KR100423586B1

KR100423586B1 - 다공성 플라스틱 필터 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100423586B1
Application number: KR1019960016484A
Authority: KR
Inventors: 요시미 다끼구찌; 요스께 에가와; 다까유끼 와따나베; 히로하루 마사노
Original assignee: 미쓰비시 쥬시 가부시끼가이샤
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 2004-06-18
Also published as: JPH08309125A; EP0743085B1; DE69622635D1; EP0743085A3; JP3668283B2; US5804074A; KR960040416A; EP0743085A2; DE69622635T2

Abstract

본발명은 다공성 플라스틱 필터의 하나 이상의 표면의 몰에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상이고 5 내지 90 ㎛ 의 범위 내의 평균입자 크기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질이 사용되는 것을 특징으로 하는, 열가소성 물질의 입자를 소결 성형해서 얻은, 미립자 분리용 다공성 플라스틱 필터에 관한 것이다.

Description

다공성 플라스틱 필터 및 그의 제조 방법.{POROUS PLASTIC FILTER AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION}

본발명은 액체 또는 기체와 같은 유체내에 함유된 미립자를 여과해서 분리하는 다공성 플라스틱 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

이제까지, 많은 다공성 필터가 액체 또는 기체와 같은 유체내에 함유된 분진과 같은 미립자를 여과해서 분리하는 것으로 공지되어 있다. 그들 중에서, 필터 표면에 부착된 미립자를 쉽게 제거할 수 있도록 하는 점착성이 없고 필터 표면상에서 높은 레벨의 미립자 수집 능력을 갖는 각종 필터가 제안되어 왔다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 또는 폴리페닐렌 황화물과 같은, 비교적 큰 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 소결 성형함으로써 제조된 다공성 지지체 표면 상에, 상기 플라스틱 물질보다 더 작은 평균 입자 크기를 갖고있으며 분진과 같은 미립자에 대한 비점착성이 탁월한 미립자, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 입자(이하, PTFE) 를 직접 점착제와 함께 코팅시켜, 분진 제거 성능 및 그것의 표면상에 미립자를 수집하는 성능을 개선시킨 다공성 필터가 공지되어 있다. 그러나 그와 같은 다공성 필터로, 사용된 PTFE 는 다공성 지지체에의 부착 특성이 열등해서 다공성 지지체과 PTFE 사이의 계면의 부착 특성이 부적당하며, PTFE 입자는 여과 또는 역류 세척 동안에 다공성 지지체로부터 떨어질 수도 있다. 결과적으로, 미립자의 제거 성능이 감소되어, 필터 표면 상의 미립자의 수집 능력이 감소되거나, 또는 그 결과 떨어진 PTFE 입자가 수집된 미립자 내에 포함될 수 있다.

또한, 다공성 지지체보다 더 작은 기공 직경을 갖는 PTFE 다공성 필름으로 다공성 지지체의 표면을 코팅하는 방법이 제안되었다. 그러나, 상기와 마찬가지로 지지체에의 부착력이 부적당하거나, PTFE 다공성 필름 그 자체가 비싸고 그리하여 제조비가 높게 되는 문제점이 있다.

폭넓은 연구결과, 본발명자들은 필터에 대해 상기와 같은 복잡한 구조를 채택하지 않고 필터 표면상에 탁월한 비점착성 및 미립자 수집 능력을 갖는 플라스틱 필터와, 그의 제조방법을 밝혀내었다.

본발명은 다공성 플라스틱 필터의 적어도 한면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상이고 5 내지 90 ㎛ 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질이 사용되는 것을 특징으로 하는, 열가소성 물질의 입자를 소결 성형 (sinter-forming) 해서 수득한 미립자 분리용 다공성 플라스틱 필터를제공한다.

본발명은 또한 다공성 플라스틱 필터에 의해 제거되는 미립자를 포함하는 액체 또는 기체와 같은 유체가 안으로 흐르는 측면, 또는 유체와 같은 것이 흘러 나오는 측면을 위해 작은 평균입자크기를 갖는 입상플라스틱 물질을 소결 성형해서 얻은 (a) 작은 입상 다공성 층, 그리고 다른 측면을 위해 상기 작은 입상 다공성 층의 플라스틱 물질의 평균 입자크기보다 더 큰 평균 입자크기를 갖는 입상 플라스틱 물질을 소결 성형해서 얻은 (b) 큰 입상 다공성 층을 결합하고 단일화해서 형성된 두개 이상의 층을 포함하며, 상기 작은 입상 다공성 층 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상이고, 5 내지 90 ㎛범위 이내의 평균 입자크기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질을 작은 입상 다공성 층을 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 열가소성 물질의 소결된 입자로 만들어진 다층 다공성 플라스틱 필터를 제공한다.

그와 같은 플라스틱 필터의 제조 방법으로서, 본발명은 또한 충전시킬 열가소성 물질의 입자에 상응하는 층두께를 형성할수 있는 첫 번째 금형 공동을 형성하기 위해 내부금형 및 대체할 수 있는 외부금형을 포함하는 성형기를 조립하고, 그 다음 5 내지 90 ㎛ 범위 이내의 평균 입자크기를 갖는 적어도 작은 입상 열가소성 물질 또는 상기 평균 입자 크기보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 큰 입상 열가소성 물질을 첫 번째 금형 공동 내로 채우고, 그 다음 그것을 소결시켜 작은 입상 다공성 층 또는 큰 입상 다공성 층을 형성하고 그 다음, 상기 다공성 층의 외부 표면 측면상에 두 번째 금형 공동을 형성하기 위해 이전에 사용된 외부 금형보다 더 큰내부 직경을 갖는 다른 외부 금형으로 이전에 사용된 외부 금형을 대체하며, 또한 상기의 작은 입상 열가소성 물질보다 더 큰 평균 입자크기를 갖는 큰 입상 열가소성 물질 또는 상기 작은 입상 열가소성 물질을 두 번째 금형 공동 내로 채우고, 그 다음 상기 작은 입상 공동성 층의 외부 표면상에서 큰 입상 다공성 층, 또는 큰 입상 다공성 층의 외부표면상에 작은 입상 다공성 층을 형성하기 위해 그것을 소결해서, 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상의 물에 대한 접촉각을 갖는 작은 입상 다공성 층을 큰 입상 다공성 층으로 결합해서 단일화하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본발명은 소정의 평균 입자 크기를 갖는 입상 열가소성 물질을 다공성 플라스틱 지지체를 형성하기 위해 첫번째로 소결시키고, 지지체의 다공성 부분의 표면에 전도 물질로 전기 전도성을 부여하고, 그 다음 지지체과 상용성을 갖고 다공성 플라스틱 지지체를 구성하는 입자보다 더 작은 5 내지 90 ㎛ 범위 이내의 평균 입자 크기를 갖는 적어도 소량의 입상 열가소성 물질을 정전기로 코팅하고, 그 다음 다공성 플라스틱 지지체의 다공성 부분상에서 적어도 지지체의 공극 직경보다 더 작은 직경의 기공을 갖는 작은 입상 다공성 층을 형성하기 위해 두번째로 다공성 플라스틱 지지체를 소결시켜서, 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상의 물에 대한 접촉각을 갖는 작은 입상 다공 층을 다공성 플라스틱 지지체의 외부 표면상에서 코팅하고 용융시키며, 작은 입상 다공성 층 및 큰 입상 다공성 층을 결합하고 단일화하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법을 제공한다.

이제, 바람직한 구현예로 상세하게 본발명을 서술하겠다.

본발명의 다공성 플라스틱 필터는 본래 다공성이고 열가소성 물질을 소결 성형해서 제조한 단일한 층 구조를 갖는 것이 될 수 있거나, 다공성이고 다른 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질을 소결 형성해서 형성한 그와 같은 다른 다공성 층상에 통합적으로 적층함으로써 얻은 다층 구조를 갖는 것이 될 수 있다.

즉, 본발명에 따른 열가소성 물질을 소결성형해서 얻은 다공성 플라스틱 필터는 단일한 다공성 층 또는 다수의 다공성 층에 의해 구성된다. 그러나 미립자를 함유하는 액체 또는 기체와 같은 유체가 안으로 흘러 들어오는 측면 또는 유체가 흘러나오는 측면으로부터 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚ 이상이고 5 내지 90 ㎛범위 이내의 평균 입자크기를 갖는 열가소성 물질을 적어도 사용하는 것이 중요하다.

여기서, 물에 대한 접촉각은 마이크로 주사기로 다공성 플라스틱 필터의 표면상에 20 ㎕ 의 탈이온수를 떨어뜨려서 측정한 접촉각을 고니오미터 (goniometer) 형 접촉각 측정 장치를 사용하여 측정한 수치로 나타낸다.

또한 5 내지 90 ㎛, 바람직하게는 10 내지 60 ㎛ 범위 이내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질의 입자를 사용해서 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상인 필터표면의 물에 대한 접촉각을 얻는 것이 중요하다.

그러나 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상인 한, 5 내지 90 ㎛ 범위 이내의 평균 입자 크기를 갖는 것에 더 작은 평균 입자 크기 또는 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질을 소정량으로 첨가할 수 있다.

그와 같은 첨가량은 5 ㎛ 보다 더 작은 평규 입자 크기의 입자만을 사용할때, 일어날 수 있는 금형 공동 내의 불균일한 충전 현상, 또는 90 ㎛ 이상의 평균 입자크기의 입자만을 사용할 때, 일어날 수도 있는 표면 상에 분진과 같은 미립자를 수집하지 못하는 그러한 현상이 일어나지 않는 범위 이내의 수준일 수 있다.

열가소성 물질이 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 수지 (예컨대 초고분자량 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌), 폴리비닐 클로라이드 수지, 폴리에스테르 수지 (예, 폴리알릴레이트), 폴리아미드 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지, 불소형 수지, 또는 방사선으로 조사해서 얻은 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 가교된 폴리올레핀 수지와 같은 다공체를 소결 성형해서 얻을 수 있는 열가소성 물질인 한, 본발명의 다공성 플라스틱 필터를 구성하는 열가소성 물질은 특별하게 제한되지 않는다. 이들 물질중에서, 단일한 기공크기를 갖는 다공성 플라스틱 필터를 얻기 위해 저 용융 유속 (MFR) 을 갖는 물질을 사용하는 것은 바람직하다.

가교 결합된 폴리올레핀 수지는 이온화 방사선 (예,선 또는 X선)을 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀수지 예컨대, 저 밀도 폴리에틸렌, 중간밀도폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌에 조사해서 얻을 수 있지만, 10 % 이상의 가교결합도를 갖는 가교결합된 폴리올레핀 수지는 10 KGy 의 흡수량에서 얻을 수 있다. 여기서, 폴리올레핀 수지를 가교 결합시킴으로써, 수지의 분자량을 증가시켜 용융 유속을 낮게 할수 있다. 따라서 10 % 미만의 가교 결합도로, 단일한 기공 크기를 갖는 다공성 플라스틱 필터를 얻는 것은 어려운 경향이 있다.

물에 대한 접촉각이 60˚이상인 표면 상태를 얻기 위한 방법으로는, 예를 들어, 다공성 플라스틱 필터를 구성하는 열가소성 물질의 유형 또는 평균 입자 크기를 선택하는 방법이 있다.

단일 층 구조의 다공성 플라스틱 필터의 경우에, 평균 입자 크기가 5 내지 90 ㎛ 범위 이내이고, 필터 표면의 물에 대한 접촉각이 60 ˚이상이 되는 한, 상기의 열가소성 물질로부터 그 다공성 플라스틱 필터를 구성하는 열가소성 물질을 홀로 또는 혼합물로 조합해서 사용할 수 있다. 5 내지 90 ㎛, 바람직하게는 10 내지 60 ㎛ 의 평균 입자크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌을 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.

그러나 불소형 플라스틱 물질, 방사선으로 조사된 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 가교결합된 폴리올레핀형 플라스틱 물질 또는 다른 선택된 열가소성 물질을 거기에 혼합해서 제조된 것, 또는 90 ㎛ 보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질, 바람직하게는 90 ㎛ 보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌을, 바람직하게는 5 내지 90 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌에 첨가해서 제조된 것을 사용하는 것은 가능하다.

초고분자량 폴리에틸렌으로서, 1,000,000 이상의 점도 평균 분자량을 갖는 것이 사용에 적합하다.

불소형 플라스틱 물질은 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리플루오로아크릴 아크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 플루오라이드 또는 헥사 플루오로프로필렌과 같이 일반적으로 알려진 것이 될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리플루오로아크릴 아크릴레이트는 특히 분진과 같은 미립자에 대해서 비점착성을 부여하는 관점에서 특히 바람직하다.

그와 같은 불소형 플라스틱 물질의 혼합비는 대개 플라스틱 물질의 전체양을 기준으로 0.1 내지 50 중량 %, 바람직하게는 1 내지 30 중량 % 범위이내이다.

혼합비가 0.1 중량 % 이하이면, 필터 상에 수집된 분진과 같은 미립자의 제거의 성능은 다공성 플라스틱 필터를 구성하는 열가소성 물질에 의한 성능에 의존하는데, 원하는 수준의 미립자의 제거 성능을 거의 얻을 수 없다. 반면에, 혼합비가 50 중량 % 를 초과 한다면, 소결 성형된 다공성 플라스틱 필터의 강도가 사실상 감소하는 실질적인 문제가 있을 것이다.

또한, 5 내지 90 ㎛ 범위 이내의 평균 입자 크기를 갖는 초고 분자량 폴리에틸렌에 100 내지 1,000 ㎛ 의 평균 입자크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌을 혼합해서 제조한 물질과 같은, 90 ㎛ 보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질을 5 내지 90 ㎛ 범위 이내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질에 첨가해서 제조한 물질을 사용하는 것은 가능하다.

그와 같은 초고분자량 폴리에틸렌의 혼합비는 통상 5 내지 90 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 폴리에틸렌이 전체 양을 기준으로 20 중량% 이상, 바람직하게는 40중량 % 이상 되도록 하는 양이다.

다층 구조의 다공성 플라스틱 필터 (즉, 작은 입상 다공성 층 및 큰 입상 다공성 층을 결합하고 단일화해서 얻은 필터)의 경우에, 상기 플라스틱 필터를 구성하는 열가소성 물질은, 작은 입상 다공성 층의 경우 평균 입자 크기가 5 내지 90 ㎛ 범위 이내여서 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상이 되는 한, 상기의 단일 층 구조의 경우에서와 동일한 조성을 갖는 것일 수 있고, 큰 입상 다공성 층의 경우,예를 들어 상기 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질의 평균 입자 크기보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질, 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌, 특히 평균 입자크기가 100 내지 200 ㎛ 를 갖는 포도송이 모양의 초고분자량 폴리에틸렌을 사용할 수 있다.

다층 다공성 플라스틱 필터에서, 작은 입상 다공성 층은 분진과 같은 미립자에 대한 탁월한 비점착성과 표면상에서의 미립자의 수집 능력을 제공하고, 이 층을 위해, 단일층 구조의 다공성 플라스틱 필터용으로 상기에서 서술된 것과 동일한 열가소성 물질이 적절하게 사용될 수 있다.

반면에, 큰 입상 다공성 층은 낮은 압력 손실과 함께 높은 강도를 가지며, 이 층을 위해, 작은 입상 다공성 층을 위해 상기에서 서술한 것처럼, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 (예, 초고분자량 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌)과 같은 폴리올레핀 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 폴리알릴레이트와 같은 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지를 예를 들어 사용할 수 있다. 그 물질은 평균 입자 크기 100 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 150 내지 600 ㎛ 를 갖고, 다공체를 소결성형해서 얻을 수 있는 열가소성 물질인 한, 그물질은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 포도 송이 모양의 초고분자량 에틸렌성 폴리올레핀, 특히 100 내지 200 ㎛ 의 평균입자크기 그리고 0.35 내지 0.45 g/cm²의 부피밀도를 갖는 것은 예를 들어 기계적인 강도의 면에서 바람직하다. 평균 입자 크기가 1000 ㎛ 를 초과 한다면, 다공성 플라스틱 필터의 기계적인 강도는 적당하지 않고,그와 같은 것은 바람직하지 않다. 또한, 평균 입자 크기가 90 ㎛ 미만이면, 다층 구조에서의 다공성 플라스틱 필터를 만들기 위한 중요성이 낮아질 것이다.

작은 입상 다공성 층과 큰 입상 다공성 층 사이의 두께 관계는 큰 입상 다공성 층의 두께 비가 필터의 전체 두께의 30 내지 100 % 미만이 바람직하다. 큰 입상 다공성 층의 두께 비가 30 % 미만이면, 압력 손실은 높은 경향이 있고, 다층 구조의 중요성은 낮아질 것이다.

여기서, 상기의 효과에 추가하여, 유체가 흘러나오는 측면은 작은 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질을 소결 성형해서 제조한 작은 입상 다공성 층으로 만들고, 다른 측면은 작은 입상 다공성 층의 평균 입자 크기보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 소결 성형해서 제조한 큰 입상 다공성 층으로 만드는 다층 다공성 플라스틱 필터는 큰 입상 다공성 층에 의해 유체 내에 함유되는 비교적 큰 미림자를 빨리 수집할 수 있고 비교적 작은 미립자를 나중에 수집할 수 있으며, 소정의 간격으로 미립자를 제거하기 위해 역류 세척을 수행함으로써 압력 손실을 제거하거나 감소시킬 수 있는 장점을 제공한다.

상기에서 분명한 것처럼, 다층 다공성 플라스틱 필터가 큰 기공 크기를 갖는 큰 입상 다공성 층 및 작은 기공 크기를 갖는 작은 입상 다공성 층을 포함하는 다층 구조를 갖는 한, 상기 다층 다공성 플라스틱 필터는 층의 배치와 관련하여 유체 유입 측면과 유체 유출 측면 사이로 특별히 제한되지는 않는다. 즉, 큰 기공 크기를 갖는 층이 유입 측면 또는 유출 측면 상에 위치하고 있는 경우, 필터의 성능에 있어서 실질적인 문제점은 없다. 또한, 층의 수는 제한이 없으며, 요구되는 품질에의존해서, 다양한 평균 입자 크기를 갖는 층이 제공되어 전체 구조가 둘 이상의 층으로 구성될 수 있다.

다층 다공성 플라스틱 필터와 같은 것의 제조 방법으로서, 각종 방법이 예를 들어 필터의 형에 의존해서 가능하다. 그러나 하기의 두 개의 방법이 각 층 두께를 조절할때, 제조 효율 또는 신뢰성의 견해에서 바람직하다.

첫 번째 방법은 하기와 같다:

내부 금형 및 대체할 수 있는 외부 금형에 의해 열가소성 물질의 입자로 충전되는 금형 공동을 형성할 수 있는 성형기를 사용해서

(1) 첫째로, 대체할 수 있는 외부 금형을 내부 금형 외부에 위치시켜 충전할 열가소성 물질의 입자의 평균 입자 크기에 상응하는 층 두께를 형성할 수 있는 제 1 금형 공동을 형성하고, 본제 1 금형 공동 내로 작은 평균 입자 크기 또는 큰 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 충전한 다음 소결 성형해서 작은 입상 다공성 층 또는 큰 입상 다공성 층을 위한 다공성 플라스틱 지지체를 형성한다;

(2) 그 다음, 이전에 사용된 금형을 제거하고 제거된 외부 금형 보다 더 큰 내부 직경을 갖는 다른 외부 금형으로 치환하여 첫번째 다공성 플라스틱 지지체의 외부표면 측면상에 제2 금형 공동을 형성한다;

(3) 그 다음, 제 2 금형 공동 내로, 상기 작은 미립 열가소성 물질 보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 큰 입상 열가소성 물질, 또는 상기 작은 미립자 열가소성 물질을 채운 다음 소결 성형해서 상기 작은 입상 다공성 층의 외부 표면 측면 상의 큰 입상 다공성 층, 또는 큰 입상 다공성 층의 외부 표면 측면 상에 작은 입상 다공성 층을 형성한다; 그리고

(4) 그 조립체를 냉각시키고, 외부 금형 및 내부 금형을 제거하여, 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상을 갖는 작은 입상 다공성 층을 갖는 다층 다공성 플라스틱 필터를 얻고, 큰 입상 다공성 층과 결합해서 단일화한다.

각각의 다층 다공성 플라스틱 필터의 층은 동일한 형태의 열가소성 물질로 만드는 것이 바람직하고, 그것은 소결 성형에 편리하고 인접 층 사이의 라멜라간의 접착의 관점에서 바람직하다.

두 번째 방법은 하기와 같다:

(1) 첫째로, 소정의 평균 입자크기를 갖는 열가소성 물질을 첫 번째로 소결 성형시켜 다공성 플라스틱 지지체를 얻는다 (그와 같은 다공성 플라스틱 지지체를 외부 금형 (예, 원통형) 및 그것 내로 삽입되는 내부 금형을 포함하는 성형기를 사용하는 정적 성형 방법 또는 램 (ram) 압출 성형법, 사출 성형법 또는 스크루 압출 성형법과 같은 동적 성형법에 의한 소정의 평균 입자크기를 갖는 열가소성 물질을 소결 성형해서 얻을 수 있다); 그리고

(2) 그 다음 전기 전도성을 다공성 플라스틱 지지체의 다공성 부분의 표면에 전기 전도성 물질로 부여한다 [다공성 플라스틱 지지체의 성형 동안에 카본 블랙, 탄소 섬유 또는 금속 분말과 같은 전기 전도성 물질을 지지체 내로 혼합하는 방법, 성형 후 다공성 플라스틱 지지체의 표면 상에 액체 (예, 계면 활성제) 를 코팅하는 방법 (예를 들어 계면활성제를 코팅하는 방법이 통상 사용되지만, 다공성 플라스틱 지지체의 표면에 전기 전도성을 분급할 수 있는 한 그 방법이 특히 제한되는 것은아니다)에 의해 전기 전도성을 부여할 수 있다.];

(3) 그 다음, 다공성 플라스틱 지지체 표면에, 작은 미립자 플라스틱 물질을 코팅하고 다공성 플라스틱 지지체의 표면과 양립성을 갖고 다공성 플라스틱 지지체를 구성하는 입자보다 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 스프레이하고 정전기적으로 지지체상에 코팅하면 코팅 방법으로 적층한다; 그리고

(4) 또한 본다공성 플라스틱 지지체를 예를 들어 소정의 온도로 설정된 가열로에서 두번째로 소결 성형해서 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚ 이상을 갖는 작은 입상 다공성 플라스틱 층을 갖는 다층 다공성 플라스틱 필터를 얻고, 큰 입상 다공성 층과 함께 결합해서 단일화한다.

다공성 플라스틱 필터의 단면형은 원형 뿐만 아니라 정사각형 , 타원형, 직각삼각형 및 별 모양 (단면은 원주를 따라 홈이 있음) 으로부터 임의로 선택된다.

그와 같은 필터를 형성하기 위해 사용되는 성형기는 그와 같은 다공성 플라스틱 필터의 단면형에 따라 상기의 정적 성형 방법에서의 외부 금형 및 내부금형, 또는 동적 성형법에서의 압출 다이 또는 사출 성형 다이를 포함하는 성형기이다.

제1도를 참고로 해서, 별 모양은 외부로 연장된 n 홈 그리고 내부로 연장된 n 홈 형을 갖는 소정의 두께를 가진 중공 원통형의 단면이고, 열가소성 물질의 입자를 소결 성형해서 얻는다. 별 모양은 외부로 연장된 홈 1 내지 12 의 외부 직경 R1, 내부로 연장된 홈의 내부 직경 R2, 두께 및 홈의 수에 의해 정의될 수 있다. 그러나 소결 성형된 다공성 플라스틱 필터의 강도, 부피 당 원하는 여과 면적, 분리 장치를 위한 설치 면적 및 또한 필터를 구성하는 플라스틱 물질의 형태를 고려해서, 형태는 외부 지경 R1 이 20 내지 150 mm, 내부 직경 R2 가 12 내지 120 mm, 두께 1 내지 5 mm 그리고 홈의 수가 5 내지 25 인 범위 이내에서 선택된다.

다공성 플라스틱 필터는 중공의 짧은 형 또는 중공의 긴 형을 가질 수 있고, 이하에서 서술되는 분리 장치의 형을 이루기 위해 성형될 수 있다.

통상, 다수의 그와 같은 다공성 플라스틱 필터는 필터 장치를 형성하기 위해 결합해서 사용된다. 필터 장치는 상기의 형을 갖는 컨테이너 내에서 현탁된 것과 같은 형태로 분리 장치로서 사용될 수 있다.

제 2 도를 참고로 해서, 필터 장치 1 은 플레이트 형의 지지체 11 및 그곳에 부착된 다공성 플라스틱 필터 2 를 포함한다. 즉, 각 플라스틱 필터의 하나의 말단 7 을 관통된 지지체 내로 삽입하고, 다른 말단의 개방부가 커버 3 으로 밀봉되는 동안에 삽입된 부분을 밀봉한다. 본지지체 11 및 커버 3 은 금속 또는 각종 합성 수지 예컨대, 열가소성 수지 (예, 경질 폴리올레핀 수지 또는 폴리비닐 클로라이드) 또는 반응성 있는 열경화성 수지로 만들어질 수 있다. 그러나 반응성 있는 액체 폴리우레탄 수지는 성형성 또는 치수 안정성면에서 바람직하다.

이 필터 장치에 전기 전도성을 부여하는 것이 필요할 때, 카본 블랙을 다공성 플라스틱 필터를 소결 성형할 때 약 1 내지 10 % 의 양으로 초고분자량 폴리에틸렌에 첨가하고, 또한 지지체와 커버를 위해, 마찬가지로 혼합된 카본 블랙을 갖는 전기 전도성 물질을 사용할 수 있다.

또한, 반응성있는 액체 폴리우레탄 수지를 사용하는 경우에, 주첨가제로서 폴리올 및 경화제에 첨가된 잔류 스트레인 (strain) 이 작고 높은 치수 안정성 및정전기 방지 특성이 보장되는 평균 섬유 길이 0.1 내지 1.0 mm 인 3 내지 10 중량 % 의 탄소 섬유를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이제, 본발명을 실시예를 통해서 더 상세하게 서술하겠다. 그러나 본발명이 그와같은 구체적인 실시예에 의해 결코 제한되지는 않는 것임을 알아야 한다.

실시예 1 ∼ 4

각각의 필터를 이하에서 서술되는 동일한 방식으로 제조하고, 필터 특성은 하기의 방법으로 평가한다. 결과는 표 1 에서 나타낸다.

입자 떨어짐의 유무:

기호는 필터 입자의 떨어짐이 역류 세척시에 관찰되지 않는 것이고, 기호 △ 는 필터 입자의 떨어짐이 역류 세척시에 약간 관찰되는 것이고, 그리고 기호 X는 필터 입자의 떨어짐이 역류 세척시에 대폭 관찰되는 것이다.

여기서, 필터 입자는 필터 표면에 제공된 점착성을 갖지 않는 입자, 또는 필터를 구성하는 플라스틱을 의미한다.

분말 제거 특성:

기호 ◎ 는 필터 표면상에 침적된 미립자의 역류 세척에 의한 제거가 탁월하다는 것을 나타내고, 기호는 필터 표면 상에 침적된 미립자의 역류 세척에 의한 제거가 우수하다는 것을 나타내고, 기호 △ 는 필터 표면상에 침적된 미립자의 역류 세척에 의한 제거가 약간 불충분하다는 것을 나타내고, 기호 X 는 필터 표면 상에 침적된 미립자의 역류 세척에 의한 제거가 불충분하다는 것을 나타낸다.

미립자 수집 특성:

기호는 흘러나오는 유체내에 세척된 미립자가 포함되지 않는다는 것을 나타내고, 기호 △ 는 흘러나오는 유체내에 세척된 미립자가 약간 포함된다는 것을 나타내고, 기호 X 는 흘러나오는 유체내에 세척된 미립자가 대폭 포함된다는 것을 나타낸다.

물에 대한 접촉각 ( ˚) :

고니오미터형 접촉각 측정 장치 (G-1 모델, Elmar K.K. 제조) 에 의해 측정된 수치로 나타냄.

압력 손실 (mmAg):

미립자를 함유하지 않은 공기가 1 mm/분 의 속도로 흡입될 때의 값으로 측정됨.

실시예 1

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 원형 단면 (다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 2 mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐)을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90분 동안 가열하여 벽 두께 2 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 2

평균 입자 크기 110 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 원형 단면 (다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐) 을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열하여 벽 두께 3 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 3

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 원형 단면 (다공성 플라스틱 필터의 최종 두께2mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐)을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도, 30 내지 90 분 동안에 가열한다. 그 다음 계면 활성제를 표면에 코팅하여 벽 두께 2 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 4

평균 입자 크기 170 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 원형 단면 (다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 2 mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐) 을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열해서, 원통형 다공성 플라스틱 지지체를 얻는다. 그 다음, PTFE 미립자를 결합제와 함께 스프레이하여 다공성 플라스틱 지지체의 표면에 코팅하여, 벽 두께 2 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

표 1

표 1 에서 나타낸 것처럼, 실시예 1 에서 흘러나오는 측면 유체 내의 입자의 떨어짐 및 미립자의 포함을 관찰할 수 없고, 또한 분말제거 특성과 관련해서는 어떤 문제점도 관찰되지 않는다. 실시예 2 에서, 기공 크기가 크기 때문에 흘러나오는 측면 유체 내에 약간의 미립자가 포함되어 있었다. 실시예 3 에서, 분말 제거 특성이 불충분하고. 시험 4 에서, 지지체로부터 PTFE 입자의 떨어짐을 관찰할 수 있고, 떨어진 부분에서의 분말 제거 특성은 적절하지 않았다. 실시예 4 에서, 모든 시험된 특성에서 결점을 관찰할 수 있다.

실시예 5 ∼ 9

하기에서 서술하는 것과 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 상기에서 서술한 것과 동일한 방법으로 필터 특성을 평가한다. 결과는 표 2 에 나타나 있다.

평균 입자 크기 40 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌, 그리고 평균 입자 크기 150 ㎛, 점도 평균 분자량4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 부피 초고분자량 폴리에틸렌을 표 2 에서의 비율 (중량 %) 로 혼합해서 조성물을 얻는다. 그 조성물을 원형 단면 (다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 2 mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐)을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열하여 벽 두께 2 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

표 2

표 2 에 나타난 것처럼, 실시예 5 ∼ 9 각각에서, 입자의 떨어짐 및 분말제거 특성에 관해서 어떤 문제점도 관찰되지 않는다. 압력 손실에 관해서, 실시예5는 약간 높은 값을 나타내지만, 실질적인 문제점은 없다. 실시예 9 에서, 작은 평균 입자 크기 물질의 비율은 낮고, 흘러 나오는 측면 유체 내에 미립자를 약간 포함하고 있는 것을 관찰할 수 있는데, 그와 같은 것은 바람직하지 않다.

실시예 10 및 11

하기와 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 필터 특성을 상기와 동일한 방법으로 평가한다. 결과는 표 3 에 나타나 있다.

실시예 10

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량을 갖는 폴리에틸렌, 그리고 평균 입자 크기 0.2 ㎛ 를 갖는 PTFE 분말을 전체 양을 기준으로 초고분자량 폴리에틸렌이 95 중량 % 이고 PTFE 분말이 5 중량 % 가 되도록하는 혼합비로 혼합기로 기계적으로 혼합해서 소결 할 물질을 얻는다. 이 물질을 실시예1에서 사용된 것과 같은 동일한 금형내에 충전시키고 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열해서 2 mm 의 벽 두께를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 11

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하인 초고분자량을 갖는 폴리에틸렌, 그리고 용매에 용해된 폴리플루오로알킬 아크릴레이트를 전체 양을 기준으로 초고분자량 폴리에틸렌이 99 중량 % 이고 폴리플루오로알킬 아크릴레이트 성분이 1 중량 % 가 되도록 하는 혼합비로 혼합기로 기계적으로 혼합해서 소결할 물질을 얻는다. 이 물질을 실시예 1에서 사용된 것과 같은 동일한 금형 내에 채우고 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열해서 2 mm 의 벽 두께를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 12

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하인 초고분자량을 갖는 폴리에틸렌을 실시예1에서 사용한 것과 동일한 금형 내로 채우고 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 오로지 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성된 2 mm 의 벽 두께를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

표 3

표 3 에서 나타난 것처럼, 실시예 10 및 11 에서, 필터 물질의 떨어짐 또는 분말제거 특성에 관한 문제점은 없고, 분말을 떨어지게 하는 특성의 평가 지표인 물에 대한 접촉각은 큰 값을 나타낸다.

PTFE 입자가 실시예 10 에서는 떨어지지 않는 이유는 현재 분명하게 이해되지 않고 있다. 그러나 초고분자량 폴리에틸렌이 용융되고 금형 내에서 팽창될 때, PTFE 입자가 초고분자량 폴리에틸렌의 입자의 내부에 어느 정도 까지 혼입될 수 있다.

반면에, 폴리플루오로알킬 아크릴레이트가 실시예 11 에서 떨어지지 않는 이유는 가열로 인해 친유성기가 초고분자량 폴리에틸렌 입자의 측면상에서 배향되고 퍼플루오로알킬기가 고밀도로 표면 측면상에서 배향되기 때문인 것으로 생각된다.

불소형 플라스틱 물질을 함유하는 실시예 10 및 11의 생성물은 불소형 플라스틱 물질을 함유하지 않는 실시예 12 의 생성물에 비하여 성능이 탁월하다.

그들 각각에서, 압력손실에 관해서 실질적인 문제점은 없다.

실시예 13 ∼ 15

하기에서 서술한 것과 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 상기 와 동일한 방법으로 필터 특성을 평가한다. 결과는 표 4 에 나타나있다.

실시예 13

전체 3 개의 금형 즉 원형 단면의 공동 연장체인 하나의 원통형 내부 금형, 그리고 원통형 내부 금형보다 더 큰 직경을 갖는 2 개의 대체할 수 있는 원통형 외부 금형을 제조한다. 먼저, 평균 입자 크기 160 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3 mm 의 70 % 의 층 두께 비를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 제 1 금형 공동을 갖는 원통형 내부금형 및 원통형 외부금형을 포함하는 성형기의 제 1 금형 공동 내로 채우고, 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열해서 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기의 다공성 층을 얻는다. 그 다음, 상기 큰 평균 입자 크기 다공성 층의 외부에 3 mm의 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께의 30 % 의 층두께 비를 얻기 위해서 필요한 폭을 갖는 제 2 금형 공동을 형성하기 위해 이 원통형 외부금형을 초기 원통형 외부 금형보다 더 큰 내부 직경을 갖는 다른 원통형 외부 금형으로 대체한다. 그다음, 이 제 2 금형 공동내로, 평균 입자크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 채우고 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30분 동안에 가열해서 두 개 층의 전체 벽 두께가 3 mm 인 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는데, 그 전체 벽 두께는 실린더의 외부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 흘러 들어오는 측면 상에) 형성된 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자 크기 다공성 층 그리고 실린더의 내부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 외부로 흐르는 측면 상에) 형성된 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 포함한다.

실시예 14

실시예 13 에서 사용된 것과 동일한 원통형 내부 및 외부 금형을 사용해서, 먼저, 평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 공동성 플라스틱 필터의 최종두께 3 mm 의 30 % 의 층두께 비를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 제 1 금형 공동을 갖는 원통형 내부금형 및 원통형 외부금형을 포함하는 성형기의 제 1 금형 공동 내로 채우고, 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자 크기 다공성 층을 얻는다. 그 다음, 실시예 13 과 동일한 방법으로 원통형 외부 금형을 대체하고, 평균 입자 크기 160 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 상기 작은 평균 입자 크기 공동성 층 및 변화된원통형 외부 금형의 외부 표면에 의해 형성된 2금형 공동 공동 내로 채워서 층 두께 비가 필터의 전체 두께의 70 % 가 되도록 하며, 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 두 개 층의 전체 벽 두께가 3 mm 인 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는데, 그 전체 벽 두께는 실린더의 외부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 안으로 흐르는 측면 상에) 형성된 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층 그리고 실린더의 내부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 외부로 흐르는 측면 상에) 형성된 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자 크기 다공성 층을 포함한다.

실시예 15

평균 입자 크기 160 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량의 폴리에틸렌을 원형 단면 (이 원형 단면은 3 mm 의 다공성 플라스틱 필터의 최종두께를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐)을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부 금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열하여 오로지 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성된 벽 두께 3 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

표 4

표4에서 나타난 것처럼, 실시예 13 및 14 에서, 입자가 떨어지거나 흘러나오는 유체에 미립자가 포함되는 것은 관찰되지 않으며, 압력 손실이 작아서 문제될 게 없다. 실시예 15 에서, 기공 크기가 크기 때문에 흘러나오는 유체에서 미립자의 포함은 관찰되지 않는다.

압력 손실에 관하여, 각 경우에 실질적인 문제점을 없으나 시험 15 에서의 결과는 특히 우수하다.

실시예 16 및 17

하기와 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 필터 특성을 상기와 동일한 방법으로 평가한다. 결과는 표 5 에 나타나 있다.

실시예 16

평균 입자크기 170 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하인 초고분자량 폴리에틸렌을 원형 단면 (이 원형 단면은 3 mm 의 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께를 얻기 위해 필요한 폭을 가짐) 을 각각 갖는 원통형 내부 및 외부금형에 의해 형성된 금형 공동 내에 채우고, 그다음 150 내지 200 ℃ 의 온도에서 60 분동안 가열하여 벽 두께 3 mm 를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다. 이 다공성 플라스틱 지지체의 표면 상에, 계면활성제를 코팅하여 지지체의 표면에 전기 전도성을 분급한다. 그 다음, 평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 스프레이 공기압 1.5 kg/cm²하, 60 kV 의 작업 전압에서 자동 정전기 코팅 기계로 정전기적으로 코팅해서 지지체의 표면에 평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 인 초고분자량 폴리에틸렌으로 200㎛ 두께를 갖는 다공성층을 코팅하고 적층한다. 코팅된 지지체를 소결 성형하기 위해 150 내지 200 ℃ 의 온도에서, 가열로에서 30 분 동안 더 가열해서, 두 개 층의 벽 두께가 약 3 mm 인 원통형 의 다공성 플라스틱 필터를 얻는데, 그 다공성 플라스틱 필터는 지지체의 표면에 코팅되고 용융되는, 지지체의 기공 크기 보다 더 작은 기공 크기를 갖는 다공성 층을 갖는다.

실시예 17

평균 입자 크기 340 ㎛, 점도 평균 분자량 3,300,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3 mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 원통형 개방구를 갖는 다이와 함께 그것의 전방 말단에 제공된 램 (ram) 압출기로 소결 성형하고, 벽두께 3 mm 의 원통형의 다공성 플라스틱지지체를 얻는다.

이 다공성 플라스틱 지지체를 실시예 16 과 동일한 정전기 코팅 조건 하에서 정전기 코팅을 해서 이 지지체의 표면 상에 평균 입자크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 인 초고분자량 폴리에틸렌으로 200 ㎛ 두께를 갖는 다공성 층을 코팅하고 적층한다. 이 코팅된 지지체를 실시예 16 과 동일한 가열조건 하에서 소결 성형해서 두개 층의 벽 두께가 약 3 mm 인 원통형 의 다공성 플라스틱 필터를 얻었는데, 그 다공성 플라스틱 필터는 지지체의 표면에 코팅되고 적층되는, 지지체의 기공 크기 보다 더 작은 기공 크기를 갖는 다공성 층을 갖는다.

표 5

표 5 에서 나타난 것처럼, 작은 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 정전기적으로 코팅한 실시예 16 및 17 에서, 흘러나오는 측면 유체의 입자의 떨어짐 또는 미립자의 포함은 관찰되지 않으며, 생성물은 필터 특성이 탁월하다. 또한, 각 경우에, 압력 손실과 관련한 결과는 우수하다.

실시예 18 및 19

하기와 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 필터특성을 상기와 동일한 방법으로 평가한다. 결과는 표 6 에 나타나 있다.

실시예 18

실시예 13 에서 사용된 것과 동일한 원통형 내부 및 외부 금형을 사용해서, 먼저, 평균 입자 크기 160 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 용융 유속 0.01 이하인 초고분자량 폴리에틸렌을 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3 mm 의 70 % 의 층 두께 비를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 제 1 금형 공동을 갖는 원통형 내부금형 및 원통형 외부금형을 포함하는 성형기의 제 1 금형 공동 내로 채우고, 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 얻는다. 그 다음, 실시예 13 과 동일한 방법으로 원통형 외부 금형을 대체하고, 평균 입자크기 26 ㎛ 를 갖는 저밀도 폴리에틸렌에 감마선 200 KGy를 조사해서 얻은 77 % 의 가교 결합도를 갖는 작은 평균 입자크기를 갖는 플라스틱 물질 (용융 유속: 0.01 이하)를 상기의 큰 평균 입자크기 다공성 층 및 대체된 원통형 외부금형에 의해 형성된 2 금형 공동 내로 채워 층 두께 비가 필터의 전체 두께의 30 % 가 되게 하며, 이어서 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 두 개 층의 전체 벽 두께가 3 mm 인 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻었는데, 상기 필터는 실린더의 외부표면 측면 상에 (즉, 유체가 안으로 흐르는 측면 상에) 형성된 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자 크기 다공성 층 그리고 실린더의 내부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 외부로 흐르는 측면 상에) 형성된 큰 기공 크기를갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 포함한다.

실시예 19

벽 두께 3 mm 를 갖는 파이프 형의 다공성 플라스틱 필터를 실시예 16과 동일한 방법으로 평균 입자 크기 170 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 인 초고분자량 폴리에틸렌으로부터 제조한다. 이 다공성 플라스틱 지지체의 표면 상에, 계면 활성제를 코팅해서 지지체의 표면에 전기 전도성을 부여한다. 그다음 실시예 18에서 사용된 것과 같은 77 % 의 가교 결합도를 갖는 작은 평균 입자 크기를 갖는 동일한 플라스틱 물질을 시험16에서와 같은 정전기적 코팅 방법으로 정전기적으로 코팅해서 지지체의 표면 상에 평균 입자크기 26 ㎛ 를 갖는 가교결합된 폴리에틸렌을 갖는 70 ㎛ 의 두께를 갖는 다공성 층을 코팅하고 적층한다. 코팅된 지지체를 실시예 16 과 동일한 가열 조건하에서 추가로 소결 성형하고, 두 개 층의 벽 두께가 약 3 mm 인 원통형 의 다공성 플라스틱 필터 (그 다공성 플라스틱 필터는 지지체의 기공 크기 보다 더 작은 기공 크기를 갖는 다공성 층을 가짐) 를 얻고, 지지체의 표면 상에서 코팅하고 적층한다.

표 6

표 6 에서 나타낸 것처럼, 외부 금형 (예, 원통형) 및 그 내부로 삽입된 내부 금형을 포함하는 성형기 그리고 저 밀도 폴리에틸렌에 200 KGy 의 감마선을 조사해서 얻은 가교 결합도 77 % 인 작은 평균입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 사용하는 정전기적 코팅 방법 또는 정적성형법의 경우 실시예 18 및 19 에서, 흘러나오는 측면 유체의 입자의 떨어짐 또는 미립자의 포함은 관찰되지 않으며, 생성물은 알맞은 필터 특성을 갖는다. 압력 손실에 관하여, 결과는 각 경우에 우수하다.

실시예 20 및 21

하기와 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 필터 특성을 상기와 동일한 방법으로 평가한다. 결과는 표 7 에 나타나 있다.

실시예 20

실시예 13 에서 사용된 것과 동일한 원통형 내부 및 외부 금형을 사용해서, 먼저, 평균 입자 크기 150 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 부피 밀도 0.42g/cm³인 포도송이 모양의 수지 입자형의 초고분자량 폴리에틸렌을 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3 mm 의 70 % 의 층 두께 비를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 제 1 금형 공동을 갖는 원통형 내부 금형 및 원통형 외부 금형을 포함하는 성형기의 제 1 금형 공동 내로 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 내지 90 분 동안 가열해서 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 얻는다. 그 다음, 실시예 13 과 동일한 방법으로 원통형 외부 금형을 대체하고, 평균 입자 크기 40 ㎛ , 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌을 상기 큰 평균 입자 크기 다공성 층의 외부표면 그리고 대체된 원통형 외부금형에 의해 형성된 제 2 금형 공동 내로 채워서, 층 두께 비가 필터의 전체 두께의 30 % 가 되게 하고, 그 다음 160 내지 220 ℃에서 20 내지 30 분 동안 가열해서 두개 층의 전체 벽 두께가 3 mm 인 원통형의 플라스틱 필터를 얻는데, 상기 필터는 실린더의 외부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 안으로 흐르는 측면 상에) 형성된 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자크기 다공성 층 그리고 실린더의 내부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 외부로 흐르는 측면 상에) 형성된 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 갖는다.

실시예 21

실시예 13 에서 사용된 것과 동일한 원통형 내부 및 외부 금형을 사용해서, 먼저, 평균 입자 크기 120 ㎛, 점도 평균 분자량 4,000,000 및 부피 밀도 0.46 g/cm³인 부피가 큰 수지 입자의 초고분자량 폴리에틸렌을 공동성 플라스틱 필터의최종 두께 3 mm 의 70 % 의 층 두께 비를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 제 1 금형 공동을 갖는 원통형 내부 및 외부 금형을 포함하는 성형기의 제 1 금형 공동 내로 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 내지 90 분 동안 가열해서 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 얻는다. 그 다음, 실시예 13 과 동일한 방법으로 원통형 외부 금형을 대체하고, 평균 입자 크기 40 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하를 갖는 초고분자량 폴리에틸렐을 상기 큰 평균 입자크기 다공성 층의 외부 표면 그리고 대체된 원통형 외부 금형에 의해 형성된 제 2 금형 공동 내로 채워서, 층 두께 비가 필터의 전체 두께의 30 % 가 되게 하고, 그 다음 160 내지 220 ℃에서 20 내지 30 분 동안 가열해서 두 개 층의 전체 벽 두께가 3 mm 인 원통형의 플라스틱 필터를 얻는데, 상기 필터는 실린더의 외부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 안으로 흐르는 측면 상에) 형성된 작은 기공 크기를 갖는 작은 평균 입자 크기 다공성 층 그리고 실린더의 내부 표면 측면 상에 (즉, 유체가 외부로 흐르는 측면 상에) 형성된 큰 기공 크기를 갖는 큰 평균 입자 크기 다공성 층을 갖는다.

표 7

표 7 에서 나타낸 것처럼, 포도 송이 모양의 수지 입자형을 갖는 초고분자량 폴리에틸렌을 사용한 실시예 20에 있어서, 높은 인장강도 및 신장율을 압력손실의 저하없이 얻는다. 실시예 21 에서, 압력 손실과 관련한 감소가 관찰되지 않는다고 하더라도 인장강도 및 신장율은 감소한다.

실시예 22 및 23

하기와 동일한 방법으로 각 필터를 제조하고, 필터 특성을 상기와 동일한 방법으로 평가한다. 결과는 표 8 에 나타나 있다.

실시예 22

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하 인 초고분자량 폴리에틸렌을 다공성 플라스틱 필터의 최종 두께 3 mm 를 얻기 위해 필요한 폭을 갖는 내부 및 외부금형에 의해 형성된 별 모양의 금형 공동 내에 채우고, 그 다음 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 내지 90 분 동안 가열하여 벽 두께 3 mm 를 갖는 그림 1 에서 나타난 것처럼 별모양 단면의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

실시예 23

평균 입자 크기 30 ㎛, 점도 평균 분자량 2,000,000 및 용융 유속 0.01 이하인 초고분자량을 갖는 폴리에틸렌을 실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 성형기 내로 채우고, 160 내지 220 ℃ 의 온도에서 30 분 동안 가열해서 오로지 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성된 3 mm 의 벽 두께를 갖는 원통형의 다공성 플라스틱 필터를 얻는다.

표 8

표 8 에서 나타난 것처럼, 실시예 22 및 23 에서, 결과는 입자의 떨어짐, 흘러나오는 측면 유체에서의 미립자의 포함 또는 분말 제거 특성과 관련하여 어떤 문제도 없이 양호하다.

별모양의 단면 필터에 있어서, 단위 부피 당 필터 면적은 원통형의 필터와 비교해서 증가하고, 반면에 예를 들어 분리 장치의 여과능, 장치의 여과능, 설치 면적 등의 선택을 쉽게 할 수 있고, 이것은 장치와 설치를 설계하는 관점에서 유리하다.

상기에서 서술한 것처럼, 본발명의 다공성 플라스틱 필터는 적어도 하나의 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상, 바람직하게는 90˚이상이고, 열가소성 입자의 평균 입자 크기가 5 내지 90 ㎛ 범위 이내로 구성된 것이고, 다공성 플라스틱필터에 의해 제거되는 미립자를 포함하는 액체 또는 기체와 같은 유체가 흘러들어오는 측면이나, 또는 유체가 홀러나오는 측면 중 하나의 측면이 작은 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질의 소결성형에 의해 제조된 작은 입상다공성 층에 의해 구성되고, 다른 측면이 상기의 작은 입상다공성 층의 평균 입자크기 보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 플라스틱 물질을 소결 성형해서 제조한 큰 입상 다공성층에 의해 구성되어 2개 이상의 층을 갖는 것으로 인해, 다공성 플라스틱필터가 미립자를 분리하는 것이 가능하고, 표면상에서 우수한 분말 제거 특성 및 미립자의 수집능을 갖고, PTFE 입자의 떨어짐 및 수집된 미립자에서의 그의 포함과 같은 종래의 문제점이 없게된다.

또한, 본발명의 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법은 제조 효율이 우수하고, 각 층의 두께 조절을 확실하게 할 수 있다는 장점을 가진다.

제 1 도는 별 모양의 단면을 갖는 다공성 플라스틱 필터의 단면도이다.

제 2 도는 본발명의 다수의 다공성 필터를 포함하는 필터 장치의 투시도이다.

Claims

열가소성 물질을 포함하는 미립자 분리용 다공성 플라스틱 필터에 있어서, 상기 다공성 플라스틱 필터가 상기 열가소성 물질의 입자를 소결 성형하여 수득되고, 상기 다공성 플라스틱 필터의 적어도 한면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상이며, 상기 열가소성 물질이 10 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 다공성 플라스틱 필터가 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 그것중의 하나 이상이 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 다공성 플라스틱 필터가 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 그것중의 하나 이상이 불소형 플라스틱 물질인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 3 항에 있어서, 불소형 플라스틱 물질이 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리플루오로알킬 아크릴레이트로 이루어지고, 그것의 혼합 비율이 열가소성 물질의 전체 양을 기준으로 0.1 내지 50 중량% 범위내인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 다공성 플라스틱 필터가 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기와 90 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 하나 이상의 열가소성 물질이 사용되는 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 5 항에 있어서, 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기와 90 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질로 구성되고, 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질의 혼합 비율이 열가소성 물질의 전체 양을 기준으로 20 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 별 모양의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
다공성 플라스틱 필터에 의해 제거되는 미립자를 함유하는 액체 또는 기체 유체가 안으로 흐르는 측면, 또는 그와 같은 유체가 흘러나오는 측면을 위한, 5 내지 90 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 입상 플라스틱 물질을 소결 성형하여 얻은 (a) 작은 입상 다공성 층과, 다른 측면을 위한, 상기 작은 입상 다공성 층을 위한 플라스틱 물질의 평균 입자 크기보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 입상 플라스틱 물질을 소결 성형하여 얻은 (b) 큰 입상 다공성 층을 결합하여 단일화해서 형성된 두 개 이상의 층을 포함하는 열가소성 물질의 소결된 입자로 만들어진 다층 다공성 플라스틱 필터에 있어서, 상기 작은 입상 다공성 층 표면의 물에 대한 접촉각이 60˚이상이고, 큰 입상 다공성 층에 대한 작은 입상 다공성 층의 두께비가 1:99 내지 70:30 범위내인 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질 입자의 평균 입자 크기가 5 내지 90 ㎛ 이고, 큰 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질 입자의 평균 입자 크기가 90 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하 범위내인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질의 입자가 방사선으로 조사된 폴리올레핀형 플라스틱 물질의 입자인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질이 적어도 초고분자량 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질이 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 그것중의 하나 이상이 불소형 플라스틱 물질인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 12 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질이 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 그것중의 하나 이상이 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리플루오로알킬 아크릴레이트이며, 그의 혼합 비율이 열가소성 물질의 전체 양을 기준으로 0.1 내지 50 중량% 범위내인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질이 다수의 열가소성 물질로 구성되고, 그것중의 하나 이상이 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기와 90 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 14 항에 있어서, 작은 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질이 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질과 90 ㎛이상 1,000 ㎛ 이하 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질로 구성되고, 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질의 혼합 비율이 열가소성 물질의 전체 양을 기준으로 20 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 큰 입상 다공성 층을 구성하는 열가소성 물질의 입자가포도송이 모양의 초고분자량 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 16 항에 있어서, 포도송이 모양의 초고분자량 폴리에틸렌이 100 내지 200㎛ 의 평균 입자 크기와 0.35 내지 0.45 g/㎠ 의 벌크 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
충전시킬 열가소성 물질의 입자에 상응하는 층 두께를 형성할 수 있는 첫 번째 금형 공동을 형성하기 위해 내부 금형 및 대체할 수 있는 외부 금형을 포함하는 성형기를 조립한 다음, 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 적어도 작은 입상 열가소성 물질 또는 상기 평균 입자 크기보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 큰 입상 열가소성 물질을 첫 번째 금형 공동에 채우고, 이후 소결시켜 작은 입상 다공성 층 또는 큰 입상 다공성 층을 만든 다음, 이전에 사용된 외부 금형보다 더 큰 내부 직경을 갖는 다른 외부 금형으로 이전에 사용된 외부 금형을 대체하여, 상기 다공성 층의 외부 표면상에 두 번째 금형 공동을 형성하며, 또한 상기 작은 입상 열가소성 물질보다 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 큰 입상 열 가소성 물질 또는 상기 작은 입상 열가소성 물질을 두 번째 금형 공동에 채운 다음, 그것을 소결시켜 상기 작은 입상 다공성 층의 외부 표면상에 큰 입상 다공성 층을 형성하거나, 또는 큰 입상 다공성 층의 외부 표면상에 작은 입상 다공성 층을 형성하여서, 60˚ 이상의 물에 대한 접촉각을 갖는 작은 입상 다공성 층을 큰 입상 다공성 층과 결합하여단일화시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.
제 18 항에 있어서, 성형기가 중공의 연장된 내부 금형 및 중공의 연장된 외부 금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.
소정의 평균 입자 크기를 갖는 입상 열가소성 물질을 다공성 플라스틱 지지체를 형성하기 위해 첫번째로 소결시키고, 지지체의 다공성 부분의 표면에 전도성 물질로 전기 전도성을 부여하고, 그 다음 지지체와 상용성을 갖고 다공성 플라스틱 지지체를 구성하는 입자보다 더 작은 5 내지 90 ㎛ 범위내의 평균 입자 크기를 갖는 적어도 작은 입상 열가소성 물질을 정전기적으로 코팅한 다음, 다공성 플라스틱 지지체의 적어도 다공성 부분상에 지지체의 기공 직경보다 더 작은 직경의 기공을 갖는 작은 입상 다공성 층을 형성하기 위해 두 번째로 다공성 플라스틱 지지체를 소결시켜서, 60˚이상의 물에 대한 접촉각을 갖는 작은 입상 다공성 층을 다공성 플라스틱 지지체의 외부 표면상에 코팅하고 용융시키며, 작은 입상 다공성 층과 큰 입상 다공성 층을 결합하여 단일화하는 것을 포함함을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.
제 20 항에 있어서, 다공성 플라스틱 지지체를 구성하는 입자보다 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 열가소성 물질이 방사선으로 조사된 폴리올레핀형 플라스틱물질인 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 초고분자량 폴리에틸렌이 1,000,000 이상의 점도 평균 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 평균 입자 크기가 10 내지 60 ㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 접촉각이 90˚이상인 것을 특징으로 하는 다공성 플라스틱 필터.
제 8 항에 있어서, 상기 접촉각이 90˚이상인 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터.
제 18 항에 있어서, 상기 접촉각이 90˚이상인 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 접촉각이 90˚이상인 것을 특징으로 하는 다층 다공성 플라스틱 필터의 제조 방법.