KR102298572B1

KR102298572B1 - 자가 지지성 주름형성가능 웨브 및 이를 포함하는 오일 필터

Info

Publication number: KR102298572B1
Application number: KR1020177014917A
Authority: KR
Inventors: 제시 심; 케빈 김; 라이언 권; 지니 김; 제이미 변; 데이비드 앨런 토폴렌스키; 케본 레이 타운센드
Original assignee: 알스트롬-문크스죄 오와이제이
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2021-09-06
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: MX2017005585A; WO2016066825A1; CN106999817B; MX388604B; CN107106952B; BR112017008520A2; CN106999817A; MX2017005584A; WO2016066825A9; BR112017008698B1; CN111905453A; KR20170104444A; EP3212304B1; US20170312671A1; US10765979B2; BR112017008520B1; EP3212303A1; CN112774315A; CN107106952A; US20210283540A1

Abstract

섬유질 웨브를 포함하는 오일 필터에 적합한 섬유질 매체로서, 섬유질 웨브는 합성 섬유; 선택적으로 적어도 하나의 첨가제; 및 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%의 농도로 존재하는 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유로부터 형성되고; 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%, 바람직하게는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 섬유는 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유에 의해 결합되어 섬유질 웨브를 형성하며; 섬유질 매체는 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 유지할 수 있는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있다.

Description

자가 지지성 주름형성가능 웨브 및 이를 포함하는 오일 필터{SELF SUPPORTING PLEATABLE WEB AND AN OIL FILTER INCLUDING THE SAME}

본 발명은 오일 필터를 위한 필터 매체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 합성 섬유, 선택적으로 적어도 하나의 첨가제 및 적어도 하나의 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유로부터 형성되는 필터 매체에 관한 것으로, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%, 바람직하게는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함하며, 섬유들은 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유에 의해 결합되어 섬유질 매체를 형성한다. 또한, 본 발명은 이러한 필터 매체를 생성하는 방법뿐만 아니라 그러한 매체로부터 생성된 자가-지지성(self-supporting) 주름형 오일 필터에 관한 것이다.

연소 기관에 사용하도록 의도되는 오일 필터는 목재 펄프로부터 얻어진 섬유를 갖는 필터 매체를 통상적으로 포함한다. 이러한 목재 펄프 섬유는 전형적으로 길이가 1 내지 7 밀리미터이고, 직경이 15 내지 45 마이크로미터이다. 천연 목재 펄프는 주로, 이의 비교적 낮은 비용, 가공성, 다양한 기계적 및 화학적 특성, 및 최종 적용에서의 내구성으로 인해, 여과 매체를 생성시키기 위한 바람직한 원료였다.

필터 매체는 여과 표면적을 증가시키기 위해 오일 유동 방향에 대해 횡방향으로 주름형성된다.

미국 특허 명세서 제3,288,299호는, 유동의 일부가 표면 유형(surface type)의 필터 요소, 예를 들어 주름형 종이를 통과하고, 유동의 나머지가 깊이 유형(depth type)의 필터 요소, 예를 들어 두꺼운 섬유질 질량체를 통과하는, 이중 유형의 오일 필터 카트리지를 개시하고 있다. 오일 필터 및 어댑터(adapter)는 미국 특허 제3,912,631호에 개시되어 있다.

전형적인 종래 기술의 오일 필터는 도 1에 도시되어 있다. 도면 부호 1은 주름형 필터 매체 (또는 여과 매체)를 지칭하고, 도면 부호 2는 백킹(backing) 구조물을 지칭한다. 종래의 필터 매체는 낮은 강성을 나타내고, 인장 강도 및 파열 강도 면에서 불량한 기계적 강도를 갖는다. 따라서, 필터 매체(1)는, 필터 매체를 위한 백킹을 형성하고 최종 적용에서 사용되는 경우 주름 형상을 유지하는 것을 보조하는, 금속 메시(mesh) 또는 다른 유형의 지지 수단(2)과 함께 사용된다.

그럼에도 불구하고, 낮은 기계적 강도를 고려하면, 필터 매체는 연소 기관에서 만나게 되는 온도, 예를 들어 약 125℃ 내지 135℃에서 엔진 오일에 노출 시 시간이 지남에 따라 파열되는 경향이 있다.

주로 목재 펄프로 생성되는 필터 매체 제품은 대부분의 자동차 및 중장비(heavy duty) 오일 여과 적용을 위해 여전히 우수한 선택이지만, 매체가 최종 적용 환경의 다양한 화학적, 열적, 및 기계적 응력에 노출되는 경우 시간이 지남에 따라 증가된 강도 및 내구성을 나타내는 오일 여과 제품에 대한 시장 수요가 증가하고 있다. 이러한 수요는, 매체가 노출되는 더 가혹한 최종 적용 조건뿐만 아니라 파단 또는 고장없이 점점 더 긴 시간 동안 최종 적용에 안전하게 사용될 수 있는 필터 매체에 대한 수요의 증가 둘 모두에 기인한다.

이러한 수요에 대한 오래되고 널리 적용되는 해법은 소량의 합성 섬유, 전형적으로 PET 폴리에스테르를 약 5 내지 20%의 양으로 포함하는 것이었다. 이러한 방식으로 섬유 공급물(furnish)을 강화시킨 결과는, 더 높은 매체 강도뿐만 아니라, 매체가 최종 적용 환경에 노출되는 경우, 합성 섬유 그 자체의 우수한 화학적, 열적, 및 기계적 내구성으로 인한 향상된 화학적 및 기계적 내구성이다.

공기 필터의 경우, 당업계에서 설명되는 비-천연 섬유를 주로 기반으로 하는 대안적인 기술적 해법이 존재한다.

미국 특허 제7,608,125호는 약 20 내지 60 중량%의 유리 섬유, 약 15 내지 60 중량%의 중합체 섬유, 및 섬유들을 결합시키기 위한 약 15 내지 40 중량%의 결합제를 포함하는 습식 레이드(wet laid) 섬유질 매트로 이루어진 MERV 필터를 개시하고 있다. 이러한 개시내용의 결합제는 멜라민 포름알데히드로 개질된 라텍스이다.

미국 특허 출원 공개 제2012/0175298호는 두 가지 상이한 섬유 성분의 부직포 웨브를 포함하는 HEPA 필터를 개시하고 있다. 제1 섬유 성분은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리락타이드, 셀룰로오스 에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리악타이드, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 및 이들의 조합의 섬유로 형성된다. 제1 섬유는 웨브 중량의 적어도 20%를 이룬다. 제2 섬유는 셀룰로오스 섬유 (리오셀(Lyocell)) 또는 유리 또는 이들 둘의 조합으로 이루어질 수 있다. 또한, 아크릴 중합체, 스티렌 중합체, 비닐 중합체 폴리우레탄, 및 이들의 조합으로 형성되는 결합제 성분이 존재한다.

미국 특허 출원 공개 제2013/0233789호는 스테이플(staple) 합성 섬유 및 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 블렌드로 이루어진 유리 비함유 부직포 연료 여과 매체를 개시하고 있다.

미국 특허 제7,488,365호, 미국 특허 제8,236,082호 및 미국 특허 제8,778,047호는 섬유질 웨브 중량의 50 내지 100%의 합성 섬유를 함유하는 여과 매체를 더 개시하고 있다.

공기 필터 및 연료 필터 매체에 대한 참고문헌 중 어느 것도, 주름형 구조물로 구성되는 경우 자가-지지성 오일 필터를 형성할 수 있고, 연소 기관과 관련된 가혹 조건에서 적절하게 작동할 수 있을 것인, 필터 매체를 개시하고 있지는 않다.

실제로, 높은 비율의 합성 섬유를 함유하는 공지된 여과 매체는 그 자체로 주름형성가능하지 않거나 자가-지지성이 아니고, 이는 일종의 추가적인 기계적 지지층, 예를 들어 플라스틱 또는 와이어 메시 백킹을 사용하여 공동으로 주름형성되고 보강되어야 한다. 높은 수준의 합성 섬유로 제조된 매체는 전형적으로, 드레이프(drape)를 나타내는 경향이 있으며 이는 충분한 강성 및 강도가 부족하여, 추가의 지지체가 없는 경우 주름이 붕괴되게 한다. 당업계에 개시된 바와 같은 100% 합성 매체는, 합성 섬유의 열적 및 기계적 특성으로 인해 코러게이션(corrugation) 같은 그루브(groove)형성 패턴 또는 주름형 구조를 유지할 수 없다.

다음은 본 발명의 다양한 실시 형태의 일부 태양의 기본적인 이해를 제공하기 위해 간략화된 개요를 제시한다.

이러한 개요가 본 발명의 광범위한 개관은 아니다. 이는 본 발명의 핵심 요소 또는 중요 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하고자 한 것이 아니다. 하기 개요는 본 발명의 예시적인 실시 형태의 더욱 상세한 설명에 대한 서두로서 본 발명의 일부 개념을 간략화된 형태로 제시할 뿐이다. 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점들의 적어도 일부를 제거하고 연소 기관에서 오일 필터로서 사용될 수 있는 새로운 종류의 필터 매체를 제공하는 데에 있다.

일 태양에 따르면, 본 발명은 오일 필터를 위한 자가-지지성 주름형성가능 섬유질 웨브에 관한 것으로, 이러한 웨브는 합성 섬유, 선택적으로 적어도 하나의 첨가제, 적어도 하나의 결합제 섬유 및/또는 충분히 높은 농도, 예를 들어 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%로 존재하는 열경화성 결합제를 포함하여, 웨브를 형성하도록 섬유들의 결합을 가능하게 하고 섬유질 매체가 자가-지지성 주름형 오일 필터를 형성할 수 있게 하며, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%, 바람직하게는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 이렇게 얻어진 매체는 연소 기관에서 전형적으로 만나게 되는 범위의 온도, 예를 들어 125 내지 135℃ (257 내지 275℉)를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 유지할 수 있다.

이러한 종류의 여과 매체 (또는 필터 매체)는, 본 발명의 일 태양에서, 합성 섬유 및 선택적으로 적어도 하나의 결합제 섬유 및/또는 적어도 하나의 첨가제로 이루어진 섬유질 슬러리로부터 습식 레이드 웨브를 형성하고; 웨브를 낮은 수분 함량으로 건조시키고; 건조된 웨브를 액체상의 열경화성 결합제의 조성물과 접촉시켜서 열경화성 결합제에 의해 섬유들을 결합시키고; 액체상을 제거하여 매체를 형성하고, 얻어진 매체를 선택적으로 코러게이션시키고/시키거나 예비 경화시키고, 얻어진 매체에 주름형성하고, 이어서 선택적인 최종 경화 단계를 수행함으로써 생성될 수 있다.

다른 태양은 언급된 종류의 필터 매체가 포함된 연소 기관을 위한 오일 필터에 관한 것이다.

본 발명의 더 추가된 태양은 오일 및 부동제 및 이들의 분해 생성물의 조합에 의해 야기되는 오일 필터의 손상을 방지하기 위한 열경화성 수지의 용도에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 필터 매체는 청구항 1의 특징부에 명시된 것에 의해 특징지워진다.

필터 매체를 생성하는 방법은 청구항 23항의 특징부에 명시된 것에 의해 특징지워진다.

본 오일 필터는 청구항 32의 특징부에 명시된 것에 의해 특징지워지고, 본 용도는 청구항 34에 명시된 것에 의해 특징지워진다.

상당한 이점이 본 발명에 의해 얻어진다: 본 섬유질 매체는, 주름형성되고, 선택적으로 코러게이션되고, 적절한 형태의 오일 필터로 형상화되는 경우, 자가-지지성 (즉, 독립형 또는 비지지형) 필터를 생성시킬 것이고, 완성된 필터 장치에서 메시 백킹의 사용을 필요로 하지 않을 것이다. 따라서, 이것은 메시 또는 다른 유형의 2차 재료 백킹과 쌍을 이룰 필요없이 제조되고 공급될 수 있다.

본 섬유질 매체는 오일 필터로서 적합하고, 고온 엔진 오일에 노출 시 시간이 지남에 따라 양호한 파열 강도를 나타낸다.

본 섬유질 매체는 고온 엔진 오일에 노출되는 경우 천연 목재 펄프를 함유하는 종래의 여과 매체보다 낮은 분해 속도를 갖는다.

이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 예를 들어 상기 논의된 종류의 종래 기술의 섬유 혼합물을 포함하는 합성 재료는, 예를 들어 중장비 디젤 기관 내의 조건에서 우세하게 나타나는 글리콜 보조 분해에 취약할 것이다. 분해 시, 이러한 재료는 오일로 분해될 수 있고, 심지어 기관 정지(engine seizure) 및 이동 부품의 오염을 일으킬 수도 있다. 대조적으로, 본 섬유질 매체는 이러한 분해에 대해 개선된 저항성을 갖고, 이는 필터에 대해 연장된 작동 시간을 제공한다.

본 발명에 따른 섬유질 매체는 쉽게 그루브형성가능, 즉, 코러게이션가능하고, 주름형성가능하다. 또한, 이러한 재료는, 예를 들어 140℃의 온도를 갖는 고온 엔진 오일 중의 긴 노출 시간 후에도 이의 본래의 그루브 깊이 (또는 코러게이션 깊이) 대부분을 유지할 수 있다. 이러한 특징은 또한 본 섬유성 매체의 연장된 작동 수명에 기여한다.

또한, 이와 같이 생성된 섬유질 웨브는, 웨브 파괴, 보풀(lint)형성, 구겨짐 등으로부터 발생할 수 있는 것과 같은 과도한 비효율성 없이 전형적인 스타일의 생산 설비 상에서 쉽게 생성될 수 있도록, 충분한 강도를 갖는다.

요약하면, 본 발명은 고가의 백킹 재료의 사용을 없애고, 얻어진 섬유질 매체는 용이하게 그루브형성가능 (또는 코러게이션형성가능)하고 용이하게 주름형성가능하다. 최종 결과는, 목재 펄프를 함유하는 전통적인 스타일의 오일 여과 매체로 가능한 것보다 유의하게 높은 파열 강도, 글리콜 보조 분해에 대한 우수한 저항성 및 우수한 분진 여과 용량 및 입자 제거 효율을 또한 달성하면서, 지지 백킹 재료없이 본 섬유질 매체를 갖는 필터를 생성시키는 능력이다.

도 1은 예를 들어 연소 기관에서의 사용 동안 주름을 유지시키기 위해 2개의 지지 구조물을 포함하는 종래 기술에 따른 오일 필터 시스템을 도시한다.
도 2는 시간의 함수로서, 본 발명의 비제한적이고 예시적인 섬유질 매체 (◆) 및 전형적 목재 펄프 함유 매체 (■, x, X)의 고온 오일 파열 강도의 자연 대수 (In)를 도시함으로써, 본 발명에 따른 섬유질 매체의 유익한 고온 오일 내구성을 입증한다 (이러한 고온 오일 에이징(ageing)을 위한 조건은 하기 시험 방법에 기재되어 있음).
도 3은 본 발명에 따른 예시적이고 비제한적인 주름형 자가-지지성 매체를 도시한다.
도 4는 코러게이션되지 않은 주름형 필터 매체 (좌측) 및 코러게이션된 주름형 필터 매체 (우측)를 도시함으로써, 코러게이션된 주름형 필터 매체를 사용하는 경우 주름을 통한 개선된 유동을 예증한다.
도 5는 본 발명의 비제한적이고 예시적인 섬유질 매체의 캘리퍼(caliper)와 총 두께와 코러게이션 깊이 사이의 관계를 도시한다.

본 발명의 다수의 예시적이고 비제한적인 실시 형태는 첨부된 종속 청구항들에서 설명되어 있다.

동사 "포함한다" 및 "포함시킨다"는, 또한 나열되지 않은 특징부의 존재를 배제하지도 필요로 하지도 않는 개방형 한정어구로서 본 명세서에서 사용된다. 종속 청구항들에 나열된 특징부들은 달리 명시되지 않는 한 상호 자유롭게 조합가능하다. 또한, 본 명세서 전반에 걸친 단수 형태의 사용은 복수를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

용어 "본질적으로 이루어진"은 특정한 추가 성분들, 즉, 당해 섬유/조성물의 본질적인 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는 것들이 존재할 수 있다는 의미를 갖는다.

상기 논의된 바와 같이, 바람직한 실시 형태에서, 오일 필터에 적합한 본 섬유질 매체는, 합성 섬유, 선택적으로 적어도 하나의 첨가제, 적어도 하나의 결합제 섬유 및/또는 바람직하게는 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%의 농도로 존재하는 열경화성 결합제로부터 형성되는 섬유질 웨브를 포함하며, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%, 바람직하게는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 섬유들은 열경화성 결합제 및/또는 결합제 섬유에 의해 결합되어 섬유질 매체를 형성한다. 이렇게 얻어진 섬유질 매체는, 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도, 예를 들어 125 내지 135℃를 갖는 오일과 접촉 시 주름 및 코러게이션을 유지할 수 있는 자가-지지성 주름형 오일 필터를 형성할 수 있다.

대체로, 열경화성 결합제의 농도는 바람직하게는 섬유질 웨브의 15 내지 50 중량%, 특히 섬유질 웨브의 15 내지 30 중량%의 범위로 존재한다. 15 중량% 이상의 농도에서, 주름형성가능성 및 자가-지지가능성 면에서 우수한 특성이 달성된다. 최대 약 30 중량%의 농도에서, 여과 매체로서의 필터의 효율은 여전히 손상되지 않지만, 더 높은 농도가 여전히 사용될 수 있다.

"합성"은, 본 섬유를, 천연 원료로부터 직접 얻을 수 있는 천연 섬유와 구별하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 따라서, 본 발명의 목적을 위해, "합성" 섬유는 단량체 엔티티(monomeric entity)의 중합에 의해 생성되는 중합체 재료의 섬유뿐만 아니라 용융 재료의 연신에 의해 얻어지는 섬유 및 예를 들어 천연 섬유를 용매에 용해시킨 후 이를 재생시킴으로써 얻어지는 섬유를 포함한다.

섬유질 매체는 전형적으로 열가소성 중합체, 실리카질 섬유, 예를 들어 유리 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 합성 섬유를 포함한다.

일 실시 형태에서, 단지 한 종류의 합성 섬유가 섬유질 웨브에 사용된다.

다른 실시 형태에서, 적어도 2개의 상이한 합성 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

추가의 실시 형태에서, 섬유의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%의 섬유는 열가소성 중합체이다.

따라서, 특정한 일 실시 형태에서, 섬유질 매체는,

- 합성 열가소성 섬유들의 군으로부터 선택되는 섬유로 이루어진 제1 섬유 성분;

- 실리카질 섬유들의 군으로부터 선택되는 섬유로 이루어지고, 선택적으로 재생 셀룰로오스 섬유들 및 이들의 조합을 추가로 포함하는 제2 섬유 성분;

- 선택적으로, 결합제 섬유로 이루어진 제3 섬유 성분 - 제1 섬유 성분 및 제2 섬유 성분 및 선택적으로 제3 섬유 성분의 섬유들은 함께 혼합됨 -; 및

- 제1 섬유 성분, 제2 섬유 성분 및 선택적으로 제3 섬유 성분을 서로 결합시킬 수 있는 열경화성 결합제를 포함한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 하기 성분들을 포함하는 자가-지지성 섬유질 웨브로 본질적으로 이루어지는 오일 필터에 관한 것이다:

- 실리카질 섬유로 이루어진 제2 섬유 성분 - 제1 섬유 성분의 섬유는 섬유질 웨브의 섬유의 대부분을 형성함 -; 및

- 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%를 형성하는 열경화성 결합제.

전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태와 조합될 수 있는 더 추가된 실시 형태에서, 제1 섬유는 바람직하게는 합성 열가소성 섬유, 예를 들어 폴리에스테르이고, 섬유질 웨브의 섬유의 30 내지 99.5 중량%, 특히 40 내지 99 중량%, 예를 들어 43 내지 98 중량%를 형성한다.

제2 섬유는, 리오셀, 재생 셀룰로오스 및 이들의 조합과 선택적으로 혼합되는 유리 섬유들의 군으로부터 선택된다. 제2 섬유의 양은 섬유질 웨브의 섬유의 바람직하게는 0.1 내지 70 중량%, 특히 1 내지 60 중량%, 예를 들어 2 내지 57 중량%이다.

본 명세서에 정의된 바와 같이, 용어 "자가-지지성 주름형성가능 웨브" 또는 "자가-지지성 주름형 필터 매체"는, 연소 기관에서 전형적으로 만나게 되는 오일 압력을 받는 경우 주름이 과도하게 붕괴되거나 구부러지지 않게 하기에 충분한 강성을 갖는 웨브 또는 필터 매체이다. 바람직한 일 실시 형태에서, 매체에는 30° 미만, 특히 25° 미만의 예각을 갖는 주름이 제공될 수 있다 (또한 도 3 참조). 전형적으로, "주름형성가능" 매체는 주름을 잡을 수 있고 이를 유지할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 주름형 매체는 필터의 전체 작동 시간에 걸쳐 주름을 유지할 것이다.

본 명세서에 정의된 바와 같이, 용어 "코러게이션" 또는 "그루브형"은 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 구체적으로, 이것은 매체의 외부 치수를 증가시킬 필요없이 매체의 유효 표면적을 추가로 증가시키기 위해 바람직하게는 교호하는 융기 또는 그루브의 표면 구조에 관하여 정의될 수 있고 전형적으로는 주름 방향에 수직인 방향으로 적용된다. 바람직하게는, 코러게이션 깊이 (또는 그루브 깊이)는 약 0.1 내지 0.6 mm이다. "코러게이션 깊이"는 편평한 매체 시트의 캘리퍼 (또는 두께)와 매체를 코러게이션시킨 후의 시트의 두께 사이의 차이에 관한 것이다 (또한 도 5 참조). 코러게이션은, 주름이 코일형 필터 배열체의 중심축과 평행하게 연장되는, 주름형 필터의 코일형 필터 배열체에서 특히 중요하다. 주름의 개수가 주어진 부피 내에서 증가함에 따라, 주름은, 특히 필터의 유출면 상에서, 서로에 대해 가까이 인접한 상태로 놓이게 되고, 이에 의해 여과될 매체의 유량을 감소시키고 결과적으로 필터 배열체의 유동 저항을 증가시킨다 (또한 본 발명에 따른 코러게이션된 필터 시스템을 도시하는 도 4의 우측 참조). 따라서, 코러게이션은, 예를 들어 도 4의 좌측에 도시된 바와 같은 코러게이션되지 않은 필터와 비교하여 유량을 증가시킴으로써 여과될 매체의 방해되지 않은 더욱 균일한 유동을 가능하게 한다.

본 명세서에 정의된 바와 같이, 용어 "섬유질"은 주로 섬유 및/또는 스테이플 섬유로 이루어진 재료를 의미한다.

본 문맥 상, 용어 "열가소성"은 특정 온도 초과 시 휘어지거나 성형될 수 있고 냉각 시 고체 상태로 복귀하는 플라스틱을 의미한다. 본 발명에 적합한 예시적인 열가소성 섬유는 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등), 폴리알킬렌 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드 (나일론, 예를 들어, 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12 등)이다.

오일 필터로서의 매체의 용도를 위해 중요한 특성인 양호한 내화학성 및 내열성을 나타내는 PET 섬유가 바람직하다.

일 실시 형태에서, 열가소성 합성 섬유는, 평균 직경이 0.1 um 내지 15 um, 예를 들어 0.1 um 내지 10 um이고 평균 길이가 1 내지 50 mm, 예를 들어 1 내지 20 mm인 섬유들로부터 선택된다. 대체로, 길이가 5 mm 초과, 특히 10 mm 초과인 섬유가 양호한 파열 강도를 위해 바람직하다.

본 문맥에서, "실리카질 섬유"는 주로 "유리" 섬유, 예를 들어 미세유리(microglass) 섬유를 나타낸다. 이러한 섬유는 대체로 1,000 대 1의 종횡비 (길이 대 직경의 비)를 갖는다.

일 실시 형태에서, 유리 섬유는 평균 직경이 0.1 um 내지 5 um이고 종횡비가 1,000 대 1이다. 특히, 유리 섬유는 평균 섬유 직경이 0.4 내지 2.6 um일 수 있다.

유리 섬유는 바람직하게는 필터로서의 섬유질 매체의 효율을 개선시키기에 충분한 양으로 포함된다. 일 실시 형태에서, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%, 바람직하게는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 합성 섬유가 섬유의 총 중량을 기준으로 단지 최대 30 중량% 또는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함하지만, 이러한 양은 실시예에 나타난 바와 같은 우수한 입자 제거 효율 및 고온 오일 파열 강도를 갖는 필터를 위한 섬유질 매체를 제조하기에 충분하다. 전형적으로, 종래 기술의 합성 필터 매체는 고온 조건, 예를 들어 150℃ 하에서도 기체 또는 액체의 충분한 여과 효율을 달성하기 위해 다량의 유리 섬유를 포함한다. 그러나, 청구범위에 제시된 바와 같이 섬유질 매체에서 더 적은 유리 섬유를 사용함으로써, 입자 제거 효율 및 고온 오일 파열 강도 면에서 우수한 여과 특성을 갖는 섬유질 매체가 제공될 수 있다.

특히 바람직한 실시 형태에서, 적어도 두 종류의 유리 섬유, 즉, 평균 섬유 직경이 1 um 미만인 제1 그룹의 섬유 및 평균 섬유 직경이 2 um 이상인 제2 그룹의 섬유가 존재한다. 두 그룹의 섬유들의 중량비는 전형적으로 1:100 내지 100:1, 특히 1:10 내지 10:1이다.

또한, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 40 중량%, 바람직하게는 최대 30 중량%의 재생 셀룰로오스 재료, 예를 들어 리오셀 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

추가의 실시 형태에서, 오일 필터에 적합한 본 섬유질 매체는 하기 성분들로부터 형성되거나 이들을 포함하는 섬유질 웨브를 포함한다:

- 평균 직경이 0.1 um 내지 10 um이고 평균 길이가 1 내지 20 mm인 합성 열가소성 섬유로 이루어진 제1 섬유질 성분; 및

- 실리카질 섬유로 이루어진 제2 섬유질 성분 - 제1 섬유질 성분의 섬유는 섬유질 웨브의 섬유의 대부분, 예를 들어 섬유질 성분의 총 중량을 기준으로 최대 70 중량%를 형성함 -; 및

- 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%의 농도로 존재하는 열경화성 결합제.

다른 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 섬유질 웨브는 제1 섬유질 성분과 제2 섬유질 성분의 조합을 포함하며,

- 제1 섬유질 성분은 섬유질 웨브의 70 중량% 내지 88 중량%를 형성하고;

- 제2 섬유질 성분, 예를 들어 유리 섬유의 제2 섬유질 성분은 섬유질 웨브의 12 중량% 내지 30 중량%를 형성한다.

바람직한 실시 형태에서, 합성 섬유는 또한 미연신(undrawn) 합성 섬유, 예를 들어 미연신 열가소성 합성 섬유를 포함할 수 있다. 미연신 섬유는 당업계에서 통상적이다. 전형적으로 미연신 섬유가 실제 사용을 위해 필요한 기계적 특성, 예를 들어 인장 강도 및 모듈러스(modulus)를 가지지 않지만, 미연신 섬유가 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도, 예를 들어 125 내지 135℃를 갖는 오일과 접촉 시 주름뿐만 아니라 코러게이션도 유지하기 위한 웨브의 능력을 개선시킬 수 있다는 것이 의외로 밝혀졌다. 이는 또한 본 명세서에서 정의된 바와 같이 필터의 필터 효율을 개선하도록 기여한다.

미연신 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 50 중량%, 바람직하게는 최대 45 중량%, 예를 들어 20 내지 50 중량% 또는 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.

미연신 PET 섬유가 바람직하다. 미연신 섬유는 바람직하게는 평균 섬유 길이가 약 1 내지 10 mm, 예를 들어 약 5 내지 10 mm일 수 있다.

미연신 합성 섬유를 사용함으로써 그리고 예를 들어 생성된 습식 레이드 섬유질 웨브를 상부 및 하부 고온 평활 롤(smooth roll)들 둘 모두를 사용하여 가열 (예를 들어, 220℃까지) 및 가압 하에서 캘린더링(calendering)함으로써, 얻어진 섬유질 웨브의 공극률은 바람직하게는 코러게이션을 위해 특히 유익할 수 있는 대략 70 내지 95%, 예를 들어 80 내지 90%의 범위에서 조정될 수 있다. 이는, 한편으로는 공극률이 너무 낮은 경우, 코러게이션이 용이하게 엠보싱(embossing)되지만, 생성된 코러게이션된 섬유질 웨브의 필터 특성이 충분하지 않기 때문이다. 다른 한편으로는 공극률이 너무 높은 경우, 섬유질 웨브는 가장 바람직한 코러게이션 깊이, 예를 들어 0.1 내지 0.6 mm로 코러게이션될 수 없다. 더욱이, 캘린더링은 추가 가공 단계, 예를 들어 코러게이션, 열경화성 결합제의 함침 및/또는 주름형성을 위해 강도를 더해줄 수 있다.

이러한 이론에 구속됨이 없이, 미연신 섬유는 기본적으로 추가 결합제 섬유로서 작용할 수 있는 것으로 믿어지는데, 이는 이것이 하기 실시예 1에 기재된 바와 같은 제조 조건 하에서 가열된 후에 수축되기 때문이다.

본 매체는 결합제, 특히, 바람직하게는 섬유질 웨브의 15 중량% 내지 50 중량%의 농도를 갖는, 열경화성 결합제 또는 하기 정의된 바와 같은 결합제 섬유를 추가로 포함한다. 열경화성 결합제는 바람직하게는 페놀 수지, 아크릴 수지 및/또는 에폭시 수지 및 멜라민 수지 또는 아크릴 수지, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 열경화성 결합제의 농도는 섬유질 혼합물의 섬유의 실질적으로 대부분이 열경화성 결합제로 코팅되도록 선택된다.

일 실시 형태에서, 섬유질 매체는, 페놀 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 포름알데히드 수지 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 열경화성 결합제로 제조된 코팅을 포함한다.

바람직하게는, 열경화성 결합제는 섬유질 웨브의 15 중량% 내지 30 중량%의 농도를 갖는다.

매체의 섬유들 사이, 예를 들어 제1 섬유와 제2 섬유 사이의 내부 결합을 추가로 개선시키기 위해, (특이적 결합제 섬유로서) 2성분 열가소성 섬유가 사용될 수 있다. 전형적으로 이러한 섬유는 코어를 형성하는 재료보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 중합체의 용융가능한 표면층에 의해 둘러싸인 열가소성 코어 섬유를 포함한다. 저융점 열가소성 중합체는, 가열에 의한 섬유질 웨브의 가공 동안 연화되거나 부분적으로 용융되는 경우 열가소성 결합제로 작용하며, 이에 의해 웨브의 섬유에 부착될 수 있다. 코어를 형성하는 융점이 더 높은 재료는 구조 재료로서 작용할 수 있다. 이러한 2성분 열가소성 섬유의 평균 섬유 직경은 바람직하게는 약 2 내지 20 um의 범위, 예를 들어 10 um일 수 있고, 이러한 2성분 열가소성 섬유의 평균 섬유 길이는 바람직하게는 약 2 내지 12 mm의 범위, 예를 들어 약 6 mm일 수 있다. 이러한 섬유의 양은 섬유의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 5 중량%이다.

더욱이, 웨브의 섬유들 사이, 예를 들어 제1 섬유와 제2 섬유 사이의 내부 결합을 추가로 개선시키기 위해, 다른 결합제 섬유가 사용될 수 있다. 이러한 결합제 섬유는 바람직하게는 열가소성 결합제 섬유, 예를 들어 PET 결합제 섬유 또는 폴리비닐 알코올 (PVOH) 결합제 섬유이다. 이러한 결합제 섬유는 전형적으로 합성 섬유보다 융점이 낮으며, 이에 의해 가열에 의한 섬유질 웨브의 가공 동안 연화되거나 부분적으로 표면-용융되는 경우 결합제로서 작용한다. 대안적으로, 이러한 결합제 섬유는 용융되지 않지만, 제조 공정을 위해 사용되는 용매 (즉, 물)에 부분적으로 용해되기 시작하여 끈적해진다. 따라서, 끈적한 또는 연화된 결합제 섬유는, 섬유에 부착되고 이렇게 얻어진 섬유 웨브를 구조적으로 강화시킴으로써 웨브의 섬유들을 내부적으로 결합시킬 수 있다. 이러한 결합제 섬유의 평균 섬유 직경은 바람직하게는 약 2 내지 20 um의 범위, 예를 들어 10 um일 수 있고, 이러한 결합제 섬유의 평균 섬유 길이는 바람직하게는 약 2 내지 12 mm의 범위, 예를 들어 약 6 mm일 수 있다. 이러한 섬유의 양은 섬유의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 20 중량%, 예를 들어 2 중량%일 수 있다.

본 웨브는 당업계에서 통상적인 적어도 하나의 첨가제를 선택적으로 포함한다. 적어도 하나의 첨가제는 난연제, 착색제, 소수성 작용제, 친수성 작용제, 습윤제, 항미생물제 또는 대전방지제로부터 선택될 수 있다.

일 실시 형태에서, 섬유질 매체는 나노섬유, 특히 전기방사 나노섬유, 예를 들어 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리아미드(PA) 나노섬유로부터 선택되는 것들로 제조된 나노섬유 코팅을 추가로 포함할 수 있다. 나노섬유 코팅은 바람직하게는 두께가 약 50 내지 1000 nm일 수 있다. 나노섬유 코팅은 바람직하게는 하중이 약 0.5 내지 5.0 g/m²일 수 있다. 나노섬유는 바람직하게는 평균 섬유 직경이 약 50 내지 500 nm, 예를 들어 약 100 내지 300 nm일 수 있다. 바람직하게는, 나노섬유 코팅은 열경화성 결합제가 함침되어 있는 섬유질 웨브의 상부에 적용될 수 있다.

섬유질 매체는 대체로, 적어도 하나의 제1 섬유질 성분의 섬유를, 선택적으로 적어도 하나의 결합제 섬유 및/또는 적어도 하나의 첨가제와 혼합시켜서 섬유질 웨브를 형성함으로써 제조된다. 공정은 실시예 1에 더욱 상세히 개시되어 있다.

바람직한 일 실시 형태에 따르면, 본 발명의 섬유질 웨브는 하기 특성을 추가로 갖는다:

- 50 내지 400 gsm의 평량;

- 2 내지 600 cfm/sf의 오일 적용에 대한 공기 투과도; 및

- 예를 들어 140℃의 온도를 갖는 고온 오일 중의 500 시간 후 적어도 20 psi의 파열 강도.

달리 나타내지 않는 한, 본 명세서에 기재된 섬유질 웨브의 모든 매개변수는 하기 실시예에 기재된 시험 방법에 따라 결정하였다.

또한, 섬유질 매체의 전형적인 특성은 20 내지 60 mil의 캘리퍼 (TMI)에서 다음과 같다:

- 전형적으로 25 내지 90 psi, 특히 28.5 내지 85.0 psi의 건조 파열 강도 (포화 건조된 웨브, SD);

- 전형적으로 10 내지 90 psi, 특히 12 내지 82.0 psi의 습윤 파열 강도 (포화 건조된 웨브, SD);

- 20 내지 50 psi의 500 시간 고온 오일 파열.

- 전형적으로 30 내지 80 psi의 건조 파열 강도 (포화 건조 경화된 웨브, SDC);

- 전형적으로 30 내지 90 psi의 습윤 파열 강도 (포화 건조 경화된 웨브, SDC).

일 실시 형태에서, 캘리퍼가 20 내지 60 mil인 필터 매체의 강성 (기계 방향, MD, 포화 건조, SD)은 전형적으로 3,300 내지 10,000 mg, 특히 약 5,000 내지 8,000 mg이다.

일 실시 형태에서, 캘리퍼가 20 내지 60 mil인 필터 매체의 강성 (기계 방향, MD, 포화 건조 경화, SDC)은 전형적으로 3,200 내지 16,800 mg이다.

일 실시 형태에서, 입자 크기가 15 마이크로미터인 입자에 대한 캘리퍼가 20 내지 60 mil인 웨브의 여과 효율은, 20 내지 99%, 특히 약 25 내지 98%이다. 오물(dirt) 수용력은, 70 내지 150 mg/in², 특히 95 내지 145 mg/in²이다.

"포화 건조"는 휘발성 물질의 총 함량이 매체의 총 중량을 기준으로 실온에서 7 중량% 미만인 매체를 나타낸다.

"포화 건조 경화"는 휘발성 물질의 총 함량이 완전히 경화된 매체의 총 중량을 기준으로 실온에서 7 중량% 미만인 매체를 나타낸다.

상기 논의된 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 필터 매체를 제조하는 방법은 전형적으로 하기 단계들을 포함한다:

- 물 중의 합성 섬유 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유로 이루어진 섬유질 슬러리로부터 습식 레이드 웨브를 형성하는 단계;

- 웨브를 낮은 수분 함량, 바람직하게는 2% 이하의 수분 함량으로 건조시키는 단계;

- 열경화성 결합제에 의해 섬유들을 서로 결합시키도록, 건조된 웨브를 액체상의 열경화성 결합제의 조성물과 접촉시키는 단계;

- 웨브를 형성하도록 액체상을 제거하는 단계;

- 선택적으로 웨브를 예비 경화 및/또는 코러게이션시키는 단계; 및

- 웨브에 주름형성하고, 이어서 선택적으로 최종 경화 단계.

액체상 조성물 중의 결합제의 농도 (고체 물질)는 적합하게는 액체상 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 50 중량%이다.

건조된 웨브를 결합제와 접촉시키는 단계의 경우, 건조된 웨브는 바람직하게는 일면 또는 양면 상에서 열경화성 결합제의 액체 조성물로 포화된다. 포화 단계 후, 조성물의 액체상, 즉, 용매 또는 분산제가 제거된다. 액체상을 제거하기 위해, 매체는 바람직하게는 가열된다.

선택적으로, 건조된 매체는 주름형성 및/또는 코러게이션 전에 추가 가열 단계에 의해 예비 경화될 수 있다. "예비 경화"는 예를 들어 65% 또는 100%까지 열경화성 결합제 수지를 부분 경화시키는 것을 지칭한다.

일 실시 형태에서, 선택적 코러게이션 전의 처리된 웨브의 총 중량으로부터 계산하여 휘발성 물질 함량이 10 중량% 미만, 특히 8 중량% 미만으로 감소되도록, 결합제 조성물의 액체상이 제거된다.

휘발성 물질의 함량은 주위 온도 (실온)에서 웨브에 남아있는 휘발성 성분의 양을 지칭한다.

매체는 선택적으로 코러게이션될 수 있다. 일 실시 형태에서, 코러게이션은, 고온 가열에 의한 코러게이션의 붕괴를 방지하기 위해, 수지 코팅 롤과 코러게이션 롤 사이에서 섬유질 웨브를 대략 180 내지 220℃로 가열 (또는 건조)시키고 이어서 이렇게 얻어진 코러게이션된 섬유질 매체를 80℃ 미만으로 가열 (또는 건조)시킴으로써 섬유질 웨브에 열경화성 결합제를 함침한 후에 형성될 수 있다. 코러게이션 기술은 당업계에 통상적으로 공지되어 있다.

제조 방법은 실시예 1과 관련하여 더욱 상세히 검토된다.

매체는 실시예 3에 더욱 상세히 기재되어 있는 바와 같이 주름형성되고 선택적으로 완전히 경화될 수 있다.

본 기술에 따른 섬유질 매체는 정상 작동 기간 동안 주름 및 코러게이션을 유지하는 자가-지지성 오일 필터 매체를 형성할 수 있다.

전형적으로, 본 매체는 오일, 특히 온도가 최대 약 140℃인 오일과 접촉 시에도 주름 및 선택적으로 코러게이션을 유지할 수 있다. 따라서, 자가-지지성이고 주름형이고 선택적으로 코러게이션된 오일 필터 매체는 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도, 예를 들어 125 내지 135℃를 갖는 오일과 접촉 시 주름 및 선택적인 코러게이션을 유지할 수 있다.

상기 서두에 논의된 바와 같이, 예를 들어 중장비 디젤 기관이 이의 냉각 시스템 내의 개스킷에, 냉각제의 에틸렌 글리콜을 윤활 시스템의 윤활유로 누출시키는 내부 균열을 가질 수 있다는 것은 공지되어 있다. 글리콜과 고온 오일의 조합은 합성 필터 매체에 극적인 영향을 미칠 수 있는데, 즉, 이러한 매체는 그의 완전성을 잃을 수 있고, 심지어는 상승된 엔진 작동 온도에서 오일 글리콜 혼합물에 완전히 용해될 수 있다.

대조적으로, 본 발명에 있어서, 글리콜 오일 혼합물 중의 본 발명에 따른 필터 매체의 용해도가, 멜라민계 수지, 예를 들어 멜라민 포름알데히드와 같은 열경화성 결합제 수지들의 군으로부터 선택되는 결합제가 섬유에 함침되거나 코팅되는 경우, 감소되거나 완전히 없어지는 것이 관찰되었다.

일 실시 형태에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 자가-지지성 주름형이고 선택적으로 코러게이션된 섬유질 매체를 포함하는 오일 필터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 필터는 이의 고온 완전성 때문에 윤활유 시스템에 사용하기에 특히 적합하다. "필터"는, 주름형성되고 선택적으로 코러게이션되고 중공 실린더를 형성하도록 하는 방식으로 한 쌍의 단부 플레이트들 사이에 배치되는, 상기 정의된 바와 같은 필터 매체를 포함하는 필터 장치 (또는 필터 배열체)를 지칭한다. 그러나, 본 발명에 따른 필터는, 또한 예를 들어 가스 터빈 및 클린 룸(clean room) 적용을 위해 사용될 수 있다.

다른 실시 형태에 따르면, 본 발명의 웨브는 적층형 매체 제품에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 섬유질 매체가 매우 높은 비율의 합성 섬유를 함유하기 때문에, 이것은 열 결합, 초음파 결합 등을 사용하는 적층 공정에서 다른 재료에 결합가능하다. 또한, 이것은 표준 수계 또는 고온 용융 접착제를 사용하여 적층될 수 있다.

하기 실시예는 본 발명에 따른 필터 매체의 생성에 대해 논의한다.

도 2는 시간의 함수로서 (i) 본 발명의 예시적인 웨브 및 (ii) 표준 오일 매체의 고온 오일 파열 강도의 자연 대수 (In)를 도시한다. 도 2에 도시된 자연 대수 (ln) 파열 그래프의 기울기는 매체의 분해 속도인 것으로 간주된다. 본 발명에 따른 매체의 기울기는 목재 펄프를 함유하는 종래 기술의 매체의 기울기의 절반이다. 따라서, 본 발명에 따른 매체는 목재 펄프 함유 매체와 비교하는 경우 고온 기관 오일에 노출 시 유의하게 더 긴 기간 동안 더 높은 파열 강도를 갖는다.

본 발명에 따른 매체의 그루브 깊이 (또는 코러게이션 깊이)는 고온 엔진 오일에서 안정적이고 전형적인 목재 펄프 함유 매체의 그루브 깊이 유지와 직접 비교가능하다는 것이 관찰되었다. 또한, 시트의 비교적 높은 % 수지 함량 (예를 들어 적어도 15% 또는 25%의 수지 함량)과 커플링된 본 발명에 따른 섬유질 매체의 비교적 무거운 평량 및 페놀 수지 시스템의 사용이 모두 조합되어 매체에 우수한 그루브형성 및 주름형성 특성뿐만 아니라 고온 오일 중의 높은 내구성을 부여한다는 것이 관찰된다.

실시예

시험 방법

평량: 평량을 TAPPI 표준 T 410 om-02에 따라 측정하고, 평방미터당 그램(gsm)으로 기록하였다.

캘리퍼 또는 두께: 매체의 캘리퍼 또는 두께는 Thwing Albert 89-100 두께 시험기를 사용하여 TAPPI 표준 T 411 om-05에 따라 결정하였다.

코러게이션 깊이는 편평한 매체 시트의 캘리퍼와 매체를 코러게이션시킨 후의 시트의 두께 사이의 차이이다.

공기 투과도: 매체의 공기 투과도, 또는 "에어 펌(air perm)"은, Textest AG (모델 FX3300)를 사용하여 0.5 인치 (2.7 mm)의 수차(water differential)로 TAPPI 표준 T 251 cm-85 (문헌["Air Permeability of Porous Paper, Fabric and Pulp Handsheets"])에 따라 측정하고, 때때로 cfm으로 지칭되는, 분당 샘플 면적의 평방피트당 입방피트 (cfm/sf) 단위의 공기의 유량으로 기록하였다. 공기 투과도는 또한 다공도, Frazier 또는 Textest로 또한 지칭될 수 있다.

파열 강도: 습윤 및 건조 파열 강도를 TAPPI 표준 T 403 om-22 (문헌["Bursting Strength of Paper"])에 따라 측정하고, kg_f/㎠으로 기록하였다.

매체의 강성은, Gurley 굽힘 저항 시험기 MOD 4171D (Gurley Precision Instruments)를 사용하여 TAPPI T489 om-92에 따라 결정하였다.

기공 크기: 매체 내의 기공의 크기는 Porometer G3 시리즈 (Quantachrome Instruments)를 이용하여 ASTM 316-03 (2011)에 따라 버블 포인트(bubble point) 방법을 사용하여 결정하고, 마이크로미터 (μm)로 기록하였다.

공극률은, 진공 하에서, 기공을 습윤시키는 n-부틸 알코올에 분석될 필터를 침지시킴으로써 침윤(imbibition) 방법에 의해 결정하였다 (필터 크기: 40mm X 40mm; 진공 펌프: 0.133 Pa (최종 압력), 50L/min의 배출 속도; 적어도 0.1 mg의 분해능(resolution)을 갖는 직시형(direct-reading) 저울을 사용함).

분진 보유력/입자 제거 효율: 다중통과(multipass) 시스템을 사용하는 윤활유 여과를 위한 ISO 4548-12에 따라, DHC (Dust Holding Capacity) 및 입자 제거 효율을 매체에 대해 결정하였다. 0.5 L/min의 시험 유동, 250 mL/min의 입자 주입 유동, 60 mg/L의 BUGL (Basic Upstream Gravimetric Level) (ISO Medium Test Dust), 12.3 psi의 말단 압력 강하, 6.375 인치의 원형 형상의 샘플 시험 직경, 및 분당 3.624 인치의 면속도(face velocity)를 사용하여 편평한 시트로서 매체를 시험하였다.

고온 오일 파열 강도를 결정하기 위해, 고온 오일 에이징을 140℃ +/- 0.1℃에서 500 시간 동안 유지되는 전형적인 엔진 오일 (예를 들어, Mobil 1)의 오일 조(bath)에 매체 샘플 (크기: 14 × 10 cm)을 넣음으로써 수행하였다. 매체 샘플의 "고온 오일 파열 강도"는, 제어되고 일정하게 증가하는 압력이 고무 다이어프램을 통해 7.07 ㎠의 면적에 적용되는 경우 매체 샘플의 파단을 야기하는 데 필요한 최대 정수압(hydrostatic pressure)으로서 정의된다. 이어서, 매체 샘플을 꺼내고, 약 5분 동안 냉각시키고, 과량의 오일을 샘플로부터 블로팅(blotting)시켰다. 이어서, Mullen 파열 강도 시험기를 사용하여 수분이 없는 샘플을 시험하였다. 결과를 파단 시 단위 면적당 힘 (예를 들어, ㎏/㎠ 또는 psi)으로 기록하였다.

달리 나타내지 않는다면, 단위 "um"는 "μm" 또는 마이크로미터에 상응한다.

필터 재료의 제조 (실시예 1)

여과 매체를 제조하기 위한 생성 공정은 예를 들어 습식 레이드 공정을 포함한다. 이러한 공정에서, 섬유질 재료를, 예를 들어, 선택적으로 첨가된 경우 섬유들을 분리된 상태로 유지시키고 취급 중에 섬유들이 얽히는 것을 방지하기 위한 계면활성제와 같은 섬유 분산 화학 첨가제의 존재 하에서 하이드로펄퍼(hydropulper)에서 먼저 분해시킨다. 미세유리가 분해되고 있는 경우, 미세유리 섬유가 함께 덩어리화되는 것을 방지하고 미세유리 섬유의 균일한 분산을 촉진하기 위해, 하이드로펄퍼의 pH를 산을 사용하여 2 내지 5의 범위의 pH로 또한 조정할 수 있다. 이어서, 각각의 요망되는 종류의 섬유를, 공급물 레시피(furnish recipe)에 따라 이들 각각의 정확한 비율로 하이드로펄퍼에 첨가한다. 약 1 내지10%, 특히 약 5%의 주도(consistency) (섬유 중량 대 물 부피)가 혼합 단계에서 바람직하다.

선택적 정제 단계 후, 이어서 섬유 공급물을 약 0.01 내지 0.02%의 주도로 희석시키고, 제지 기계 와이어 상에 웨브로 형성시킨다. 단일층 또는 다중층 헤드박스(headbox) 설계를 사용할 수 있다. 다중층 헤드박스 설계가 사용되는 경우, 1개 초과의 설계된 공급물 블렌드를 제지 기계 와이어 상에 연속적으로 침착시켜서, 이에 의해 다중층 습식 레이드 복합물을 생성시킬 수 있다.

일단 제지 기계 와이어 상에 존재하면, 습식 레이드 공급물의 물 함량은, 시트의 고형물 함량 비율이 대략 30 내지 40 중량%가 될 때까지 일련의 하이드로포일(hydrofoil) 및 진공 박스에 의해 이동하는 제지 기계 와이어를 통해 배수된다. 후속 건조기 섹션에서, 웨브를 대략 2% 이하의 수분 함량으로 건조시킨다.

이어서, 결합제 수지를, 바람직하게는 포화기 기계에서, 시트에 도입시킨다. 수지를 시트의 일면 또는 양면 상에 적용시킬 수 있다. 공정을 조정하여 시트의 일면 포화 또는 양면 포화를 달성할 수 있다. 시트에 적용되는 수지 조의 고형물 함량은 전형적으로 20 내지 40 중량%이다. 수지 조의 고형물 함량은 다중 가공 (장비) 및 (웨브로의) 적용 고려사항을 기반으로 선택된다. 고형물 함량 이외에, 수지 조 조성의 나머지는 용매, 예를 들어 메탄올, 물, 및/또는 다른 용매 성분이다.

수지를 시트에 적용시킨 후, 요망되는 생산 처리량을 수용하기에 충분히 빠른 속도로 용매가 증발되도록 웨브를 승온으로 가열함으로써 용매를 유리시킨다. 가열은 스팀 캔(steam can), 오븐, 이들의 조합, 및/또는 다른 가열 기술의 사용을 수반할 수 있다. 얻어진 매체는 "포화 건조(SD)"된 것으로 지칭될 수 있다.

용매 제거 후, 결합제 수지가 부분적으로 (예를 들어, 25 내지 65%로) 및/또는 완전히 경화되도록 승온으로 가열함으로써 매체를 예비 경화시킬 수 있다. 가열은 스팀 캔, 오븐, 이들의 조합, 및/또는 다른 가열 기술의 사용을 수반할 수 있다. 이렇게 얻어진 완전히 경화된 매체는 "포화 건조 경화(SDC)"된 것으로 지칭될 수 있다.

이러한 건조 공정 동안, 적용가능한 경우, 그루브 패턴(코러게이션)을 또한 시트 상에 부여할 수 있다. 이것은, 가장 바람직하게는, 생성된 습식 레이드 섬유질 시트를 상부 및 하부 고온 평활 롤들 둘 모두를 사용하여 열 (예를 들어, 최대 220℃) 및 가압 하에서 캘린더링하여, 이에 의해 바람직하게는 얻어진 시트의 공극률을, 대략 70 내지 95%, 예를 들어 코러게이션을 위해 특히 유익한 80 내지 90%의 범위로 조정함으로써 수행할 수 있다. 건조 공정에서 휘발성 물질 함량 비율을 웨브의 약 1 내지 10 중량%, 특히 약 4 내지 6 중량%의 미리결정된 수준으로 감소시킨다.

본 발명에 따른 예시적인 매체 (샘플 1 및 샘플 2)의 조성은 표 1에 나타나 있다.

[표 1]

본 발명에 따른 예시적인 웨브의 특성은 표 2에 나타나 있다.

[표 2]

실시예 2 (샘플 3 내지 샘플 6):

실시예 1에 기재된 방법을 사용하여, 멜라민 수지가 함침된 필터 매체를 생성시켰다 (샘플 3 내지 샘플 6). 샘플 5 및 샘플 6의 경우, 코러게이션된 필터 매체를 제조하기 위해, 상기 논의된 바와 같이 공극률을 약 70 내지 95%의 범위로 조정하기 위한 추가의 캘린더링 단계를 사용하였다. 시트 상의 코러게이션을 약 180 내지 220℃의 온도에서, 이어서 코러게이션이 완료된 후 80℃ 미만의 온도에서, 건조 공정 동안 부여하였다. 샘플 3 내지 샘플 6의 조성은 하기 표 2a에 제공되어 있다.

이렇게 얻어진 필터 매체의 특성은 표 3 및 표 4에 나타나 있다. 샘플 3의 매체는, 예를 들어 모터사이클 연료 매체 필터에 적합하다. 샘플 4의 매체는 자가-지지성이고, 세척가능하고, 플레인(plain)형, 예를 들어 편평하다. 이것은, 예를 들어 윤활(유) 및 공기 적용에 적합하다. 샘플 5의 매체는 자가-지지성이고, 세척가능하고, 코러게이션되어 있고, 예를 들어 윤활(유) 및 공기 적용에 적합하다.

[표 2a]

[표 3]

샘플 6의 필터 매체의 특성은 표 4에 나타나 있다. 매체는 자가-지지성이고, 주름형성가능하고, 코러게이션되어 있다.

[표 4]

실시예 2a:

실시예 1에 기재된 방법을 사용하여, 결합제 섬유를 포함하고 멜라민 수지가 함침되어 있는 필터 매체 (샘플 7) 또는 결합제 섬유를 포함하는 필터 매체 (샘플 8 내지 샘플 9)를 생성하였다. 샘플 7 내지 샘플 9 및 비교 샘플 1 내지 비교 샘플 3의 조성은 하기 표 5 및 표 6에 제공되어 있다.

[표 5]

이렇게 얻어진 필터 매체 (샘플 7 및 비교 샘플 1 내지 비교 샘플 3)의 고온 오일 파열 강도 특성은 도 2에 도시되어 있다.

[표 6]

실시예 3: 재료의 주름형성

재료에 주름형성하여 적합한 자가-지지성 주름형 독립형 구조물을 제공할 수 있다.

주름형성 공정에서, 매체를 2개의 롤러 사이에 로딩한다. 롤러 사이의 닙 갭(nip gap)과 닙 갭 사이의 스코어링 헤드(scoring head)는 주름을 위한 절첩 마크(fold mark)를 형성하는 것을 돕는다. 절첩 마크를 지나게 매체를 전진 이동시킴으로써 주름이 형성된다. 이어서 절첩부를, 15 내지 120초의 매우 짧은 체류 시간으로 150 내지 160 ℃의 예열 구역을 통하여 이동하게 한다.

이어서 절첩된 매체가 오븐을 통과하게 하여 5 내지 10분의 체류 시간 동안 180 ℃ 이상에서 잔류 경화를 완료하게 할 수 있다. 경화 오븐은 선택적이고, 매체가 경화되어 있지 않거나 이전 단계에서 부분적으로 경화된 경우에만 사용한다.

재료의 주름형성가능성은 주름을 형성하는 범위 또는 용이성을 반영할 것인 주름 각도에 의해 평가할 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 중요한 특징은 섬유질 매체의 제조 동안 주름 형성의 용이성과 고온 오일 접촉 시 주름 유지의 조합이다.

상기 기재된 바와 같이 가공되는 본 발명에 따른 예시적인 주름형 자가-지지성 웨브는 도면 부호 11이 주름형 재료를 지칭하는 도 3에 도시되어 있다.

상기 주어진 설명에 제공된 특정 실시예 및 하기에 제공되는 특정 실시 형태는 첨부된 청구범위의 범주 및/또는 적용가능성을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

특정 실시 형태

이하에서는 추가의 특정 실시 형태 및 이들의 적합한 특징부 조합이 기재된다:

1. 섬유질 웨브를 포함하는 오일 필터에 적합한 섬유질 매체로서, 섬유질 웨브는 (i) 합성 섬유; (ii) 선택적으로 적어도 하나의 첨가제; (iii) 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%의 농도로 존재하는 열경화성 결합제 및/또는 (iv) 적어도 하나의 결합제 섬유로부터 형성되거나 이들을 포함하는, 섬유질 매체. 가장 바람직하게는, 섬유질 웨브는 재생 셀룰로오스 섬유, 예를 들어 리오셀 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 포함하지 않는다. 적어도 하나의 결합제 섬유는 바람직하게는 섬유의 총 중량을 기준으로 2 내지 25 중량%의 양을 포함한다. 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 40 중량%, 바람직하게는 최대 30 중량% 또는 최대 20 중량%의 유리 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 70 중량%, 바람직하게는 최대 80 중량%의 열가소성 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 상기 열가소성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 15 내지 50 중량%, 예를 들어 20 내지 40 중량%의 양으로, 미연신 열가소성 섬유를 포함한다. 합성 섬유들은 열경화성 결합제 및/또는 결합제 섬유에 의해 내부적으로 결합되어 섬유질 웨브를 형성한다. 이렇게 얻어진 섬유질 매체는, 바람직하게는 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름 및 선택적인 코러게이션을 유지할 수 있는, 자가-지지성이고 선택적으로 코러게이션되고 주름형인 오일 필터를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 섬유질 매체는 천연 목재 펄프를 함유하지 않는다.

2. 실시 형태 1에 있어서, 열가소성 중합체, 실리카질 섬유, 예를 들어 유리 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 합성 섬유를 포함하고, 섬유의 적어도 30 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 80 중량%가 열가소성 중합체인, 섬유질 매체.

3. 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 섬유질 웨브는 (i) 적어도 70 중량%의 섬유, 예를 들어 적어도 80 중량%의 열가소성 중합체(들) 및 최대 40 중량%, 예를 들어 최대 30 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유를 함유하는, 섬유질 매체. 대안적인 실시 형태는, 섬유질 매체가 (ii) 적어도 70 중량%의 열가소성 중합체(들)의 섬유를 함유하는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 따른 섬유질 매체이다. 다른 대안적인 실시 형태는, 섬유질 매체가 재생 셀룰로오스 섬유, 예를 들어 리오셀 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 함유하지 않는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 따른 섬유질 매체이다.

4. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 열경화성 결합제는 함침된 섬유질 웨브를 포함하는, 섬유질 매체.

5. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 결합제 섬유는 2성분 결합제 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 결합제 섬유 또는 폴리비닐 알코올(PVOH) 결합제 섬유로부터 선택되는, 섬유질 매체. 바람직하게는, 이러한 결합제 섬유의 양은 섬유의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25 중량%, 예를 들어 1 내지 20 중량% 또는 2 내지 10 중량%이다.

6. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 적어도 하나의 첨가제는 난연제, 착색제, 소수성 작용제, 친수성 작용제, 습윤제, 항미생물제 또는 대전방지제로부터 선택되는, 섬유질 매체.

7. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 합성 섬유의 총 중량을 기준으로 15 내지 30 중량%, 특히 20 내지 25 중량%의 열경화성 결합제를 포함하는, 섬유질 매체.

8. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 열경화성 결합제는 열경화성 수지, 예를 들어 페놀 수지, 에폭시 수지 또는 멜라민계 중합체, 예를 들어 멜라민 포름알데히드, 또는 아크릴 수지, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 섬유질 매체.

9. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 제1 평균 직경이 예를 들어 1 um 미만인 제1 섬유 및 제2 평균 직경이 예를 들어 2 um 이상인 제2 섬유를 포함하며, 제1 평균 직경이 제2 평균 직경보다 작은 합성 섬유를 포함하는, 섬유질 매체. 바람직하게는, 상기 합성 섬유는 유리 섬유이다. 두 개 군의 섬유들의 중량비는 1:100 내지 100:1, 특히 1:10 내지 10:1이다.

10. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 합성 섬유는 미연신 섬유, 예를 들어 미연신 열가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를, 바람직하게는 섬유의 총 중량을 기준으로 15 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 양으로 포함하는, 섬유질 매체.

11. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 열가소성 섬유는, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등, 폴리알킬렌, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 예컨대, 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12 등, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되며, 특히 합성 섬유의 대부분이, 예를 들어 바람직하게는 합성 섬유의 70% 초과 또는 심지어 75% 초과로, 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 섬유질 매체.

12. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 합성 섬유는, 평균 섬유 직경이 0.1 um 내지 15 um, 예를 들어 1 내지 10 um이고 평균 섬유 길이가 1 내지 20 mm, 예를 들어 1 내지 10 mm 또는 1 내지 7 mm인 열가소성 합성 섬유를 포함하는, 섬유질 매체.

13. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 유리 섬유는 평균 섬유 직경이 0.4 내지 2.6 um인, 섬유질 매체.

14. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 40 중량% 또는 최대 30 중량% 또는 최대 20 중량% 또는 심지어 단지 최대 10 중량%의 재생 셀룰로오스 재료, 예를 들어 리오셀 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 포함하는, 섬유질 매체.

15. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유는, 유리 전이점 또는 융점이 130℃ 초과, 특히 150℃ 초과인 합성 재료의 섬유로 본질적으로 이루어지는, 섬유질 매체.

16. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유질 매체는 평균 두께가 0.6 내지 1.5 mm, 특히 0.7 내지 1.4 mm인, 섬유질 매체.

17. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유질 웨브는, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.5 mm의 코러게이션 깊이로, 코러게이션되는, 섬유질 매체.

18. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유질 매체는 나노섬유 코팅을 추가로 포함하며, 나노섬유 코팅은 나노섬유, 예를 들어 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리아미드(PA) 나노섬유를 포함하는, 섬유질 매체. 바람직하게는, 나노섬유 코팅의 두께는 50 내지 1000 nm이다. 바람직하게는, 나노섬유는 평균 섬유 직경이 50 내지 500 nm, 예를 들어 100 내지 300 nm이다. 바람직하게는, 나노섬유는 전기방사를 사용하여 적용된다. 바람직하게는, 나노섬유 코팅은 열경화성 결합제가 함침되어 있는 섬유질 웨브의 상부에 적용된다.

19. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유질 웨브는 습식 레이드된, 섬유질 매체.

20. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서,

- 섬유질 웨브의 평량이 50 내지 400 gsm, 예를 들어 100 내지 250 gsm이고;

- 오일에 대한 섬유질 웨브의 (공기) 투과도가 2 내지 600 cfm/sf이고;

- 140℃ 고온 오일 중의 500 시간 후 섬유질 웨브의 고온 오일 파열 강도가 적어도 20 psi 또는 적어도 30 psi인, 섬유질 매체.

21. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서,

- 열가소성 중합체의 섬유는 섬유질 웨브의 60 중량% 내지 88 중량%를 형성하고;

- 유리 섬유는 섬유질 웨브의 2 중량% 내지 30 중량%를 형성하고;

- 섬유질 웨브는, 페놀 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 멜라민 포름알데히드로 이루어진 열경화성 결합제로 제조된 코팅을 추가로 포함하며, 결합제의 양은 섬유질 웨브의 15 중량% 내지 30 중량%인, 섬유질 매체.

22. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 상기 섬유질 매체는 20 내지 60 mil의 캘리퍼에서 하기 매개변수들 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘의 조합, 특히 셋 모두를 나타내는, 섬유질 매체:

- 기계 방향으로 3,300 내지 10,000 mg, 특히 약 5,000 내지 8,000 mg의 강성 (SD);

- 15 마이크로미터 입자에 대한 여과 효율: 20 내지 99%, 특히 약 25 내지 98%; 및

- 70 내지 150 mg/in², 특히 95 내지 145 mg/in²의 오물 보유력.

23. 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유는 합성 섬유로만 이루어진, 섬유질 매체.

23. 실시 형태 1 내지 실시 형태 22의 여과 매체 또는 섬유질 매체를 제조하는 방법으로서,

- 물 중의, 합성 섬유, 선택적으로 적어도 하나의 결합제 섬유 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 섬유질 슬러리로부터 습식 레이드 웨브를 형성하는 단계;

- 웨브를 2% 이하의 수분 함량으로 건조시키는 단계;

- 열경화성 결합제에 의해 섬유들을 서로 결합시키도록, 건조된 웨브를 액체상의 열경화성 결합제의 조성물과 접촉시키는 단계; 및

- 섬유질 매체를 형성하도록 액체상을 제거하는 단계를 포함하고,

이렇게 얻어진 섬유질 매체는, 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 유지할 수 있는 자가-지지성 주름형 오일 필터 매체를 형성할 수 있는, 방법.

24. 실시 형태 23에 있어서, 건조된 웨브는 일면 또는 양면 상에서 열경화성 결합제의 액체 조성물로 포화되고, 후속하여 조성물의 액체상은, 특히 웨브를 가열함으로써, 제거되는, 방법.

25. 실시 형태 24에 있어서, 특히 웨브를 가열함으로써 조성물의 액체상을 제거하는 동안, 웨브는 예비 경화되고/되거나 코러게이션 패턴이 웨브 상에 적용되는, 방법.

26. 실시 형태 23 내지 실시 형태 25 중 임의의 실시 형태에 있어서, 섬유질 매체는 주름형성되고, 선택적으로 완전히 경화되어, 이에 의해 자가-지지성 주름형 오일 필터를 형성하는, 방법.

27. 실시 형태 23 내지 실시 형태 26에 있어서, 처리된 웨브의 총 중량으로부터 계산하여 휘발성 물질 함량이 10 중량% 미만, 특히 8 중량% 미만으로 감소되도록 결합제 조성물의 액체상이 제거되는, 방법.

28. 실시 형태 23 내지 실시 형태 27 중 임의의 실시 형태에 있어서, 매체는 섬유의 총 중량을 기준으로 적어도 15 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%, 특히 20 내지 25 중량%의 열경화성 결합제를 포함하는, 방법.

29. 실시 형태 23 내지 실시 형태 28 중 임의의 실시 형태에 있어서, 열경화성 결합제는 열경화성 수지, 예를 들어 페놀 수지, 에폭시 수지 또는 멜라민계 중합체, 예를 들어 멜라민 포름알데히드, 또는 아크릴 수지, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.

30. 실시 형태 23 내지 실시 형태 29 중 임의의 실시 형태에 있어서, 열가소성 섬유는, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등, 폴리알킬렌, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 예컨대, 나일론-6, 나일론 6,6, 나일론-6,12 등, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는, 방법.

31. 실시 형태 23 내지 실시 형태 30 중 임의의 실시 형태에 있어서, 상기 매체는 20 내지 60 mil의 캘리퍼에서 하기 매개변수들 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘의 조합, 특히 셋 모두를 나타내는, 방법:

- 70 내지 150 mg/in², 특히 95 내지 145 mg/in²의 오물 보유력.

32. 실시 형태 23 내지 실시 형태 31 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 여과 매체 또는 섬유질 매체.

33. (i) 실시 형태 1 내지 실시 형태 22 중 임의의 실시 형태에 따른 섬유질 매체 또는 (ii) 실시 형태 32에 따른 여과 매체 또는 섬유질 매체를 포함하는 오일 필터.

34. 실시 형태 33에 있어서, 오일 필터 매체는 주름형성되며, 선택적으로 코러게이션되는, 오일 필터.

35. 오일 및 부동제 및 이들의 분해 생성물의 조합에 의해 야기되는 실시 형태 32 내지 실시 형태 34에 따른 오일 필터의 손상을 방지하기 위한 열경화성 수지의 용도.

상기 기재된 바와 같은 본 발명의 실시 형태, 특정 실시 형태, 태양 및/또는 특징부의 모든 가능한 조합이 또한 본 명세서에 개시되어 있다.

Claims

섬유질 웨브를 포함하는 섬유질 매체를 포함하는 오일 필터로서, 상기 섬유질 웨브는,
- 합성 섬유;
- 선택적으로 적어도 하나의 첨가제; 및
- 상기 섬유질 웨브의 적어도 15 중량%의 농도로 존재하는 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유로부터 형성되고;
상기 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%의 유리 섬유를 포함하고;
상기 합성 섬유는 열경화성 결합제 및/또는 적어도 하나의 결합제 섬유에 의해 결합되어 상기 섬유질 웨브를 형성하며; 상기 섬유질 매체는 연소 기관에서 만나게 되는 범위의 온도를 갖는 오일과 접촉 시 주름을 유지하는 자가-지지성 주름형 오일 필터의 형태를 가지며;
상기 섬유질 매체는 추가의 기계적 지지층에 의해 보강되지 않고; 및
상기 합성 섬유는 미연신(undrawn) 섬유와, 열가소성 섬유로서 폴리에스테르, 폴리알킬렌, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 폴리아미드, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 열가소성 섬유 중 적어도 하나를 포함하는, 오일 필터.
제1항에 있어서, 상기 합성 섬유는 열가소성 중합체와, 실리카질 섬유와, 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되고, 합성 섬유의 적어도 30 중량%가 열가소성 중합체인, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 (i) 적어도 70 중량%의 열가소성 중합체(들)의 섬유 및 최대 40 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유를 함유하거나; (ii) 적어도 70 중량%의 열가소성 중합체(들)의 섬유를 함유하거나; (iii) 재생 셀룰로오스 섬유 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 함유하지 않는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 웨브에는 열경화성 결합제가 함침된, 오일 필터.
제4항에 있어서, 상기 열경화성 결합제는 열경화성 수지로부터 선택되는, 오일 필터.
제5항에 있어서, 상기 열경화성 수지는 페놀 수지, 에폭시 수지 또는 멜라민계 중합체, 또는 아크릴 수지, 또는 이들의 조합인, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결합제 섬유는 2성분 결합제 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 결합제 섬유 또는 폴리비닐 알코올(PVOH) 결합제 섬유로부터 선택되고; 및/또는 적어도 하나의 첨가제는 난연제, 착색제, 소수성 작용제, 친수성 작용제, 습윤제, 항미생물제 또는 대전방지제로부터 선택되는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 웨브를 포함하는 상기 섬유질 매체는 15 내지 30%의 열경화성 결합제를 포함하고, 이의 농도는 섬유질 웨브의 총 중량을 기준으로 계산되는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 합성 섬유는 제1 평균 직경이 2 um 이상인 제1 섬유 및 제2 평균 직경이 1 um 미만인 제2 섬유를 포함하고, 제1 평균 직경이 제2 평균 직경보다 큰, 오일 필터.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 합성 섬유는 평균 직경이 0.1 um 내지 15 um이고, 평균 길이가 1 내지 50 mm인 열가소성 합성 섬유를 포함하고; 및/또는 상기 유리 섬유는 평균 섬유 직경이 0.4 내지 2.6 um인, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 합성 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 40 중량%의 재생 셀룰로오스 재료 또는 비스코스 또는 이들의 조합을 포함하는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 평균 두께가 0.6 내지 1.5 mm이고, 및/또는 상기 섬유질 웨브는 코러게이션되는, 오일 필터.
제13항에 있어서, 상기 섬유질 웨브는 코러게이션(corrugation) 깊이가 0.1 내지 0.5 mm인, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 매체는 나노섬유 코팅을 추가로 포함하고, 상기 나노섬유 코팅은 전기방사 나노섬유를 포함하고; 및/또는 상기 섬유질 웨브는 습식 레이드된, 오일 필터.
제15항에 있어서, 상기 전기방사 나노섬유는 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리아미드(PA) 나노섬유인, 오일 필터.
제15항에 있어서, 상기 나노섬유 코팅은 두께가 50 내지 1000 nm인, 오일 필터.
제2항에 있어서,
- 상기 열가소성 중합체의 섬유는 상기 섬유질 웨브의 60 중량% 내지 88 중량%를 형성하고;
- 상기 유리 섬유는 상기 섬유질 웨브의 2 중량% 내지 30 중량%를 형성하고;
- 상기 섬유질 웨브는, 페놀 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 멜라민 포름알데히드로 이루어진 열경화성 결합제로 제조된 코팅을 추가로 포함하는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유질 매체는 주름형성되는, 오일 필터.
제19항에 있어서, 상기 섬유질 매체는 물결 모양으로 형성되는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오일 필터는 오일의 여과를 위해 사용되는, 오일 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오일 필터는 내연 기관 내의 오일의 여과를 위해 사용되는, 오일 필터.
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