KR20240038046A - 에어 필터용 여과재 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 과제는, 재생 가능 원료가 주성분이며, 또한 생분해성을 갖고, 더욱이는 충분한 발수성을 갖는 에어 필터용 여과재를 제공하는 것이다. 본 개시에 따른 에어 필터용 여과재는, 여과재를 구성하는 섬유가, 정제된 섬유와 비정제된 섬유를 포함하고, 상기 정제된 섬유가 피브릴화 라이오셀 섬유이며, 상기 비정제된 섬유가 생분해성 섬유이며, 상기 정제된 섬유와 상기 비정제된 섬유의 질량 비율(정제된 섬유／비정제된 섬유)이 3／97 ∼ 20／80의 범위이며, 또한, 상기 여과재가, 분자 중에 불소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 개시는, 공장 및 빌딩의 공조(空調), 자동차 객실, 에어컨, 공기 청정기, 개인용 보호구 등의 여러 가지의 분야에서 사용되는 에어 필터용 여과재(濾材)에 관한 것으로, 특히, 환경 부하가 작으며, 또한 사용 시의 여과 성능의 저하가 작은 에어 필터 여과재에 관한 것이다.
빌딩 공조 등에 사용되는 에어 필터용의 중·고성능 여과재로서는, 유리 섬유 여과재 및 멜트블로운 부직포 여과재가 주로 사용된다. 유리 섬유 여과재는, 불연성이기 때문에 사용 후에는 산업 폐기물로서 매립 처분된다. 이 때문에, 폐기 시의 환경 부하가 크다. 또한, 멜트블로운 부직포 여과재는, 원료로서 재생 불가능하고 유한한 화석 자원(PP 등)을 사용하고 있어, 소각 처분된 경우의 라이프 사이클 전체에서의 이산화탄소 배출량이 크다. 또한 사용 후에 환경에 유출된 경우, 분해되지 않고 환경 중에 계속 머무른다. 이상의 이유에 의해, 환경 부하가 작고, 재생 가능 원료가 주성분이며, 또한 생분해성을 갖는 여과재가 요망되고 있다.
이들 문제를 해결하기 위해, 피브릴화 라이오셀 섬유, 생분해성 섬유, 및 재생 섬유 또는 반합성 섬유를 함유하는 여과재가 제안되고 있다(특허문헌 1 또는 특허문헌 2 참조). 그러나, 라이오셀 섬유 등의 셀룰로오스계 섬유는 흡습성 및 흡수성이 높기 때문에, 고습도의 환경에서의 사용이나, 수분을 포함하는 기류나 더스트가 통과한 경우에, 섬유의 팽윤이나 여과재 구조의 변화를 일으켜, 에어 필터용 여과재의 여과 성능의 저하, 예를 들면, PF값의 저하를 일으키는 문제가 있다. 또, PF값은 수 1의 식에 의해 정의되고, 이 PF값이 높을수록, 더스트 입자의 포집 효율이 높으며, 또한 압력 손실이 낮은, 여과 성능이 높은 여과재인 것을 의미한다.
[수 1]
여기에서, 투과율[％] ＝ 100 ― 포집 효율[％]
상기의 문제를 해결하기 위해서는, 여과재에 발수성(撥水性)을 부여하는 방법이 유효하며, 에어 필터용 여과재에 발수성을 부여하는 방법으로서는, 불소계 발수제를 이용하는 방법이 널리 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3 또는 특허문헌 4 참조). 그러나, 불소계 발수제를 구성하는 퍼플루오로알킬 화합물은, 난분해성이며 또한 생물 축적성이 높기 때문에, 세계적으로 그 사용을 규제하는 움직임이 있어, 본 발명의 목적에는 적합하지 않다.
상기와 같이, 환경 부하가 작으며, 또한 사용 시의 여과 성능의 저하가 작은 여과재가 요구되고 있지만, 종래의 기술에서는, 이들의 특성을 겸비한 여과재를 얻는 것이 어려웠다. 따라서, 본 개시의 과제는, 재생 가능 원료가 주성분이며, 또한 생분해성을 갖고, 더욱이는 충분한 발수성을 갖는 에어 필터용 여과재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재는, 여과재를 구성하는 섬유가, 정제된 섬유와 비정제된 섬유를 포함하고, 상기 정제된 섬유가 피브릴화 라이오셀 섬유이며, 상기 비정제된 섬유가 생분해성 섬유이며, 상기 정제된 섬유와 상기 비정제된 섬유의 질량 비율(정제된 섬유／비정제된 섬유)이 3／97 ∼ 20／80의 범위이며, 또한, 상기 여과재가, 분자 중에 불소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 환경 부하가 작으며, 또한 사용 시의 여과 성능의 저하가 작은 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 비정제된 섬유인 상기 생분해성 섬유가, 재생 셀룰로오스 섬유, 천연 셀룰로오스 섬유 및 폴리젖산 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이에 따라, 높은 여과 성능과 생분해성을 갖는 여과재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 발수제의 주성분인 상기 탄화수소계 폴리머가, 아크릴폴리머인 것이 바람직하다. 이에 따라, 높은 발수성을 얻을 수 있어, 사용 시의 여과 성능의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 여과재가, 계면활성제를 포함하는 형태를 포함한다. 이에 따라, 높은 여과 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 계면활성제가, 제4급 암모늄염인 것이 바람직하다. 이에 따라, 더 높은 여과 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, MIL-STD-282에 규정된 발수성이, 100㎜ 수주(水柱) 높이 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 사용 시의 여과 성능의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 정제된 섬유인 상기 피브릴화 라이오셀 섬유는, 평균 섬유경이 0.3㎛ 이상, 최대 섬유경이 8㎛ 이하, 길이 가중 평균 섬유 길이가 1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 포집 효율 및 여과재의 인장 강도의 저하가 생기기 어렵다.
본 발명에 따른 에어 필터용 여과재에서는, 상기 비정제된 섬유인 상기 생분해성 섬유는, 섬유경이 5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 평균 섬유경이 5㎛ 이상이면, 정제된 섬유를 균일하게 분포시키기 위해 필요한 공극(空隙)을 유지할 수 있어, 압력 손실의 상승을 일으키기 어렵고, 여과재의 포집 효율의 저하도 일으키기 어렵다.
본 개시에 의해, 환경 부하가 작으며, 또한 사용 시의 여과 성능의 저하가 작은 여과재를 얻을 수 있다. 즉, 재생 가능 원료가 주성분이며, 또한 생분해성을 갖고, 더욱이는 피브릴화 라이오셀 섬유를 포함하는 셀룰로오스계 섬유의 흡습을 방지하기 위해 충분한 발수성을 갖는 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 대해서 실시형태를 나타내어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 기재에 한정하여 해석되지 않는다. 본 발명의 효과를 발휘하는 한, 실시형태는 여러 가지의 변형을 해도 된다.
본 실시형태에서의 라이오셀 섬유란, 용제로서 N-메틸모르폴린-N-옥사이드를 이용한 유기 용제 방사법(紡絲法)에 의해 방사된 재생 셀룰로오스 섬유이다. 유기 용제 방사법은, 셀룰로오스를 그대로 유기 용제에 용해시켜 방사하기 때문에, 분자의 절단이 적고, 평균 중합도가 다른 재생 셀룰로오스 섬유에 비해 높고, 섬유의 강직성(剛直性)이 높음과 함께, 섬유의 단면(斷面) 형상이 원형에 가까운 특징을 갖는다. 이 강직성과 단면 형상에 의해, 여과재 중의 공극을 유지하기 쉬워진다. 또한, 정제 후의 피브릴화 라이오셀 섬유도, 상기의 강직성과 단면 형상의 특징을 유지한다. 또한, 정제에 의해 피브릴화되면, 입자 포집에 기여하는 섬유의 표면적이 커지기 때문에, 포집 효율이 상승함과 함께, 섬유끼리의 얽힘이 많아지기 때문에, 여과재의 인장 강도가 상승한다.
본 실시형태에서의 정제된 섬유는, 피브릴화 라이오셀 섬유이며, 정제된 섬유의 배합량은, 여과재를 구성하는 전체 섬유 질량을 100부로 하면, 그 중, 3 ∼ 20부이며, 바람직하게는 5 ∼ 15부, 더 바람직하게는 5 ∼ 13부이다. 배합량이 3부보다 적으면, 충분한 포집 효율이 얻어지기 어렵고, 또한 섬유끼리의 얽힘이 적기 때문에 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는다. 한편, 배합량이 20부보다 많으면, 섬유끼리의 얽힘이 지나치게 많기 때문에 공극을 막아, 포집 효율의 상승에 비해 압력 손실이 크게 상승하여, PF값이 저하된다.
라이오셀 섬유를 피브릴화하기 위한 정제 방법으로서는, 나이아가라비터, PFI밀, 싱글 디스크 리파이너, 더블 디스크 리파이너 등의 정제기를 사용할 수 있다. 정제에 있어서는, 라이오셀의 섬유 길이를 지나치게 짧게 하지 않도록, 지나치게 강한 부하를 가하지 않고 정제하는 것이 바람직하다.
라이오셀 섬유의 정제를 진행시키면, 섬유가 절단되어 섬유 길이가 짧아진다. 섬유 길이가 지나치게 짧아지면, 시트 형성 후의 공극을 메워 버리기 때문에, 압력 손실이 높아질 우려가 있다. 본 발명에서 사용하는 피브릴화 라이오셀 섬유는, 길이 가중 평균 섬유 길이가 1㎜ 이상인 것이 바람직하고, 1 ∼ 3㎜인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 2㎜인 것이 더 바람직하다.
또, 피브릴화 라이오셀 섬유의 길이 가중 평균 섬유 길이는, ISO 16065-2:2007 「Determination of fibre length by automated optical analysis-Part2」에 따라서 측정했다.
라이오셀 섬유는, 정제에 의해 피브릴화가 진행되어 섬유경이 가늘어진다. 본 실시형태에서 사용하는 피브릴 라이오셀 섬유의 평균 섬유경은 0.3㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 1.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.3 ∼ 0.8㎛인 것이 더 바람직하다. 피브릴화 라이오셀 섬유의 최대 섬유경은 8㎛ 이하인 것이 바람직하고, 6㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 평균 섬유경이 0.3㎛ 미만이면, 피브릴화의 진행에 수반하여 섬유가 절단되고, 여과재의 인장 강도가 낮아짐과 함께, 공극을 유지할 수 없게 되어, 포집 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 평균 섬유경이 1.0㎛를 초과하고, 및 최대 섬유경이 8㎛를 초과하면, 입자 포집에 기여하는 섬유의 표면적이 작아져, 포집 효율이 저하될 우려가 있다.
또, 본 실시형태에서의 섬유경은, 전자 현미경을 이용하여 여과재의 표면의 사진 촬영을 행하고, 얻어진 전자 현미경 사진에 횡 방향으로 직선을 1개 그어, 그 직선과 섬유와의 교점에서의 섬유경을 계측했다. 평균 섬유경은, 측정 200점의 산술 평균값으로 했다.
본 실시형태에서의 비정제된 섬유는, 정제되어 있지 않은 생분해성 섬유이며, 재생 셀룰로오스 섬유, 천연 셀룰로오스 섬유 및 폴리젖산 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 같은 종류의 섬유에 대해서 섬유경이 다른 섬유를 배합해도 된다.
본 실시형태에서의 비정제된 섬유의 배합량은, 여과재를 구성하는 전체 섬유 질량을 100부로 하면, 그 중, 80 ∼ 97부이다. 배합률이 이 범위를 벗어나면, 상기의 정제된 섬유의 배합량의 범위를 벗어나게 된다.
재생 셀룰로오스 섬유란, 셀룰로오스를 원료로 하여, 비스코스법에 의해 방사된 비스코스 레이온 섬유나, 유기 용매 방사법에 의해 방사된 라이오셀 섬유 등이다. 이들은, 목재 펄프를 원료로 한 재생 가능 재료이며, 토중(土中) 매몰 생분해성 및 해양 생분해성을 갖고 있다.
천연 셀룰로오스 섬유란, 식물로부터 취출된 셀룰로오스를 주체로 한 섬유이며, 목재 펄프, 코튼린터 펄프, 마(麻) 펄프, 케나프 펄프, 목재 펄프를 알칼리 처리하여 얻어지는 마셀화 펄프 등이 있다. 이들은, 식물을 원재료로 한 재생 가능 원료이며, 토중 매몰 생분해성을 갖고 있다.
폴리젖산 섬유란, 바이오매스 유래의 전분을 원료로 하여 당화(糖化) 및 발효에 의해 얻어진 젖산을 화학적으로 중합한 폴리머를 주체로 하여 방사한 섬유이다. 이는, 옥수수 등을 원료로 한 재생 가능 재료이며, 토중 매몰 생분해성을 갖고 있다. 또한 폴리젖산 섬유는, 셀룰로오스계 섬유와는 달리 열가소성을 갖고 있기 때문에, 열융착에 의해 여과재에 인장 강도를 부여하거나, 또는 여과재에 열성형성을 부여할 수 있다. 폴리젖산 섬유는, 원료가 식료와 경합하기 때문에, 여과재 물성을 허용할 수 있는 범위에서, 배합량을 낮게 억제하는 것이 바람직하다. 폴리젖산 섬유의 배합량은, 여과재 중의 섬유 전체 중, 바람직하게는 0 ∼ 30부이며, 보다 바람직하게는 0 ∼ 20부이다. 즉, 비정제된 섬유의 배합량은, 여과재를 구성하는 전체 섬유 질량을 100부로 하면, 그 중, 80 ∼ 97부이며, 폴리젖산 섬유를 n부 배합하는 경우에는, 재생 셀룰로오스 섬유 및 천연 셀룰로오스 섬유의 합계량(한쪽만인 경우를 포함함)을 (80 ― n) ∼ (97 ― n)부 배합한다. 단, n은 30부 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서의 비정제된 섬유는, 평균 섬유경이 5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 ∼ 40㎛이며, 더 바람직하게는 7 ∼ 35㎛이다. 평균 섬유경이 5㎛보다 가늘면, 정제된 섬유를 균일하게 분포시키기 위해 필요한 공극을 유지하는 것이 어려워져, 압력 손실의 상승을 일으킬 우려가 있다. 한편, 평균 섬유경이 40㎛를 초과하면, 정제된 섬유와의 섬유경의 차이가 크기 때문에, 여과재의 구멍 직경(孔徑)의 편차가 커져, 포집 효율의 저하를 일으킬 우려가 있다.
본 실시형태에서의 발수제는, 사용 중의 여과 성능의 저하를 방지하는데 충분한 발수성을 부여하기 위해 이용되는, 분자 중에 불소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제이며, 아크릴폴리머를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 분자 중에 불소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 한다는 것은, 발수제의 폴리머 성분 중 50질량％ 이상이, 바람직하게는 80질량％ 이상이, 더 바람직하게는 90질량％ 이상이, 탄화수소를 골격으로 하고, 산소나 질소 등을 포함하는 유기 화합물로 이루어지는 폴리머로 이루어지는 것이다. 아크릴폴리머를 주성분으로 하는 발수제는, 원료 모노머인 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르의 에스테르 부분의 탄소수를 많게 함으로써, 발수성을 높게 할 수 있다. 여기에서, 아크릴폴리머를 주성분으로 한다는 것은, 발수제의 폴리머 성분 중 50질량％ 이상이, 바람직하게는 80질량％ 이상이, 더 바람직하게는 90질량％ 이상이, 아크릴산에스테르 및／또는 메타크릴산에스테르를 주된 원료 모노머로 하여 중합된 폴리머로 이루어지는 것이다. 또한, 상기 에스테르 부분의 탄소수는, 9개 이상이 바람직하고, 12개 이상이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서의 여과재의 발수성은, 바람직하게는 100㎜ 수주 높이 이상이며, 보다 바람직하게는 150㎜ 수주 높이 이상, 더 바람직하게는 200㎜ 수주 높이 이상이다. 여과재 중의 발수제 함유량은, 필요로 하는 발수성이 얻어지며, 또한 여과재의 생분해성을 저해하지 않는 범위로 할 필요가 있다. 여과재 전체에서의 발수제 함유량은 고형분으로 0.3 ∼ 2.0질량％가 좋고, 바람직하게는 0.3 ∼ 1.0질량％이며, 더 바람직하게는 0.3 ∼ 0.5질량％이다.
본 실시형태에서의 계면활성제는, 여과재 중의 섬유끼리 지나치게 밀착하는 것을 방지하여 여과 성능을 향상시키기 위해 이용된다. 여러 가지의 조성 및 이온성을 갖는 계면활성제 중에서, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 선택할 수 있다. 특히, 여과 성능을 향상시키는 효과가 높은, 제4급 암모늄염이 바람직하다. 또한, 제4급 암모늄염은 항균성을 갖기 때문에, 여과재에의 항균성의 부여가 가능하다. 여과재 중의 계면활성제 함유량은, 여과재의 생분해성을 저해하지 않는 범위로 할 필요가 있다. 여과재 전체에서의 계면활성제 함유량은 고형분으로 0 ∼ 1.0질량％가 좋고, 바람직하게는 0 ∼ 0.5질량％이며, 더 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5질량％이다.
본 실시형태에서의 여과재의 평량은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 25 ∼ 350g／㎡, 보다 바람직하게는 50 ∼ 250g／㎡, 더 바람직하게는 70 ∼ 150g／㎡이다.
본 실시형태에서의 여과재의 PF값은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 5 이상이며, 보다 바람직하게는 7 이상이다.
본 실시형태에서의 여과재의 인장 강도는, 용도나 후가공의 방법에 따라 필요해지는 인장 강도가 달라, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.4kN／m 이상, 보다 바람직하게는 0.6kN／m 이상이다.
본 실시형태의 여과재는, 습식 초지법을 이용하여 제조된다. 즉, 여과재를 구성하는 섬유를 펄퍼(pulper) 등의 분산기를 이용하여 수중(水中)에 분산시켜, 얻어진 섬유 슬러리를 와이어 상에 퇴적 및 탈수하여 시트를 형성하고, 얻어진 습윤 시트를 열풍 드라이어나 실린더 드라이어 등의 건조기를 이용하여 건조시켜, 건조 시트로서의 여과재를 얻는다. 발수제 및 계면활성제를 부여하는 경우는, 건조 전의 습윤 시트에 대하여, 수분산액 상태에서 스프레이 또는 침지 등의 함침 처리에 의해 부여되어, 건조된다. 또한, 발수제만을 부여하는 경우에는, 건조 후의 건조 시트에 부여해도 된다.
실시예
이하에, 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
라이오셀 섬유(섬도 1.7dtex(섬유경 12㎛), 섬유 길이 4㎜, 제조원: Lenzing AG)에 대하여, 나이아가라비터를 이용하여 정제 처리를 행하고, 평균 섬유경이 0.7㎛, 최대 섬유경 3.5㎛, 길이 가중 평균 섬유 길이가 1.1㎜인 피브릴화 라이오셀 섬유를 얻었다.
정제된 섬유로서 얻어진 피브릴화 라이오셀 섬유, 및
비정제된 섬유로서, 다음에 열거하는,
라이오셀 섬유(섬도 1.7dtex(섬유경 12㎛), 섬유 길이 4㎜, 제조원: Lenzing AG),
레이온 섬유(1)(섬도 0.6dtex(섬유경 7㎛), 섬유 길이 4㎜, 제품명: 레이온 코로나 SD, 제조원: DAIWABO RAYON CO., LTD.,
레이온 섬유(2)(섬도 2.2dtex(섬유경 14㎛), 섬유 길이 5㎜, 제품명: 레이온 코로나 SB, 제조원: DAIWABO RAYON CO., LTD.),
레이온 섬유(3)(섬도 9.0dtex(섬유경 28㎛), 섬유 길이 8㎜, 제품명: 레이온 코로나 CD, 제조원: DAIWABO RAYON CO., LTD.),
마셀화 펄프 섬유(평균 섬유경 34㎛, 평균 섬유 길이 2.8㎜), 제품명: Porocenia, 제조원: Rayonier Inc.),
코튼린터 섬유(평균 섬유경 18㎛, 평균 섬유 길이 2㎜, 제품명: PS711, 제조원: Shandong Silver Hawk Chemical Fiber Co.),
폴리젖산 단일 섬유(섬도 1.7dtex(섬유경 13㎛), 섬유 길이 5㎜, 융점 170℃, 제품명: TERRAMAC PL01, 제조원: UNITIKA LTD.),
또는 폴리젖산 심초 섬유(섬도 2.2dtex(섬유경 15㎛), 섬유 길이 5㎜, 심부 융점 170℃, 초부 융점 130℃, 제품명: TERRAMAC PL80, 제조원: UNITIKA LTD.),
중 어느 것을,
표 1 ∼ 표 3에 나타낸 부수 비율로 혼합하여, 슬러리 농도가 0.5질량％가 되도록 수돗물을 더하고 펄퍼를 이용하여 이해(離解)하여 섬유 슬러리를 얻었다. 다음으로, 표 1 ∼ 표 3에 나타낸 평량이 되도록 계량한 섬유 슬러리를, 수초(手抄) 장치를 이용하여 초지하여 습윤 시트를 얻었다. 단, 비교예 3은 피브릴화 라이오셀 섬유를 이용하지 않고 습윤 시트를 제작했다.
다음으로, 얻어진 습윤 시트에, 아크릴폴리머를 주성분으로 하는 발수제(제품명: UNIDYNE XF-5005, 제조원: DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조)의 물 희석액을, 여과재 중의 발수제 함유량이 고형분으로 0.3질량％가 되도록 함침 처리에 의해 부여하여, 130℃의 로터리 드라이어에서 건조하여, 실시예 및 비교예의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 단, 비교예 6은 발수제의 함침 처리를 행하지 않았다. 또한, 실시예 17의 함침 처리는 하기의 방법으로 행했다.
실시예 17은, 얻어진 습윤 시트에, 아크릴폴리머를 주성분으로 하는 발수제(제품명: UNIDYNE XF-5005, 제조원: DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 제조)와 제4급 암모늄염 계면활성제(제품명: CATIOGEN TMP, 제조원: DKS Co. Ltd.)의 혼합수 희석액을, 여과재 중의 발수제 함유량이 고형분으로 0.3질량％, 계면활성제 함유량이 고형분으로 0.2질량％가 되도록 함침 처리에 의해 부여하여, 130℃의 로터리 드라이어에서 건조하여, 에어 필터용 여과재를 얻었다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
실시예 및 비교예에서 얻어진 에어 필터용 여과재의 평가는, 이하에 나타내는 방법을 이용하여 행했다.
(1) 평량[g／㎡]
JIS P 8124:2011에 따라서 측정했다.
(2) 두께[㎜]
JIS P 8118;1998에 따라서 측정했다. 또, 측정 압력은 50㎪로 했다.
(3) 밀도[g／㎤]
JIS P 8118;1998에 따라서 측정했다.
(4) 압력 손실[㎩]
유효 면적 0.01㎡의 에어 필터용 여과재에, 면 풍속 5.3㎝／초로 통풍했을 때의 차압(差壓)을 미차압계로 측정했다.
(5) 투과율 및 포집 효율[％]
라스킨 노즐(laskin nozzle)에서 발생시킨 다분산 폴리알파올레핀(이하, PAO라고 약기함) 입자를 포함하는 공기를, 유효 면적 0.01㎡의 에어 필터용 여과재에, 면 풍속 5.3㎝／초로 통풍했을 때의 여과재의 상류 및 하류에 있어서의 PAO 입자의 개수를, 레이저 파티클 카운터 KC-22B(RION CO., LTD. 제조)를 사용하여 측정하고, 투과율을 하류 개수／상류 개수 × 100의 식으로부터 계산했다. 또한, 포집 효율을 100 ― 투과율의 식으로부터 계산했다. 또, 대상 입자경은 0.3㎛로 했다.
(6) PF값
PF값은, 압력 손실과 투과율의 측정값으로부터, (수 1)의 식으로부터 구했다. PF값이 높을수록, 낮은 압력 손실로 높은 포집 효율(즉 낮은 투과율)을 갖는 여과재인 것을 의미한다.
[수 1]
여기에서, 투과율[％] ＝ 100 ― 포집 효율[％]
(7) 발수성
MIL-STD-282에 따라서 측정했다.
(8) 인장 강도
JIS P 8113-2006 「종이 및 판지(板紙) ― 인장 특성의 시험 방법 ― 제2부: 정속 신장법」에 따라서 측정했다.
(9) 걸리(gurley) 강도
JAPAN TAPPI지 펄프 시험 방법 No.40:2000에 따라서 측정했다.
(10) 생분해성
여과재 샘플을 토양 중에 6개월간 매설하고, 그 후, 여과재 형상을 확인한다. 6개월 후에 여과재 형상을 유지하고 있지 않은 것을 ○, 거의 형상에 변화가 없는 것을 ×로 했다.
(11) 열성형성
깊이 3㎜의 요철을 상하에 갖는 열성형 금형을 200℃로 가열하고, 그 사이에 여과재를 두고, 1kgf／c㎡의 압력으로 5초간 가압하여 열성형을 행하고, 성형된 여과재의 성형 깊이와 찢어짐을 평가했다. 성형 깊이가 2㎜ 이상이며, 찢어짐이 없는 것을 ○, 엠보스 깊이가 2㎜ 미만, 또는 찢어짐이 있는 것을 ×로 했다.
또, 열성형성의 평가는, 실시예 2, 14 ∼ 16에서만 행했다.
표 1 및 표 2는, 평량을 일정하게 하여, 정제된 섬유의 배합량 및 비정제된 섬유의 종류의 영향을 나타낸 결과, 또한, 발수제를 함유하지 않는 경우 및 계면활성제를 함유하는 경우의 결과를 나타내고 있다. 이들 결과로부터, 정제된 섬유의 배합량이 20부보다 많은 비교예 1 및 4에서는, PF값이 5 미만으로 낮았다. 정제된 섬유의 배합량이 3부 미만인 비교예 2, 3 및 5에서는, 인장 강도가 0.4kN／m 미만으로 낮았다. 비정제된 섬유로서 폴리젖산 섬유를 배합한 실시예 14 ∼ 16에서는, 인장 강도가 높고, 열성형성이 부여되었다. 발수제를 함유하지 않는 비교예 6에서는, 발수성이 발현되지 않았다. 계면활성제를 함유한 실시예 17에서는, 계면활성제를 함유하지 않는 실시예 2보다 PF값이 높았다.
표 3은, 압력 손실의 최대값이 40㎩이 되도록 섬유의 부수 비율을 조정한 경우의, 평량의 영향을 나타낸 결과이다. 실시예 18 ∼ 28은, 평량을 25 ∼ 350g／㎡의 범위에서 조정된 예이지만, 모두 생분해성을 가지면서, PF값 및 발수성이 양호한 에어 필터용 여과재가 되었다.
본 발명의 에어 필터용 여과재는, 공장 및 빌딩의 공조, 자동차 객실, 에어컨, 공기 청정기, 개인용 보호구 등의 여러 가지의 분야에서 사용되는 에어 필터용 여과재에 이용할 수 있다.
Claims (8)
- 여과재를 구성하는 섬유는, 정제된 섬유와 비정제된 섬유를 포함하고,
상기 정제된 섬유는 피브릴화 라이오셀 섬유이며,
상기 비정제된 섬유는 생분해성 섬유이며,
상기 정제된 섬유와 상기 비정제된 섬유의 질량 비율(정제된 섬유／비정제된 섬유)은 3／97 ∼ 20／80의 범위이며, 또한,
상기 여과재는, 분자 중에 불소를 포함하지 않는 탄화수소계 폴리머를 주성분으로 하는 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항에 있어서,
상기 비정제된 섬유인 상기 생분해성 섬유는, 재생 셀룰로오스 섬유, 천연 셀룰로오스 섬유 및 폴리젖산 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발수제의 주성분인 상기 탄화수소계 폴리머는, 아크릴폴리머인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과재는, 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제4항에 있어서,
상기 계면활성제는, 제4급 암모늄염인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
MIL-STD-282에 규정된 발수성은, 100㎜ 수주 높이 이상인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정제된 섬유인 상기 피브릴화 라이오셀 섬유는, 평균 섬유경이 0.3㎛ 이상, 최대 섬유경이 8㎛ 이하, 길이 가중 평균 섬유 길이가 1㎜ 이상인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비정제된 섬유인 상기 생분해성 섬유는, 섬유경이 5㎛ 이상인 것을 특징으로 하는, 에어 필터용 여과재.
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