KR101195133B1

KR101195133B1 - 백 필터용 여과재

Info

Publication number: KR101195133B1
Application number: KR1020120008710A
Authority: KR
Inventors: 김익수; 김병석; 케이 와타나베; 이재환
Original assignee: 신슈 다이가쿠; 주식회사 톱텍
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-10-29
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013022569A; JP5798399B2

Abstract

본 발명은 백 필터용 여과재에 관한 것으로서, 통기성을 가진 기재층(10)과, 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층(20)과, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합하기 위한 접합부(30)를 구비하고, 포진용 나노 섬유(20)에는 적어도 한 종류의 도전체가 부착되어 있고, 또한 기재층(10)과 포진용 복합 나노 섬유층(20)을 접합 부재(30)로 접합한 구조를 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써 포진용 나노 섬유층(20)에 도전성을 갖게 할 수 있고, 포진용 나노 섬유층(20)을 전기적으로 접지하는 것에 의해 백 필터용 여과재(1A)에는 정전기가 축적되기 어려워지고, 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

백 필터용 여과재{Filter medium for bag filter}

본 발명은 백 필터용 여과재, 백 필터용 여과재의 제조 장치, 백 필터용 여과재의 제조 방법 및 백 필터에 관한 것이다.

종래, 통기성을 가진 기재층과 분진을 포착하기 위한 나노 섬유층(포진(捕塵)용 나노 섬유층이라고 함)을 접합한 구조를 가진 백 필터용 여과재가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

도 10은 종래의 백 필터용 여과재(900)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 종래의 백 필터용 여과재(900)는 도 10에 도시한 바와 같이, 통기성을 가진 기재층(910)과 포진용 나노 섬유층(920)을 접합한 구조를 갖는다. 이와 같이 구성된 종래의 백 필터용 여과재(900)는 기재층(910)과 포진용 나노 섬유층(920)을 접합한 구조로 되어 있으므로, 높은 기계적 강도를 갖고, 또한 높은 분진 포착 능력을 가진 백 필터용 여과재로 하는 것이 가능해진다. 이 때문에 이와 같은 백 필터용 여과재(900)를 이용하여 제조된 백 필터는 높은 분진 포착 능력을 갖고, 또한 포착한 분진을 적절히 제거함으로써, 장기간 사용할 수 있는 우수한 백 필터가 된다.

일본 공표특허공보 제2010-525938호

그러나, 이와 같은 종류의 백 필터용 여과재는 정전기가 축적되기 쉽다는 과제가 있다. 이 때문에 이와 같은 백 필터용 여과재를 이용하여 백 필터를 제조한 경우, 상기 백 필터도 정전기가 축적되기 쉬워지고, 상기 백 필터의 분진 제거를 실시할 때, 포착한 분진을 제거하는 작업(분진 제거 작업이라고 함)이 곤란해진다는 과제가 있다.

따라서 본 발명은 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 백 필터용 여과재를 제공하고, 또한 이와 같은 백 필터용 여과재를 제조 가능한 백 필터용 여과재 제조 장치 및 백 필터용 여과재 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 이와 같은 백 필터용 여과재를 이용하는 것에 의해, 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 백 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

［1］본 발명의 백 필터용 여과재는 기재층과, 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층과, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하기 위한 접합 부재를 구비하며, 상기 포진용 나노 섬유에는 도전체가 부착되어 있고, 또한 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 상기 접합 부재로 접합한 구조를 가진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 백 필터용 여과재에 의하면, 포진용 나노 섬유에는 도전성 물질이 부착되어 있는 구성으로 되어 있으므로 포진용 나노 섬유층에 도전성을 갖게 할 수 있고, 포진용 나노 섬유층의 소정 부분을 전기적으로 접지하는 것에 의해 백 필터용 여과재에는 정전기가 대전(帶電)하기 어려워지고, 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 포진용 나노 섬유에 도전체를 부착시켜 두면, 정전기의 축적을 억제할 수 있는 효과 외에 특정 종류의 분진을 효율적으로 흡착 가능하게 하는 효과도 얻어진다.

［2］본 발명의 백 필터용 여과재에서 상기 도전체는 도전체 증착법에 의해 부착되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 도전체를 포진용 나노 섬유 전체를 피복하도록 부착시킬 수 있으므로, 포진용 나노 섬유층은 전체적으로 도전성을 갖게 된다.

［3］본 발명의 백 필터용 여과재에서는 상기 도전체로서 복수 종류의 도전체를 이용하는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.

이와 같이, 복수 종류의 도전체를 포진용 나노 섬유에 부착시켜 두는 것에 의해, 복수 종류의 각 도전체에 대응한 특정의 분진을 효율적으로 흡착할 수 있는 효과가 얻어진다.

［4］본 발명의 백 필터용 여과재에서는 상기 기재층을 구성하는 재료의 융점을 "T1", 상기 접합 부재를 구성하는 재료의 융점을 "T2", 상기 포진용 나노 섬유층을 구성하는 재료의 융점을 "T3"으로 할 때, 「T1＞T2」, 또한 「T3＞T2」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 열압착에 의해 기재층과 포진용 복합 나노 섬유층을 접합 부재로 접합한 구조로 할 수 있고, 이때, 기재층 및 포진용 나노 섬유층에 미치는 영향을 적게 할 수 있다.

［5］본 발명의 백 필터용 여과재에서는 상기 기재층을 구성하는 재료의 융점(T1), 상기 접합용 나노 섬유층을 구성하는 재료의 융점(T2), 상기 포진용 나노 섬유층을 구성하는 재료의 융점(T3)은 「T1-T2≥10℃」, 또한 「T3-T2≥10℃」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

접합 부재에 융점을 이와 같이 설정함으로써, 기재층 및 포진용 나노 섬유층에 거의 영향을 미치지 않고, 확실히 기재층과 포진용 복합 나노 섬유층을 접합 부재로 접합시킬 수 있다.

［6］본 발명의 백 필터용 여과재에서 상기 포진용 나노 섬유층은 상기 접합 부재의 접합면과 반대측 면에 상기 포진용 나노 섬유층을 보호하기 위한 커버층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 포진용 나노 섬유층을 보호할 수 있고, 본 발명의 백 필터용 여과재를 이용하여 백 필터를 제조한 경우, 상기 백 필터를 장수명화할 수 있다.

［7］본 발명의 백 필터용 여과재에서 상기 포진용 나노 섬유층은 전해 방사법에 의해 형성되고, 상기 접합 부재는 접합용 나노 섬유로 이루어진 접합용 나노 섬유층으로서 형성되며, 또한 상기 접합용 나노 섬유층은 전해 방사법에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

포진용 나노 섬유층 및 접합용 나노 섬유층이 전계 방사법에 의해 형성된 것이므로, 통기성이 우수하고, 높은 분진 포착 능력을 가진 백 필터용 여과재로 할 수 있다.

［8］본 발명의 백 필터용 여과재에서 상기 결합용 나노 섬유층의 밀도는 0.01g/㎡~20g/㎡의 범위 내인 것이 바람직하다.

접합용 나노 섬유층의 접합용 나노 섬유층의 밀도량을 이와 같은 범위 내로 설정함으로써, 기재층과 포진용 나노 섬유층을 접합하기 위해 충분한 양의 접합 나노 섬유를 가지므로 기재층과 포진용 나노 섬유층을 벗겨지기 어렵게 할 수 있고, 또한, 백 필터용 여과재의 틈을 매립할 정도의 양도 없으므로 충분한 통기도를 유지할 수 있다.

［9］본 발명의 백 필터용 여과재에서는 상기 포진용 나노 섬유의 평균 직경을 "D1"로 하고, 상기 접합용 나노 섬유의 평균 직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써 접합용 나노 섬유층이 기재층과 포진용 나노 섬유층을 접합시킬 때, 기재층과 포진용 나노 섬유층의 접합 상태를 적절하게 할 수 있다. 즉, 「D2/D1」가 0.01 미만인 경우에는 기재층과 포진용 나노 섬유층을 충분히 접합시킬 수 없고, 「D2/D1」가 0.50을 초과하는 경우에는 접합용 나노 섬유의 평균 직경이 커져 백 필터용 여과재의 통기도를 저하시킬 가능성이 있으므로, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

［10］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 장치는,［1］에 기재된 백 필터용 여과재를 제조하기 위한 백 필터용 여과재 제조 장치로서, 기재층과 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층과, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하기 위한 접합 부재를 구비하고, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 상기 접합 부재로 접합한 구조를 가진 나노 섬유 복합체를 제조하는 나노 섬유 복합체 제조 장치와, 상기 포진용 나노 섬유에 적어도 한 종류의 도전체를 부착시키기 위한 도전체 부착 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 본 발명의 백 필터용 여과재를 제조할 수 있다.

［11］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 장치에서 상기 나노 섬유 복합체 제조 장치는 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층의 사이에 상기 접합 부재를 개재시킨 상태로 열압착하는 것에 의해 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하는 접합 장치를 구비한 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합 부재에 의해 높은 강도로 접합시킬 수 있다.

［12］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 장치에서 상기 도전체 부착 장치는 도전체 증착 장치로서, 상기 도전체 증착 장치에 의해 상기 포진용 나노 섬유층에 상기 도전체를 부착시키는 것이 바람직하다.

이것에 의해 포진용 나노 섬유 전체에 도전체를 입자 형상으로 부착시킬 수 있고, 포진용 나노 섬유 전체가 도전체에 의해 피복된 상태가 되며, 그것에 의해 포진용 나노 섬유층은 전체적으로 도전성을 갖게 된다.

［13］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 장치에서는, 상기 포진용 나노 섬유층의 상기 결합 부재의 접합면과 반대측 면에 상기 포진용 나노 섬유층을 보호하는 커버층을 형성하기 위한 커버층 형성 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 포진용 나노 섬유층에 커버층을 형성할 수 있고, 그것에 의해 포진용 나노 섬유층을 보호할 수 있으며, 본 발명의 백 필터용 여과재를 이용하여 백 필터를 제조한 경우, 상기 백 필터를 장수명화할 수 있다.

［14］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 장치에서 상기 접합 부재는 접합용 나노 섬유로 이루어진 접합용 나노 섬유층으로서 형성되어 있고, 상기 나노 섬유 복합체 제조 장치는 상기 접합용 나노 섬유의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제1 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해, 상기 기재층상에 상기 접합용 나노 섬유로 이루어진 상기 접합용 나노 섬유층을 형성하는 것에 의해, 상기 기재층과 상기 접합용 나노 섬유층이 적층된 구조를 가진 제1 나노 섬유 복합체를 생성하는 제1 전계 방사 장치와, 상기 포진용 나노 섬유의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제2 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해, 상기 제 1 나노 섬유 복합체상에 상기 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층을 형성하는 것에 의해 상기 제 1 나노 섬유 복합체와 상기 포진용 나노 섬유층이 적층된 구조를 가진 제2 나노 섬유 복합체를 생성하는 제2 전계 방사 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 결합 부재를 접합용 나노 섬유층으로 하는 것에 의해 통기성, 또 강도적으로도 우수한 백 필터용 여과재로 할 수 있다. 또한, 나노 섬유 복합체 제조 장치가 상기 제 1 전계 방사 장치 및 제2 전계 방사 장치를 포함하는 구성으로 되어 있는 것에 의해, 본 발명의 백 필터용 여과재를 효율적으로 제조할 수 있고, 안정된 품질의 백 필터용 여과재를 대량 생산할 수 있다.

［15］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 방법에서는,［1］에 기재된 백 필터용 여과재를 제조하기 위한 백 필터용 여과재 제조 방법으로서, 기재층과 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층과, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하기 위한 접합 부재를 구비하고, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 상기 접합 부재로 접합한 구조를 가진 나노 섬유 복합체를 제조하는 나노 섬유 복합체 제조 공정과, 상기 포진용 나노 섬유에 도전체를 부착시키기 위한 도전체 부착 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 공정을 실시하는 것에 의해, 상기 본 발명의 백 필터용 여과재를 제조할 수 있다.

［16］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 방법에서, 상기 나노 섬유 복합체 제조 공정은 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층의 사이에 상기 접합 부재를 개재시킨 상태로 열압착함으로써, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하는 접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합 부재에 의해 높은 강도로 접합시킬 수 있다.

［17］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 방법에서 상기 도전체 부착 공정은 도전체 증착 장치에 의해 상기 포진용 나노 섬유층에 상기 도전체를 부착시키는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 포진용 나노 섬유 전체에 도전체를 입자 형상으로 부착시킬 수 있고, 포진용 나노 섬유 전체가 도전체에 의해 피복된 상태가 되며, 그것에 의해 포진용 나노 섬유층은 전체적으로 도전성을 갖게 된다.

［18］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 방법에서는, 상기 포진용 나노 섬유층의 상기 결합 부재의 접합면과 반대측 면에 상기 포진용 나노 섬유층을 보호하는 커버층을 형성하기 위한 커버층 형성 공정을 더 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 커버층 형성 공정을 실시함으로써 포진용 나노 섬유층에 커버층을 형성할 수 있다. 그것에 의해 포진용 나노 섬유층을 보호할 수 있고, 본 발명의 백 필터용 여과재를 이용하여 백 필터를 제조한 경우, 상기 백 필터를 장수명화할 수 있다.

［19］본 발명의 백 필터용 여과재 제조 방법에서 상기 접합 부재는 접합용 나노 섬유로 이루어진 접합용 나노 섬유층으로서 형성되고, 상기 나노 섬유 복합체 제조 공정은 상기 접합용 나노 섬유의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제1 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해, 상기 기재층상에 상기 접합용 나노 섬유로 이루어진 상기 접합용 나노 섬유층을 형성함하는 것에 의해, 상기 기재층과 상기 접합용 나노 섬유층이 적층된 구조를 가진 제1 나노 섬유 복합체를 생성하는 제1 전계 방사 공정과, 상기 포진용 나노 섬유의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제2 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해, 상기 제 1 나노 섬유 복합체상에 상기 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층을 형성함으로써 상기 제 1 나노 섬유 복합체와 상기 포진용 나노 섬유층이 적층된 구조를 가진 제2 나노 섬유 복합체를 생성하는 제2 전계 방사 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 결합 부재를 접합용 나노 섬유층으로 함으로써, 통기성 또한 강도적으로도 우수한 백 필터용 여과재로 할 수 있다. 또한, 나노 섬유 복합체 제조 공정이 상기 제 1 전계 방사 공정 및 제2 전계 방사 공정을 포함하는 것에 의해 본 발명의 백 필터용 여과재를 효율적으로 제조할 수 있고, 안정된 품질의 백 필터용 여과재를 대량 생산할 수 있다.

［20］본 발명의 백 필터는 ［1］내지［9］ 중 어느 하나에 기재된 백 필터용 여과재를 이용하여 제조되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이,［1］내지［9］중 어느 하나에 기재된 백 필터용 여과재를 이용함으로써, 본 발명의 백 필터는［1］내지［9］중 어느 하나에 기재된 백 필터용 여과재와 동일한 효과를 가진다. 이와 같은 백 필터는 넓은 범위로 사용 가능하고, 플랜트 등의 집진 장치의 필터로서 적합한 것이 된다.

본 발명은 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 백 필터용 여과재를 제공하고, 또한 이와 같은 백 필터용 여과재를 제조할 수 있는 백 필터용 여과재 제조 장치 및 백 필터용 여과재 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 이와 같은 백 필터용 여과재를 이용하는 것에 의해 분진 제거 작업을 용이하게 할 수 있는 백 필터를 제공한다.

도 1은 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법의 각 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 이용하여 제조된 백 필터(500A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 백 필터(500A)의 펄스제트 세정에 대해 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재(1B)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)의 커버층 형성 장치(103)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 10은 종래의 백 필터용 여과재(900)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

[실시형태 1]

1.실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)의 구성

도 1은 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 1의 (a)는 심재(芯材)(부호를 도시하지 않음)에 감은 롤형상 상태의 백 필터용 여과재(1A)의 사시도이고, 도 1의 (b)는 백 필터용 여과재(1A)의 확대 단면도이며, 도 1의 (c)는 도 1의 (b)에 있어서 파선 원(P)으로 나타내는 범위를 더 확대하여 도시한 도면이다. 또한, 구성 등을 나타내는 도면은 모두 모식도이고, 실제 크기, 두께 등의 관계와 반드시 일치하지 않는다.

실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 통기성을 가진 기재층(10)과, 포진용으로서 이용되는 포진용 나노 섬유(22)로 이루어지고, 기체(대기 등)에 포함되어 미소한 분진을 포착 가능한 포진용 나노 섬유층(20)과, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합하기 위한 접합 부재(30)를 구비하고, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합 부재(30)로 접합한 구조를 갖고 있다.

포진용 나노 섬유층(20)은 포진용 나노 섬유(22)에 도전체(24)가 증착(예를 들면, 진공 증착)에 의해 부착된 구조로 되어 있다. 또한, 접합 부재(30)는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)에서는 접합용 나노 섬유로 이루어진 접합용 나노 섬유층으로서 형성되어 있다. 이하, 「접합 부재(30)」를 「접합용 나노 섬유층(30)」이라고도 한다.

그리고, 기재층(10), 접합용 나노 섬유층(30) 및 포진용 나노 섬유층(20)이 이 순서로 적층되고, 접합용 나노 섬유층(30)의 접합용 나노 섬유의 적어도 일부가 용융한 상태로 되어 있는 것에 의해, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)으로 접합한 구조를 갖고 있다. 또한, 도 1의 (c)에서 회색으로 칠한 부분은 접합용 나노 섬유의 적어도 일부가 용융한 상태로 되어 있는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 접합용 나노 섬유의 적어도 일부가 용융하는 것에 의해 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)이 접합용 나노 섬유층(30)에 의해 접합된 상태가 된다.

기재층(10)은 장척 시트의 형태를 취하고 있고, 각종 재료로 이루어진 부직포, 직물, 편물, 종이 등 통기성이 있는 것을 이용할 수 있다. 또한, 실시형태에서는 기재층(10)으로서 평균 직경 1000nm의 PTFE로 이루어진 부직포를 이용한다. 도 1의 (c) 중, 도면부호 "12"로 나타내는 것은 기재층(10) 중의 PTFE의 섬유이다. 기재층(10)의 밀도는 예를 들면, 350g/㎡~800g/㎡의 범위 내이다. 또한, 기재층(10)의 통기도는 예를 들면, 0.5㎤/c㎡/s~50㎤/c㎡/s의 범위 내이다. 기재층(10)은 예를 들면, 10m~10km의 길이의 것을 이용할 수 있다. 또한, 기재층으로서 장척 시트가 아닌 것(예를 들면, 단책(短冊) 형상의 것)을 이용할 수도 있다.

포진용 나노 섬유층(20)은 평균 직경이 50nm~1000nm의 범위 내의 포진용 나노 섬유(22)로 이루어지고, 보다 바람직하게는 50nm~500nm의 범위 내이다. 또한, 포진용 나노 섬유(22)의 융점은 100도 이상이다. 또한, 포진용 나노 섬유층(20)은 도전체(24)가 증착에 의해 포진용 나노 섬유(22) 전체를 피복한 상태로 되어 있다(도 1의 (c) 참조). 또한, 도 1의 (c)는 확대도이므로 입자 형상의 도전체(24)가 포진용 나노 섬유(22) 전체에 부착되어 있는 상태로 되어 있지만, 전체적으로 보면 도전체(24)가 포진용 나노 섬유(22)를 피복하는 상태로 되어 있다. 이 때문에 포진용 나노 섬유층(20)은 전체적으로 도전성을 갖게 된다. 또한, 포진용 나노 섬유층(20)의 밀도량은 예를 들면, 0.05g/㎡~50g/㎡의 범위 내이고, 바람직하게는 0.1g/㎡~10g/㎡의 범위 내이다.

또한, 포진용 나노 섬유(22)를 구성하는 재료로서는 예를 들면, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP), 폴리아세트산비닐(PVAc), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PUR), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락트산글리콜산(PLGA), 실크, 셀룰로스, 키토산 등 각종 폴리머를 이용할 수 있고, 2 이상의 폴리머를 혼합한 재료를 이용할 수도 있다.

또한, 도전체(24)는 도전성이 우수한 물질이면 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태 1 및 후술하는 실시형태 2에서 이용되는 도전체로서는 금속으로 이루어진 도전체 및 카본으로 이루어진 도전체를 예로 들 수 있다. 금속으로서는 예를 들면 알루미늄, 구리, 주석, 아연, 니켈, 크롬, 티탄, 실리콘, 납, 몰리브덴, 철, 금, 은, 백금, 파라듐, 구리계 합금, 알루미늄계 합금, 티타늄계 합금 및 철계 합금 등 각종 금속을 예로 들 수 있다. 또한, 복수의 금속을 이용할 수도 있고, 또한 카본을 첨가하도록 해도 좋다.

접합용 나노 섬유층(30), 접합용 나노 섬유(32)는 열접합성을 가진 수지(예를 들면 열가소성 수지)로 이루어진다. 또한, 접합용 나노 섬유층(30)을 구성하는 접합용 나노 섬유(32)의 평균 직경은 예를 들면, 50nm~1000nm의 범위 내로 하는 것이 바람직하지만, 포진용 나노 섬유(22) 보다 작은 평균 직경을 가진다. 즉, 포진용 나노 섬유(22)의 평균 직경을 "D1"으로 하고, 접합용 나노 섬유(32)의 평균 직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 접합용 나노 섬유층(3)을 구성하는 재료(열접합성을 가진 수지)의 융점은 기재층(10)을 구성하는 재료의 융점을 "T1", 접합용 나노 섬유층(30)을 구성하는 재료의 융점을 "T2", 포진용 나노 섬유층(20)을 구성하는 재료의 융점을 "T3"으로 할 때, 「T1〉T2」, 또한「T3〉T2」의 관계를 만족하고, 즉, 「T1-T2≥10℃」, 또한 「T3-T2≥10℃」의 관계를 만족한다.

접합용 나노 섬유층(30)의 밀도량은 예를 들면, 0.01g/㎡~20g/㎡의 범위 내이고, 바람직하게는 0.02g/㎡~5g/㎡의 범위 내이다. 또한, 접합용 나노 섬유층(30)의 두께는 예를 들면 0.1㎛~5㎛의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

접합용 나노 섬유층(30)의 접합용 나노 섬유(32)를 구성하는 재료로서는 예를 들면, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP), 폴리아세트산비닐(PVAc), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PUR), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락트산글리콜산(PLGA) 등 각종 폴리머를 이용할 수 있고, 2 이상의 폴리머를 혼합한 재료를 이용할 수도 있다. 또한, 다른 융점을 가진 폴리머이면 포진용 나노 섬유(22)와 동일한 종류의 폴리머를 이용할 수도 있다.

2.실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재의 제조 장치(100A)의 구성

도 2는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재의 제조 장치(100A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재의 제조 장치(100A)(이하, 백필터용 여과재 제조 장치(100A)라고 함)는 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)와, 도전체 부착 장치로서의 도전체 증착 장치(102)를 구비하고, 도 2의 (a)는 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)의 구성을 나타내는 정면도이고, 도 2의 (b)는 도전체 증착 장치(102)의 구성의 정면도이다. 도 2에서는 일부의 부재는 단면도로서 나타내고 있다.

나노 섬유 복합체 제조 장치(101)는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 반송 장치(110), 제1 전계 방사 장치(121), 제2 전계 방사 장치(122), 및 접합 장치(130)를 구비한다.

반송 장치(110)는 기재층(10)을 투입하는 투입 롤러(111), 접합 장치(130)를 통과한 백 필터용 여과재(1A')(후술함)를 감는 감기 롤러(112), 기재층(10)의 당김을 조정하는 텐션 롤러(113, 118), 및 보조 롤러(114)를 구비한다. 투입 롤러(111) 및 감기 롤러(112)는 도시하지 않는 구동 모터에 의해 회전 구동되는 구조로 되어 있다.

제1 전계 방사 장치(120)는 반송 장치(110)에 의해 소정 속도로 반송되고 있는 기재층(10)상에 접합용 나노 섬유(32)로 이루어진 접합용 나노 섬유층(30)을 형성하는 것에 의해 기재층(10)과 접합용 나노 섬유층(30)이 적층된 구조를 가진 제 1 나노 섬유 복합체(40)(도 4의 (b) 참조)를 생성한다.

제2 전계 방사 장치(120)는 제1 전계 방사 장치(120)에 의해 생성된 제1 나노 섬유 복합체(40)상에 포진용 나노 섬유(22)로 이루어진 포진용 나노 섬유층(20)을 형성하는 것에 의해 제1 나노 섬유 복합체(40)와 포진용 나노 섬유층(20)이 적층된 구조를 가진 제2 나노 섬유 복합체(50)(도 4의 (c) 참조)를 생성한다.

또한, 제1 전계 방사 장치(121) 및 제2 전계 방사 장치(122)는 사용하는 폴리머 용액의 종류 등이 다르지만, 기본적으로는 동일한 구성을 갖고 있으므로, 여기서는 제1 전계 방사 장치(121)의 구성에 대해 설명한다. 제1 전계 방사 장치(121) 및 제2 전계 방사 장치(122)에 대해 동일 구성요소에는 동일한 부호가 붙여져 있다.

제1 전계 방사 장치(121)는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 하우징체(200), 노즐 유닛(210), 폴리머 용액 공급부(230), 컬렉터(250), 전원 장치(260), 및 보조 벨트 장치(270)를 구비한다. 제1 전계 방사 장치(121)는 복수의 상부방향 노즐(220)의 토출구로부터 폴리머 용액을 오버플로우시키면서 토출하여, 기재층(1)상에 접합용 나노 섬유층(30)을 형성한다.

하우징체(200)는 도전성 부재로 이루어져 접지되어 있다. 노즐 유닛(210)은 복수의 상부방향 노즐(220)을 가진다. 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)에는 여러가지 크기 및 여러 가지 형상을 가진 노즐 유닛을 이용할 수 있지만, 실시형태 1에서 노즐 유닛(210)은 상면에서 봤을 때 한 변이 0.5m~3m의 장방형(정방형을 포함)으로 보이는 크기로 블록 형상을 갖는다.

상부방향 노즐(220)은 폴리머 용액 공급부(230)로부터 공급되는 폴리머 용액을 토출구로부터 상부방향으로 토출하는 노즐이다. 상부방향 노즐(220)을 구성하는 재료로서는 도전체를 이용할 수 있고, 예를 들면, 구리, 스텐레스강, 알루미늄 등을 이용할 수 있다.

상부방향 노즐(220)은 예를 들면, 1.5cm~6.0cm의 피치로 배열되어 있다. 상부방향 노즐(220)의 수는 예를 들면, 36개(종횡 동수로 배열한 경우, 6개×6개)~21904개(종횡 동수로 배열한 경우, 148개×148개)로 할 수 있다.

또한, 실시형태 1에서는 노즐로서 상부방향 노즐(220)을 이용하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 노즐로서 횡방향 노즐을 이용해도 좋고, 하부방향 노즐을 이용해도 좋다.

폴리머 용액 공급부(230)는 원료 탱크(232) 및 폴리머 용액 공급 장치(234)를 구비한다. 원료 탱크(232)는 접합용 나노 섬유층(30)의 원료가 되는 폴리머 용액(제1 폴리머 용액이라고 함)을 저장한다. 원료 탱크(232)는 제1 폴리머 용액의 분리나 응고를 막기 위한 교반 장치(233)을 내부에 갖는다. 또한, 원료 탱크(232)에는 제1 폴리머 용액 공급 장치(234)의 파이프(236)가 접속되어 있다.

폴리머 용액 공급 장치(234)는 제1 폴리머 용액을 통과시키는 파이프(236) 및 공급 동작을 제어하는 밸브(238)로 이루어지고, 원료 탱크(232)에 저장된 제1 폴리머 용액을 노즐 유닛(210)에 공급한다. 또한,폴리머 용액 공급 장치(234)는 1개의 노즐 유닛에 대해 최저 1개 있으면 좋지만, 복수개 있어도 좋다.

컬렉터(250)는 노즐 유닛(210)의 상방에 배치되어 있다. 컬렉터(250)는 도전체로 이루어지고, 도 2에 도시한 바와 같이 절연부재(252)를 통해 하우징체(200)에 장착되어 있다.

전원 장치(260)는 상부방향 노즐(220)과 컬렉터(250)의 사이에 고전압을 인가한다. 전원 장치(260)의 양극은 컬렉터(250)에 접속되고, 전원 장치(260)의 음극은 하우징체(200)를 통해 노즐 유닛(210)에 접속되어 있다.

보조 벨트 장치(270)는 기재층(10)의 반송 속도에 동기하여 회전하는 보조 벨트(272)와, 보조 벨트(272)의 회전을 돕는 5개의 보조 벨트용 롤러(274)를 갖는다. 5개의 보조 벨트용 롤러(274) 중 1개 또는 2개 이상의 보조 벨트용 롤러가 구동 롤러이고, 나머지 보조 벨트용 롤러가 종동롤러이다. 컬렉터(250)와 기재층(10)의 사이에 보조 벨트(272)가 설치되어 있으므로 기재층(10)은 양의 고전압이 인가되고 있는 컬렉터(250)에 당겨지지 않고 원활하게 반송되게 된다.

제2 전계 방사 장치(122)도 제1 전계 방사 장치(121)와 동일한 구성을 갖고 있다. 단, 제2 전계 방사 장치(122)의 폴리머 용액 공급부(230)의 원료 탱크(232)에는 포진용 나노 섬유층(20)의 원료가 되는 폴리머 용액(제2 폴리머 용액이라고 함)을 저장하는 점이 제1 전계 방사 장치(121)와 다르다.

접합 장치(130)는 제2 전계 방사 장치(122)의 출력측에 배치되고, 제2 전계 방사 장치(122)에 의해 형성된 제2 나노 섬유 복합체(50)를 가열하면서 압착(열압착이라고 함)하고, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)을 통해 접합한다.

이와 같은 접합 장치(130)로서는 캘린더롤(131)을 구비한 접합 장치를 예시할 수 있다. 또한, 가열하기 위한 수단으로서는 예를 들면, 캘린더롤(131) 내에 히터 기능(도시하지 않음)을 넣은 것을 이용할 수 있지만, 그외에도 예를 들면, 저항 가열기, 적외선 가열기, 연소 가열기, 건조기, 열풍 발생기 등을 이용하는 것도 가능하다. 또한,도 2의 (a)에서는 캘린더롤(131)은 상하 1 개씩의 롤러에 의해 제2 나노 섬유 복합체(50)를 끼우는 구성을 예시했지만, 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 상하 2개씩의 롤러가 존재하는 것 등 여러 가지 구성을 가진 캘린더 롤을 사용할 수 있다.

도 2의 (a)에 도시한 구성을 가진 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)에 의해 제2 나노 섬유 복합체(50)를 열압착한 상태의 나노 섬유 복합체를 제조할 수 있다.또한, 제2 나노 섬유 복합체(50)를 열압착한 상태의 나노 섬유 복합체는 백 필터용 여과재로서 사용 가능하지만, 실시형태 1에서는 이 단계에서는 제조 도중의 백 필터용 여과재이므로, 이것을 「백 필터용 여과재(1A＇)」라고 한다.

도전체 증착 장치(102)는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)에 의해 생성된 백 필터용 여과재(1A＇)를 투입하는 투입 롤러(310)와, 투입 롤러(310)로부터 투입되어 오는 백 필터용 여과재(1A＇)의 포진용 나노 섬유(22)에 도전체(24)(도 1의 (c) 참조)를 증착하는 도전체 증착부(320)와, 도전체(24)를 증착한 상태의 백 필터용 여과재(이 백 필터용 여과재를 백 필터용 여과재(1A)라고 함)를 감는 감기 롤러(330)와, 텐션 롤러(340)와, 보조 롤러(350)를 갖고 있다.

이와 같이 구성된 도전체 증착 장치(102)에 의해 포진용 나노 섬유층(20)에는 도전체(24)를 증착할 수 있다. 이것에 의해 감기 롤러(330)에는 도 1에 도시한 백 필터용 여과재(1A)가 감긴다. 또한, 백 필터용 여과재(1A)는 실시형태 1에서는 백 필터용 여과재로서의 완성품이다.

3.실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법의 설명

도 3은 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 4는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법의 각 공정을 설명하기 위해 도시한 모식도이다.

실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법은 도 3에 도시한 바와 같이, 기재층 준비 공정(S1)과, 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성하는 제1 전계 방사 공정(S2)과, 제2 나노 섬유 복합체(50)를 제조하는 제2 전계 방사 공정(S3)과, 제2 나노 섬유 복합체(50)을 가열하는 것에 의해 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)으로 접합하는 접합 공정(S4)과, 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)에, 증착에 의해 도전체(24)를 부착시키는 도전체 부착 공정(S5)를 포함한다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)의 제조 방법의 각 공정에 대해 설명한다.

( 기재층 준비 공정( S1 ))

기재층 준비 공정(S1)은 기재층(10)을 준비하는 공정이며, 도 4의 (a)는 기재층(10)을 도시한 도면이다. 기재층(10)은 장척 시트로서 구성되고, 상기 장척 시트를 반송 장치(110)에 설정하며, 그 후, 기재층(10)을 투입 롤러(111)로부터 감기 롤러(112)를 향해 소정의 반송 속도로 반송시키면서, 우선은 제1 전계 방사 장치(121)에서 제1 전계 방사 공정을 실시한다.

(제1 전계 방사 공정( S2 ))

제1 전계 방사 공정(S2)은 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성하는 공정이다.즉, 접합용 나노 섬유(32)의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제1 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해 기재층(10)상에 접합용 나노 섬유(32)로 이루어진 접합용 나노 섬유층(30)을 형성하는 것에 의해 기재층(10)과 접합용 나노 섬유층(30)이 적층된 구조를 가진 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성한다. 도 4의 (b)는 제1 전계 방사 공정(S2)에 의해 생성된 제1 나노 섬유 복합체(40)을 나타내고 있다. 또한, 제1 폴리머 용액은 폴리머 용액 공급부(230)를 통해 노즐 유닛(210)으로 공급된다

(제2 전계 방사 공정( S2 ))

제2 전계 방사 공정(S3)은 제2 나노 섬유 복합체(50)를 생성하는 공정이다.즉, 포진용 나노 섬유(22)의 원료가 되는 폴리머 재료를 함유하는 제2 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사법에 의해, 제1 나노 섬유 복합체(40)상에 포진용 나노 섬유(22)로 이루어진 포진용 나노 섬유층(20)을 형성하는 것에 의해 제1 나노 섬유 복합체(40)와 포진용 나노 섬유층(20)이 적층된 구조를 가진 제2 나노 섬유 복합체(50)를 생성한다. 도 4의 (c)는 제2 전계 방사 공정(S3)에 의해 생성된 제2 나노 섬유 복합체(50)를 나타내고 있다.

또한, 제2 폴리머 용액은 제2 전계 방사 장치(122)의 폴리머 용액 공급부(230)를 통해 노즐 유닛(210)으로 공급된다.

(접합 공정( S4 ))

접합 공정(S4)은 제2 전계 방사 장치(122)에 의해 생성된 제2 나노 섬유 복합체(50)를 열압착함으로써 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)을 통해 접합하는 공정이다.

상기 기재층 준비 공정(S1), 제1 전계 방사 공정(S2), 제2 전계 방사 공정(S3), 접합 공정(S4)은 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합 부재(접합용 나노 섬유층(30))로 접합한 구조를 가진 나노 섬유 복합체를 제조하는 나노 섬유 복합체 제조 공정이며, 이 나노 섬유 복합체 제조 공정에 의해 나노 섬유 복합체로서의 백 필터용 여과재(1A＇)를 제조할 수 있다.

( 도전체 증착 공정( S5 ))

도전체 증착 공정(S5)은 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)에 입자형상의 도전체(24)를 증착에 의해 포진용 나노 섬유(22)에 부착시키는 공정이다. 이 도전체 증착 공정(S5)에 의해 포진용 나노 섬유(22)는 도전체(24)가 피복 된 상태(도 1의 (c) 참조)가 되고, 그것에 의해 포진용 나노 섬유층(20a)은 전체적으로 도전성을 갖게 된다.

또한, 실시형태 1 및 후술하는 실시형태 2에서 이용되는 도전체(24)로서는 상기한 각종 금속 및 카본을 이용할 수 있고, 복수 종류의 도전체를 이용하는 것이 바람직하다. 복수 종류의 도전체를 포진용 나노 섬유(22)에 부착시키는 것에 의해 백 필터용 여과재(1A)를 백 필터로서 이용한 경우, 각 도전체에 대응한 특정의 분진을 효율적으로 흡착할 수 있는 효과가 얻어진다. 이와 같이, 포진용 나노 섬유(22)에 도전체를 부착시키는 것은 정전기의 축적을 억제할 수 있는 효과 외에 여러 가지 종류의 분진을 효율적으로 흡착 가능하게 하는 효과도 얻을 수 있다.

이와 같이 상기 기재층 준비 공정(S1), 제1 전계 방사 공정(S2), 제2 전계 방사 공정(S3), 접합 공정(S4) 뿐만 아니라 도전체 증착 공정(S5)을 실시하는 것에 의해, 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)(도 1 참조)를 제조할 수 있다.

이하, 실시형태 1의 방사 조건을 예시적으로 나타낸다.

제1 폴리머 용액을 제조하기 위한 폴리머 재료 및 제2 폴리머 용액을 제조하기 위한 폴리머 재료는 「1.실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)의 구성」에서 예시한 폴리머 재료와 동일하므로, 설명을 생략한다.

또한, 제1 폴리머 용액 및 제2 폴리머 용액을 제조하기 위한 용매로서는 예를 들면, 디클로로메탄, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 메틸에틸케톤, 클로로포름, 아세톤, 물, 포름산, 아세트산, 시클로헥산, THF 등을 이용할 수 있다. 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 제1 폴리머 용액 및 제2 폴리머 용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유시켜도 좋다.

반송 속도는 예를 들면 0.2m/분~100m/분으로 설정할 수 있고, 1m/분~80m/분으로 설정하는 것이 바람직하다. 컬렉터(250)와 노즐 유닛(210)에 인가하는 전압은 10kV~80kV로 설정할 수 있고, 40kV~60kV로 설정하는 것이 바람직하다. 방사 구역의 온도는 예를 들면 25℃로 설정할 수 있다. 방사 구역의 습도는 예를 들면 30%로 설정할 수 있다.

실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)에 의하면, 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)에는 입자형상의 도전체(24)가 거의 전체에 부착되 구조가 되고(도 1의 (c) 참조), 그것에 의해 포진용 나노 섬유층(20)은 전체적으로 보면, 도전체(24)가 포진용 나노 섬유(22)를 피복하는 상태로 되어 있다. 이 때문에 포진용 나노 섬유층(20) 전체가 도전성을 갖게 되고, 포진용 나노 섬유층(20)의 소정 부분을 전기적으로 접지하는 것에 의해, 포진용 나노 섬유층(20) 전체가 전기적으로 접지된 상태가 된다. 이것에 의해 포진용 나노 섬유층(20)에는 정전기가 축적되기 어려워진다.

또한, 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)에 의하면, 통기성을 가진 기재층(10), 포진용 나노 섬유(22)로 이루어진 포진용 나노 섬유층(20), 및 접합용 나노 섬유(32)로 이루어진 접합용 나노 섬유층(30)을 구비하고, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)으로 접합한 구조를 가지므로, 내구성이 우수하고, 또한 높은 기계적 강도와 높은 포진능력과 높은 통기도를 갖게 된다.

4.실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 이용한 백 필터(500A)의 설명

도 5는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 이용하여 제조된 백 필터(500A)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 5의 (a)는 백 필터(500A)의 외관 사시도이고, 도 5의 (b)는 백 필터(500A)에 이용되는 골조(骨組)(520)를 취출하여 도시한 도면이다. 도 6은 실시형태 1에 따른 백 필터(500A)의 펄스제트 세정에 대해 설명하기 위해 도시한 도면이다.

백 필터(500A)는 도 5에 도시한 바와 같이, 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)로 이루어진 원통 형상의 백 필터 본체(510)와, 백 필터 본체(510)가 원통 형상을 유지 가능하게 하기 위한 골조(520)로 이루어진다.

백 필터 본체(510)는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 원통형 봉지 형상을 이루고, 한쪽 단면(상단면)(511)이 개구면으로 되어 있으며, 다른쪽 단면(하단면) (512)이 바닥으로 되어 있다. 또한,백 필터용 여과재(1A)의 포진용 나노 섬유층(20)이 표면측(여과 대상이 되는 기체의 도입측)으로 되어 있다.

골조(520)는 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 복수의 원형 링 (521)을 각 원형 링의 중심축이 일치하도록 이간하여 배치하고, 상기 복수의 원형 링(521)을 복수의 지지 막대(522)에 의해 지지하는 구조로 하고 있다.

이와 같이 구성된 백 필터(500A)는 예를 들면, 플랜트 등의 집진장치(도시하지 않음)의 필터로서 매우 적합한 것이 된다. 이 경우, 여과 대상이 되는 기체(공기로 함)는 도 5에 있어서 실선으로 나타내는 화살표를 따라서 백 필터(500A)의 포진용 나노 섬유층(20)측에서 취입되고, 공기 내에 포함되는 분진이 포진용 나노 섬유층(20)에서 포착되는 것에 의해 여과되고, 백 필터(500A)의 내측 공간부를 통과하여, 상단면(511)으로부터 여과가 끝난 공기로서 배출된다.

그리고, 상기 백 필터(500A)를 소정 시간 사용하는 것에 의해 다량의 분진이 포착된 경우에는 포착된 분진을 제거하는 작업(분진 제거 작업이라고 함)을 실시한다. 분진 제거 작업을 실시할 때는 도 6에 도시한 바와 같이, 압축 공기를 압축 공기 분사 노즐(530)로부터 분사시키는 것에 의한 「펄스제트 세정」을 실시한다.

이때, 압축 공기 분사 노즐(530)로부터 분사된 압축 공기는 백 필터(500A)의 여과가 끝난 공기의 배출구(백 필터 본체(510)의 상단면(511))로부터 백 필터(500A)의 내측 공간부를 지나, 백 필터 본체(510)를 통과하는 경로(도 5의 파선으로 나타내는 화살표를 따르는 경로)로 유통한다. 또한, 압축 공기의 유통 방향은 여과 대상이 되는 공기의 유통 방향(도 5의 실선으로 나타내는 화살표 방향)과는 반대 방향이므로, 백 필터(500A)로 포착된 분진을 효율적으로 제거할 수 있다.

도 6에 도시한 펄스제트 세정은 백 필터(500A)가 집진장치(도시하지 않음)에 장착되어 있는 경우, 상기 집진장치로부터 백 필터(500A)를 분리하여, 도 6에 도시한 펄스제트 세정을 실시하도록 해도 좋고, 또한, 집진장치에 펄스제트 세정을 실시하기 위한 기구(펄스제트 세정기구라고 함)를 상설(常設)해두고, 백 필터(500A)가 집진장치에 장착되어 있는 상태에서 백 필터(500A)를 펄스제트 세정하도록 해도 좋다.

이와 같이 구성된 백 필터(500A)는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)를 이용하고 있으므로, 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)가 가지는 효과를 갖게 된다. 특히, 백 필터용 여과재(1A)를 구성하는 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)에는 증착에 의해 도전체(24)가 전체에 부착된 상태로 되어 있으므로(도 1의 (c) 참조), 상기 백 필터용 여과재(1A)의 표면(포진용 나노 섬유층(20))의 소정 부분을 전기적으로 접지하는 것에 의해, 백 필터용 여과재(1A)의 표면(포진용 나노 섬유층(20))의 거의 전체가 전기적으로 접지된 상태가 된다. 이것에 의해, 백 필터용 여과재(1A)에는 정전기가 축적되기 어려워지고, 포착한 분진을 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 포진용 나노 섬유층(20)에서는, 포착한 분진은 포진용 나노 섬유층(20)의 깊숙이 들어가는 것은 거의 없으므로, 백 필터(500A)를 펄스제트 세정하는 경우, 효율적으로 포진한 분진을 제거할 수 있다.

［실시형태 2］

1.실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재(1B)의 구성

도 7은 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재(1B)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7의 (a)는 심재(芯材)(부호를 도시하지 않음)에 감은 상태의 백 필터용 여과재(1B)의 사시도이고, 도 7의 (b)는 백 필터용 여과재(1B)의 확대 단면도이며, 도 7의 (c)는 도 7의 (b)의 파선 원(P)으로 나타내는 범위를 더 확대하여 나타내는 도면이다. 또한, 구성 등을 나타내는 도면은 모두 모식도이고, 실제 크기, 두께 등의 관계와 반드시 일치하지 않는다.

실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재(1B)가 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)와 다른 것은, 포진용 나노 섬유층(20)의 표면(접합용 나노 섬유층(30)의 접합면과는 반대측 면)에 상기 포진용 나노 섬유층(20)을 보호하기 위한 커버층(60)이 형성되어 있는 점이며, 그 외의 구성요소는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재(1A)와 동일하므로, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

커버층(60)은 포진용 나노 섬유층(20)을 보호하는 것이므로, 포진용 나노 섬유층(20) 보다 공공률(空孔率)이 큰 부재(커버층 형성용 부재(61)라고 함)를 이용할 수 있다. 실시형태 2에서는 커버층 형성 부재(61)는 유리 섬유로 형성되어 있는 것으로 한다. 커버층(60)의 밀도는 20g/㎡~100g/㎡의 범위 내이다. 또한, 커버층(60)의 두께는 1~10㎛의 범위 내이다. 또한, 커버층(60)의 공공률은 포진용 나노 섬유층(20)의 공공률보다 크다. 또한, 커버층(60)의 재료의 융점을 "T4"로 하고, 접합용 나노 섬유층(30)을 구성하는 열접합성을 가진 수지의 융점을 "T2"로 할 때, 「T4＞T2」의 관계를 만족하며, 즉, 「T4-T2≥10℃」의 관계를 만족한다.

커버층(60)이 이와 같은 부재(커버층 형성용 부재(61))로 구성되어 있으므로, 포진용 나노 섬유층(20)의 포진능력을 떨어뜨리지 않고 포진용 나노 섬유층(20)을 보호할 수 있다. 특히, 큰 분진 등은 커버층(60)으로 포착될 확률이 높기 때문에 큰 분진이 직접적으로 포진용 나노 섬유층(20)에 접촉하는 것이 적어지고, 포진용 나노 섬유층(20)을 보호할 수 있으며, 포진용 나노 섬유층(20)의 열화를 억제할 수 있다. 그것에 의해 포진용 나노 섬유층(20)을 장수명화할 수 있다.

2.실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)의 구성

실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)(이하, 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)라고 함)는 나노 섬유 복합체 제조 장치(101), 도전체 증착 장치(102), 및 커버층 형성 장치(103)에 의해 구성되어 있다. 또한, 나노 섬유 복합체 제조 장치(101) 및 도전체 증착 장치(102)는 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100A)와 동일하므로, 실시형태 2에서는 도시 및 설명은 생략한다. 이 때문에, 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100B) 전체의 구성은 도시를 생략하고, 여기서는 커버층 형성 장치(103)에 대해서만 도시와 설명을 실시한다.

도 8은 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)의 커버층 형성 장치(103)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

커버층 형성 장치(103)는 도 8에 도시한 바와 같이, 롤형상으로 감긴 상태로 되어 있는 백 필터용 여과재(1A)(도 1 참조)를 투입하는 투입 롤러(410)와, 롤형상으로 되어 있는 커버층 형성용 부재(61)를 투입하는 투입 롤러(420)와, 투입 롤러(410)로부터 투입되어 오는 백 필터용 여과재(1A)에, 투입 롤러(420)로부터 투입되어 오는 커버층 형성용 부재(61)를 접합하는 접합 장치(430)와, 커버층 형성용 부재(61)가 접합된 상태의 백 필터용 여과재(1B)를 감는 감기 롤러(440)와, 텐션 롤러(450)와, 보조 롤러(460)를 구비한다. 또한, 투입 롤러(410)로부터 투입되어 오는 백 필터용 여과재(1A)는 실시형태 1에서 제조된 백 필터용 여과재(1A)이고, 도전체(24)가 증착된 상태의 백 필터용 여과재(1A)이다.

또한, 접합 장치(430)는 도 2에 도시한 접합 장치(130)와 동일한 구성의 것을 이용할 수 있다.

백 필터용 여과재 제조 장치(100B)가 이와 같은 커버층 형성 장치(103)를 갖는 것에 의해, 도 7에 도시한 백 필터용 여과재(1B)를 제조할 수 있다.

3. 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법의 설명

도 9는 실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법은 도 9에 도시한 바와 같이, 기재층 준비 공정(S11)과, 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성하는 제1 전계 방사 공정(S12)과, 제2 나노 섬유 복합체(50)을 제조하는 제2 전계 방사 공정(S13)과, 제2 나노 섬유 복합체(50)를 열압착하는 것에 의해, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합용 나노 섬유층(30)으로 접합하는 접합 공정(S14)과, 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)에, 증착에 의해 도전체를 부착시키는 도전체 부착 공정(S15)과, 도전체가 부착된 포진용 나노 섬유층(20)의 표면에 커버층(60)을 형성하는 커버층 형성 공정(S16)를 가진다.

실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법은 실시형태 1에 따른 백 필터용 여과재 제조 방법의 각 공정(도 3 참조)에 커버층 형성 공정(S16)를 더한 것 뿐이므로, 커버층 형성 공정(S16)에 대해서만 설명한다.

커버층 형성 공정(S16)은 도 8에 도시한 커버층 형성 장치(103)에 의해, 백 필터용 여과재(1A)의 포진용 나노 섬유층(20)의 표면에 커버층(60)을 형성하는 공정이다. 즉, 투입 롤러(410)로부터 투입되어 오는 백 필터용 여과재(1A)에 투입 롤러(420)로부터 투입되어 오는 커버층 형성용 부재(61)를 접합 장치(430)에 의해 접합하는 것에 의해, 백 필터용 여과재(1A)의 포진용 나노 섬유층(20)의 표면에 커버층(60)을 형성한다.

실시형태 2에 따른 백 필터용 여과재(1B)를 이용하는 것에 의해서도 실시형태 1에서 설명한 백 필터(500A)(도 5 참조)와 동일한 백 필터(500B)(도시하지 않음)를 제조할 수 있다. 또한, 백 필터(500B)의 구성이 백 필터(500A)와 다른 것은 백 필터(500B)의 표면, 즉 포진용 나노 섬유층(20)의 표면에 커버층(60)이 형성되어 있는 것 뿐이고, 다른 구성 요소는 동일하다. 상기 백 필터(500B)는 백 필터(500A)와 동일한 효과를 갖고, 또한 백 필터(500B)는 그 표면에 커버층(60)이 형성되어 있으므로, 포진용 나노 섬유층(20)을 보호할 수 있다.

또한, 커버층(60)은 포진용 나노 섬유층(20) 보다 공공률이 크게 되어 있으므로, 포진용 나노 섬유층(20)의 포진 능력에 영향을 주지 않는다. 또한, 도 6에 도시한 펄스제트 세정에 의해 분진 제거 작업을 실시할 때도 커버층의 공공률이 크게 되어 있으므로, 분진 제거 작업에 대부분 영향을 주지 않고 효율적으로 분진을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형 실시가 가능하다. 예를 들면, 하기에 나타내는 변형 실시도 가능하다.

(1) 상기 각 실시형태의 각 구성 요소의 수, 위치 관계, 크기는 예시이고, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

(2) 상기 각 실시형태에서 결합 부재는 나노 섬유(접합용 나노 섬유)로 이루어진 나노 섬유층(접합용 나노 섬유층)으로서 형성되고 있는 것으로 설명했지만, 반드시 나노 섬유로 이루어진 나노 섬유층으로 형성된 것이 아니라도 좋고, 기재층(10)과 포진용 나노 섬유층(20)을 접합 가능하면 좋다.

(3) 상기 각 실시형태에서는 기재층(10)으로서 PTFE의 섬유로 이루어진 부직포를 이용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 다른 종류의 섬유로 이루어진 부직포를 이용해도 좋고, 각종 재료로 이루어진 직물, 편물, 종이 등을 이용할 수도 있다. HEPA 필터 등의 필터용 여과재를 기재층으로 해도 좋다.

(4) 상기 실시형태 1에서는 반송 장치(110), 제1 전계 방사 장치(121), 제2 전계 방사 장치(122) 및 접합 장치(130)를 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)로 하고, 상기 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)와는 다른 구성으로서 도전체 증착 장치(102)를 설치하고 이것들을 합해 백 필터용 여과재 제조 장치(100A)로 했지만, 이것에 한정되지 않으며, 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)(반송 장치(110), 제1 전계 방사 장치(121), 제2 전계 방사 장치(122) 및 접합 장치(130))에 도전체 증착 장치(102)를 부가한 것을 1개의 장치로 하고, 그것을 백 필터용 여과재 제조 장치(100A)로 해도 좋다. 이 경우, 제1 전계 방사 장치(121)에 의한 제1 전계 방사 공정에서 도전체 증착 장치(102)에 의한 도전체 증착 공정까지가 일련의 공정으로서 실시된다. 또한, 도전체 증착 장치에 의한 증착을 실시한 후에 접합 장치(130)에 의한 열압착을 실시하는 배치로 해도 좋다.

(5) 상기 실시형태 2에서도 마찬가지로 반송 장치(110), 제1 전계 방사 장치(121), 제2 전계 방사 장치(122) 및 접합 장치(130)를 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)로 하고, 상기 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)와는 다른 구성으로서 도전체 증착 장치(102) 및 커버층 형성 장치(103)를 설치하도록 하여, 이것들을 합해 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 나노 섬유 복합체 제조 장치(101)(반송 장치(110), 제1 전계 방사 장치(121), 제2 전계 방사 장치(122) 및 접합 장치(130))에 도전체 증착 장치(102)와, 커버층 형성 장치(103)를 더해 1개의 장치로 한 것을 백 필터용 여과재 제조 장치(100B)로 해도 좋다.이 경우, 제1 전계 방사 장치(121)에 의한 제1 전계 방사 공정에서 커버층 형성 장치(103)에 의한 커버층 형성 공정까지가 일련의 공정으로서 실시된다. 또한, 이 경우도 도전체 증착 장치(102)에 의한 증착을 실시한 후에 접합 장치(130)에 의한 열압착을 실시하는 배치로 해도 좋다.

(6) 상기 각 실시형태에서는 접합용 나노 섬유층(30)은 1대의 전계 방사 장치(제1 전계 방사 장치(121))에 의해 생성하도록 했지만, 복수대의 전계 방사 장치에 의해 접합용 나노 섬유층(30)을 생성하도록 해도 좋다. 이 때, 사용하는 폴리머 용액을 각각의 전계 방사 장치마다 다르도록 해도 좋다. 또한, 포진용 나노 섬유층(20)도 1대의 전계 방사 장치(제2 전계 방사 장치(122))에 의해 생성하도록 했지만, 포진용 나노 섬유층(20)도 마찬가지로 복수대의 전계 방사 장치에 의해 생성하도록 해도 좋다. 이 경우에도 사용하는 폴리머 용액을 각각의 전계 방사 장치 마다 다르게 해도 좋다.

(7) 상기 각 실시형태에서는 기재층(10)에 접합용 나노 섬유층(30)을 형성하는 것에 의해 제1 나노 섬유 복합체(40)을 생성하는 공정, 상기 제 1 나노 섬유 복합체(40)에 포진용 나노 섬유층(20)을 형성하여 제2 나노 섬유 복합체(50)를 생성하는 공정을 1개의 나노 섬유 복합체 제조 장치(100A) 및 (100B) 내에서 일련의 공정으로서 실시하도록 했지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, 우선은 기재층(10)에 접합용 나노 섬유층(30)을 형성하는 것에 의해 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성하는 공정을 소정의 길이의 기재층(10)에서 실시하여, 소정의 길이의 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성한 후에, 상기 소정의 길이의 제1 나노 섬유 복합체(40)에 대해 포진용 나노 섬유층(20)을 형성하여 제2 나노 섬유 복합체(50)를 생성하는 공정을 실시하도록, 제1 나노 섬유 복합체(40)를 생성하는 공정과 제2 나노 섬유 복합체(50)를 생성하는 공정을 별도의 공정으로 실시하도록 해도 좋다.

(8) 상기 실시형태 2에서는 커버층(60)을 형성하기 위한 커버층 형성용 부재(61)는 유리 섬유를 이용하여 제조된 것을 롤형상으로 하고, 상기 롤형상의 커버층 형성용 부재(61)를 투입하면서 포진용 나노 섬유층(20)에 접합시키도록 했지만, 커버층 형성용 부재(61)의 재질이나 커버층(60)을 포진용 나노 섬유층(20)에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 포진용 나노 섬유층(20)의 표면에 전계 방사법이나 멜트블로법에 의해 커버층(60)을 형성하도록 해도 좋다. 이 경우, 전계 방사법이나 멜트블로법에 의해 형성되는 커버층(60)은 포진용 나노 섬유층(20)의 포진용 나노 섬유(22)의 평균 직경에 비해 큰 평균 직경을 갖고, 또한 공공률이 포진용 나노 섬유층(20)에 비해 크고, 두께도 포진용 나노 섬유층(20)에 비해 얇아지도록 설정하는 것이 바람직하다.

(9) 상기 각 실시형태에서는 접합용 나노 섬유(32)로 이루어진 접합용 나노 섬유층(30)은 제1 전계 방사 장치(121)에 의해 전해 방사법에 의해 생성하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 나노 섬유를 제조할 수 있는 멜트블로 방사 장치 그 외의 종류의 방사 장치를 이용하여 접합용 나노 섬유층을 형성해도 좋다.

(10) 상기 각 실시형태에서는 포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층(20)은 제2 전계 방사 장치(122)에 의해 전해 방사법에 의해 생성하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 나노 섬유를 제조할 수 있는 멜트블로 방사 장치 그 외의 종류의 방사 장치를 이용하여 포진용 나노 섬유층을 형성해도 좋다.

(11) 상기 각 실시형태에서는, 도전체(24)는 포진용 나노 섬유에 입자 형상으로 부착시킨 경우를 예시하고 있지만, 입자 형상이 아니라 포진용 나노 섬유 전체를 피복하도록 부착시키도록 해도 좋다.

1A, 1B : 백 필터용 여과재
10 : 기재층
12 : 유리 섬유
20 : 포진용 나노 섬유층
30 : 접합용 나노 섬유층
40 : 제1 나노 섬유 복합체
50 : 제2 나노 섬유 복합체
22 : 포진용 나노 섬유
32 : 접합용 나노 섬유
24 : 도전체
60 : 커버층
61 : 커버층 형성 부재
100A, 100B : 백 필터용 여과재 제조 장치
101 : 나노 섬유 복합체 제조 장치
102 : 도전체 증착 장치
103 : 커버층 형성 장치
110 : 반송 장치
111, 310, 410 : 투입 롤러
112, 330, 440 : 감기 롤러
113, 118, 340, 450 : 텐션 롤러
114, 350, 460 : 보조 롤러
121 : 제1 전계 방사 장치
122 : 제2 전계 방사 장치
200 : 하우징체
210 : 노즐 유닛
220 : 상부방향 노즐
230 : 폴리머 용액 공급부
232 : 원료 탱크
233 : 교반장치
234 : 폴리머 용액 공급 장치
236 : 파이프
238 : 밸브
250 : 컬렉터
252 : 절연부재
260 : 전원 장치
270 : 보조 벨트 장치
272 : 보조 벨트
274 : 보조 벨트용 롤러　

Claims

기재층,
포진용 나노 섬유로 이루어진 포진용 나노 섬유층, 및
상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 접합하기 위한 접합 부재를 구비하고,
상기 포진용 나노 섬유에는 도전체가 부착되어 있고, 또한 상기 기재층과 상기 포진용 나노 섬유층을 상기 접합 부재로 접합한 구조를 가지되,
상기 기재층을 구성하는 재료의 융점을 "T1", 상기 접합 부재를 구성하는 재료의 융점을 "T2", 상기 포진용 나노 섬유층을 구성하는 재료의 융점을 "T3"으로 할 때, 「T1＞T2」및 「T3＞T2」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제 1 항에 있어서,
상기 도전체는 도전체 증착법에 의해 부착시키는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제 2 항에 있어서,
상기 도전체로서 복수 종류의 도전체를 이용하는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 기재층을 구성하는 재료의 융점(T1), 상기 접합 부재를 구성하는 재료의 융점(T2), 상기 포진용 나노 섬유층을 구성하는 재료의 융점(T3)은, 「T1-T2≥10℃」및 「T3-T2≥10℃」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제 1 항에 있어서,
상기 포진용 나노 섬유층은 상기 접합 부재의 접합면과 반대측 면에 상기 포진용 나노 섬유층을 보호하기 위한 커버층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포진용 나노 섬유층은 전계 방사법에 의해 형성되고,
상기 접합 부재는 접합용 나노 섬유로 이루어진 접합용 나노 섬유층으로 형성되며, 또한 상기 접합용 나노 섬유층은 전계 방사법에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제 7 항에 있어서,
상기 접합용 나노 섬유층의 밀도량은 0.01g/㎡~20g/㎡의 범위 내인 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
제 7 항에 있어서,
상기 포진용 나노 섬유의 평균 직경을 "D1"으로 하고, 상기 접합용 나노 섬유의 평균 직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 백 필터용 여과재.
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