KR20070085557A

KR20070085557A - 기체 기류로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 여과 매질

Info

Publication number: KR20070085557A
Application number: KR1020077012173A
Authority: KR
Inventors: 마이클 알렌 브라이너; 조셉 브라이언 호바네크; 데이비드 씨. 존스; 현 성 림; 비. 린 와이즈만
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2007-08-27
Also published as: KR101248677B1; EP1819414B1; US7235122B2; CN101052454B; JP5252924B2; JP2008518780A; US20060096260A1; BRPI0516682A; EP1819414A1; BRPI0516682B1; WO2006053295A1; CN101052454A

Abstract

공기중의 미립자 물질을 여과하기 위한 고효율 공기 여과기에서 사용되는 여과 매질이 개시되어 있다. 이 매질은 두 스크림(scrim) 층 사이에 존재하는 직경 1000나노미터 미만의 섬유 층을 하나 이상 사용하여 비교적 낮은 압력 강하에서 고효율의 고효율 미립자 공기(HEPA) 여과 성능을 달성한다.

여과 매질, 미립자 여과, 공기 여과기, HEPA

Description

기체 기류로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 여과 매질{FILTRATION MEDIA FOR FILTERING PARTICULATE MATERIAL FROM GAS STREAMS}

본 발명은 기체 기류로부터 미립자 물질을 여과하기 위한, 고효율 공기 여과기에 사용되는 여과 매질에 관한 것이다.

고효율 미립자 공기(High efficiency particulate air, HEPA) 수준 성능은 HEPA 여과가 사용되는 다수의 공정(예: 반도체 제조 및 무균실)에 중요하다. 이러한 용도에서, 공기중의 미립자 물질은 때때로 제품 결함 또는 무균실내 물질 봉쇄 실패의 원인이 되고 있다. 이들 용도에 사용되는 HEPA 여과기 성능의 불안정성은 불만족스럽다.

HEPA 여과에서 표면 부하 매질로서 부직 여과기 요소가 사용될 수 있다. 이 매질은 일반적으로 기체 흐름에 투과성이도록 구성되고, 또한 선택된 크기보다 큰 입자의 통과를 억제하기에 충분히 미세한 기공 크기 및 적당한 다공성을 갖는다. 미립자 물질이 여과기를 통과함에 따라, 여과기의 상류쪽은 확산 및 가로채기에 의해 작동하여 기체 기류로부터 선택된 크기의 입자를 포획하고 보유한다. 입자는 여과기의 상류측 및 여과기내에 모여서 "여괴"를 형성한다.

일반적으로, 시판용 HEPA 여과 매질은 미소유리 섬유 및 미소유리 배합물의 부류, 및 주름성형가능한 기재에 적층된, 정전기 처리된("일렉트릿(electret)"으로도 알려짐) 고평량 용융취입 웹에 속한다. 이러한 종류의 여과 매질은 각각 한계가 있다.

미소유리 섬유 및 미소유리 섬유를 함유하는 배합물을 이용하는 HEPA 매질은 전형적으로 화학약품 공격에 대한 실질적인 저항성 및 비교적 작은 다공성을 갖는, 직조 또는 부직 구조로 배열된 작은 직경의 유리 섬유를 함유한다. 이러한 유리 섬유 매질은 스미쓰(Smith) 등에게 허여된 미국 특허 제2,797,163호; 와고너(Waggoner)에게 허여된 미국 특허 제3,228,825호; 라크젝(Raczek)에게 허여된 미국 특허 제3,240,663호; 영(Young) 등에게 허여된 미국 특허 제3,249,491호; 보덴도르페트(Bodendorfet) 등에게 허여된 미국 특허 제3,253,978호; 아담스(Adams)에게 허여된 미국 특허 제3,375,155호; 및 퓨스(Pews) 등에게 허여된 미국 특허 제3,882,135호에 개시되어 있다. 미소유리 섬유 및 미소유리 섬유를 함유하는 블렌드는, 전형적으로 주름성형될 때 비교적 부서지기 쉽다는 한계가 있고 HEPA 여과기를 100% 검사하여야 하므로, 바람직하지 않은 수율 손실을 일으킨다. 스폿(spot) 복구는 지루한 수동 공정이다.

미국 특허 제4,874,659호 및 제4,178,157호에 기술된, 정전기 처리된 용융취입 웹은 처음에는 잘 기능하지만, 매질이 입자를 포획하기 시작하고 정전기가 절연되기 시작함에 따라 성능이 떨어지기 쉽다. 미국 특허 제4,874,659호 및 제4,178,157호에는 둘다 5 내지 10㎜ H₂O(물기둥) 범위의 더 낮은 압력 강하를 특징으 로 하는 HEPA 공기 여과기 매질이 개시되어 있다. 이러한 여과기는 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌)으로 된 부직 웹(미국 특허 제4,874,659호) 또는 얇은 필름(미국 특허 제4,178,157호)으로 이루어지는데, 폴리올레핀은 약 100℃로 가열함에 의해 부분 용융된 후 중합체를 전기적으로 하전시키는 전계에 적용된다. 부여된 전하는 이들 여과기에 고효율의 미립자 공기 여과 품질을 제공한다. 이러한 여과기는 약간의 한계가 있다. 첫째, 미립자의 효과적인 포획을 위하여 전하에 근거하기 때문에, 이러한 여과기의 성능은 전하 소실을 일으키는 공기 습도에 의해 영향을 크게 받는다. 둘째, 여과기의 작동 방식 및 비교적 얇은 두께 때문에, 이들 여과기는 약 0.8의, 여과기 면적당 여과기 중량당 낮은 분진 하중(압력 강하를 2배 증가시키는 여과기 면적당 분진 중량)을 특징으로 하는데, 전형적으로 이러한 여과기의 분진 하중은 약 50 내지 80g/㎡이고, 면적당 중량은 약 80 내지 130g/㎡이다.

미국 특허 제6,604,925호에는 HEPA에 적합한 여과 매질 및 노즐을 통해 미세 섬유를 정전기 방사하여 이동 집진 전극상에 섬유상 구조를 형성한 다음, 섬유상 구조의 기공을 에어로졸 입자로 채우는 장치 및 방법이 개시되어 있다.

미국 특허출원 공개공보 US 2004/0038014 A1호에는 오염물질 입자를 함유하는 기체 및 액체의 여과를 포함한 다양한 용도를 위한 나노섬유 층을 포함하는 여과 매질, 및 이 매질의 제조 방법이 개시되어 있다. PCT 국제 특허출원 공개공보 WO 02/20132 A2호 및 WO 02/20133 A2호에는 오염물질 입자를 함유하는 공기의 여과를 포함한 다양한 용도를 위한 저평량의 나노섬유 층을 포함한 여과 매질, 및 이 매질의 제조 방법이 개시되어 있다. 이들 공개공보에는 고효율 미립자 공기 여과기 매질 또는 고효율의 공기 여과를 달성하기 위한 방법이 개시되어 있지 않다.

공지의 여과 매질의 전술된 한계를 피하면서 HEPA 수준의 공기 여과를 달성하기 위한 수단을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

발명의 요약

제1 실시양태에서, 본 발명은 두 스크림(scrim) 층 사이에 존재하는 연속 중합체성 섬유의 하나 이상의 나노섬유 층을 포함하고, 이때 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 1000나노미터 미만이고, 나노섬유 층의 평량이 약 25g/㎡ 내지 약 60g/㎡이고, 고형분 체적분율이 약 0.10 내지 약 0.30이고, 두께가 100㎛보다 큰, 여과 매질에 관한 것이다.

본 발명의 제2 실시양태는 두 스크림 층 사이에 존재하는 연속 중합체성 섬유의 하나 이상의 나노섬유 층을 포함하는 실질적으로 전기적으로 중성인 여과기 매질을 통해 공기 기류를 통과시킴을 포함하고, 이때 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 1000나노미터 미만이고, 나노섬유 층의 평량이 약 25g/㎡ 내지 약 60g/㎡이고, 나노섬유 층의 두께가 100㎛보다 크고 약 265㎛ 이하인, 공기 기류로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 방법에 관한 것이다.

정의

"고효율 미립자 공기" 및 "HEPA"란 용어는 5.33㎝/초의 면속도로 흐르는 공기중의 0.3㎛ 입자를 99.97% 여거할 수 있는 여과 매질을 기술하는데 호환적으로 사용될 수 있다.

"나노섬유"란 용어는 직경이 1,000나노미터 미만인 섬유를 가리킨다.

"여과기 매질" 또는 "매질"이란 용어는 미립자를 함유하는 유체가 통과하는 물질 또는 물질 집합체를 가리키는데, 통과시 동시에 또한 적어도 일시적으로 매질내 또는 매질상에 미립자 물질이 침적된다.

본 명세서에 도입되고 그의 일부를 구성하는 첨부된 도면은, 현재 고려되는 본 발명의 실시양태를 설명하고, 그에 대한 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

도 1은 본 발명에 사용하기에 적합한 나노섬유를 형성하기 위한 종래 기술의 장치를 설명하는 도면이다.

이제부터 본 발명의 현재 바람직한 실시양태를 상세하게 언급하는데, 그의 예는 첨부되는 도면에 설명되어 있다. 도면에서, 같은 도면부호는 같은 요소를 표시하는데 사용된다.

본 발명은 두 스크림 층 사이에 존재하는 하나 이상의 나노섬유 층을 포함하는 여과기 매질에 관한 것이다. 나노섬유 층은 여과 매질 층에 실질적으로 연속적인 유기 중합체성 나노섬유의 집합체를 포함하고, 나노섬유의 직경은 약 1㎛ 또는 1000㎚, 유리하게는 약 100㎚ 내지 700㎚, 또는 심지어 약 300㎚ 내지 650㎚이다. 이러한 여과기 매질은 유체 기류로부터 미립자 물질, 특히 기체 기류(예: 공기)로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 고효율 공기 여과 용도에 사용될 수 있다.

HEPA 수준 성능이 가능한 여과 매질은 두 스크림 층 사이에 하나 이상의 나노섬유 층을 위치시킴으로써 제조할 수 있고, 나노섬유 층의 평량은 약 25g/㎡ 내지 60g/㎡, 유리하게는 약 27g/㎡ 내지 약 60g/㎡, 또는 심지어 약 30g/㎡ 내지 약 49g/㎡이다.

나노섬유 층은 고형분 체적분율이 약 0.10 내지 약 0.30, 유리하게는 약 0.25 내지 약 0.28이다. 고형분 체적분율을 증가시키면, 효율 또는 다른 여과기 특성에 실질적인 저하 없이 층 두께를 감소시킬 수 있다. 일정한 층 두께에서 고형분 체적분율을 증가시키면, 기공 크기가 감소하고 미립자 저장이 증가한다. 나노섬유 층의 두께는 나노섬유 중합체의 밀도에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 매질에서, 나노섬유 층은 두께가 약 100㎛보다 크고, 유리하게는 약 100㎛보다 크고 약 265㎛ 이하이고, 더 유리하게는 약 100㎛보다 크고 약 150㎛ 이하이다(예: 약 104㎛ 내지 147㎛).

본 발명의 나노섬유 층은 본원에 참조로 인용되어 있는 PCT 특허출원 공개공보 WO 04/027140A 호에 개시되어 있는 차단 웹에 따라 제조할 수 있다.

여과기 매질의 층은 유리하게는 캐리어(carrier) 층(본원에서 "스크림"으로 부름)과 접착성 적층에 의해 결합된다.

나노섬유 층은, 직경이 1000㎚ 미만, 유리하게는 약 100㎚ 내지 약 700㎚, 또는 심지어 약 300㎚ 내지 650㎚인 실질적으로 연속인 중합체성 섬유로 이루어진다. 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유는 정전기 방사 또는 전기취입을 포함한, 상기 직경 범위의 연속 섬유를 제조할 수 있는 임의의 공정에 의해 형성될 수 있다. 전기취입에 의해 나노섬유를 형성하기 위한 공정은, 본원에 참조로 인용되어 있는 PCT 특허출원 공개공보 WO 03/080905A호에 개시되어 있다. WO 03/080905A호에는 나노섬유 웹을 생성하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있고, 장치는 도 1에 도시되어 있다. 본 방법은 저장조(100)로부터 중합체 및 용매를 포함하는 중합체 용액의 흐름을, 고전압이 인가되는, 중합체 용액을 배출하는 방사구(102)내 방사 노즐(104)("다이(die)"로 부름)로 공급함을 포함한다. 한편, 공기 가열기(108)에서 임의로 가열되는 압축 공기는 방사 노즐(104)의 측면 또는 둘레에 배치된 공기 노즐(106)로부터 나온다. 공기는, 새로 나온 중합체 용액을 봉입하여 전송하고 섬유상 웹의 형성을 돕는 취입 공기 기류로서 일반적으로 아래쪽으로 향하고, 섬유상 웹은 진공 챔버(114) 위의 분쇄된 다공질 수집 벨트(110)상에 수집되는데, 공기 취입기(112)의 입구로부터 진공이 적용된다.

본 발명의 매질은 나노섬유를 1회 통과에서 비교적 두꺼운 층으로 형성하거나, 또는 전기취입 공정에서 다수회 통과를 사용하여 매질의 두께를 형성함으로써 제조될 수 있다.

본 발명의 중합체성 여과기 매질은 유기 중합체 물질로 만들어진다.

유리하게는, 스크림 층은 스펀본드(spunbond) 부직 층이지만, 부직 섬유의 카딩화된(carded) 웹 등으로부터 제조될 수 있다. 스크림 층은 주름 및 겹친 부분을 수용하기에 충분한 강성을 필요로 한다.

본 발명의 매질은 카트리지(cartridge), 플랫 디스크(flat disk), 캐니스터(canister), 패널(panel), 백(bag) 또는 파우치(pouch)와 같은 임의의 바람직한 여과기 형태로 가공될 수 있다. 이러한 구조내에서, 매질은 실질적으로는 주름성형되거나, 압연되거나 또는 지지체 구조상에 달리 위치될 수 있다. 본 발명의 여과 매질은 평판 여과기, 타원형 여과기, 카트리지 여과기, 나선형 권취된 여과기 구조를 포함한 실질적으로 임의의 통상적인 구조에 사용될 수 있고, 주름성형된, Z 여과기 또는 매질을 유용한 모양 또는 프로필로 성형함을 포함한 다른 기하학적 형태에 사용될 수 있다. 유리한 모양으로는 주름성형된 원통형 패턴이 있다. 이러한 원통형 패턴이 일반적으로 바람직한데, 이들은 제조하기가 비교적 간단하고, 통상적인 여과기 제조 기술을 사용하고, 사용하기가 비교적 쉽기 때문이다. 매질의 주름성형은 주어진 체적내에서 매질 표면적을 증가시킨다. 일반적으로, 이러한 매질 배치에 관한 주요 변수는 주름 깊이; 주름 밀도(전형적으로, 주름성형된 매질 원통의 내경을 따라 인치당 주름 수로서 측정됨); 및 원통 길이 또는 주름 길이이다. 일반적으로, 매질의 주름 깊이, 주름 길이 및 주름 밀도를 선택하는데 관한, 특히 차단벽 배열을 위한 제1 인자는 임의의 주어진 용도 또는 상황에 필요한 총 표면적이다. 이러한 원리는 일반적으로 본 발명의 매질, 바람직하게는 유사한 차단벽 유형의 배열에 적용될 수 있다.

본 발명의 여과기 매질은 유체 기류로부터 다양한 미립자 물질을 제거하는데 사용될 수 있다. 미립자 물질은 유기 및 무기 오염물질을 둘다 포함할 수 있다. 유기 오염물질은 큰 미립자의 천연 생성물, 유기 화합물, 중합체 미립자, 식품 잔여물 및 기타 물질을 포함할 수 있다. 무기 잔여물은 분진, 금속 미립자, 회분, 연기, 연무 및 기타 물질을 포함할 수 있다.

여과기 매질의 초기 압력 강하("압력 강하" 또는 "압력 차"로도 부름)는 유리하게는 약 60㎜ H₂O보다 높지 않고, 더 유리하게는 약 30㎜ H₂O 내지 약 50㎜ H₂O이다. 여과기를 가로지르는 압력 강하는, 미립자가 여과기를 채우기 때문에, 사용하는 동안 시간이 경과함에 따라 증가한다. 다른 변수들이 일정하게 유지된다고 가정할 때, 여과기를 가로지르는 압력 강하가 클수록, 여과기 수명은 짧아진다. 여과기는 전형적으로, 여과기를 가로질러 선택된 제한 압력 강하가 충족되면, 교체할 필요가 있다고 결정된다. 제한 압력 강하는 용도에 따라 다르다. 이러한 압력의 형성은 동일 효율의 시스템에 있어서 분진(또는 미립자) 하중의 결과이기 때문에, 더 긴 수명은 전형적으로 더 큰 허용하중과 직접 연관있다. 효율은 매질이 미립자를 통과시키는 경향이라기 보다는 미립자를 포획하는 경향이다. 일반적으로, 여과기 매질이 기체 기류로부터 미립자를 제거할 때 더 효율적일수록, 여과기 매질은 "수명" 압력 차에 더 빨리 접근할 것이다(다른 변수가 일정하게 유지된다고 가정할 때). 다른 한편으로, 여과기 매질의 공기 투과성이 클수록, 압력 강하가 낮아지므로, 여과기 수명이 길어진다(다른 변수가 일정하게 유지된다고 가정할 때). 유리하게는, 본 발명의 여과기 매질의 프라지어(Frazier) 공기 투과율은 약 0.3㎥/분/㎡ 내지 약 3.0㎥/분/㎡, 유리하게는 약 0.77㎥/분/㎡ 내지 1.2㎥/분/㎡이다.

본 발명의 여과기 매질은 유리하게는 실질적으로 전기적으로 중성이므로, 따라서 전술된 미국 특허 제4,874,659호 및 제4,178,157호에 개시된, 관련 전하로 인하여 성능을 나타내는 여과기에 비하여, 공기 습도에 의한 영향을 훨씬 덜 받는다. "실절적으로 전기적으로 중성이다"란 매질이 검출가능한 전하를 띠지 않음을 뜻한다.

시험 방법

여과 효율은 TSI 인코포레이티드(TSI Incorporated, 미국 미네소타주 세인트폴 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 분별 효율 여과기 시험기(Fractional Efficiency Filter Tester) 모델 3160에 의해 결정되었다. 시험 에어로졸 입자의 바람직한 입도를 시험기의 소프트웨어에 입력하고, 바람직한 여과기 유량을 설정하였다. 32.4리터/분의 공기 부피 유량 및 5.33㎝/초의 면속도를 사용하였다. 시험은 여과기를 모든 선택된 입도에 대하여 시험할 때까지 자동적으로 계속되었다. 그 다음, 압력 강하와 함께 각 입도에 대한 여과기 효율 데이터를 함유하는 보고서가 인쇄되었다. 실시예 5의 샘플은 TSI 인코포레이티드(미국 미네소타주 세인트폴 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 분별 효율 여과기 시험기 모델 8130을 사용하여 시험하였다. 사용된 시험 조건에 대해서는 실시예 5를 참조한다.

압력 강하는 TSI 인코포레이티드(미국 미네소타주 세인트폴 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 분별 효율 여과기 시험기 모델 3160에 의해 보고되었다. 시험 조건은 여과 효율 시험 방법에 기술되어 있다. 압력 강하는 물기둥의 ㎜로 보고되고, 또한 ㎜ H₂O로도 불린다.

평량은 본원에 참조로 인용되어 있는 ASTM D-3776에 의해 결정되고, g/㎡로 보고되었다.

두께는 본원에 참조로 인용되어 있는 ASTM D177-64에 의해 결정되고, ㎛로 보고되었다.

나노섬유 층 샘플의 고형분 체적분율은 샘플의 평량(g/㎡)을 나노섬유 중합체 밀도(g/㎤) 및 층 두께(㎛)로 나누어 계산할 수 있었다(즉, 고형분 체적분율=평랑/(밀도×두께)).

섬유 밀도는 다음과 같이 결정되었다. 각각의 나노섬유 층 샘플로부터 5,000× 배율의 10개의 주사 전자 현미경(SEM) 화상을 얻었다. 뚜렷하게 구별할 수 있는 11가지의 나노섬유의 직경을 사진으로부터 측정하고 기록하였다. 결함(즉, 나노섬유의 덩어리, 중합체 방울, 나노섬유의 교차)은 포함되어 있지 않았다. 각 샘플의 평균 섬유 직경을 계산하였다.

실시예 1 내지 4

순도 99% 포름산(핀랜드 헬싱키 소재의 케미라 오이예(Kemira Oyj)로부터 입수가능함)내, 밀도 1.14g/cc의 나일론 66-FE 3218 중합체(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이 아이 듀퐁 드 네무아 앤 캄파니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수가능함)의 24중량% 용액을 전기취입함으로써 나노섬유 층을 제조하였다. PCT 특허출원 공개공보 WO 03/080905호에 기술된 바와 같이, 중합체 및 용매를 용액 혼합조로 공급하고, 이 용액을 저장조로 옮겨 기어 펌프(gear pump)를 통해 방사 노즐을 갖는 전기취입 방사 팩(spin pack)내로 계량하였다. 방사 팩은 폭이 0.75미터이고 76개의 방사 노즐을 가졌다. 팩은 실온이었고, 방사 노즐내 용액 의 압력은 10바였다. 방사구는 전기 절연되었고, 75㎸의 전압이 인가되었다. 44℃의 압축 공기를 공기 노즐을 통해 7.5㎥/분의 속도 및 660㎜ Hg의 압력으로 방사 팩내로 주입하였다. 용액의 처리량은 2cc/구(hole)/분이었다. 섬유는 방사 노즐로부터 대기압, 상대 습도 65 내지 70% 및 온도 29℃의 공기중으로 빠져 나왔다. 이 섬유는 방사 팩의 출구 아래, 5 내지 12m/분으로 이동하는 다공질 벨트상에 310㎜ 침적되었다. 다공질 벨트 밑에 100 내지 170㎜ Hg의 진공 상태인 진공챔버가 섬유의 침적을 도왔다. 섬유를 벨트상에 직접 침적함으로써, 나노섬유 층 샘플을 스크림(scrim) 없이 제조하였다. 그 다음, 그라비어 롤(gravure roll) 도포기로 접착제를 도포하여 나노섬유 층 샘플을 스크림층에 적층하였다. 옥수 캄파니(Ok Soo Company, 대한민국 소재)로부터 구한 수지 접합 카딩화(bonded carded)된 부직물을 스크림으로서 사용하였다.

실시예 1(비교예)

전술된 방법을 따랐다. 다공질 수집 벨트는 5.7m/분으로 이동하였다. 진공챔버는 다공질 벨트의 밑에 100㎜ Hg의 진공을 만들었다.

각각 공칭(목적) 10.0g/㎡의 평량을 갖는 연속 나노섬유의 두 층을 제조하여 총 측정 평량이 하기 표 1에 기술된 바가 되게 함으로써 110m 길이의 샘플을 제조하였다. 형성된 웹의 섬유는 평균 직경이 약 420㎚였다. 여과 효율을 다양한 입도에서 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 제공하였다. 압력 강하(물의 ㎜)도 또한 측정하였고 그 결과를 하기 표 3에 제공하였다.

실시예 2

전술된 방법을 따랐다. 다공질 수집 벨트는 11.3m/분으로 이동하였다. 진공챔버는 다공질 벨트의 밑에 140㎜ Hg의 진공을 만들었다.

각각 공칭 10.0g/㎡의 평량을 갖는 연속 나노섬유의 두 층을 제조한 다음, 공칭 5.0g/㎡의 평량을 갖는 나노섬유의 한 층을 제조하여 총 측정 평량이 하기 표 1에 기술된 바가 되게 함으로써 60m 길이의 샘플을 제조하였다. 형성된 웹의 섬유는 평균 직경이 약 375㎚였다. 여과 효율을 다양한 입도에서 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 제공하였다. 압력 강하(물의 ㎜)도 또한 측정하였고 그 결과를 하기 표 3에 제공하였다.

실시예 3

전술된 방법을 따랐다. 다공질 수집 벨트는 11.3m/분으로 이동하였다. 진공챔버는 다공질 벨트의 밑에 160㎜ Hg의 진공을 만들었다.

각각 공칭 10.0g/㎡의 평량을 갖는 연속 나노섬유의 두 층을 제조한 다음, 각각 공칭 5.0g/㎡의 평량을 갖는 나노섬유의 두 층을 제조하여 총 측정 평량이 하기 표 1에 기술된 바가 되게 함으로써 60m 길이의 샘플을 제조하였다. 형성된 웹의 섬유는 평균 직경이 약 368㎚였다. 여과 효율을 다양한 입도에서 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 제공하였다. 압력 강하(물의 ㎜)도 또한 측정하였고 그 결과를 하기 표 3에 제공하였다.

실시예 4

전술된 방법을 따랐다. 다공질 수집 벨트는 5.7m/분으로 이동하였다. 진공챔버는 다공질 벨트의 밑에 170㎜ Hg의 진공을 만들었다.

각각 공칭 10.0g/㎡의 평량을 갖는 연속 나노섬유의 두 층을 제조한 다음, 각각 공칭 5.0g/㎡의 평량을 갖는 나노섬유의 세 층을 제조하여 총 측정 평량이 하기 표 1에 기술된 바가 되게 함으로써 60m 길이의 샘플을 제조하였다. 형성된 웹의 섬유는 평균 직경이 약 432㎚였다. 여과 효율을 다양한 입도에서 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 제공하였다. 압력 강하(물의 ㎜)도 또한 측정하였고 그 결과를 하기 표 3에 제공하였다.

실시예 5

두 스펀본드 층 사이에 16층의 분리된 나일론 6,6 나노섬유 층을 수동 적층함으로써 여과 매질을 제조하였다. 나노섬유 층의 총 측정 평량은 49g/㎡이었다. 나노섬유의 평균 직경은 약 651㎚이었다.

시험 입도 0.236㎛, 부피 유량 32.4리터/분 및 면속도 5.33㎝/초를 사용하여 분별 효율 여과기 시험기 모델 8130(TSI 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능함)을 사용하여 여과 효율을 시험하였다. 99.998%의 여과 효율 및 56.4㎜ H₂O의 압력 강하가 보고되었다.

매질 특성

실시예	프라지어 공기 투과율 (㎥/분/㎡)	두께 (㎛)	평량 (g/㎡)	고형분 체적분율
1(비교예)	1.6	79	23	0.25
2	1.2	104	29	0.25
3	0.97	117	38	0.28
4	0.76	147	44	0.26
5	0.77	203	49	0.21

효율

입도 (미크론)	실시예 1 (비교예)	실시예 2	실시예 3	실시예 4
0.1	99.01	99.8	99.96	99.984
0.12	98.9	99.79	99.957	99.982
0.2	99.2	99.87	99.977	99.9904
0.25	99.48	99.93	99.988	99.9957
0.3	99.67	99.962	99.9944	99.9979
0.35	99.79	99.979	99.9976	99.999
0.4	99.86	99.989	99.9984	99.99975
0.5	99.919	99.9927	99.9988	99.99943
0.6	99.945	99.9942	99.99962	99.99981
0.7	99.949		99.99952	99.99954
0.8	99.976		99.9986	99.9987

압력 강하(㎜H₂O)

실시예 1(비교예)	실시예 2	실시예 3	실시예 4
21.4	32.7	42.4	46.2

Claims

두 스크림(scrim) 층 사이에 존재하는 연속 중합체성 섬유의 하나 이상의 나노섬유 층을 포함하고, 이때 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 1000나노미터 미만이고, 나노섬유의 평량이 약 25g/㎡ 내지 약 60g/㎡이고, 고형분 체적분율이 약 0.10 내지 약 0.30이고, 두께가 100㎛보다 큰 여과 매질.
제1항에 있어서, 전기적으로 중성인 여과 매질.
제1항에 있어서, 면속도 5.33㎝/초로 흐르는 공기중의 0.3㎛의 입자를 99.97% 이상 여거할 수 있는 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 평량이 약 30g/㎡ 내지 약 49g/㎡인 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 두께가 약 265㎛ 이하인 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 두께가 약 150㎛ 이하인 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 두께가 약 104㎛ 내지 약 147㎛인 여과 매 질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 100나노미터 내지 700나노미터인 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 300나노미터 내지 650나노미터인 여과 매질.
제1항에 있어서, 스트림 층이 스펀본드(spunbond) 부직 웹 또는 카딩화된(carded) 부직 웹인 여과 매질.
제1항에 있어서, 압력 강하가 약 60㎜ H₂O 이하인 여과 매질.
제1항에 있어서, 압력 강하가 약 30㎜ H₂O 내지 약 50㎜ H₂O인 여과 매질.
제1항에 있어서, 나노섬유 층의 고형분 체적분율이 약 0.25 내지 약 0.28인 여과 매질.
제1항에 있어서, 프라지어(Frazier) 공기 투과율이 약 0.3㎥/분/㎡ 내지 약 3.0㎥/분/㎡인 여과 매질
제1항에 있어서, 프라지어 공기 투과율이 약 0.77㎥/분/㎡ 내지 약 1.2㎥/분/㎡인 여과 매질.
두 스크림 층 사이에 존재하는 연속 중합체성 섬유의 하나 이상의 나노섬유 층을 포함하는 실질적으로 전기적으로 중성인 여과기 매질을 통해 공기 기류를 통과시킴을 포함하고, 이때 나노섬유 층의 연속 중합체성 섬유의 직경이 약 1000나노미터 미만이고, 나노섬유 층의 평량이 약 25g/㎡ 내지 약 60g/㎡이고, 나노섬유 층의 두께가 100㎛보다 크고 약 265㎛ 이하인, 공기 기류로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 방법.
제16항에 있어서, 면속도 5.33㎝/초로 흐르는 공기 기류로부터 0.3㎛ 이상의 입자를 99.97% 이상 여거하는 방법.
제16항에 있어서, 여과기 매질의 압력 강하가 약 60㎜ H₂O 이하인 방법.
제16항에 있어서, 여과기 매질의 압력 강하가 약 30㎜ H₂O 내지 약 50㎜ H₂O인 방법.