(57)【要約】本発明は、微細粉塵除去効率に優れると共に、耐久性に優れた粉塵捕集用濾過体に関し、無機質繊維支持体、前記支持体上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層、及び前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層上にラミネートされたフッ素系樹脂膜を含むことにより、微細粉塵の捕集に適しており、フッ素系樹脂の泡コーティング層により無機質繊維支持体とフッ素系樹脂膜との間の接着力に優れ、耐久性が向上した粉塵捕集用濾過体に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質繊維支持体、
前記支持体上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層、及び
前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層上にラミネートされたフッ素系樹脂膜を含む、粉塵捕集用濾過体。
【請求項２】
前記濾過体は、中・高温排ガスの粉塵捕集用である、請求項１に記載の濾過体。
【請求項３】
前記無機質繊維支持体は、ガラス繊維、アルミナ繊維及びシリカ繊維からなる群から選択されるものである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項４】
前記無機質繊維支持体の厚さは、４００〜１０００μｍである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項５】
前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）からなる群から選択されるものである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項６】
前記泡コーティングされるフッ素系樹脂層の平均気孔サイズは１００μｍ以下である、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項７】
前記フッ素系樹脂層は、フッ素系樹脂、泡安定剤、発泡剤、及び増粘剤を含むコーティング液を使用して泡コーティングして形成させたものである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項８】
前記増粘剤は、アクリル系増粘剤である、請求項７に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項９】
前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層の厚さは５〜１００μｍである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１０】
前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜の厚さは１〜５０μｍである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１１】
前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜は、フッ素系樹脂繊維からなる多孔性ウェブ（ｗｅｂ）の構造である、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１２】
前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜は、フッ素系樹脂粉末及び潤滑剤を含む混合物を押出成形してフッ素系樹脂フィルムを製造する工程（工程１）及び前記フッ素系樹脂フィルムを２軸延伸する工程（工程２）を含む製造方法で製造されたものである、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１３】
前記フッ素系樹脂粉末と潤滑剤との混合比は、重量基準で、９：１〜７：１である、請求項１２に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１４】
前記潤滑剤は、イソパラフィン系化合物である、請求項１２に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１５】
前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜の平均気孔サイズは１０μｍ以下である、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１６】
前記フッ素系樹脂繊維一本の直径は０．０１〜１μｍである、請求項１１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【請求項１７】
前記ラミネートは、熱融着または超音波溶着法で行われる、請求項１に記載の粉塵捕集用濾過体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細粉塵を効果的に除去しながら、耐久性に優れた３重層を含む濾過体に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業体の燃焼工程で排出される排気ガス中の粉塵を除去するために濾過集塵装置が最も一般に用いられている。濾過集塵装置の性能は、内部に装着される濾過バッグにより左右される。また、排気ガスの温度範囲に応じて使用される濾過バッグの種類が変わるようになるが、約１２０℃以下の低温では、ＰｏｌｙｅｓｔｅｒまたはＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ濾過バッグ、１２０〜２３０℃の範囲の中温では、ＮＯＭＥＸ、ＰＰＳ、Ｐ８４、またはＬａｍｉｎａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒ、それ以上の高温では、金属フィルタ（〜５００℃）及びセラミックフィルタ（〜１０００℃）が使用される。一般に、燃焼炉で燃焼が行われ、ボイラーを経て出る排気ガスの温度は約５００℃の領域になり、これらが再び空気予熱器を経ると、約３５０℃になる。しかし、金属フィルタやセラミックフィルタは、あまりにも高価であるため、３５０℃の熱を再び熱交換して温度を２００℃前後まで落とした後、濾過集塵を行っている。
【０００３】
しかし、このようなシステムは、経済性及び環境性の面で問題を有している。即ち、排気ガス中には、粉塵が含まれているため、これらが熱交換器の表面に付着し、ファウリングを起こして熱交換効率を落とすようになる。したがって、比較的高温で粉塵を除去した後、熱交換させることが効果的である。最近は、濾過集塵装置を熱交換器の前端に位置させて粉塵を除去した後、熱交換をして熱交換効率を高める研究が進められている。
【０００４】
ＮＯＭＥＸ、ＰＰＳ、Ｐ８４、Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒのような中温用として使用される濾過体中、Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒが比較的高い温度で濾過集塵を行うことができるが、酸性及びアルカリ性の汚染物質が多量に存在する条件で、温度が２５０℃以上になると、薄いメンブレン層がなくなるという問題が発生する。最近は泡コーティング工程を用いてガラス繊維の生地にＰＴＦＥを発泡させ、２５０℃以上で使用可能な濾過体が開発された（特許文献１）。前記濾過体は、ＰＴＦＥ層の厚さが１００μｍであるため、５μｍ以下のメンブレン層を有するＬａｍｉｎａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒに比べて遥かに優れた耐薬品性、耐熱性を示している。
【０００５】
しかし、前記濾過体は、気孔の大きさが１０μｍ以上であり、微細粉塵の除去のためには、それほど効果的ではなく、高圧の圧縮空気で脱塵時、支持体と泡コーティング層との間に剥離が起き、耐久性が低下する問題がある。したがって、このようなすべての問題、即ち、耐薬品性、耐熱性、高性能、及び耐久性を解決する新たな濾過体の開発が要求される。
【０００６】
このような背景の下で、本発明者らは、フッ素系樹脂の泡コーティング濾過体の表面に薄いフッ素系樹脂膜を熱融着または超音波溶着法でラミネートし、３重層を含む濾過体を製造することにより、１０μｍ以下の微細粉塵も捕集することができると共に、耐久性が向上した粉塵捕集用濾過体を提供することを確認し、本発明を完成した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０９３４６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、微細粉塵除去効率が優れると共に、耐久性に優れた粉塵捕集用濾過体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無機質繊維支持体、前記支持体上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層、及び前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層の上にラミネートされたフッ素系樹脂膜を含む、粉塵捕集用濾過体を提供する。
【００１０】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
図１に示されるように、本発明の粉塵捕集用濾過体は、無機質繊維支持体（１）、前記支持体上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層（２）、及び前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層上にラミネートされたフッ素系樹脂膜（３）を含む。即ち、本発明の粉塵捕集用濾過体は、３重層を含む。
【００１１】
本発明は、無機質繊維支持体上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層の表面にフッ素系樹脂膜をさらにラミネートさせることにより微細粉塵の除去効率を向上させると共に、フッ素系樹脂の泡コーティング層により無機質繊維支持体とフッ素系樹脂膜との間の接着力が優れ、濾過体の耐久性を向上させた濾過体を提供することを特徴とする。
【００１２】
粉塵捕集用濾過体において、集塵効率及び脱塵効率と共に、脱塵時に加えられる空気圧による濾過体の剥離現象を防ぐことができる、優れた耐久性は重要な特性の一つである。
本発明では、無機質繊維支持体上に、比較的大きな平均気孔サイズを有するフッ素系樹脂の泡コーティング層を中間層とし、前記中間層であるフッ素系樹脂層上に、同じ系統のポリマー素材で構成されており、微細粉塵捕集が可能な程度に小さい平均気孔サイズを有するフッ素系樹脂膜を最上層にさらにラミネートすることにより、微細粉塵の除去効率が向上すると共に、前記フッ素系樹脂の泡コーティング層とフッ素系樹脂膜との間の優れた密着力により耐久性が向上した濾過体を提供することを発見し、本発明は、このような発見に基づいたものである（図４、図８及び図９）。
【００１３】
前記のように、本発明の濾過体は、無機質繊維支持体及びフッ素系樹脂のような耐熱性材料を使用し、３重層を含む多重層の構造を有するだけでなく、泡コーティングされたフッ素系樹脂層により無機質繊維支持体とラミネートされたフッ素系樹脂膜との間の接着力を大幅に向上させ、低温領域の温度を有する低温排ガスの粉塵捕集用にも適用することができるだけでなく、中・高温領域の温度を有する中・高温排ガスの粉塵捕集用としても適用が可能であるという利点を有する。
【００１４】
本発明で使用される用語「微細粉塵」とは、１０μｍ以下の平均粒径サイズを有する粉塵を意味する。
本発明で使用される用語「低温排ガス」とは、１２０℃以下の温度を有する低温領域の温度を有する排ガスを意味する。
【００１５】
本発明で使用される用語「中・高温排ガス」は、１２０〜５００℃の温度、好ましくは１５０〜３００℃の温度、より好ましくは２００〜３００℃の温度を有する中・高温領域の温度を有する排ガスを意味する。
【００１６】
本発明で使用される用語「無機質繊維支持体」とは、燃焼排ガスの粉塵捕集用濾過体に適した耐熱性及び耐薬品性を有する無機質繊維状の支持体を意味する。
本発明で使用された無機質繊維支持体としては、ガラス繊維、アルミナ繊維及びシリカ繊維からなる群から選択されるものを使用することができ、これらに制限されるものではない。本発明の一実施例では、ガラス繊維を使用した。
【００１７】
前記無機質繊維支持体は、市販されているものを入手して使用してもよく、直接製作して使用してもよい。
本発明における前記無機質繊維支持体の厚さは、４００〜１０００μｍであってもよい。
【００１８】
本発明で使用される用語「フッ素系樹脂（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）」とは、分子中にフッ素原子を含む合成樹脂を意味する。フッ素系樹脂は、耐熱性、耐薬品性、耐低温性、電気絶縁性、高周波特性などに非常に優れており、特異な非粘着性と低摩擦特性も有する。本発明では、特にフッ素系樹脂の優れた耐熱性により中・高温排ガスの粉塵捕集用として使用するのに適した濾過体を提供することができる。
【００１９】
本発明において、前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）からなる群から選択されるものであってもよく、これに制限されるものではない。本発明の一実施例では、フッ素系樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使用した。
【００２０】
本発明で使用される用語「ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）」とは、ポリエチレンの水素をすべてフッ素（ｆｌｕｏｒｉｎｅ）に変えた下記一般式１で示されるフッ素化合物を含むフッ素系樹脂を意味する。ＰＴＦＥは、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））という商品名として知られており、フッ素系樹脂中、使用温度が最も高く（２９０℃／５５０°Ｆ）、ほぼすべての化学薬品に対して耐薬品性があり、滑らかな表面を有することを特徴とする。
【００２１】
【化１】
2016534854.tif 000003
前記一般式１において、ｎは１００〜１０，０００の整数である。
【００２２】
本発明で使用される用語「フッ素系樹脂の泡コーティング層」とは、耐熱性樹脂であるフッ素系樹脂を含むコーティング液が、前記無機質繊維支持体上に泡コーティングされて形成される層を意味する。
【００２３】
本発明の粉塵捕集用濾過体において泡コーティングされたフッ素系樹脂層は、その上部にラミネートされるフッ素系樹脂膜に比べて遥かに大きい平均気孔サイズを有して圧力損失を低く維持させ、粉塵の脱塵効率を高める役割を果たす。また、前記フッ素系樹脂の泡コーティング層は、下部の無機質繊維支持体と上部のフッ素系樹脂膜との間の結合を強化させるための接着剤の役割を果たし、結果的に濾過体の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
本発明において、前記泡コーティングされるフッ素系樹脂層の平均気孔サイズは、ラミネートされたフッ素系樹脂膜の平均気孔サイズより大きければ制限はないが、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ〜３０μｍであり得る。フッ素系樹脂の泡コーティング層は、圧縮空気で粉塵捕集用濾過体から粉塵を落としたときに支持体の役割をすることができ、なるべく気孔が大きい方が望ましい。
【００２５】
本発明において、前記フッ素系樹脂の泡コーティング層は、好ましくはフッ素系樹脂、泡安定剤、発泡剤及び増粘剤を含むコーティング液を使用し、泡コーティングして形成させたものであってもよい。
【００２６】
本発明で使用される用語「泡安定剤」とは、樹脂の泡の維持剤として作用する物質を意味する。本発明において、前記泡安定剤としては、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及びアンモニウムステアレートからなる群から選択されるものを使用することができ、それらに制限されるものではない。
【００２７】
本発明で使用される用語「発泡剤」とは、樹脂コーティング液の気泡を作り出す物質を意味する。本発明において、前記発泡剤としては、ナトリウムラウレート、ナトリウムステアレートを含むアニオン系（ａｎｉｏｎ）発泡剤またはポリエチレングリコール型、または多価アルコール型を含む非イオン系（ｎｏｎｉｏｎ）発泡剤を使用することができ、それらに制限されるものではない。
【００２８】
本発明で使用される用語「増粘剤」とは、樹脂の泡が繊維に付着した状態を維持させる作用をする物質を意味する。本発明において、前記増粘剤は、アクリル系増粘剤であってもよく、それに制限されるものではない。
【００２９】
本発明において、前記コーティング液は、まず泡発生器で処理して泡を作成した後、これを無機質繊維支持体の表面に塗布して気泡状のフッ素系樹脂層を形成させることができる。
【００３０】
その後、前記泡が塗布された支持体を乾燥させ、乾燥された泡状のフッ素系樹脂層を形成させることができる。
本発明において、前記泡が塗布された支持体の乾燥は、一次乾燥及び二次乾燥で２工程に分けて行うことができる。このような一次及び二次乾燥過程で安定な微多孔質表面層が形成される。
【００３１】
本発明において、前記泡が塗布された支持体の乾燥において好ましくは、一次乾燥は８０℃〜１２０℃、二次乾燥は１８０℃〜２２０℃で行うことができる。
その後、前記乾燥された支持体を圧着処理して微細多孔質フッ素系樹脂層の強度を高め、その表面を滑らかにすることができる。このような圧着処理は必要に応じて行うことができ、必要不可欠なプロセスではない。
【００３２】
本発明において、前記乾燥された支持体の圧着処理は、好ましくは２００ｐｓｉ〜７００ｐｓｉの圧力で行うことができる。
その後、前記圧着処理された支持体を熱処理して硬化させることにより、表面強度が優れた表面層を形成させることができる。
【００３３】
本発明において、前記熱処理は、好ましくは３４０℃〜４００℃で処理して硬化することができる。
その後、前記熱処理された支持体を冷却し、一次的に泡コーティングされたフッ素系樹脂層を得ることができる。
【００３４】
前記のように無機質繊維支持体の表面上に一次的にフッ素系樹脂層を泡コーティングさせることにより、２重層構造の濾過体を得ることができる。
前記のように無機質繊維支持体の表面上に泡コーティングされたフッ素系樹脂層を有する２重層構造の濾過体は、フッ素系樹脂層の厚さが５０〜１５０μｍの範囲、特に約１００μｍであるため、５μｍ以下のメンブレン層を有するＬａｍｉｎａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒに比べて非常に優れた耐薬品性及び耐熱性を示す。しかし、前記濾過体は、平均気孔サイズが１０μｍ以上、約１０μｍ〜３０μｍであり、２．５μｍ以下の超微細粉塵の除去のためには、あまり効果的でない。
【００３５】
これにより、本発明では、前記フッ素系樹脂の泡コーティング濾過体の表面にフッ素系樹脂膜をさらにラミネートすることを特徴とする。
即ち、本発明では、前記の一次的に得た泡コーティングされたフッ素系樹脂層上に二次的にフッ素系樹脂膜をラミネートさせた濾過体を提供する。
【００３６】
好ましくは、本発明では、泡コーティングされたフッ素系樹脂層の表面上に、これより薄いフッ素系樹脂膜を二次的にラミネートさせて無機質繊維支持体層を含めて計３重層構造の濾過体を製造することができる。
【００３７】
本発明において、前記ラミネートの実行時に、下部の泡コーティングされたフッ素系樹脂層と上部のフッ素系樹脂膜と同じ系統のポリマー素材で構成されており、それらの間の接着力に優れて互いによく接着される。
【００３８】
本発明において、前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層の厚さは、好ましくは５〜１００μｍであってもよい。
本発明において、前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜の厚さは、好ましくは１〜５０μｍであってもよい。
【００３９】
本発明において、前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜は、フッ素系樹脂繊維からなる多孔性ウェブ（ｗｅｂ）の構造であってもよい。このような多孔性ウェブの構造を通じて、本発明の濾過体は、微細粉塵も捕集することができるようになる。
【００４０】
本発明において、フッ素系樹脂膜はフッ素系樹脂粉末及び潤滑剤を含む混合物を押出成形してフッ素系樹脂フィルムを製造する工程（工程１）、及び前記フッ素系樹脂フィルムを２軸延伸する工程（工程２）を含む製造方法で製造することができる。
【００４１】
本発明において、前記フッ素系樹脂粉末と潤滑剤の混合比は、重量基準で、９：１〜７：１であってもよい。
本発明において、前記潤滑剤は、イソパラフィン系化合物であってもよい。具体的には、前記潤滑剤は、ＩＳＯＰＡＲ  Ｍ（Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ、米国）を使用することができる。
【００４２】
本発明において、前記２軸延伸は、まず縦軸方向に一次延伸し、その後、横軸方向に二次延伸して行うことができる。
好ましい一態様として、フッ素系樹脂膜としてＰＴＦＥ膜を使用することができる。ＰＴＦＥ膜は、ＰＴＦＥ  ｐｏｗｄｅｒ（Ｆ１０４、Ｄａｉｋｉｎ社、日本）と潤滑剤（ＩＳＯＰＡＲ  Ｍ、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ、米国）を９：１〜７：１の割合で混合し、ペースト（ｐａｓｔｅ）状態で高圧で押出成形し、カレンダー加工でＰＴＦＥフィルムを作成した後、縦軸方向に一次延伸し、横軸方向に二次延伸して製造する。
【００４３】
本発明において、フッ素系樹脂膜の厚さを調節するために押出するフッ素系樹脂フィルムの厚さは、５０〜５００μｍにした後、縦軸方向の一次延伸と横軸方向の二次延伸により、厚さを１／３〜１／１０に薄くさせる。したがって、最終的にフッ素系樹脂膜の厚さは、約１〜５０μｍになる。
【００４４】
本発明において、フッ素系樹脂膜の気孔サイズは、フッ素系樹脂膜の厚さ及びフッ素系樹脂ウェブで繊維一本の直径及び充填率により決定することができる。
本発明において、前記ラミネートされるフッ素系樹脂膜の平均気孔サイズは、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ〜２．５μｍであってもよい。
【００４５】
本発明において、前記フッ素系樹脂繊維の直径は、好ましくは、０．０１〜１μｍであってもよい。もし同じフッ素系樹脂充填率で前記フッ素系樹脂繊維の直径が前記下限より小さければ、超微細粉塵の除去効率が高くなり、前記フッ素系樹脂繊維の直径が前記上限を超えると、集塵効率が低くなる。しかし、圧力損失は、繊維の直径と反比例する特性を有する。一方、同量のフッ素系樹脂を持って延伸させると、延伸すればするほどフッ素系樹脂繊維の直径が小さくなる。このようにして作られたフィルタの場合、前記フッ素系樹脂繊維の直径が前記下限より小さくなって多孔性ウェブの気孔が大きすぎて超微細粉塵の除去効率が低下し、前記フッ素系樹脂繊維の直径が前記上限を超えると、多孔性ウェブの気孔が小さすぎて捕集される粉塵により濾過体が詰まる可能性がある。
【００４６】
本発明において、前記ラミネートは、熱融着または超音波溶着法で行うことができる。
本発明の一具現例に係る濾過体は、既存の濾過体に比べて耐熱性に優れ、熱収縮に強く、１μｍ以上の粉塵粒径で９８％以上の個数濃度基準の部分集塵効率、９９．８％以上の質量集塵効率及び優れた脱塵効率を示す。また、泡コーティングされたフッ素系樹脂層に１００μｍ以下の平均気孔サイズを有する気孔が均一に分布されており、ラミネートされたＰＴＦＥ膜に１０μｍ以下の平均気孔サイズを有する気孔が均一に分布している。したがって、本発明に係る濾過体は１０μｍ以下の微細粉塵の捕集に適しており、併せて中・高温領域の排ガスの処理に十分適用可能である。
【００４７】
また、本発明に係る濾過体は、既存の単層または２重層の濾過体に比べて耐久性に優れる。本発明の一実験例では、泡コーティングされたガラス繊維生地またはガラス繊維生地の表面にＰＴＦＥ膜をラミネートさせ、それぞれ３重層または２重層濾過体を製造した後、前記それぞれの濾過体に対して高圧の圧縮空気（２、３、４、５ｋｇｆ／ｃｍ２）を噴射して剥離度を評価した結果、２重層濾過体は、３ｋｇｆ／ｃｍ２からメンブレン層が剥離されるが（図６及び図７）、３重層濾過体は、５ｋｇｆ／ｃｍ２の高圧噴射にも剥離が起こらない（図８及び図９）ことを確認することができた。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は、無機質繊維支持体の表面に一次的にフッ素系樹脂層を泡コーティングし、前記泡コーティングされたフッ素系樹脂層の表面に薄いフッ素系樹脂膜を熱融着または超音波溶着法でラミネートし、３重層を含む濾過体を製造することにより、耐薬品性及び耐熱性を示すだけでなく、１０μｍ以下の微細粉塵も捕集することができる粉塵捕集用濾過体を提供する効果がある。また、本発明の濾過体は、フッ素系樹脂の泡コーティング層により無機質繊維支持体とフッ素系樹脂膜との間の接着力に優れ、耐久性も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の粉塵捕集用濾過体の３重層構造を簡単に示した図である。
【図２】本発明に係る濾過体の表面を電子顕微鏡で３００倍に拡大して観察した結果である。
【図３】本発明に係る濾過体の気孔分布測定結果である。
【図４】本発明に係る濾過体の部分集塵効率の測定結果である。
【図５】本発明に係る濾過体と比較例１の濾過体の脱塵特性を示す接触角測定結果である。
【図６】比較例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、目視検査で評価した剥離度測定結果である。
【図７】比較例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、立体顕微鏡分析で評価した剥離度測定結果である。
【図８】実施例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、目視検査で評価した剥離度測定結果である。
【図９】実施例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、立体顕微鏡分析で評価した剥離度測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。これら実施例は、単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれら実施例により制限されるものではない。
【００５１】
実施例１：本発明の３重層濾過体の製造
泡コーティング濾過体（ＧＬ−ＴＥＸ−７９０、（株）チャンミョン産業、韓国）の表面に下記のようにＰＴＦＥ膜をラミネートして３重層構造の濾過体を完成した。
【００５２】
ＰＴＦＥ膜を製造するために、まずＰＴＦＥ  ｐｏｗｄｅｒ（Ｆ１０４、Ｄａｉｋｉｎ社、日本）と潤滑剤（ＩＳＯＰＡ  Ｍ、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ、米国）を８：１の割合で混合して押出機でペースト形態のＰＴＦＥ原料を製造した。このようにして製造されたＰＴＦＥの原料を３５０℃の高温と一定の張力が維持されたｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｒｏｌｌを通過させてＰＴＦＥフィルムを製造した。そしてＰＴＦＥフィルムを縦軸方向と横軸方向に延伸させて約５μｍの厚さのＰＴＦＥ膜を製造した。泡コーティングされたガラス繊維生地（ＧＬ−ＴＥＸ−７９０）とＰＴＦＥ膜を二つの巻取り機（ＵＮＷＩＮＤＥＲ）で巻き戻しながら共にカレンダーロール（ｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｒｏｌｌ）に供給し、４ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で圧着し、３重層構造の濾過体を作った。そのときの作業速度は１２ｍ／分とした。
【００５３】
比較例１：２重層濾過体の製造
泡コーティングされたガラス繊維生地（ＧＬ−ＴＥＸ−７９０）の代わりにガラス繊維生地（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＵＳ）の表面にＰＴＦＥ膜をすぐにラミネートすることを除いては、前記実施例１と同様の方法で２重層濾過体を完成させた。
【００５４】
実験例１：表面及び断面特性試験
本発明に係る濾過体の表面及び断面特性を確認するために、前記実施例１で製造した濾過体の表面を電子顕微鏡で３００倍に拡大して観察した。
【００５５】
本発明に係る濾過体の表面を電子顕微鏡で３００倍に拡大して観察した結果は、図２に示した。
図２に示されるように、本発明に係る濾過体の表面にラミネートにより形成されたＰＴＦＥｗｅｂが泡コーティングにより形成された気孔の上に均一に分布していることを確認した。
【００５６】
また、前記濾過体に対する気孔サイズ分布測定の結果を図３に示した。
図３の測定結果から見られるように、平均気孔サイズが１．３μｍであり、泡コーティング濾過体の平均気孔サイズ１３μｍの１／１０に小さくなったことが分かる。その結果から、本発明により完成された濾過体は２．５μｍ以下の微細粉塵を効果的に除去できることが分かる。
【００５７】
実験例２：集塵効率の分析
前記実施例１で製造した本発明に係る濾過体の集塵効率を分析するために、下記のような実験を行った。
【００５８】
本発明に係る濾過体は、石炭火力発電所から発生する燃焼ガス中に含まれた粉塵を捕集するためのものであり、濾過体の性能評価に石炭火力発電所から発生したフライアッシュを用いた。本実験のために、まずガスの温度は２５０±１０℃に設定し、使用したテスト用粉塵は２μｍの幾何平均粒径と１．５の幾何標準偏差を示した。濾過集塵装置に装着された濾過バッグの前、後端でテスト用粉塵の粒径分布をパーティクルカウンター（ＡＰＳ  ３３２１、ＴＳＩ  Ｉｎｃ．）により個数濃度で測定した。濾過体の質量集塵効率は、粉塵のサイズと個数濃度から質量濃度を換算して得た。
【００５９】
本発明に係る濾過体の個数濃度基準の集塵効率を図４に示し、本発明に係る濾過体の質量集塵効率は表１に示した。
【００６０】
【表１】
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図４に示されるように、本発明に係る濾過体は１μｍ以上の粉塵粒径で９８％以上の個数濃度基準の集塵効率を示した。本発明に係る濾過体は粒径サイズが小さくなるほど集塵効率が低下し、粒径サイズが大きいほど、より高い集塵効率を示す典型的な集塵濾過体の特徴を示した。
【００６１】
また、表１に示されるように、本発明に係る濾過体の質量集塵効率は９９．８％と非常に高い集塵効率を示した。これは、濾過の初期状態における集塵効率を示すので、粉塵が捕集されることにより集塵効率が高くなるという濾過理論に基づくと、非常に短時間内に９９．９％以上の集塵効率を示すことが分かる。
【００６２】
実験例３：脱塵効率の予測のための接触角の分析
本発明に係る濾過体の脱塵効率を予測するために、下記のような実験を行った。
前記実施例１で製造した濾過体を用いて接触角の測定を行った。測定には、接触角測定器（ＤＳＡ１００、Ｋｒｕｓｓ社）を用いた。結果は、図５に示した。
【００６３】
図５に示されるように、本発明に係る濾過体の接触角は１４３度であり、常用濾過体であるＧＬ−ＴＥＸ−７９０の接触角１３３度より１０度高い値を示すことが分かる。その結果は、本発明により完成された濾過体の脱塵効率がより優れることを意味する。
【００６４】
実験例４：耐久性試験
前記実施例１で製造した本発明の３重層濾過体と比較例１で製造した２重層濾過体との間の耐久性の比較のために剥離度比較実験を行った。
【００６５】
まず、各濾過体の膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）の表面に高圧の圧縮空気（２、３、４、５ｋｇｆ／ｃｍ２）を噴射して剥離度を評価し、圧縮空気の噴射は、１秒間隔で２０回に到達するまで行った。
【００６６】
前記のように比較例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、目視検査及び立体顕微鏡分析（Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）で評価した剥離度測定結果を、それぞれ図６及び図７に示した。
【００６７】
また、実施例１の濾過体に高圧の圧縮空気を噴射した後、目視検査及び立体顕微鏡分析で評価した剥離度測定結果をそれぞれ図８及び図９に示した。
図６〜図９を通じて、比較例１の２重層濾過体は、３ｋｇｆ／ｃｍ２からメンブレン層が剥離されるが（図６及び図７）、実施例１の３重層濾過体は、５ｋｇｆ／ｃｍ２の高圧噴射にも剥離が起こらない（図８及び図９）ことを確認することができる。したがって、泡コーティングされたＰＴＦＥ層とラミネートされたＰＴＦＥ膜との間に強い結合力が作用し、それにより、結果的に濾過体の耐久性を向上させることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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