency.
  • the fluorine-based resin foam coating layer serves as an adhesive for strengthening the bond between the inorganic fiber support of the lower portion and the fluorine-based resin film of the upper portion, as a result can improve the durability of the filter body.
  • the average pore size of the foam-coated fluorine-based resin layer is not limited as long as the average pore size of the laminated fluorine-based resin membrane, but preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, even more preferably 10 May be in the range from about 30 ⁇ m.
  • the fluorine-based resin foam coating layer may serve as a support when dropping dust from the dust collecting filter with compressed air, and the pores are preferably as large as possible.
  • the fluorine-based resin foam coating layer may be formed by foam coating using a coating liquid containing a fluorine-based resin, a foam stabilizer, a foaming agent and a thickener.
  • the term "foam stabilizer” means a material that acts as a retainer of the resin foam.
  • the foam stabilizer may be selected from the group consisting of hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and ammonium stearate, but is not limited thereto.
  • blowing agent used in the present invention means a material that creates bubbles in the resin coating liquid.
  • the blowing agent may be used anionic blowing agents including sodium laurate, sodium stearate or nonion blowing agents including polyethylene glycol type or polyalcohol type. It is not.
  • thickener refers to a material that acts to maintain the resin foam attached to the fiber.
  • the thickener may be an acrylic thickener, but is not limited thereto.
  • the coating liquid may be first treated with a bubble generator to form a foam liquid, and then coated on the surface of the inorganic fiber support to form a foamy fluorine resin layer.
  • the support on which the foam liquid is applied may be dried to form a dried foamy fluorine resin layer.
  • the drying of the support to which the foam solution is applied may be performed in two stages as primary drying and secondary drying. In this first and second drying process, a stable microporous surface layer is formed.
  • the primary drying may be performed at 80 °C to 120 °C, the secondary drying at 180 °C to 220 °C.
  • the dried support may be compressed to increase the strength of the fine porous fluorine-based resin layer and to smooth the surface thereof.
  • This pressing process may be performed selectively, and is not an essential process.
  • the pressing treatment of the dried support may preferably be carried out at a pressure of 200 psi to 700 psi.
  • the surface layer having excellent surface strength may be formed by curing the compressed support by heat treatment.
  • the heat treatment may be preferably cured by treating at 340 °C to 400 °C.
  • the heat-treated support may be cooled to obtain a first foam coated fluorine resin layer.
  • the filter medium of a double layer structure can be obtained by foam-coating a fluorine-type resin layer on the surface of an inorganic fiber support body first.
  • the filter medium having a double layer structure having a fluorine resin layer coated on the surface of the inorganic fiber support has a membrane layer of 5 ⁇ m or less because the thickness of the fluorine resin layer is in the range of 50 to 150 ⁇ m, especially about 100 ⁇ m. Compared with Laminated Membrane Filter, it shows much better chemical and heat resistance. However, the filter medium is not very effective for removing ultrafine dust having an average pore size of 10 ⁇ m or more and approximately 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the present invention is characterized in that the fluorine resin film is further laminated on the surface of the fluorine resin foam coating filter body.
  • the present invention provides a filter body obtained by laminating a fluorine-based resin membrane on the first foam-coated fluorine-based resin layer obtained above.
  • a thinner fluorine-based resin membrane may be secondarily laminated on the surface of the foam-coated fluorine-based resin layer to prepare a filter body having a total triple layer structure including an inorganic fiber support layer.
  • the foam-coated fluorine-based resin layer and the upper fluorine-based resin film of the upper portion is made of a polymer material of the same system is excellent adhesion between them to adhere to each other.
  • the thickness of the foam-coated fluorine-based resin layer may be preferably 5 to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the laminated fluorine-based resin film may be preferably 1 to 50 ⁇ m.
  • the laminated fluorine resin film may have a structure of a porous web made of fluorine resin fibers. Through the structure of the porous web, the filter medium of the present invention can collect fine dust.
  • the fluorine resin film is a step of extruding a mixture comprising a fluorine resin powder and a lubricant to produce a fluorine resin film (step 1); And biaxially stretching the fluorine-based resin film (step 2).
  • the mixing ratio of the fluorine resin powder and the lubricant may be 9: 1 to 7: 1 by weight.
  • the lubricant may be an isoparaffinic compound.
  • the lubricant may use ISOPAR M (Exxon Mobile, USA).
  • the biaxial stretching may be performed by first stretching in the longitudinal axis direction, and then second stretching in the transverse direction.
  • a PTFE membrane can be used as the fluorine resin membrane.
  • PTFE membrane is mixed with PTFE powder (F104, Daikin, Japan) and lubricant (ISOPAR M, Exxon Mobile, USA) at a ratio of 9: 1 to 7: 1, extruded at high pressure in paste state, and calendered. After making a PTFE film, it is produced by primary stretching in the longitudinal axis direction and secondary stretching in the transverse axis direction.
  • the thickness of the fluorine-based resin film extruded in order to control the thickness of the fluorine-based resin film is 50 to 500 ⁇ m, and then the thickness is 1/3 to 1 by the primary stretching in the longitudinal axis direction and the secondary stretching in the transverse direction. Thinner at / 10. Therefore, the thickness of the fluorine resin film finally becomes about 1-50 micrometers.
  • the pore size of the fluorine-based resin film can be determined by the thickness of the fluorine-based resin film and the diameter and filling rate of the fiber strands in the fluorine-based resin web.
  • the average pore size of the laminated fluorine-based resin film may be preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 2.5 ⁇ m or less, even more preferably 0.1 ⁇ m to 2.5 ⁇ m.
  • the diameter of the fluorine-based resin fibers may preferably be 0.01 to 1 ⁇ m. If the diameter of the fluorine resin fiber is smaller than the lower limit at the same fluorine resin filling rate, the ultrafine dust removal efficiency is increased. If the diameter of the fluorine resin fiber is larger than the upper limit, the dust collection efficiency is lowered. However, the pressure loss is inversely proportional to the diameter of the fiber. On the other hand, when extending
  • the diameter of the fluorine resin fiber is smaller than the lower limit, so that the pores of the porous web are so large that ultrafine dust removal efficiency is reduced.
  • the diameter of the fluorine resin fiber is larger than the upper limit, the pores of the porous web are It is so small that the dust collected can clog the filter media.
  • the laminate may be performed by thermal fusion or ultrasonic fusion.
  • the filter medium according to the embodiment of the present invention has excellent heat resistance and heat shrinkage compared to the existing filter medium, and has a dust collection efficiency based on a number concentration of 98% or more, a mass collection efficiency of 99.8% or more, and a good particle size at a particle diameter of 1 ⁇ m or more. It shows the dust removal efficiency.
  • pores having an average pore size of 100 ⁇ m or less are evenly distributed in the foam coated fluorine resin layer, and pores having an average pore size of 10 ⁇ m or less are evenly distributed in the laminated PTFE membrane. Therefore, the filter medium according to the present invention is suitable for the collection of fine dust of 10 ⁇ m or less, and is also sufficiently applicable to the exhaust gas treatment in the medium and high temperature regions.
  • the filter medium according to the present invention is superior in durability compared to the conventional single or double layer of the filter medium.
  • the high pressure compressed air (2, 3, 4, 5 kgf / cm 2 ) by spraying to evaluate the degree of peeling the membrane layer is peeled off from 3kgf / cm 2 in the double layer filter (Figs. 6 and 7), 5kgf / cm in the triple layer filter Peeling did not occur even in the high pressure injection of 2 (FIGS. 8 and 9).
  • the present invention provides a filter body comprising a triple layer by foam coating a fluorine resin layer on the surface of an inorganic fiber support and laminating a thin fluorine resin film on the surface of the foam coated fluorine resin layer by thermal fusion or ultrasonic fusion.
  • a dust collecting filter that can collect fine dust of 10 ⁇ m or less.
  • the filter medium of the present invention is excellent in adhesion between the inorganic fiber support and the fluorine resin membrane by the fluorine resin foam coating layer can be improved durability.
  • FIG. 1 is a view showing a tri-layer structure of the dust collecting filter body of the present invention briefly.
  • FIG. 3 is a pore distribution measurement result of the filter medium according to the present invention.
  • Example 8 is a result of peeling measurement evaluated by visual inspection after injecting high pressure compressed air into the filter medium of Example 1.
  • a PTFE membrane was laminated on the surface of the foam coating filter (GL-TEX-790, Changmyung Industrial Co., Ltd.) as follows to complete the triple layer structure.
  • PTFE powder F104, Daikin, Japan
  • lubricant ISOPA M, Exxon Mobile, USA
  • the PTFE raw material was passed through a calendering roll maintained at a high temperature of 350 ° C. and a constant tension to make a PTFE film.
  • the PTFE film was stretched in the longitudinal and transverse directions to form a PTFE membrane having a thickness of about 5 ⁇ m.
  • Foam-coated glass fiber fabric (GL-TEX-790) and PTFE membranes were unwinded in two UNWINDERs and fed together to a calendering roll and pressed at a pressure of 4 kgf / cm 2 to form a three-layered filter medium.
  • the working speed at this time was 12 m / min.
  • the double layer filter was completed in the same manner as in Example 1 except that the PTFE membrane was immediately laminated on the surface of the glass fiber fabric (General Electric, US) instead of the foam coated glass fiber fabric (GL-TEX-790). .
  • the surface of the filter medium prepared in Example 1 was observed by expanding 300 times with an electron microscope.
  • the average pore size was 1.3 ⁇ m, which was reduced to 1/10 of the average pore size of the foam coated filter body 13 ⁇ m. From these results, it can be seen that the filter medium completed by the present invention can effectively remove fine dust of 2.5 ⁇ m or less.
  • the filter medium according to the present invention is to collect dust contained in the combustion gas generated in the coal-fired power plant, and the fly ash generated in the coal-fired power plant was used for the performance evaluation of the filter body.
  • the temperature of the gas was first set to 250 ⁇ 10 °C, the test dust used showed a geometric mean particle diameter of 2 ⁇ m and geometric standard deviation of 1.5.
  • the particle size distribution of the test dust was measured by the particle counter (APS 3321, TSI Inc.) at the front and rear ends of the filter bag mounted on the bag filter.
  • the mass collection efficiency of the filter medium was obtained by converting the mass concentration from the size and number concentration of the dust.
  • the filter medium according to the present invention showed a dust collection efficiency based on the number concentration of 98% or more at a particle diameter of 1 ⁇ m or more.
  • the filter medium according to the present invention exhibited the characteristics of a typical dust collecting filter showing a higher dust collecting efficiency as the particle size decreased, and the larger the particle size.
  • the mass collection efficiency of the filter medium according to the present invention showed a very high dust collection efficiency of 99.8%. Since this represents the collection efficiency in the initial state of filtration, based on the filtration theory that the collection efficiency increases as dust is collected, it can be seen that the collection efficiency is more than 99.9% within a very short time.
  • the contact angle of the filter medium according to the present invention is 143 degrees, showing a value 10 degrees higher than the contact angle of 133 degrees GL-TEX-790 commercial filter medium. This result means that the dust removal efficiency of the filter medium completed by this invention is more excellent.
  • the membrane of the bilayer filter medium of Comparative Example 1 is peeled off from 3kgf / cm 2 (Figs. 6 and 7), the triple layer filter of Example 1 is a high pressure of 5kgf / cm 2 It can be seen that peeling does not occur even when spraying (FIGS. 8 and 9). Thus, it can be seen that a strong bonding force acts between the foam coated PTFE layer and the laminated PTFE membrane, thus improving the durability of the filter body.

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Abstract

본 발명은 미세먼지 제거 효율이 우수하면서 이와 동시에 내구성이 우수한 먼지포집용 여과체에 관한 것으로, 무기질 섬유 지지체, 상기 지지체 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층, 및 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층 상에 라미네이트된 불소계 수지 막을 포함함으로써 미세먼지의 포집에 적합하며 불소계 수지 거품 코팅 층에 의해 무기질 섬유 지지체와 불소계 수지 막 간의 접착력이 우수하여 내구성이 향상된 먼지포집용 여과체에 관한 것이다.

Description

3중층을 포함하는 먼지포집용 여과체
본 발명은 미세먼지를 효과적으로 제거하면서 내구성이 우수한 3중층을 포함하는 여과체에 관한 것이다.
산업체의 연소공정에서 배출되는 배기가스 중의 먼지를 제거하기 위하여 여과집진장치가 가장 일반적으로 사용되고 있다. 여과집진장치의 성능은 내부에 장착되는 여과백에 의해 좌우된다. 또한, 배기가스의 온도범위에 따라 사용되는 여과백의 종류가 달라지게 되는데, 약 120℃ 이하의 저온에는 Polyester 또는 Polypropylene 여과백, 120~230℃의 범위의 중온에서는 NOMEX, PPS, P84, 또는 Laminated Membrane Filter, 그 이상의 고온에서는 금속필터(~500℃) 및 세라믹 필터(~1000℃)가 사용된다. 일반적으로 연소로에서 연소가 이루어지고 보일러를 거쳐 나오는 배기가스의 온도는 약 500℃ 영역이 되며, 이들이 다시 공기예열기를 거치면 약 350℃가 된다. 그러나 금속필터나 세라믹필터는 너무 고가이기 때문에 350℃의 열을 다시 열교환하여 온도를 200℃ 전후까지 떨어뜨린 후 여과집진을 실시하고 있다.
그러나, 이러한 시스템은 경제성 및 환경성 측면에서 문제점을 가지고 있다. 즉, 배기가스 내에는 먼지가 포함되어 있기 때문에, 이들이 열교환기 표면에 부착되어 파울링을 일으켜 열교환 효율을 떨어뜨리게 된다. 그러므로 비교적 고온에서 먼지를 제거한 후 열교환을 시키는 것이 효과적이다. 최근에는 여과집진장치를 열교환기의 전단에 위치시켜 먼지를 제거한 후 열교환을 하여 열교환효율을 높이는 연구가 진행되고 있다.
NOMEX, PPS, P84, Laminated Membrane Filter와 같은 중온용으로 사용되는 여과체들 중 Laminated Membrane Filter가 비교적 높은 온도에서 여과집진을 할 수 있지만, 산성 및 알칼리성 오염물질이 다량 존재하는 조건에서 온도가 250℃ 이상이 되면 얇은 멤브레인층이 없어지는 문제점이 발생하게 된다. 최근에 거품코팅 공정을 이용하여 유리섬유 원단에 PTFE를 발포시켜 250℃ 이상에서 사용할 수 있는 여과체가 개발되었다(대한민국 등록특허 제10-0934699호). 상기 여과체는 PTFE층의 두께가 100㎛이기 때문에 5㎛ 이하의 멤브레인층을 가지는 Laminated Membrane Filter에 비해 훨씬 뛰어난 내화학성, 내열성을 보이고 있다.
그러나, 상기 여과체는 기공의 크기가 10㎛ 이상으로서 미세먼지의 제거를 위해서는 그다지 효과적이지 못하며 고압의 압축 공기로 탈진시 지지체와 거품코팅층 간에 박리가 일어나 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 그러므로 이러한 모든 문제점, 즉 내화학성, 내열성, 고성능 및 내구성을 해결할 수 있는 새로운 여과체의 개발이 요구된다.
이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 불소계 수지 거품 코팅 여과체 표면에 얇은 불소계 수지 막을 열융착 또는 초음파융착법으로 라미네이트시켜 3중층을 포함하는 여과체를 제조함으로써 10㎛ 이하의 미세먼지도 포집할 수 있으면서 내구성이 향상된 먼지포집용 여과체를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 미세먼지 제거 효율이 우수하면서 이와 동시에 내구성이 우수한 먼지포집용 여과체를 제공하는 것이다.
본 발명은 무기질 섬유 지지체, 상기 지지체 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층, 및 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층 상에 라미네이트된 불소계 수지 막을 포함하는, 먼지포집용 여과체를 제공한다.
이하 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 먼지포집용 여과체는 무기질 섬유 지지체(1), 상기 지지체 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층(2), 및 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층 상에 라미네이트된 불소계 수지 막(3)을 포함한다. 즉, 본 발명의 먼지포집용 여과체는 3중층을 포함한다.
본 발명은 무기질 섬유 지지체 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층 표면에 불소계 수지 막을 추가로 라미네이트시킴으로써 미세먼지의 제거 효율을 향상시키면서 이와 동시에 불소계 수지 거품 코팅 층에 의해 무기질 섬유 지지체와 불소계 수지 막 간의 접착력이 우수하여 여과체의 내구성을 향상시킨 여과체를 제공하는 것을 특징으로 한다.
먼지포집용 여과체에 있어, 집진효율 및 탈진효율과 함께 탈진시 가해지는 공기압에 의한 여과체의 박리 현상을 막을 수 있는 우수한 내구성은 중요한 특성 중에 하나이다.
본 발명에서는 무기질 섬유 지지체 상에 비교적 큰 평균 기공 크기를 갖는 불소계 수지 거품 코팅 층을 중간 층으로 하고, 상기 중간 층인 불소계 수지 층 상에 동일한 계통의 폴리머 소재로 이루어져 있으며 미세먼지 포집이 가능할 정도로 작은 평균 기공 크기를 갖는 불소계 수지 막을 최상 층으로 추가로 라미네이트시킴으로써, 미세먼지의 제거 효율이 향상되면서 이와 동시에 상기 불소계 수지 거품 코팅 층과 불소계 수지 막 간의 우수한 접착력으로 인하여 내구성이 향상된 여과체를 제공할 수 있음을 발견하였으며, 본 발명은 이러한 발견에 기초한 것이다(도 4, 도 8 및 도 9).
상기한 바와 같이, 본 발명의 여과체는 무기질 섬유 지지체 및 불소계 수지와 같은 내열성 재료를 사용하며 3중층을 포함하는 다중층 구조를 가질 뿐만 아니라 거품 코팅된 불소계 수지 층에 의해 무기질 섬유 지지체와 라미네이트된 불소계 수지 막 간의 접착력을 크게 향상시켜 저온 영역의 온도를 갖는 저온 배가스의 먼지포집용으로도 적용할 수 있을 뿐만 아니라 중·고온 영역의 온도를 갖는 중·고온 배가스의 먼지포집용으로도 적용이 가능한 장점을 갖는다.
본 발명에서 사용되는 용어 "미세먼지"는 10㎛ 이하의 평균 입경 크기를 갖는 먼지를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "저온 배가스"는 120℃ 이하의 온도를 갖는 저온 영역의 온도를 갖는 배가스를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "중·고온 배가스"는 120~500℃의 온도, 바람직하기로 150~300℃의 온도, 더욱 바람직하기로 200~300℃의 온도를 갖는 중·고온 영역의 온도를 갖는 배가스를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "무기질 섬유 지지체"는 연소 배가스의 먼지포집용 여과체에 적합한 내열성 및 내화학성을 갖는 무기질 섬유상의 지지체를 의미한다.
본 발명에서 사용된 무기질 섬유 지지체로는 유리섬유, 알루미나섬유 및 실리카섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서는 유리섬유를 사용하였다.
상기 무기질 섬유 지지체는 시판되고 있는 것을 입수하여 사용할 수 있으며 직접 제작하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서, 상기 무기질 섬유 지지체의 두께는 400 내지 1000㎛ 일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "불소계 수지(fluoropolymer)"는 분자 중에 불소 원자를 포함하는 합성수지를 의미한다. 불소계 수지는 내열성, 내약품성, 내저온성, 전기절연성, 고주파특성이 등이 매우 뛰어나며 특이한 비점착성과 저마찰 특성도 갖는다. 본 발명에서는 특히 불소계 수지의 우수한 내열성으로 인하여 중·고온 배가스의 먼지포집용으로서 사용하기에 적합한 여과체를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 상기 불소계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리헥사플루오로프로필렌(PHFP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE) 및 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서는 불소계 수지로서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 사용하였다.
본 발명에서 사용되는 용어 "폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)"는 폴리에틸렌의 수소를 모두 불소(fluorine)로 바꾸어 놓은 하기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 포함하는 불소계 수지를 의미한다. PTFE는 테플론(Teflon)이라는 상품명으로 알려져 있으며, 불소계 수지 중에서 사용 온도가 가장 높으며(290℃/550℉), 거의 모든 화학약품에 대해 내화학성이 있으며, 매끄러운 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
-(CF2CF2)n-
상기 화학식 1에서, n은 100~10,000 사이의 정수이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "불소계 수지 거품 코팅 층"은 내열성 수지인 불소계 수지를 포함하는 코팅액이 상기 무기질 섬유 지지체 상에 거품 코팅되어 형성되는 층을 의미한다.
본 발명의 먼지포집용 여과체에서 거품 코팅된 불소계 수지 층은 이의 상부에 라미네이트되는 불소계 수지 막에 비해 훨씬 큰 평균 기공 크기를 가져 압력손실을 낮게 유지시키며, 먼지의 탈진효율을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 불소계 수지 거품 코팅 층은 하부의 무기질 섬유 지지체와 상부의 불소계 수지 막 간의 결합을 강화시키기 위한 접착제 역할을 수행하여 결과적으로 여과체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 거품 코팅되는 불소계 수지 층의 평균 기공 크기는 라미네이트된 불소계 수지 막의 평균 기공 크기보다 큰한 제한은 없으나, 바람직하기로 100㎛ 이하, 더욱 바람직하기로 30㎛ 이하, 더욱더 바람직하기로 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 불소계 수지 거품 코팅 층은 압축 공기로 먼지포집용 여과체로부터 먼지를 떨어뜨릴 때 지지체 역할을 할 수 있으며 되도록 기공이 큰 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 불소계 수지 거품 코팅 층은 바람직하기로 불소계 수지, 거품안정제, 발포제 및 증점제를 포함하는 코팅액을 사용하여 거품 코팅하여 형성시킨 것일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "거품안정제"는 수지거품의 유지제로서 작용하는 물질을 의미한다. 본 발명에서, 상기 거품안정제로는 히드록시에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스 및 암모늄 스테아레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "발포제"는 수지 코팅액의 기포를 만들어내는 물질을 의미한다. 본 발명에서, 상기 발포제로는 소듐라우레이트, 소듐스테아레이트를 포함하는 음이온계(anion) 발포제 또는 폴리에틸렌글리콜형 또는 다가알콜형을 포함하는 비이온계(nonion) 발포제를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "증점제"는 수지거품이 섬유에 부착된 상태를 유지시키는 작용을 하는 물질을 의미한다. 본 발명에서, 상기 증점제는 아크릴계 증점제일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 상기 코팅액은 먼저 거품 발생기로 처리하여 거품액을 만든 후, 이를 무기질 섬유 지지체 표면에 도포하여 거품상의 불소계 수지 층을 형성시킬 수 있다.
그 다음, 상기 거품액이 도포된 지지체를 건조시켜 건조된 거품상의 불소계 수지 층을 형성시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 거품액이 도포된 지지체의 건조는 1차 건조 및 2차 건조로 2단계에 걸쳐 수행될 수 있다. 이러한 1차 및 2차 건조과정에서 안정한 미세 다공질 표면층이 형성되게 된다.
본 발명에서, 상기 거품액이 도포된 지지체의 건조에서 바람직하기로 1차 건조는 80℃ 내지 120℃, 2차 건조는 180℃ 내지 220℃에서 수행할 수 있다.
그 다음, 상기 건조된 지지체를 압착처리하여 미세 다공질 불소계 수지 층의 강도를 높이고 이의 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 이러한 압착처리는 선택적으로 수행될 수 있으며, 필수적인 과정은 아니다.
본 발명에서, 상기 건조된 지지체의 압착처리는 바람직하기로 200 psi 내지 700 psi의 압력으로 수행할 수 있다.
그 다음, 상기 압착처리된 지지체를 열처리하여 경화시킴으로써 표면 강도가 우수한 표면층을 형성시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 열처리는 바람직하기로 340℃ 내지 400℃에서 처리하여 경화할 수 있다.
그 다음, 상기 열처리된 지지체를 냉각하여 일차적으로 거품 코팅된 불소계 수지 층을 얻을 수 있다.
상기와 같이 무기질 섬유 지지체 표면 상에 일차적으로 불소계 수지 층을 거품 코팅시킴으로써 2중층 구조의 여과체를 얻을 수 있다.
상기와 같이 무기질 섬유 지지체 표면 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층을 갖는 2중층 구조의 여과체는 불소계 수지 층의 두께가 50 내지 150㎛ 범위, 특히 대략 100㎛이기 때문에 5㎛ 이하의 멤브레인층을 가지는 Laminated Membrane Filter에 비해 훨씬 뛰어난 내화학성 및 내열성을 보인다. 그러나, 상기 여과체는 평균 기공의 크기가 10㎛ 이상, 대략 10㎛ 내지 30㎛로서 2.5㎛이하의 초미세먼지의 제거를 위해서는 그다지 효과적이지 못하다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 불소계 수지 거품 코팅 여과체 표면에 불소계 수지 막을 추가로 라미네이트시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 상기 일차적으로 얻은 거품 코팅된 불소계 수지 층 상에 이차적으로 불소계 수지 막을 라미네이트시킨 여과체를 제공한다.
바람직하기로, 본 발명에서는 거품 코팅된 불소계 수지 층의 표면 상에 이보다 얇은 불소계 수지 막을 이차적으로 라미네이트시켜 무기질 섬유 지지체층을 포함하여 총 3중층 구조의 여과체를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 상기 라미네이트 수행시, 하부의 거품 코팅된 불소계 수지 층과 상부의 불소계 수지 막은 동일한 계통의 폴리머 소재로 이루어져 있어 이들간의 접착력이 우수하여 서로 잘 붙게 된다.
본 발명에서, 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층의 두께는 바람직하기로 5 내지 100㎛ 일 수 있다.
본 발명에서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막의 두께는 바람직하기로 1 내지 50㎛ 일 수 있다.
본 발명에서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막은 불소계 수지 섬유로 이루어진 다공성 웹(web)의 구조일 수 있다. 이러한 다공성 웹의 구조를 통해 본 발명의 여과체는 미세먼지도 포집할 수 있게 된다.
본 발명에서, 불소계 수지 막은 불소계 수지 분말 및 윤활제를 포함하는 혼합물을 압출성형하여 불소계 수지 필름을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 불소계 수지 필름을 2축 연신하는 단계(단계 2)를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에서, 상기 불소계 수지 분말과 윤활제의 혼합비는 중량 기준으로 9:1 ~ 7:1일 수 있다.
본 발명에서, 상기 윤활제는 이소파라핀계 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 윤활제는 ISOPAR M(Exxon Mobile, 미국)을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 2축 연신은 먼저 종축방향으로 1차 연신하고, 그 다음 횡축방향으로 2차 연신하여 수행될 수 있다.
바람직한 일 양태로서, 불소계 수지 막으로서 PTFE 막을 사용할 수 있다. PTFE 막은 PTFE powder(F104, Daikin사, 일본)와 윤활제(ISOPAR M, Exxon Mobile, 미국)를 9:1 ~ 7:1의 비율로 혼합하고, 페이스트(paste) 상태로 고압에서 압출성형하고 카렌다 가공으로 PTFE 필름을 만든 후, 종축방향으로 1차 연신하고 횡축방향으로 2차 연신하여 제조한다.
본 발명에서, 불소계 수지 막의 두께를 조절하기 위하여 압출하는 불소계 수지 필름의 두께는 50 내지 500㎛로 한 후, 종축방향의 1차 연신과 횡축방향의 2차 연신에 의해 두께를 1/3~1/10로 얇아지게 한다. 따라서 최종적으로 불소계 수지 막의 두께는 약 1~50㎛가 된다.
본 발명에서, 불소계 수지 막의 기공 크기는 불소계 수지 막의 두께 및 불소계 수지 웹에서 섬유 한가닥의 직경 및 충진율에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막의 평균 기공 크기는 바람직하기로 10㎛ 이하, 더욱 바람직하기로 2.5㎛ 이하, 더욱더 바람직하기로 0.1㎛ 내지 2.5㎛일 수 있다.
본 발명에서, 상기 불소계 수지 섬유의 직경은 바람직하기로 0.01 내지 1㎛일 수 있다. 만일 동일한 불소계 수지 충진율에서 상기 불소계 수지 섬유의 직경이 상기 하한보다 작으면 초미세먼지의 제거 효율이 높아지게 되고, 상기 불소계 수지 섬유의 직경이 상기 상한보다 크면 집진효율이 낮아지게 된다. 그렇지만 압력손실은 섬유의 직경과 반비례하는 특성을 가진다. 반면, 같은 양의 불소계 수지를 가지고 연신시키게 되면, 연신할수록 불소계 수지 섬유의 직경이 작아지게 된다. 이렇게 만들어진 필터의 경우 상기 불소계 수지 섬유의 직경이 상기 하한보다 작게 되어 다공성 웹의 기공이 너무 커서 초미세먼지의 제거 효율이 떨어지게 되고, 상기 불소계 수지 섬유의 직경이 상기 상한보다 크면 다공성 웹의 기공이 너무 작아서 포집되는 먼지로 인해 여과체가 막힐 수 있다.
본 발명에서, 상기 라미네이트는 열융착 또는 초음파융착법으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 여과체는 기존 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강하며, 1㎛ 이상의 먼지 입경에서 98% 이상의 개수농도 기준의 부분집진효율, 99.8% 이상의 질량집진효율 및 우수한 탈진효율을 나타낸다. 또한, 거품 코팅된 불소계 수지 층에 100㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 기공들이 고르게 분포되어 있고, 라미네이트된 PTFE 막에 10㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 기공들이 고르게 분포되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 여과체는 10㎛ 이하의 미세먼지의 포집에 적합하며 아울러 중·고온 영역의 배가스 처리에 충분히 적용가능하다.
또한, 본 발명에 따른 여과체는 기존 단층 또는 2중층의 여과체에 비해 내구성이 우수하다. 본 발명의 일 실험예에서는 거품 코팅된 유리섬유 원단 또는 유리섬유 원단 표면에 PTFE 막을 라미네이션시켜 각각 3중층 또는 2중층 여과체를 제조한 후, 상기 각각의 여과체에 대하여 고압의 압축공기(2, 3, 4, 5 kgf/cm2)를 분사하여 박리도를 평가한 결과 2중층 여과체는 3kgf/cm2에서부터 멤브레인층이 박리되나(도 6 및 도 7), 3중층 여과체는 5kgf/cm2의 고압분사에도 박리가 일어나지 않음(도 8 및 도 9)을 확인할 수 있었다.
본 발명은 무기질 섬유 지지체 표면에 일차적으로 불소계 수지 층을 거품 코팅하고 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층의 표면에 얇은 불소계 수지 막을 열융착 또는 초음파융착법으로 라미네이트시켜 3중층을 포함하는 여과체를 제조함으로써 내화학성 및 내열성을 나타낼 뿐만 아니라 10㎛ 이하의 미세먼지도 포집할 수 있는 먼지포집용 여과체를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 여과체는 불소계 수지 거품 코팅 층에 의해 무기질 섬유 지지체와 불소계 수지 막 간의 접착력이 우수하여 내구성도 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 먼지포집용 여과체의 3중층 구조를 간략히 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 여과체의 기공분포 측정결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 여과체의 부분집진효율 측정결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 여과체와 비교예 1의 여과체의 탈진특성을 나타내는 접촉각 측정 결과이다.
도 6은 비교예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 육안검사로 평가한 박리도 측정 결과이다.
도 7은 비교예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 입체 현미경 분석으로 평가한 박리도 측정 결과이다.
도 8은 실시예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 육안검사로 평가한 박리도 측정 결과이다.
도 9는 실시예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 입체 현미경 분석으로 평가한 박리도 측정 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 : 본 발명의 3중층 여과체의 제조
거품코팅 여과체(GL-TEX-790, (주)창명산업, 한국) 표면에 아래와 같이 PTFE 막을 라미네이션시켜 3중층 구조의 여과체를 완성하였다.
PTFE 막을 만들기 위하여 먼저 PTFE powder(F104, Daikin사, 일본)와 윤활제(ISOPA M, Exxon Mobile, 미국)를 8:1의 비율로 혼합하여 압출기로 페이스트 형태의 PTFE 원료를 만들었다. 이렇게 만들어진 PTFE 원료를 350℃의 고온과 일정한 장력이 유지된 calendering roll을 통과시켜 PTFE 필름을 만들었다. 그리고 PTFE 필름을 종축방향과 횡축방향으로 연신시켜 약 5㎛ 두께의 PTFE 막을 만들었다. 거품 코팅된 유리섬유 원단(GL-TEX-790)과 PTFE 막을 두 개의 UNWINDER에서 unwinding하면서 함께 calendering roll에 공급하고 4 kgf/cm2의 압력으로 압착하여 3중층 구조의 여과체를 만들었다. 이 때의 작업속도는 12 m/min로 하였다.
비교예 1 : 2중층 여과체의 제조
거품 코팅된 유리섬유 원단(GL-TEX-790) 대신에 유리섬유 원단(General Electric, US) 표면에 PTFE 막을 곧바로 라미네이션시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 2중층 여과체를 완성하였다.
실험예 1 : 표면 및 단면 특성 시험
본 발명에 따른 여과체의 표면 및 단면 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조한 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰하였다.
본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰한 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 표면에 라미네이션을 통해 형성된 PTFE web들이 거품코팅에 의해 형성된 기공 위에 균일하게 분포되어 있음을 확인하였다.
또한, 상기 여과체에 대한 기공크기분포 측정결과를 도 3에 나타내었다.
도 3의 측정결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 평균 기공의 크기가 1.3㎛로서 거품코팅 여과체의 평균기공크기 13㎛의 1/10로 작아졌음을 알 수 있다. 이 결과로부터 본 발명에 의해 완성된 여과체는 2.5㎛ 이하의 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.
실험예 2: 집진효율 분석
상기 실시예 1에서 제조한 본 발명에 따른 여과체의 집진효율을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명에 따른 여과체는 석탄화력발전소에서 발생되는 연소가스 중에 함유된 먼지를 포집하기 위한 것으로, 여과체의 성능평가에 석탄화력발전소에서 발생한 비산재를 이용하였다. 본 실험을 위하여 먼저 가스의 온도는 250±10℃로 설정하였으며, 사용한 테스트용 먼지는 2㎛의 기하평균입경과 1.5의 기하표준편차를 나타냈다. 여과집진장치에 장착된 여과백의 전, 후단에서 테스트용 먼지의 입경분포를 파티클카운터(APS 3321, TSI Inc.)로 개수농도로 측정하였다. 여과체의 질량집진효율은 먼지의 크기와 개수농도로부터 질량농도를 환산하여 얻었다.
본 발명에 따른 여과체의 개수농도 기준의 집진효율을 도 4에 나타내었고, 본 발명에 따른 여과체의 질량집진효율은 표 1에 나타내었다.
표 1
여과체의 초기 집진효율 측정치
(인입농도-인출농도)/인입농도 * 100 99.8%
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체는 1㎛ 이상의 먼지 입경에서 98% 이상의 개수농도 기준의 집진효율을 나타내었다. 본 발명에 따른 여과체는 입경 크기가 작아질수록 집진효율이 감소하고, 입경 크기가 클수록 더 높은 집진효율을 보이는 전형적인 집진여과체의 특징을 나타내었다.
또한 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 질량집진효율은 99.8%로 매우 높은 집진효율을 나타내었다. 이는 여과 초기상태에서의 집진효율을 나타내므로, 먼지가 포집됨에 따라 집진효율이 높아진다는 여과이론에 근거한다면, 아주 짧은 시간 내에 99.9%이상의 집진효율을 나타냄을 알 수 있다.
실험예 3 : 탈진효율 예측을 위한 접촉각 분석
본 발명에 따른 여과체의 탈진효율을 예측하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 여과체를 이용하여 접촉각 측정을 하였다. 측정에는 접촉각 측정기(DSA 100, Kruss사)를 이용하였다. 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 접촉각은 143도로서 상용 여과체인 GL-TEX-790의 접촉각 133도보다 10도 높은 값을 보임을 알 수 있다. 이 결과는 본 발명에 의해 완성된 여과체의 탈진효율이 더 뛰어남을 의미한다.
실험예 4 : 내구성 시험
상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 3중층 여과체와 비교예 1에서 제조한 2중층 여과체 간의 내구성 비교를 위하여 박리도 비교 실험을 수행하였다.
먼저, 각 여과체의 막(membrane) 표면에 고압의 압축공기(2, 3, 4, 5 kgf/cm2)를 분사하여 박리도를 평가하였으며, 압축공기의 분사는 1초 간격으로 20회에 도달할 때까지 시행하였다.
상기와 같이 비교예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 육안검사 및 입체 현미경 분석(Stereoscopic Microscope Analysis)으로 평가한 박리도 측정 결과를 각각 도 6 및 도 7에 나타내었다.
또한, 실시예 1의 여과체에 고압 압축공기를 분사한 후 육안검사 및 입체 현미경 분석으로 평가한 박리도 측정 결과를 각각 도 8 및 도 9에 나타내었다.
도 6 내지 도 9를 통해, 비교예 1의 2중층 여과체는 3kgf/cm2에서부터 멤브레인층이 박리되나(도 6 및 도 7), 실시예 1의 3중층 여과체는 5kgf/cm2의 고압분사에도 박리가 일어나지 않음(도 8 및 도 9)을 확인할 수 있다. 따라서, 거품 코팅된 PTFE 층과 라미네이션된 PTFE 막 사이에 강한 결합력이 작용하며 이에 따라 결과적으로 여과체의 내구성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (17)

  1. 무기질 섬유 지지체,
    상기 지지체 상에 거품 코팅된 불소계 수지 층, 및
    상기 거품 코팅된 불소계 수지 층 상에 라미네이트된 불소계 수지 막을 포함하는, 먼지포집용 여과체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 여과체는 중·고온 배가스의 먼지포집용인 여과체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기질 섬유 지지체는 유리섬유, 알루미나섬유 및 실리카섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 먼지포집용 여과체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기질 섬유 지지체의 두께는 400 내지 1000㎛인 먼지포집용 여과체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 불소계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리헥사플루오로프로필렌(PHFP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE) 및 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 먼지포집용 여과체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 거품 코팅되는 불소계 수지 층의 평균 기공 크기는 100㎛ 이하인 먼지포집용 여과체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 불소계 수지 층은 불소계 수지, 거품안정제, 발포제 및 증점제를 포함하는 코팅액을 사용하여 거품 코팅하여 형성시킨 것인 먼지포집용 여과체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 증점제는 아크릴계 증점제인 먼지포집용 여과체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 거품 코팅된 불소계 수지 층의 두께는 5 내지 100㎛ 인 먼지포집용 여과체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막의 두께는 1 내지 50㎛ 인 먼지포집용 여과체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막은 불소계 수지 섬유로 이루어진 다공성 웹(web)의 구조인 먼지포집용 여과체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막은 불소계 수지 분말 및 윤활제를 포함하는 혼합물을 압출성형하여 불소계 수지 필름을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 불소계 수지 필름을 2축 연신하는 단계(단계 2)를 포함하는 제조방법으로 제조된 것인 먼지포집용 여과체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 불소계 수지 분말과 윤활제의 혼합비는 중량 기준으로 9:1 ~ 7:1인 먼지포집용 여과체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 윤활제는 이소파라핀계 화합물인 먼지포집용 여과체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 불소계 수지 막의 평균 기공 크기는 10㎛ 이하인 먼지포집용 여과체.
  16. 제11항에 있어서, 상기 불소계 수지 섬유 가닥의 직경은 0.01 내지 1㎛ 인 먼지포집용 여과체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 라미네이트는 열융착 또는 초음파융착법으로 수행되는 먼지포집용 여과체.
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