KR102406906B1 - 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법 - Google Patents

고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102406906B1
KR102406906B1 KR1020200029115A KR20200029115A KR102406906B1 KR 102406906 B1 KR102406906 B1 KR 102406906B1 KR 1020200029115 A KR1020200029115 A KR 1020200029115A KR 20200029115 A KR20200029115 A KR 20200029115A KR 102406906 B1 KR102406906 B1 KR 102406906B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manufacturing
nonwoven fabric
bag filter
fibers
high heat
Prior art date
Application number
KR1020200029115A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210113854A (ko
Inventor
송명순
이은준
Original Assignee
주식회사 전산텍스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 전산텍스 filed Critical 주식회사 전산텍스
Priority to KR1020200029115A priority Critical patent/KR102406906B1/ko
Publication of KR20210113854A publication Critical patent/KR20210113854A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102406906B1 publication Critical patent/KR102406906B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/02—Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
    • B01D46/023—Pockets filters, i.e. multiple bag filters mounted on a common frame
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G13/00—Mixing, e.g. blending, fibres; Mixing non-fibrous materials with fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G15/00—Carding machines or accessories; Card clothing; Burr-crushing or removing arrangements associated with carding or other preliminary-treatment machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4282—Addition polymers
    • D04H1/4318—Fluorine series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D04H1/4334—Polyamides
    • D04H1/4342—Aromatic polyamides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C15/00—Calendering, pressing, ironing, glossing or glazing textile fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0457—Specific fire retardant or heat resistant properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y02A50/2351—Atmospheric particulate matter [PM], e.g. carbon smoke microparticles, smog, aerosol particles, dust

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

본 발명은, 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유와 메타-아라미드 단섬유를 복합화하여 제조함으로써, 미세먼지를 99.9% 이상 제거하며, 200 ℃ 이상의 고온에서 연속으로 사용이 가능한 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법 { High thermostable non-woven fabric for Bag filter media and manufacturing process thereof }
본 발명은 고내열성의 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유와 메타-아라미드 단섬유를 복합화한 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세먼지를 99.9% 이상 제거하며, 200 ℃ 이상의 고온에서 연속으로 사용이 가능한 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
집진장치는 공기 중에 떠다니는 분진을 제거하는 장치로, 소각로, 가열로 또는 보일러 등에서 배출되는 그을음이나 분진 등을 제거하게 된다. 이러한 집진창치에는 전기집진기, 여과집진기, 원심력집진기 및 세정집진기 등이 있다.
이 중 상기 여과집진기는 집진필터를 이용하여 처리 가스에 포함된 분진을 제거하는 장치를 가리킨다. 상기 여과집진기에 적용되는 집진필터는 전체적인 형상이 백(Bag)과 유사하여 통상 백 필터(bag filter)로 불리우고 있다.
종래의 백필터 시장에서는 니들펀칭으로 제조된 폴리에스테르(polyester) 부직포가 주로 사용되었으나, 공해문제가 심각해지면서 환경기준이 엄격하게 변화함에 따라 고온의 환경에서 사용하는데 한계가 있다.
따라서 150 ℃ 이상의 고온의 환경에서는 메타-아라미드 섬유, 폴리페닐린설파이드(Polyphenylene sulfide, 이하 PPS) 섬유, 유리 섬유 또는 폴리이미드 섬유 등을 사용하여 제조되는 백필터를 사용하고 있다.
백필터 관련 종래기술에 따면, 대한민국 등록특허 제 10-1416604호에는 메타-아라미드(Nomex) 단섬유와 폴리페닐린설파이드(PPS) 단섬유가 혼합된 표면층과 테프론 코팅된 글라스(glass)로 이루어진 직물 기포(scrim)의 이면층을 물리적인 힘으로 결합시킨 2층 구조의 고온용 기체필터용 부직포가 제시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-1483368호에는 시스코어 복합 방사법을 사용하여 시스 성분에는 PPS를 사용하고, 코어 성분에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여 제조되는 장섬유를 부직포 형태로 제조한 장섬유 니들펀칭 부직포가 제시되어 있다.
그런데 상기 메타-아라미드와 PPS 섬유는 연속사용시 내열성이 떨어지고, 가격이 고가로서 경제성 측면에서 문제점이 있고, 유리섬유는 내열성 및 기계적 강도가 뛰어나지만 내마모성이 취약하고, 부직포의 제조가 용이하지 않다. 또한, 상기 폴리이미드 섬유는 가격이 고가일 뿐 아니라 고온에서 사용시 강도가 저하되는 문제가 있다.
따라서 200 ℃ 이상의 초고온에서 연속사용이 가능하고, 부직포의 제조가 용이하며, 또한 고가의 비용 문제를 해결할 수 있는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 개발이 절실하게 요구된다.
본 발명은 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유와 메타-아라미드 단섬유를 복합화함으로써, 200 ℃ 이상의 초고온에서 연속사용이 가능하고, 가격이 저렴한 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른, 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법은, a) 메타-아라미드 단섬유 60 ~ 95 중량%와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유 5 ~ 40 중량%를 혼섬하는 혼섬단계(S100); b) 상기 혼섬단계(S100)에서 혼섬된 단섬유를 카딩하여 단섬유 웹을 제조하는 카딩단계(S200); c) 상기 카딩단계(S200)에서 제조된 단섬유 웹을 니들펀칭하여 결합함으로써 부직포를 제조하는 니들펀칭단계(S300); d) 상기 니들펀칭단계(S300)에 의해 제조된 부직포를 열칼렌더링하는 열처리단계(S400); 및 e) 상기 열처리단계(S400)에서 열칼렌더링을 마친 부직포를 권취하는 권취단계(S500);를 포함하며, 상기 PTFE 단섬유는 섬도가 2 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm이며, 상기 메타-아라미드 단섬유는 섬도가 0.5 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 메타-아라미드 단섬유와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유는 크림프가 10 ~ 25 개/inch 로 부여될 수 있으며, 상기 제조된 부직포의 평량은 250 ∼ 650 g/㎡ 이고, 상기 공기투과도는 10 ~ 100 cm3/cm2/sec 이고, 상기 평균기공크기가 10 ~ 50 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재는, 200 ℃ 이상의 초고온의 노출 분위기에서 장시간 사용이 가능하며, 포집성능의 저하가 최소화되는 효과를 갖는다. 또한 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유와 메타-아라미드 단섬유의 결합이 니들펀칭으로 진행됨으로써, 경제적인 제조비용으로 높은 포집특성을 발휘하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법에 대한 공정흐름도이며,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 사진이며,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 이용하여 제조된 백필터의 사진이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법에 대한 공정흐름도이며, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 사진이며, 도 3은 본 발명에 따라 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 이용하여 제조된 백필터의 사진이다.
본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법은, a) 메타-아라미드 단섬유 60 ~ 95 중량%와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유 5 ~ 40 중량%를 혼섬하는 혼섬단계(S100);, b) 상기 혼섬단계(S100)에서 혼섬된 단섬유를 카딩하여 단섬유 웹을 제조하는 카딩단계(S200);, c) 상기 카딩단계(S200)에서 제조된 단섬유 웹을 니들펀칭하여 결합함으로써 부직포를 제조하는 니들펀칭단계(S300);, d) 상기 니들펀칭단계(S300)에 의해 제조된 부직포를 열칼렌더링하는 열처리단계(S400); 및 e) 상기 열처리단계(S400)에서 열칼렌더링을 마친 부직포를 권취하는 권취단계(S500);를 포함하는 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 메타-아라미드 단섬유 60 ~ 95 중량%와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유 5 ~ 40 중량%로 함량을 일정하게 유지하기 위하여 혼섬하는 혼섬단계(S100)을 거치게 된다.
상기 혼섬단계(S100)는 메타-아라미드 단섬유와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유를 풀어 헤치는 개섬 공정을 통해 혼섬한 후에 카딩단계(S200)가 진행되는 카딩기에 공급해주는 공정을 가리킨다
상기 혼섬단계(S100)에서 사용되는 단섬유는 메타-아라미드 단섬유와 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, 이하 PTFE) 단섬유를 사용한다.
상기 메타-아라미드 단섬유는 아라미드 섬유의 일종으로, 방향족 디아민(aromatic diamine)과 방향족 클로라이드산(aromatic diacid chloride)를 중축합시켜 제조되며, 노멕스(Nomex)라는 상품명으로 시판되고 있다. 상기 메타 아라미드 섬유는 내열성, 난연성이 우수하여 필라멘트사 또는 방적사로 제조되어 전기 절연재 등의 전기부품소재, 소방복 등의 방호의류에 많이 사용되고 있다.
또한, PTFE 단섬유는 불소수지 중 하나인 PTFE를 사용하여 섬유화한 것으로, 최고의 내열성과 내화학성 및 최저의 마찰계수를 갖는 섬유이다. 또한 상기 PTFE 단섬유는 연속 사용온도가 260 ℃ 이상으로서, 폭넓은 사용온도를 갖는다. 즉, PTFE는 탄소의 주쇄가 견고하게 결합한 불소원자로 긴밀하게 짜여져 있고, 이러한 분자구조 때문에 내열성 등의 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명에서 상기 메타-아라미드 단섬유는 60 ~ 95 중량%로 포함되고, PTFE 단섬유는 5 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재에 포함된 메타-아라미드 단섬유의 함량이 60 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 섬유 배열 방향 즉, MD(Machine Direction) 방향의 강도는 저하되고, 95 중량%를 초과하는 경우에는 니들펀칭시에 니들의 직포 통과가 방해되어 니들펀칭 공정의 수행에 지장을 초래하게 된다.
또한 PTFE 단섬유가 5중량% 미만으로 포함되는 경우에는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 충격강도가 미흡하게 되고, 40중량%를 초과하는 경우에는 가격이 비싸지게 되는 문제점을 갖는다.
따라서 본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조시 메타-아라미드 단섬유는 60 ~ 95 중량%로 포함되고, PTFE 단섬유는 5 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유는 10 ~ 25 개/inch 의 크림프가 부여될 수 있다.
즉, 상기 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유에 인치(inch) 당 10 ~ 25 개의 크림프(crimp)를 형성하여 권축을 부여할 수 있다. 이때, 상기 크림프가 10 개/inch 미만인 경우에는 표면이 매끈하고 완만하여 카딩 공정이 용이하게 이루어지지 않게 되고, 이로 인하여 최종 제품의 형태안정성이 불량할 수 있다. 또한 상기 크림프가 25 개/inch를 초과하게 되면, 최종 제품의 강도 및 형태안정성이 상당히 떨어질 수 있으며, 또한 필요 이상으로 섬유 간의 밀집도가 증가하여 공기투과도가 저하될 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 상기 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유에는 10 ~ 25 개/inch 의 크림프가 부여될 수 있다.
상기와 같이 크림프는 연사공정 등을 통해 부여가 가능하고, 이후에 초핑(chopping) 공정을 거처 촙(chop) 형태의 단섬유를 제조하게 된다. 이를 통해 상기 메타-아라미드 섬유와 PTFE 섬유를 크림프가 부여된 단섬유 형태로 제조하는 것이 가능하다
상기와 같은 조성으로 구비되는 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유는 이후에 카딩단계(S200)에서 카딩 공정을 통해 단섬유 웹을 제조하게 된다.
상기 카딩 공정은 상기 단섬유들을 계량하여 일정크기의 폭과 두께를 갖는 균일한 단섬유 웹을 연속적으로 생산하는 공정을 가리킨다.
상기 카딩단계(S200)는 카딩공정을 통해 상기 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유의 혼섬비율을 조절하여, 서로 균일하게 혼합함으로써 단섬유 웹을 형성하는 공정을 가리킨다. 이러한 과정을 통해 부직포의 방향성을 결정하는데, 일방향성 카딩기를 사용할 경우 일방향 부직포를, 무방향성 카딩기를 사용할 경우 무방향성 부직포를 제조할 수 있다.
본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 제조하기 위한 메타-아라미드 단섬유의 섬도는 0.5 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm인 것이 바람직하다.
상기 메타-아라미드 단섬유의 섬도가 0.5 데니어 미만인 경우에는 포집(집진) 효율은 좋으나, 부직포의 제조시 카딩성이 불량하여 부직포 가공 불량을 초래할 수 있다. 또한, 상기 메타-아라미드 단섬유의 섬도가 5 데니어를 초과하는 경우에는 통기도는 좋으나, 포집(집진) 효율이 떨어지게 될 수 있다. .
또한 상기 메타-아라미드 단섬유의 평균섬유장이 5 mm 미만인 경우에는 충분한 강도를 갖는 부직포를 제조하기 어렵고, 평균섬유장이 70 mm 를 초과하는 경우에는 카딩공정상의 어려움이 뒤따른다.
본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 제조하기 위한 PTFE 단섬유의 섬도는 2 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm인 것이 바람직하다.
즉, 상기 PTFE 단섬유가 2 데니어 미만인 경우에는 공기의 투과율이 저하되고, 5 데니어를 초과하는 경우에는 포집(집진) 효율이 떨어지게 될 수 있다. .
그리고, 상기 PTFE 단섬유의 평균섬유장이 5 ~ 70 mm의 범위를 벗어나게 되면, 부직포 내부에서의 PTFE 단섬유의 분산성이 저하되는 단점이 있다.
상기와 같이 카딩단계(S200)에서 제조된 단섬유 웹은 이후에 니들펀칭하여 결합함으로써 부직포를 제조하는 니들펀칭단계(S300);를 거치게 된다.
상기 니들펀칭공정은 단섬유 웹을 기계적으로 결합하는 방법의 하나로써, 상기 단섬유 웹을 니들룸(Needle Loom)을 통과시킬 때 니들이 붙은 침판을 상하 반복운동시켜 2차원적인 랜덤한 섬유배열을 3차원적인 랜덤구조로 결합시키는 공정을 가리킨다.
또한, 본 발명에 따른 니들펀칭공정시 니들의 밀도는 50 내지 100 punch/㎠ 인 것이 바람직하며, 단섬유 간 교락을 위한 니들이동깊이(depth)는 10 내지 15 mm인 것이 바람직하다. 특히, 니들의 이동속도(stroke)는 400 내지 700 stroke/min인 것이 바람직하다.
상기 니들의 밀도가 50 punch/㎠ 미만인 경우에는 포집(집진)효율이 떨어지고, 100 punch/㎠ 을 초과하는 경우에는 제조되는 부직포가 고밀도화하지 않고 오히려 겉보기 밀도가 저하될 수 있으며, 니들의 이동깊이가 10 mm 미만인 경우에는 부직포의 포집(집진) 효율이 떨어지게 되고, 반대로 15 mm를 초과하는 경우에는 부직포의 강고한 결합을 얻기 어렵다,.
또한 니들펀칭단계(S300)에서 니들의 이동속도가 400 stroke/min미만인 경우에는 부직포의 전체의 밀도가 균일하지 못하게 되고, 700 stroke/min을 초과하는 경우에는 부직포의 적층 방향 결속력이 저하딜 수 있다.
따라서 니들펀칭단계(S300)에서 니들펀칭 조건이 상기와 같은 경우에 가장 우수한 기계적 물성을 갖는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조가 가능하게 된다.
본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재는 니들펀칭 공정에 의해 제조됨으로써, 써멀 본딩, 스펀레이싱 등에 의해 제조된 부직포에 비하여 우수한 포집(집진) 성능 및 높은 통기도를 나타낸다.
상기와 같이 니들펀칭공정에 의해 결합된 부직포는 이후에 열칼렌더링하는 열처리단계(S400);를 거치게 된다.
상기 니들펀칭단계(S300)에서 제조된 부직포는 이후에 칼렌더링 롤을 통과하면서 형태안정성을 유지하는 시트 형태로 만들어지게 된다.
상기 니들펀칭단계(S300)를 거친 부직포는 상호 결합력이 약하여 형태 유지력이 약하다. 따라서 상기 니들펀칭단계(S300)를 거친 부직포를 칼렌더 롤에 통과시키면서 일정한 압력 및 온도 조정을 통하여 부직포의 형태를 유지하도록 제조하는 공정이다.
이때, 상기 열처리단계(S400)의 온도 및 압력 조건이 최종 부직포의 물성과 품질에 많은 영향을 미친다. 예를 들어 열처리단계(S400)시 칼렌더링 롤의 온도와 압력이 과도하게 높게 설정될 경우 대부분의 섬유가 열융착되게 되어 포집효율이 저하될 수 있다.
이와 반대로 상기 칼렌더링 롤의 온도와 압력이 매우 낮은 조건 하에서 진행되는 경우에는 형태 유지성이 약하여 각 부위별 섬유 밀도의 불균일성, 보면 박리, 보풀 발생 등을 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 상기 열처리단계(S400)시 적절한 칼렌더링 온도와 압력 조건의 설정이 필요하다.
상기 열처리단계(S400)는 상기 니들펀칭단계(S300)에서 수득되는 부직포를 칼렌더링 롤에 의해 가열가압하되, 1m/분의 속도에서 250 내지 300 ℃의 범위 이내의 온도 및 100 내지 200 ㎏/㎠의 범위 이내의 선압하에서 가열가압하는 것이 바람직하다.
상기 열처리단계(S400)에서 칼렌더링 롤에 의해 부직포에 가해지는 선압은 100 내지 200 kg/㎠으로 실시하는 경우에 상기 부직포와 상기 칼렌더링 롤 간의 마찰에 의한 말림현상이 발생하지 않고, 이에 따라 부직포의 열접착 효과가 증대될 수 있다. 그러나 칼렌더링 롤의 선압이 상기의 범위를 벗어나게 되면, 부직포의 공기 투과도는 급격하게 떨어져 필터로서의 기능을 상실하게 되어 바람직하지 않게 된다.
상기 열처리단계(S400)를 칼렌더링(calendering) 방식에 의한 가열가압에 의해 수행될 수 있음은 당업자에게는 충분히 이해될 수 있는 것이다. 이러한 열처리단계는 집속된 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유들을 유리전이온도 근처의 온도에서 열처리함으로써 기공크기(pore size)의 조절과 표면 평활성 부여 및 집속된 섬유들의 접착성(bonding property)을 강화시킴으로써 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재로의 제조가 가능하도록 하고, 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 용도, 특히 내열성을 요구하는 용도에 적절한 물성을 갖도록 할 수 있다.
상기와 같이 열처리단계(S400)를 거친 부직포는 권취롤에 권취하는 권취단계(S500)를 거침으로써, 도 2와 같이 본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조가 완료된다.
상기와 같은 제조방법으로 제조된 본 발명의 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 물성을 측정하기 위해, 아래의 실시예 1~4와 같이 상기 단섬유의 조성비 및 제조조건을 변화하면서 상기 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재를 제조하여 시험편으로 사용하였다.
실시예 1
단사섬도가 5 데니어이고, 평균섬유장이 50 mm인 메타-아라미드 단섬유 60 중량%와, 단사섬도가 2 데니어이고, 평균섬유장이 50 mm인 PTFE 단섬유 40 중량%를 혼섬하고, 카딩하여 단섬유 웹을 제조하였다. 이후에 니들펀칭공정을 통해 상기 단섬유 웹을 결합하고, 칼렌더링 롤을 이용하여 250 ℃에서 선압 100 kg/cm 의 조건에서 1m/분의 속도로 열처리를 실시하였다. 이후에 권취하여 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 시험편을 제조하였다.
실시예 2
단사섬도가 3 데니어이고, 평균섬유장이 70 mm인 메타-아라미드 단섬유 95 중량%와, 단사섬도가 3 데니어이고, 평균섬유장이 70 mm인 PTFE 단섬유 5 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다.
실시예 3
단사섬도가 5 데니어이고, 평균섬유장이 70 mm인 메타-아라미드 단섬유 95 중량%와, 단사섬도가 5 데니어이고, 평균섬유장이 70 mm인 PTFE 단섬유 5 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 상기 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유에 사전에 25개/inch의 크림프를 부여하여 시험편을 제조하였다.
그리고 상기와 같이 제조된 시험편의 물성 즉, 평균기공크기와, 공기투과도 및 평량에 대하여 아래와 같은 방법으로 평가하였다.
1. 평균기공크기의 측정
상기 실시예 1~4에서 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 시험편을 측정기기(Capillary Flow Porometer, CFP-1200AEL, Porous Materials Inc.)를 이용하여 평균기공크기를 측정하였다.
2. 공기투과도 측정
상기 실시예 1~4에서 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 시험편의 공기투과도를 통기도 시험기(Gurley densometer)를 사용하여 300 cc의 공기가 0.1 평방인치(square inch)의 노즐을 통과하는데 걸리는 시간(Gurley no.)을 측정하여 이로부터 공기투과도를 측정하였다.
3. 평량 측정
상기 실시예 1~4에서 제조된 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 시험편을 JIS L 1906(織物及び編物の生地試方法)에 의해 평량을 측정하였다
상기와 같이 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
평균기공(㎛) 공기투과도(cm3/cm2/sec) 평량(g/m2)
실시예 1 10 12 254
실시예 2 35 32 277
실시예 3 42 74 310
실시예4 48 97 646
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 평량은 250 ∼ 650 g/㎡ 범위이며, 공기투과도는 10 ~ 100 cm3/cm2/sec이고, 평균기공의 크기가 10 ~ 50 ㎛의 범위를 갖는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재는, 메타-아라미드 단섬유와 PTFE 단섬유를 혼섬하여 제조함으로써 200 ℃ 이상의 초고온의 노출 분위기에서 장시간 사용이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재는 상기와 같은 평량과 공기투과도 및 평균기공이 형성됨으로써 도 3과 같은 초고온에서의 높은 포집특성을 발휘하는 고내열성 백필터를 경제적인 비용으로 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
.

Claims (8)

  1. 연사공정을 통해 크림프가 부여되고, 초핑(chopping) 공정을 통해 제조된 촙(chop)형태의 메타-아라미드 단섬유와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유를 이용한 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법으로서,
    a) 메타-아라미드 단섬유 60 ~ 95 중량%와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유 5 ~ 40 중량%를 혼섬하는 혼섬단계(S100);
    b) 상기 혼섬단계(S100)에서 혼섬된 단섬유를 카딩하여 단섬유 웹을 제조하는 카딩단계(S200);
    c) 상기 카딩단계(S200)에서 제조된 단섬유 웹을 니들펀칭하여 결합함으로써 부직포를 제조하되, 니들펀칭시 니들의 밀도는 50 내지 100 punch/cm2이고, 니들이동깊이(depth)는 10 내지 15 mm이고, 니들의 이동속도는 400 내지 700 stroke/min인 니들펀칭단계(S300);
    d) 상기 니들펀칭단계(S300)에 의해 제조된 부직포를 열칼렌더링하는 열처리단계(S400); 및
    e) 상기 열처리단계(S400)에서 열칼렌더링을 마친 부직포를 권취하는 권취단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유는 섬도가 2 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm인 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메타-아라미드 단섬유는 섬도가 0.5 ~ 5 데니어이며, 평균섬유장이 5 ~ 70 mm인 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메타-아라미드 단섬유와 폴리테트라플루오로에틸렌 단섬유는 크림프가 10 ~ 25 개/inch 로 부여된 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조된 부직포의 평량은 250 ∼ 650 g/㎡ 인 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조 방법
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 공기투과도는 10 ~ 100 cm3/cm2/sec 인 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 평균기공크기가 10 ~ 50㎛인 것을 특징으로 하는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따라 제조되는 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재.

KR1020200029115A 2020-03-09 2020-03-09 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법 KR102406906B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200029115A KR102406906B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200029115A KR102406906B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210113854A KR20210113854A (ko) 2021-09-17
KR102406906B1 true KR102406906B1 (ko) 2022-06-10

Family

ID=77924057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200029115A KR102406906B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102406906B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114089705B (zh) * 2021-11-16 2023-09-05 紫罗兰家纺科技股份有限公司 一种无纺布加工工艺控制方法及***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305562A (ja) * 2005-03-28 2006-11-09 Toray Ind Inc 耐熱性フィルター材
WO2009141899A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社フジコー エアフィルター用のフェルト材
JP2011045848A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Fuji Corp 大型のバグフィルター

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305562A (ja) * 2005-03-28 2006-11-09 Toray Ind Inc 耐熱性フィルター材
WO2009141899A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社フジコー エアフィルター用のフェルト材
JP2011045848A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Fuji Corp 大型のバグフィルター

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210113854A (ko) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2888706C (en) Carbon-fiber nonwoven cloth and composite, uses and method of manufacturing thereof
CA2520583C (en) Filter fabric
WO2017110365A1 (ja) フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法
EP0168225B1 (en) Nonwoven thermal insulating stretch fabric and method for producing same
JP3726162B2 (ja) ポリテトラフルオロエチレン系繊維、それからなる綿状物およびそれらの製法
US4031283A (en) Polytetrafluoroethylene felt
KR100523312B1 (ko) 이중 유리 섬유의 카딩성 블렌드, 이로부터 제조된 응집성 웹, 이로부터 제조된 펠트, 이중 유리 섬유 함유 펠트의 형성 방법
WO2016031693A1 (ja) メルトブロー不織布およびその製造方法
KR102406906B1 (ko) 고내열성 백필터 제조용 부직포 여과재 및 그 제조방법
JP2007175567A (ja) 耐熱性フィルター材およびその製造方法
US5336556A (en) Heat resistant nonwoven fabric and process for producing same
JPH11137930A (ja) 耐熱性フィルタ材
US6854166B2 (en) Insulative non-woven fabric and method for forming same
EP0505568B1 (en) Heat-resistant nonwoven fabric and method of manufacturing said fabric
US20050106970A1 (en) Melt processable perfluoropolymer forms
JP2000334228A (ja) 耐熱性濾布とその製造法
JP4137602B2 (ja) 高効率低圧損の表面濾過フィルター材
JP2559872B2 (ja) 耐熱性不織布
JP2004511665A (ja) 溶融加工可能なパーフルオロポリマフォーム
WO2000009790A1 (fr) Tissu pour filtre de depoussierage et depoussiereur a sacs filtrants
CA2383736A1 (en) Melt processable perfluoropolymer forms
JPH0571055A (ja) 耐熱性濾布
JP2881604B2 (ja) 耐熱性高密度フェルト
JPH11347322A (ja) 多層フェルト
JPH03137260A (ja) 耐熱性不織布の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right