KR20230069696A - 에어 필터 여재 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20230069696A KR1020210155949A KR20210155949A KR20230069696A KR 20230069696 A KR20230069696 A KR 20230069696A KR 1020210155949 A KR1020210155949 A KR 1020210155949A KR 20210155949 A KR20210155949 A KR 20210155949A KR 20230069696 A KR20230069696 A KR 20230069696A
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문재정
장정필
장민수
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(주)크린앤사이언스
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Abstract

이 발명은 PTFE 멤브레인 일측면에 습식 공정에 의해 형성된 극세 부직포를 복합화하여 필터의 수명 성능, 차압 성능 및 효과 효율이 개선되도록 한 에어 필터 여재에 관한 것이다. 에어 필터 여재는 PTFE 멤브레인; PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체; PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제2 지지체; 및 제2 지지체의 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 PET 극세사와 LM PET 극세사로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진다.

Description

에어 필터 여재 및 그 제조방법{Air filter media and method for manufacturing thereof}
이 발명은 에어 필터 여재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PTFE 멤브레인 일측면에 습식 공정에 의해 형성된 극세 부직포를 복합화하여 필터의 수명 성능, 차압 성능 및 효과 효율이 개선되도록 한 에어 필터 여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조 설비 등에 적용되는 클린룸의 공조 시설에는 헤파 필터(HEPA Filter) 또는 울파 필터(ULPA Filter)와 같은 고성능 필터가 적용되고 있다. 한편, 이러한 고성능 필터에는 미세한 이물질 제거를 위해 PTFE 멤브레인이 적용되고 있다.
PTFE 멤브레인은 폴리테트라플루오로에틸렌 원료를 압출한 후 압출된 소재를 길이방향 및 폭방향으로 연신하는 공정을 통해서 제작되는 것으로, 연신공정에서 폴리테트라플루오로에틸렌 분자들이 나노미터 단위의 미세섬유로 피브릴(fibril)화되고, 피브릴과 피브릴 사이에는 미세한 기공이 형성됨에 따라 기공의 크기보다 작은 공기는 통과하지만 기공보다 큰 이물질의 통과는 차단할 수 있게 된다.
전술한 PTFE 멤브레인은 사용 용도에 따라서 원료인 폴리테트라플루오로에틸렌의 성분, 분자량, 연신온도, 연신강도 등을 조절함으로써 기공의 크기 및 막두께 등을 적절히 조절된다. 즉, 고성능 필터에 적용되기 위한 PTFE 멤브레인일수록 기공의 크기는 상대적으로 작게 형성될 수 있고, 사용되는 용도에 따라서 막의 두께를 달리하거나 강도 등 기계적 물성이 달리 형성될 수 있다. 클린룸 등의 공조 설비에 적용되는 에어 필터에 적용되는 PTFE 멤브레인의 경우에는 5~50㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 적용되고 있다.
한편, 에어 필터에 적용되는 PTFE 멤브레인은 두께가 얇고 강도나 약하기 때문에 에어 필터의 소재로 적용되는 되기 위해서는 PTFE 멤브레인을 제작하는 과정 또는 사용되는 과정에서 파손될 우려가 있기 때문에 PTFE 멤브레인의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면에는 부직포 등의 지지체가 접합된다.
이와 같이 PTFE 멤브레인의 한쪽 또는 양쪽 측면에 부직포 등의 지지체가 접합됨에 따라 PTFE 멤브레인의 수명은 연장될 수 있으나, 에어 필터의 차압과 효율적인 측면에서는 성능이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
대한민국특허청 공개특허공보 10-2001-0093807 대한민국특허청 공개특허공보 10-2018-0002673 대한민국특허청 공개특허공보 10-2021-0011349
이 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 창안된 것으로서, PTFE 멤브레인 일측면에 습식 공정에 의해 형성된 극세 부직포를 복합화하여 필터의 수명 성능, 차압 성능 및 효과 효율이 개선되도록 한 에어 필터 여재 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재는 다음과 같이 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재는 PTFE 멤브레인; PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체; PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제2 지지체; 및 제2 지지체의 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 PET 극세사와 LM PET 극세사로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재에서 PTFE 멤브레인은 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛의 사양으로 이루어진다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재에서 극세사 부직포는 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 이루어진다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재에서 극세사 부직포의 어느 일측에는 멜트브로운(Meltblown) 방식으로 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 10 gsm을 갖는 멜트브로운 부직포가 더 결합될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재는 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛로 형성된 PTFE 멤브레인; PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체; PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제2 지지체; 및 제2 지지체의 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재는 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛로 형성된 PTFE 멤브레인; PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체; PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어질 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재 제조방법은 PTFE 멤브레인을 공급하는 단계; PTFE 멤브레인의 일측면 상에 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제1 지지체를 열접합시키는 단계; PTFE 멤브레인의 다른 일측면 상에 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제2 지지체를 열접합시키는 단계; 및 제2 지지체의 일측면 상에 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 습식 공정을 통해 형성된 극세사 부직포를 열접합시키는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재 제조방법은 PTFE 멤브레인을 공급하는 단계; PTFE 멤브레인의 일측면 상에 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제1 지지체를 열접합시키는 단계; PTFE 멤브레인의 다른 일측면 상에 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 습식 공정을 통해 형성된 극세사 부직포를 열접합시키는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재 제조방법에서 PTFE 멤브레인은 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛의 사양으로 이루어질 수 있다.
이 발명에 따른 에어 필터 여재 및 그 제조방법에 의하면 에어 필터 여재를 구성하는 핵심 소재인 PTFE 멤브레인의 수명을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 차압성능 및 여과효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도2는 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면.
도3은 이 발명의 다른 실시 예에 따른 에이 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면.
도4는 이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에어 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 에어 필터 여재 및 그 제조방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도3은 이 발명의 다른 실시 예에 따른 에이 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도4는 이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에어 필터 여재의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재를 지시하는 것이다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재(100)는 수명 향상, 차압성능 개선, 여과효율 개선을 위해 공기가 유입되는 측인 PTFE 멤브레인(110)의 전방 측에 습식 공정(Wet laid)을 통해 형성된 극세사 부직포(120)가 접합이 된다.
이때, 극세사 부직포(120)의 소재는 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 이루어지고, 부직포 제조 공법 중의 하나인 습식 공정(Wet laid)을 통해서 되며 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm의 사양을 갖도록 제조된 것이 사용된다.
한편, 이 발명의 일 실시 예에 따른 에어 필터 여재(100)를 구성하는 PTFE 멤브레인(110)은 평균두께 1~3 ㎛ 및 기공크기 1~3 ㎛의 사양을 갖는 것이 사용될 수 있다. 이와 같이 매우 얇은 두께로 이루어진 PTFE 멤브레인(110)의 파손을 방지하기 위해서 PTFE 멤브레인(110)의 양쪽 측면 또는 어느 한쪽 측면에는 부직포 제조공정을 통해서 형성된 지지체가 열융착 공정을 통해 복합화될 수 있다.
도2는 PTFE 멤브레인(110)의 양쪽 측면에 각각 제1 지지체(130) 및 제2 지지체(132)가 열융착 방법에 의해 복합화된 상태를 보인 것이고, 도3은 PTFE 멤브레인(110)의 어느 한쪽 측면에 제1 지지체(130)가 열융착 방법에 의해 복합화된 상태를 보인 것이다.
도2에서 보이는 바와 같이 PTFE 멤브레인(110)의 양쪽 측면에 각각 제1 지지체(130) 및 제2 지지체(132)가 열융착 방법에 의해 복합화된 에어 필터 여재(100)에서는 제2 지지체의 일측면에 극세사 부직포(12)가 열접합될 수 있다. 즉, 이 경우에는 에어 필터 여재(100)는 4개의 레이어(layer)로 구성된다.
도3에서 보이는 바와 같이 도3은 PTFE 멤브레인(110)의 어느 한쪽 측면에 제1 지지체(130)가 열융착 방법에 의해 복합화된 에어 필터 여재(100)에서는 제1 지지체(130)가 위치된 반대 측면의 PTFE 멤브레인(110) 일측면에 극세사 부직포(120)가 열접합될 수 있다. 이때의 에어 필터 여재(100)는 도면에서 보이는 바와 같이 3개의 레이어로 구성된다.
전술한 제1 지지체(130)는 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 제조될 수 있고, 제2 지지체(132)는 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 제조될 수 있다. PET는 폴리에스터를 의미한다.
그리고 도4에서 보이는 바와 같이 극세사 부직포(120)의 어느 일측에는 멜트브로운(Meltblown) 방식으로 제조된 멜트브로운 부직포(140)가 더 결합이 될 수 있다. 이때, 멜트브로운 부직포(140)의 사양은 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 10 gsm로 이루어질 수 있다.
한편, 이 발명의 각 실시 예에 따른 에어 필터 여재(100)는 도1에서 보이는 바와 같이 별도의 공정을 통해 제조된 PTFE 멤브레인(110)이 에어 필터 여재 복합화 라인으로 일정 속도로 공급되는 가운데 PTFE 멤브레인(110)의 일측면으로 제1 지지체(130)가 공급이 되면서 일정 온도 이상의 열이 제공되어 열융착이 이루어지게 된다. 이때, 제1 지지체(130)는 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm의 사양으로 제조되며, 6 De의 PET 소재로 제조된 부직포일 수 있다.
또한, PTFE 멤브레인(110)의 다른 일측면 상에 제2 지지체(132)가 접합되는 경우에는 PTFE 멤브레인(110)의 다른 일측면으로 제2 지지체(132)가 공급이 되면서 일정 온도 이상의 열이 제공되어 열융착이 이루어지게 된다. 이때, 제2 지지체(132)는 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm의 사양으로 제조되며, 6 De의 PET 소재로 제조된 부직포일 수 있다.
특히, 공기가 유입되는 측의 PTFE 멤브레인(110)의 일측면 또는 제2 지지체(132)의 일측면 상에는 극세사 부직포(120)가 열융착될 수 있다. 이를 위해, 에어 필터 여재 복합화 공정 중에는 도면에서 보이는 바와 같이 극세사 부직포(120)가 일정속도로 공급이 되고, 일정 수준의 열이 가해져 열접합이 이루어지게 된다. 이때, 극세사 부직포(120)는 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 습식 공정을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm의 사양으로 제조된 것이 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 에어 필터 여재 제조방법에 의해서 제조된 에어 필터 여재(100)는 PTFE 멤브레인(110)의 수명을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 차압성능 및 여과효율 개선에 효과적이다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 에어 필터 여재 및 그 제조방법에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.
100 : 에어 필터 여재 110 : PTFE 멤브레인
120 : 극세사 부직포 130 : 제1 지지체
132 : 제2 지지체 140 : 멜트브로운 부직포

Claims (9)

  1. PTFE 멤브레인;
    상기 PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체;
    상기 PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제2 지지체; 및
    상기 제2 지지체의 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 PET 극세사와 LM PET 극세사로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PTFE 멤브레인은 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛의 사양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 극세사 부직포는 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 극세사 부직포의 어느 일측에는 멜트브로운(Meltblown) 방식으로 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 10 gsm을 갖는 멜트브로운 부직포가 더 결합된 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  5. 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛로 형성된 PTFE 멤브레인;
    상기 PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체;
    상기 PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제2 지지체; 및
    상기 제2 지지체의 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  6. 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛로 형성된 PTFE 멤브레인;
    상기 PTFE 멤브레인의 일측에 결합이 되며, 부직포 제조공정에서 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET로 형성되는 제1 지지체;
    상기 PTFE 멤브레인의 다른 일측에 결합이 되며, 습식 공정(Wet laid)을 통해 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 형성되는 극세사 부직포; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재.
  7. PTFE 멤브레인을 공급하는 단계;
    상기 PTFE 멤브레인의 일측면 상에 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제1 지지체를 열접합시키는 단계;
    상기 PTFE 멤브레인의 다른 일측면 상에 평균두께 0.15 ㎜와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제2 지지체를 열접합시키는 단계; 및
    상기 제2 지지체의 일측면 상에 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 습식 공정을 통해 형성된 극세사 부직포를 열접합시키는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재 제조방법.
  8. PTFE 멤브레인을 공급하는 단계;
    상기 PTFE 멤브레인의 일측면 상에 평균두께 1~3 ㎛와 밀도 30 gsm을 갖도록 6 De의 PET 소재로 부직포 제조공정을 통해 형성된 제1 지지체를 열접합시키는 단계;
    상기 PTFE 멤브레인의 다른 일측면 상에 평균두께 0.1 ㎜와 밀도 20 gsm을 갖도록 0.06 De의 PET 극세사 30%, 0.1 De의 PET 극세사 30% 및 1.1 De의 LM PET 극세사 40%의 배합으로 습식 공정을 통해 형성된 극세사 부직포를 열접합시키는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 PTFE 멤브레인은 평균두께 1~3 ㎛, 기공크기 1~3 ㎛의 사양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 필터 여재 제조방법.
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KR20210011349A (ko) 2019-07-22 2021-02-01 주식회사 아모그린텍 필터여재 및 이를 포함하는 복합필터

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