KR20130032302A - 압축 나노섬유 복합 매체 - Google Patents
압축 나노섬유 복합 매체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130032302A KR20130032302A KR1020127025085A KR20127025085A KR20130032302A KR 20130032302 A KR20130032302 A KR 20130032302A KR 1020127025085 A KR1020127025085 A KR 1020127025085A KR 20127025085 A KR20127025085 A KR 20127025085A KR 20130032302 A KR20130032302 A KR 20130032302A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fibers
- fine
- substrate
- filter media
- fine fibers
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims description 41
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 524
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 170
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 117
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 58
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 45
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims description 28
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 24
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 18
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 18
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 13
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 11
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 8
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 71
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 17
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009960 carding Methods 0.000 description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 3
- 235000013550 pizza Nutrition 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000009820 dry lamination Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N m-cresol Chemical compound CC1=CC=CC(O)=C1 RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N Trifluoroethanol Chemical compound OCC(F)(F)F RHQDFWAXVIIEBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- XJRBAMWJDBPFIM-UHFFFAOYSA-N methyl vinyl ether Chemical compound COC=C XJRBAMWJDBPFIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009816 wet lamination Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
- B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
- B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/04—Tubular membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
- B01D2239/025—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
- B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
- B01D2239/0631—Electro-spun
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
- B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
- B01D2239/064—The fibres being mixed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
- B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
- B01D2239/0668—The layers being joined by heat or melt-bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
- B01D2239/069—Special geometry of layers
- B01D2239/0695—Wound layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
- B01D2239/1233—Fibre diameter
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
유착 매체는 기재층 및 연료 중에 유화된 자유수를 분리하기 위한 친수성 미세 섬유층을 포함하는 압축된 복합 필터 매체를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 필터 매체, 특히 기재 및 미세 섬유를 포함하는 압축된 복합 매체, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
탄화수소 연료, 예컨대, 디젤 연료, 제트 연료 및 가솔린에는 소량의 물이 혼입될 수 있다. 물은 예를 들어, 누수, 돌발적 오염 또는 대기 응축에 의해 탄화수소 연료에 도입될 수 있다. 탄화수소 연료는 실온에서 약 75 내지 150 백만분율(ppm)의 물을 용해시킬 수 있다. 수용해성은 1℉의 온도 증가당 약 1 ppm 증가할 수 있으며, 1℉의 온도 감소당 약 1 ppm 감소할 수 있다. 과량의 물 또는 용해되지 않은 물은 소정의 기간에 걸친 온도 변화의 결과로서 연료 취급 시스템의 하측 부분에서 축적될 수 있다.
용해되지 않은 물은 엔진에 유해할 수 있다. 디젤 엔진 인젝터는 증기 형성에 의해 손상될 수 있으며, 제트 터빈 엔진은 연소 정지될 수 있고, 가솔린 엔진은 점화 문제를 가질 수 있다. 많은 수 분리 장치 및 필터를 개발하여, 연료로부터 용해되지 않은 물 또는 자유수를 제거하고, 이러한 엔진 문제를 방지하였다. 자유수가 분리된 제2 상으로 존재한다면, 중력 또는 원심분리력 분리를 기반으로 하는 단순한 기계적 장치가 충분하다. 그러나, 자유수는 종종 펄프 및 밸브에 의해 유화되며, 특히 디젤 또는 제트 연료에 안정적인 에멀젼으로 남아있을 수 있다. 2 단계 코어레서(coalescer)/분리기를 설계하여 수 에멀젼을 제거한다. 코어레서는 섬유 재료, 예컨대 유리 섬유의 우선적인 습윤화에 의해 에멀젼을 파괴시킨다. 물은 큰 액적으로 축적되며, 소수성 분리 재료, 예컨대 PTFE 코팅된 철망(wire cloth) 또는 실리콘 함침처리지(impregnated paper)에 대한 중력 분리에 의해 제거된다. 습윤제 또는 계면활성제의 존재는 특히 디젤 연료 또는 제트 연료 중의 수 에멀젼의 유착(coalescence)을 방해할 수 있다. 연료 에멀젼으로부터 물을 포획하고 제거하기 위하여 소수성 불소 중합체 미세 섬유를 포함하는 코아레서는 페레르(Ferrer) 등의 미국 특허 출원 공개 제2009/0032475호(발명의 명칭: Fluoropolymer Fine Fiber)에 기재되어 있다.
정전 방사 공정을 사용하여 형성된 미세 섬유를 포함하는 필터 매체도 또한 알려져 있다. 이러한 종래 기술은 미국 특허 제5,672,399호(발명의 명칭: Filter Material Construction and Method); 미국 특허 출원 공개 제2007/0163217호(발명의 명칭: Cellulosic/Polyamide Composite); 미국 가특허 출원 제60/989,218호(발명의 명칭: Filtration Medias, Fine Fibers Under 100 Nanometers, And Methods); 미국 가특허 출원 제61/047,459호(발명의 명칭: Integrated Nanofiber Filter Media); 미국 가특허 제61,047,455호(발명의 명칭: Filter Media Having Bi-Component Nanofiber Layer)를 포함하며, 그들의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 이들 참고문헌에 나타낸 바와 같이, 나노섬유는 통상 완성된 사전형성(preformed) 필터 매체 기재 상에 적층된다.
본 발명은 향상된 유착(coalescing) 매체 및 유착 매체의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 상기 종래 기술의 이점 및 다른 이점뿐 아니라 추가의 발명의 특징은 본 명세서에 제공된 본 발명의 설명으로부터 명백할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 압축 나노섬유 복합 필터 매체는 적어도 하나의 기재 및 이에 의해 운반되는 미세 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 압축 필터 매체는 다수의 기재층을 포함하며, 이들 각각은 미세 섬유를 운반한다. 다수의 기재 및 미세 섬유층을 함께 압축하여, 압축된 복합 필터 매체를 형성한다. 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 압축 필터 매체는 특히 유착 매체에 매우 적합하여, 다양한 탄화수소 연료 중의 물과 유착된다. 그러나, 압축 필터 매체는 또한 다른 여과 응용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 압축 필터 매체는 매우 효율적인 물 필터 부재를 만들 수 있다.
바람직하게는, 사용되는 기재층은 지지체를 제공하기 위한 굵은 섬유를 갖는 상대적으로 개방적인 재료인 동시에 층을 적층하고/거나 압축함에 따라 특히 유체 흐름에 대한 과도한 저항이 없다. 이러한 구조는 나노-섬유를 따로 간격을 두고 배치하며, 면적의 제곱 단위당 훨씬 더 무거운 나노-섬유의 전체 커버리지(coverage)를 제공하는 능력을 주는 동시에 과도한 저항이 없다. 추가로, 매체의 도처에 미세 섬유가 상대적으로 가까이, 유착을 용이하게 하기에 충분히 가까이 이격되도록 상대적으로 얇은 기재(및 압축 사용)가 사용될 수 있으며; 전체로서의 매체의 두께는 유착 여과 응용 및 필터 부재 방식에 적합하다. 많은 실시형태는 또한 발수와 대조적으로 유인하는 친수성 미세 섬유를 사용한다. 충분한 커버리지로 다수의 미세 섬유층을 사용함에 의하여, 물 분자 또는 미세 액적이 이러한 구조 내에서 증대되며, 유체 스트림으로부터 효과적으로 유착된다.
다수 기재층 및 미세 섬유는 함께 압축되어 유착 필터 매체를 형성할 수 있고 바람직하게는 함께 압축되어, 유착 필터 매체를 형성한다. 이와 같이, 유착 필터 매체는 압축되고, 충실율(solidity)이 크고, 충분한 미세 섬유 커버리지를 포함하여, 탄화수소 연료 스트림 중의 유화된 물과 유착되기에 충분한 섬유 표면적을 제공한다. 미세 섬유는 바람직하게는 친수성 재료, 예컨대 폴리아미드-6으로 형성된 전기방사 나노섬유이다. 친수성 미세 섬유는 물방울의 형성 및 증대를 추가로 촉진시킨다.
본 발명의 일 실시형태 및 발명의 태양에서, 유착 필터 매체의 형성 방법이 제공된다. 상기 방법은 평균 직경이 1 미크론 미만인 미세 섬유를 정전 방사하는 단계, 상기 미세 섬유를 평균 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 포함하는 기재에 적용하는 단계 및 미세 섬유와 굵은 섬유를 함께 압축하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 유체 스트림으로부터 물방울을 유착시키기 위한 압축 공정을 통하여 충분한 미세 섬유 커버리지 및 견고함(tightness)을 생성하는 단계 및 굵은 섬유와 미세 섬유를 유체 스트림으로부터 물을 제거하는데 사용될 수 있는 유착 필터 매체로 구조화하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 기재는 함께 접착된 섬유 얽힘을 포함하며, 미세 섬유는 미세 섬유의 적용 단계 동안 기재 상에 배치된다. 기재는 고융점 성분 및 저융점 성분을 포함하는 2-성분 섬유로 형성된 스크림(scrim)일 수 있으며, 미세 섬유는 스크림의 표면 상에 배치되며, 스크림에 의해 운반된다.
압축 단계는 미세 섬유를 운반하는 다수의 스크림층을 적층하는 단계 및 일련의 캘린더링 롤러(calendering roller)를 사용하여 다수의 스크림층 및 미세 섬유를 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 다수의 스크림층 및 미세 섬유를 저융점 성분의 용융 온도로 또는 용융 온도 부근으로 가열할 수 있으며, 저융점 성분은 용융되거나 연화되어, 층을 함께 접착하는 접착제로 작용한다.
몇몇 실시형태에서, 다수의 층은 압축되기 전에 가열된다. 예를 들어, 다수의 층은 일련의 캘린더링 롤러를 통하여 오븐에서 가열되고 이후에 압축될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 적층된 다수의 층의 두께는 스크림이 가열 동안 팽창되고 로프트(loft)됨에 따라 증가할 수 있다. 로프트된 다수층의 이후의 압축은 로프트된 두께를 감소시키나, 압축된 다수층의 최종 두께는 가열 전에 적층된 다수층의 원래 두께보다 더 적거나, 그와 동일하거나 또는 그보다 더 클 수 있다. 다른 실시형태에서, 다수층은 동시에 가열 및 압축된다. 예를 들어, 다수층은 일련의 가열된 캘린더링 롤러를 사용하여 가열 및 압축될 수 있다. 다른 실시형태에서, 다수의 층은 먼저 압축된 다음, 가열될 수 있으며, 여기서, 압축된 다수층의 두께는 가열 동안 증가할 수 있다. 추가로, 일부 실시형태는 1개 초과의 가열 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수층은 가열된 일련의 캘린더링 롤러를 통하여 압축 전에 가열되고, 압축 동안 추가로 가열될 수 있다.
일 실시형태에서, 각각이 미세 섬유를 운반하는 10개의 스크림의 층이 함께 적층되고 압축된다. 각각의 스크림층은 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 상대적으로 무거운 미세 섬유 커버리지를 갖는 미세 섬유를 운반한다. 중첩되는 미세 섬유 커버리지와 함께 적층된 구성으로 어셈블되는 경우, 유착 필터 매체의 전체 미세 섬유 커버리지는 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡일 수 있다. 스크림층 및 미세 섬유는 함께 압축되어, 약 3/16" 내지 ½"의 두께를 갖는 유착 필터 매체를 형성한다.
일부 실시형태에서, 미세 섬유를 운반하는 스크림은 다수의 겹으로 폴딩되고, 압축되어 유착 필터 매체가 형성된다. 이러한 실시형태에서, 유착 필터 매체는 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 스크림 대 스크림 적층된 표면을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 기재는 굵은 섬유의 느슨한 얽힘을 포함하는 굵은 섬유의 웨브(web)이며, 미세 섬유는 미세 섬유의 적용 단계 동안 굵은 섬유의 느슨한 얽힘에 적용된다. 미세 섬유가 적용되는 굵은 섬유의 웨브를 다수의 겹으로 폴딩되고, 함께 압축될 수 있으며, 여기서, 미세 섬유 및 굵은 섬유는 통합되어, 단일 통합된 유착 매체를 형성한다.
상이한 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 형성 방법은 평균 직경이 1 미크론 미만인 미세 섬유의 웨브를 정전 방사하는 단계, 함께 접착되는 평균 섬유 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유로 형성된 기재에 미세 섬유를 적용하는 단계 및 미세 섬유 적용된 기재의 조합을 미세 섬유가 중첩되게 래핑(lapping)하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 언와인드 스테이션으로부터 기재의 롤을 언와인딩시키는 단계 및 기재를 전기방사 스테이션으로 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서, 기재는 선 장력(line tension)을 통하여 부유하여 유지된다. 이러한 실시형태에서, 2-성분 섬유를 포함하는 스크림일 수 있다. 2-성분 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어(core) 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰(sheath)를 포함할 수 있다.
미세 섬유의 적용 단계는 약 0.03g/㎡ 내지 0.25g/㎡, 바람직하게는 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 제공할 수 있으며, 여기서, 미세 섬유는 스크림에 의해 운반된다. 추가로, 래핑 단계는 미세 섬유를 운반하는 스크림을 2 내지 20겹으로 폴딩하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서, 폴딩은 미세 섬유 적층된 표면에 미세 섬유를 제공하고, 스크림 적층된 표면에 스크림을 제공하며, 여기서, 폴딩된 층은 가열되고 압축되어, 유착 매체를 형성한다. 이러한 가열 및 압축 공정에서, 폴딩된 층의 두께는 원래 두께(각 층의 두께 × 층의 개수)로부터 약 50% 내지 300%, 바람직하게는 약 70% 내지 200%, 더욱 바람직하게는 약 80% 내지 150%만큼 조정될 수 있다. (두께는 압축 동안의 감소보다 가열 후에 증가할 수 있다. 몇몇 경우에, 가열 동안의 두께의 증가는 매우 커서, 최종 두께가 심지어 압축 후에도 원래 두께보다 더 클 수 있다.) 2겹 이상 폴딩된 스크림 또는 폴딩되지 않은 스크림은 또한 적층된 조합으로 사용되어, 면적당 무거운 미세 섬유 커버리지를 달성할 수 있다.
일 실시형태에서, 유착 매체를 약 0.09g/㎡ 내지 5.25g/㎡, 바람직하게는 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 갖도록 형성한다. 추가로, 미세 섬유를 정전 방사하는 단계는 바람직하게는 폴리아미드-6을 포함하는 용액으로부터 미세 섬유를 방사하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 유착 필터 매체가 제공된다. 유착 필터 매체는 평균 섬유 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 함유하는 적어도 하나의 기재 및 기재에 의해 운반되는 미세 섬유를 포함한다. 미세 섬유는 평균 섬유 직경이 1 미크론 미만인 친수성 섬유이며, 탄화수소 연료 중의 유화된 물을 유착시키기에 충분한 섬유 표면적을 제공한다. 이러한 실시형태에서, 친수성 섬유는 물방울의 형성 및 증대를 촉진시킨다. 유착 필터 매체는 유착 필터 매체의 다운스트림 표면 상에 배열된 배수층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 배수층은 물방울 크기의 증가를 촉진시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 배수층은 셀룰로오스 재료 또는 유리 섬유 재료로 형성된다.
미세 섬유는 바람직하게는 친수성 중합체, 예컨대 폴리아미드-6으로 형성된 전기방사 나노섬유이다. 일 실시형태에서, 유착 필터 매체는 약 0.09g/㎡ 내지 5.25g/㎡, 바람직하게는 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 갖는 미세 섬유를 포함한다.
기재는 바람직하게는 2-성분 섬유를 포함하는 스크림이며, 이는 고융점 성분 및 저융점 성분을 포함한다. 예를 들어, 2-성분 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 기재층 및 미세 섬유는 가열되고 함께 압축되어, 유착 매체를 형성하며, 여기서, 저융점 폴리에스테르 쉬쓰는 용융되거나 연화되어서, 굵은 섬유 및 미세 섬유를 접착시킨다.
유착 필터 매체는 다수의 기재층을 포함할 수 있으며, 여기서, 각 다수의 기재층은 미세 섬유 커버리지가 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡인 미세 섬유층을 운반한다. 일 실시형태에서, 각 미세 섬유층은 기재층 및/또는 매체층 사이에 개재된다. 다른 실시형태에서, 유착 필터 매체는 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 기재 대 기재 적층된 표면을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 유착 필터 매체는 10개의 기재층을 포함한다. 각 기재층은 2-성분 섬유를 포함하는 스크림으로 형성되며, 미세 섬유를 운반한다. 각 기재층 상의 미세 섬유는 전기방사 폴리아미드-6 나노섬유로 형성된다. 10개의 기재층에 의해 운반되는 미세 섬유는 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡인 전체 미세 섬유 커버리지를 제공한다. 유착 필터 매체는 추가로 유리 섬유 매트(mat)로 형성된 유착 필터 매체의 다운스트림 표면 상에 배열된 배수 층을 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 유착 필터 매체는 약 3/16" 내지 ½"의 전체 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 평균 섬유 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 함유하는 적어도 하나의 기재 및 기재에 의해 운반되는 미세 섬유를 포함하는 유착 필터 매체가 제공된다. 미세 섬유는 평균 섬유 직경이 1 미크론 미만이며, 적어도 일부의 미세 섬유가 압축된 상태에서 굵은 섬유 내에 적어도 부분적으로 매립된다. 많은 실시형태에서, 적어도 일부의 미세 섬유는 평면층과 대조적으로 기재 내로 연장되는(extended) 미세 섬유의 3차원 매트릭스를 형성할 수 있다. 추가로, 미세 섬유의 적어도 일부는 일반적으로 기재의 층 사이에 개재될 수 있다.
일 실시형태에서, 미세 섬유는 굵은 섬유의 적어도 하나의 성분의 융점보다 더 큰 융점을 가지며, 미세 섬유는 영구적으로 부착되며 배향된다. 추가로, 적어도 하나의 기재 및 미세 섬유는 함께 캘린더링되어, 압축 상태를 형성한다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취하는 경우 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
상세한 설명에 포함되고 그의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 몇몇 태양을 예시하며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는데 제공된다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세 섬유를 운반하는 단단히 압축된 다수 스크림층을 포함하는 필터 매체의 개략 단면도(예컨대, 상대적으로 예시된 두께는 축척되지 않음);
도 2는 압축 상태로 압축되는 사전-압축된 상태에 있는 도 1의 유착 필터 매체의 개략 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유의 개략도;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 편심의 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유의 개략도;
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 사이드-바이-사이드(side-by-side)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 파이 웨지(pie wedge)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 중공 파이 웨지(hollow pie wedge)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 해도(islands/sea)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 3엽(trilobal)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 팁(tipped)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 단단히 압축된 다수의 스크림층 및 미세 섬유 및 다운스트림 다공성층을 포함하는 유착 필터 매체의 개략 단면도;
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 13은 본 발명의 상이한 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 15a는 확대 수준 300배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유를 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15b는 확대 수준 1,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유를 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15c는 확대 수준 2,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유 사이의 접착을 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15d는 확대 수준 10,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유 사이의 접착을 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지; 및
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팽창된 나노섬유 복합 매체 및 압축된 나노섬유 복합 유착 매체를 포함하는 유착 필터 부재의 개략 단면도(예컨대, 상대적으로 예시된 두께는 축척되지 않음)이다.
본 발명은 특정 바람직한 실시형태와 관련되어 기재될 것이나, 이들 실시형태로 한정되려는 의도는 없다. 반면, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 목적과 범위에 포함되는 모든 대안, 변형 및 등가물을 포함하고자 한다.
발명의 상세한 설명
상세한 설명으로 돌아가기 전에, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일부 용어를 나타낼 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기재"는 성질이 광범위한 것으로 여겨지며, 그 위에 미세 섬유가 운반되거나 배치되는 임의의 구조를 포함하는 것으로 여겨진다. "기재"는 매체 롤로부터 언와인딩될 수 있는 통상적으로 형성된 필터 매체, 예컨대 스크림 등을 포함할 수 있다. 이러한 필터 매체는 기계적으로, 화학적으로, 접착제로 및/또는 다르게 함께 접착되거나 고정된 섬유 얽힘을 가지며, 이에 의해, 그들이 수동으로 용이하게 찢겨질 수 없도록 하는 강도(1 평방 피트의 시트는 전형적으로 5 lbs(파운드) 힘의 장력의 적용까지 견딘다)를 가지며, 여과 특성을 갖는다. "기재"는 또한 함께 접착되거나 함께 고정될 수 없는 더 느슨한 섬유 얽힘을 포함할 수 있다(예컨대, 1 평방 피트의 시트는 5 lbs(파운드) 힘의 장력의 적용 시에 망가질 수 있다). 본 명세서에서 사용되는 "스크림"은 직조 또는 부직 섬유 얽힘을 지칭하며, 여기서, 섬유는 평면 형성된 매체로 접착되거나 압축된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필터 매체(100)의 개략 단면도이다. 이는 실제로는 미세 섬유층이 사실상 두께를 갖지 않으나 예시 및 이해를 위하여 두께를 도 1 및 다른 개략도에 나타낸 도면이다. 필터 매체(100)는 탄화수소 연료, 예컨대 디젤 연료, 제트 연료 및 가솔린 중의 물을 유착하도록 구성된다. 필터 매체(100)는 또한 탄화수소 연료 스트림 중의 고체를 포획할 수 있다. 또한 필터 매체(100)는 본 출원서에서 코어레서, 유착 매체, 유착 필터 매체 또는 기타 유사한 용어로 지칭된다. 바람직한 실시형태에서, 필터 매체(100)는 적어도 2개의 상이한 섬유, 예컨대 전기방사 나노섬유 및 나노섬유를 운반하는 굵은 섬유의 기재를 포함한다. 이와 같이, 필터 매체(100)는 또한 본 출원에서 복합 필터 매체, 복합 매체 또는 기타 유사 용어로 지칭된다. 비록 필터 매체(100)가 유착 적용에 특히 잘 맞지만, 필터 매체(100)를 다른 여과 응용에서 사용할 수 있다.
도 1에 나타낸 실시형태에서, 필터 매체(100)는 10개의 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)을 포함하며, 각각은 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142) 및 미세 섬유(142)의 상측에 매체(122)를 운반한다. 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및 매체(122)는 전형적으로 미세 섬유의 평균 섬유 직경보다 더 큰 평균 섬유 직경을 갖는 섬유로 형성된다. 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120), 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142) 및 매체(122)는 함께 적층되고 단단하게 압축되어, 체적당 섬유 표면적을 증가시켜, 탄화수소 연료, 예컨대 디젤 연료에 유화된 물이 유착되기에 충분한 섬유 표면 면적을 제공한다. 추가로, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 친수성 재료, 예컨대 나일론-6으로 형성되어, 물을 유인하며, 물방울의 형성 및 증대를 증가시켜, 탄화수소 연료 스트림으로부터 물의 분리를 용이하게 한다. 이러한 실시형태를 매체층(122)과 함께 나타내었지만, 이러한 매체층은 임의적이며, 이에 따라, 다른 실시형태에 따른 필터 매체(100)는 이러한 매체층(122)을 포함하지 않을 수 있다.
도 1의 필터 매체는 도 2에 나타낸 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 도 2는 사전-압축 상태(144) 및 압축 상태(146)의 필터 매체(100)를 예시한 것이다. 도시된 바와 같이, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 초기 두께 t'(본 명세서에서 원래 두께로 지칭)를 가진다. 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 캘린더링 롤러(148(또는 점진적 세트의 롤), 150)를 사용하여 압축 상태(146)로 압축되며, 여기서, 초기 두께 t'는 최종 두께 t로 감소된다.
일부 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 압축 전에 가열된다. 특정 바람직한 실시형태에서, 기재의 섬유는 이완되고 재배향되어 가열 동안 섬유 사이의 평균 거리가 증가된다(예컨대, 스크림 제조 공정 동안 적어도 부분적으로 압축되는 스크림). 이와 같이, 기재층은 팽창되고 로프트되며, 각 기재층의 두께는 증가된다. 추가로, 기재의 표면에 인접한 섬유가 이완되고 재배향됨에 따라, 이들 섬유에 의해 운반되는 미세 섬유는 섬유와 함께 이동하고 재배향된다. 따라서, 미세 섬유는 큰 섬유와 함께 연장되며, 밀리고 당겨진다. 이러한 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 초기 두께 t'는 가열을 통하여 적어도 1.5배, 2배, 3배 또는 심지어 그 이상까지 증가할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 이후의 로프트된 필터 매체(100)의 압축 후에 필터 매체(100)의 최종 두께 t는 가열 동안의 팽창량 및 압축 동안의 감소량에 따라, 초기 두께 t' 보다 적거나 그와 같거나 또는 그보다 클 수 있다. 다른 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 가열된 캘린더링 롤러를 통하여 동시에 가열되고 압축될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 최종 두께 t로의 두께 감소 전에 초기 두께 t'의 임의의 팽창 또는 매우 약간의 증가가 존재하지 않을 수 있다. 상이한 실시형태에서, 필터 두께 t를 갖는 압축 필터 매체(100)는 압축 후에 가열될 수 있으며, 여기서, 두께 t'는 증가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 필터 매체(100)는 1회를 초과하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 필터 매체(100)는 압축 전에 가열된 다음, 압축 동안 다시 가열될 수 있다.
일 실시형태에서, 최종 두께 t는 초기 두께 t'의 약 50% 내지 300%, 바람직하게는 초기 두께 t'의 약 70% 내지 200%, 더욱 바람직하게는 초기 두께 t'의 80% 내지 150%일 수 있다. 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)가 최종 압축 상태(146)로 가압됨에 따라, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 인접한 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 굵은 섬유와 더욱 통합되게 되며, 필터 매체(100) 내에서 3차원 미세 섬유 매트릭스를 형성한다. 압축 상태(146)의 필터 매체(100)는 유착 매체에 충분한 특징을 갖는다. 비록 이러한 실시형태에서 필터 매체(100)가 미세 섬유를 운반하는 10개의 기재층을 포함하지만, 다른 실시형태는 미세 섬유를 운반하는 더 많거나 더 적은 기재층을 포함할 수 있다.
기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 임의의 적절한 다공성 재료로 형성될 수 있다. 각 기재층은 동일한 유형의 다공성 재료 또는 상이한 유형의 다공성 재료로 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 형성된 필터 매체를 포함한다. 형성된 필터 매체는 함께 접착된 섬유를 포함한다. 예를 들어, 형성된 필터 매체의 섬유는 용매 접착, 열 접착 및/또는 가압 접착에 의해 함께 접착될 수 있다. 형성된 필터 매체는 미세 섬유를 운반할 수 있으며, 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 형성된 필터 매체는 다른 매체 또는 구조체에 의해 적층되거나 지지되지 않고, 전형적으로 필터 매체, 예컨대 공기 필터 매체로 독립적으로 사용될 수 있다. 형성된 필터 매체는 또한 본 출원서에서 기재 필터 매체, 필터 매체 기재, 기재, 필터 매체 또는 다른 유사 용어로 지칭된다.
대안적으로, 기재는 하나 이상의 섬유의 웨브를 포함할 수 있으며, 이는 형성된 필터 매체의 경우에서와 같이 고도로 플러프화된(fluffed) 두꺼운 상태로 함께 느슨하게 얽히고 함께 접착되지 않을 수 있다. 따라서, 굵은 섬유의 웨브는 매우 약간의 수동의 노력으로 용이하게 당겨서 분리할 수 있으며, 구조적 무결성을 거의 갖지 않아, 이것은 통상적인 의미의 형성된 필터 매체로 간주되지 않는다. 섬유의 웨브의 섬유는 전형적으로 평균 섬유 직경이 미세 섬유의 평균 섬유 직경보다 더 크다. 이와 같이, 섬유의 웨브는 또한 이러한 응용에서 굵음 섬유의 웨브 또는 다른 유사 용어로 지칭된다. 이러한 굵은 섬유의 웨브와 통합된 미세 섬유를 포함하는 복합 필터 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 공개 제2009/0266759호(발명의 명칭: Integrated Nanofiber Filter Media)에 기재되어 있으며, 그의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
바람직하게, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)는 다-성분 필터 매체이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "다-성분 필터 매체", "다-성분 매체", "다-성분 필터 매체" 및 기타 유사 용어는 적어도 2개의 상이한 재료를 포함하는 필터 매체를 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 다-성분 필터 매체는 제1 재료로 형성된 섬유 및 제2 재료로 형성된 섬유를 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 재료 및 제2 재료는 상이한 재료이다. 대안적으로, 다-성분 필터 매체는 적어도 2개의 상이한 재료를 포함하는 섬유, 예컨대 하기에 상세히 기재되는 바와 같은 제1 재료로 형성된 코어 및 제2 재료로 형성된 쉬쓰를 포함하는 섬유로 형성될 수 있다. 2개의 상이한 재료를 포함하는 다-성분 필터 매체는 본 명세서에서 "2-성분 필터 매체", "2-성분 매체" 등의 용어로 지칭된다.
바람직한 일 실시형태에서, 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 상이한 융점을 갖는 2개의 상이한 재료를 포함하는 2-성분 섬유로 형성되는 스크림을 포함한다. 미세 섬유 및 이러한 다-성분 섬유로 형성된 기재를 포함하는 복합 필터 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 PCT 특허 출원 제PCT/US09/50392호(발명의 명칭: Multi-Component Filter Media with Nanofiber Attachment)에 기재되어 있으며, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
이러한 실시형태에서, 스크림의 2-성분 섬유의 하나의 성분은 다른 성분보다 더 낮은 융점을 갖는다. 저융점 성분은 임의의 적절한 중합체, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르일 수 있다. 다른 성분은 저융점 성분보다 더 높은 융점을 갖는 중합체 또는 다른 적절한 섬유 재료, 예컨대 유리 및/또는 셀룰로오스일 수 있다. 2-성분 섬유는 함께 접착되고/거나 함께 압축되어 특정 두께를 갖는 스크림 또는 기재 필터 매체를 형성한다.
기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)로 사용되는 스크림의 2-성분 섬유는 고융점 중합체 성분 및 저융점 중합체 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2-성분은 고융점 폴리에스테르 및 저융점 폴리에스테르를 포함할 수 있으며, 여기서, 하나는 다른 것보다 더 큰 용융 온도를 갖는다. 도 3은 일 실시형태에 따른 2-성분 섬유(22)를 개략적으로 예시한 것이다. 도시된 바와 같이, 2-성분(22)은 동심 쉬쓰/코어형이며, 여기서, 코어(24)는 고융점 중합체 성분으로 형성되고, 쉬쓰(26)는 저융점 중합체 성분으로 형성된다.
고융점 중합체 성분은 저융점 중합체 성분보다 더 큰 용융 온도를 갖는 중합체로 형성된다. 적절한 고융점 중합체에는 폴리에스테르 및 폴리아미드가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적절한 저융점 중합체에는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코-폴리에스테르 또는 선택된 고융점 중합체보다 더 낮은 용융 온도를 갖는 임의의 다른 적절한 중합체가 포함된다. 예를 들어, 2-성분 섬유는 폴리에스테르 코어 및 폴리프로필렌 쉬쓰로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 2-성분 섬유는 2개의 상이한 유형의 폴리에스테르로 형성되며, 하나는 다른 것보다 더 높은 융점을 갖는다.
다른 실시형태에서, 다른 유형의 2-성분 섬유를 사용하여 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)를 형성할 수 있다. 상이한 유형의 2-성분 섬유의 일부 예는 도 4 내지 10에 개략적으로 예시되어 있다. 코어(30) 및 쉬쓰(32)를 포함하는 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유(28)가 도 4에 도시되어 있다. 이러한 섬유는 동심 쉬쓰 코어 섬유(22)와 유사하나 코어(30)는 중심을 벗어나 이동된다. 2가지 중합체 성분의 상이한 수축률은 가열시 섬유가 나선형으로 말리게 한다. 이는 다른 평평한 섬유가 크림프(crimp) 및 부피 증대를 발생하도록 하며, 열 아래에서 상이한 섬유 재배향, 팽창 및/또는 표면의 파상을 야기할 수 있다.
도 5는 제1 중합체 성분(36) 및 제2 중합체 성분(38)을 포함하는 사이드-바이-사이드형 2-성분 섬유(34)를 개략적으로 예시한 것이다. 응용에 따라, 제1 중합체 성분은 제2 중합체 성분보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체일 수 있다. 이는 편심의 쉬쓰/코어 섬유의 추가의 연장이며, 여기서, 두 중합체 모두는 섬유 표면의 일부분을 점유한다. 적절한 중합체 선택과 함께, 이러한 섬유는 편심의 쉬쓰/코어 섬유(28)보다 더 높은 수준의 잠재적 크림프를 발생할 수 있다.
파이 웨지형 2-성분 섬유(40)는 도 6에 개략적으로 예시되어 있다. 파이 웨지형 섬유(40)는 제1 중합체 성분(42) 및 제2 중합체 성분(44)으로 형성된 다수의 인접한 웨지를 포함한다. 제1 중합체 성분(42)의 각각은 어느 하나의 측에 제2 중합체 성분(44)을 갖는다. 제1 중합체 성분(42)은 제2 중합체 성분(44)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체일 수 있다. 이들 섬유는 기계적 교반(전형적으로, 하이드로인탱글링(hydroentangling))에 의하여 성분 웨지로 분할되도록 설계되어, 필터 매체에 0.1 내지 0.2 데니어의 마이크로섬유를 제공한다.
도 7은 제1 중합체 웨지(48) 및 제2 중합체 웨지(50)를 포함하는 중공 파이 웨지형 2-성분 섬유(46)의 개략도이다. 다시, 응용에 따라, 제1 중합체 웨지(48)는 제2 중합체 웨지(50)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체로 형성될 수 있다. 중공 파이 웨지 섬유(46)는 파이 웨지 섬유(40)와 유사하나, 중공 중심(52) 코어가 웨지의 내측 끝이 연결되지 못하게 하여, 더 용이하게 분할되게 한다.
도 8은 해도형 2-성분 섬유(54)의 개략도이다. 이러한 섬유는 또한 "페퍼로니 피자(pepperoni pizza)" 형태로도 알려져 있으며, 여기서, 제1 중합체 성분(56)은 페퍼로니이며, 제2 중합체 성분(58)은 치즈이다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 성분(56)은 제2 중합체 성분(58)보다 융점이 더 높은 중합체로 형성되거나, 제2 중합체 성분(58)은 용해성 중합체로 형성된다. 이러한 실시형태에서, 이러한 섬유는 이후에 용융되거나 또는 용해되는 저융점 또는 용해성 중합체(58)의 매트릭스 내에서의 고융점 중합체(56)의 많은 미세 가닥의 배치를 가능하게 한다. 이는 미세 마이크로섬유로 제조된 매체의 제조를 가능하게 하는데, 이는 섬유가 개별 "페페로니"보다는 "피자" 형태로 가공되기 더 용이하기 때문이다. 스테이플(staple) 섬유는 각 피자 상의 37개 페페로니로 만들어져, 약 0.04 데니어(약 2 미크론 직경) 또는 심지어 더 미세한 섬유를 제조할 수 있다.
2-성분 섬유는 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 2-성분 섬유는 상술된 2-성분 섬유와 같이 원형의 단면을 갖는 원통 형상을 갖지 않을 수 있다. 도 9 및 10은 불규칙한 형상을 갖는 2-성분 섬유의 일부 예를 예시한다. 비록, 이들 섬유는 원형의 단면을 갖지 않으나, 각각은 본 발명의 문맥 내에서 소정의 직경을 갖는다. 비-원형 단면을 갖는 섬유의 직경은 섬유의 외주면으로부터 측정한다. 도 9는 삼엽형 2-성분 섬유(60, 62)의 개략도이다. 삼엽형 섬유(60, 62)의 각각은 제1 중합체 성분(64, 66) 및 제2 중합체 성분(68, 70)을 포함한다. 삼엽형 섬유(60, 62)는 각각 그의 직경(72, 74)을 측정한다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 성분(64, 66)은 제2 중합체 성분(68, 70)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체로 형성된다.
도 10은 팁형 2-성분 섬유(78, 80)의 개략도이다. 섬유(78)는 제1 중합체 중심(82) 및 제2 중합체 팁(84)을 갖는 팁형 삼엽형 2-성분 섬유이다. 섬유(80)는 제1 중합체 중심(86) 및 제2 중합체 팁(88)을 갖는 팁형 교차 2-성분 섬유이다. 바람직하게는 제1 중합체 중심(82, 86)은 제2 중합체 팁(84, 88)보다 더 융점이 높은 중합체로 형성된다.
기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 섬유는 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)의 평균 섬유 직경보다 더 큰 평균 섬유 직경을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 섬유는 평균 섬유 직경이 약 1 미크론 초과, 바람직하게는 약 2 미크론 초과, 더욱 바람직하게는 5 미크론 초과일 수 있다. 일 실시형태에서, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 2-성분 섬유의 평균 직경은 약 1 미크론 내지 약 40 미크론이다.
굵은 섬유는 예를 들어, 일련의 캘린더링 롤러 및/또는 오븐을 통해 압축되고/거나 가열되어, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)를 형성하며, 여기서, 기재층의 임의의 것은 두께가 약 0.05 내지 1.0㎜, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.5㎜이다. 이러한 기재는 미세 섬유에 필요한 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 임의의 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)으로 사용하기에 적절한 다양한 두께의 2-성분 스크림은 미국 테네시주 로저스빌 소재의 에이치디케이 인더스트리즈, 인코포레이티드(HDK Industries, Inc.) 또는 다른 필터 매체 공급처를 통해 상업적으로 입수할 수 있다. 따라서, 기재는 이러한 바로 구입할 수 있는 2-성분 매체로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에서 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및 매체(122)는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 갖는 2-성분 스테이플 섬유로 형성된 스크림을 포함한다. 2-성분 스테이플 섬유는 함께 압축되어 스크림을 형성하며, 여기서, 2-성분 스테이플 섬유는 함께 화학적으로, 기계적으로 및/또는 열로 접착된다. 예를 들어, 2-성분 스테이플 섬유는 저융점 폴리에스테르의 용융 온도로 또는 그 용융 온도 부근으로 가열되고 함께 압축되며, 여기서, 저융점 폴리에스테르로 형성된 쉬쓰는 용융되거나 연화되고 섬유를 함께 접착시키기 위한 접착제로 작용한다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 이들이 형성될 때 상응하는 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 상에 직접 배치될 수 있다. 대안적으로, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 미세 섬유의 웨브로 따로 제조된 다음, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)와 적층될 수 있다. 비록, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)가 다양한 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 매우 미세한 섬유 직경을 갖는 나노섬유이다. 이러한 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전기방사 또는 다른 적절한 공정에 의해 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 평균 섬유 직경이 약 1 미크론 미만, 바람직하게는 0.5 미크론 미만, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3 미크론인 전기방사 나노섬유이다. 이러한 작은 직경의 미세 섬유는 주어진 부피에서 함께 더 많은 섬유를 팩킹시켜, 물방울의 형성을 위해 유착 필터 매체에서 증가된 섬유 표면적을 제공할 수 있다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 다양한 적절한 중합체 재료에 의해 형성될 수 있다. 필터 매체(100)의 가열 및/또는 압축 동안 미세 섬유의 파괴를 피하기 위하여, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전형적으로 최소한 기재의 2-성분 섬유의 저융점 성분보다 더 높은 용융 온도를 갖는 재료로 형성된다. 물 유착 응용의 바람직한 실시형태에서, 미세 섬유는 친수성 재료, 예컨대 폴리아미드로 형성된다. 다른 적절한 친수성 중합체에는 폴리(아크릴산), 폴리알킬렌 글리콜, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리알킬렌 글리콜, 메틸비닐 에테르와 말레산의 공중합체, 말레산 무수물 중합체, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리(메트)아크릴아미드, 친수성 폴리우레탄, 폴리에틸렌이민, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐설폰산, 폴리(다당류), 예컨대 키토산 및 충분한 -OH, -COOH 및/또는 -NH2기를 갖는 많은 기타 중합체 또는 공중합체가 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시형태에서, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전기방사를 통하여 나일론-6(본 명세서에서 "PA-6"으로도 지칭되는 폴리아미드-6)으로 형성되며, 여기서, 전기방사 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 상에 직접 배치된다. 이러한 실시형태에서, 미세 섬유(124)는 정전기적으로 나일론-6을 함유하는 용액으로부터 제조되며, 기재(102)의 표면 상에 배치된다. 미세 섬유(126)는 유사하게 제조되며, 기재층(104) 등에 배치될 수 있다. 그 다음, 전기방사 나노섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)로 코팅된 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)을 매체(122)와 함께 적층하여, 각 미세 섬유층(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)이 인접한 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및/또는 매체(122) 사이에 개재되게 하여, 도 2에 도시된 바와 같은 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)가 제조된다. 그 다음, 상술된 바와 같이, 사전 압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 압축되어, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 그의 최종 압축 상태(146)의 유착 필터 매체(100)를 형성한다. 바람직한 실시형태에서, 유착 필터 매체(100)는 압축 전에, 그 동안에 및/또는 그 후에 가열된다. 예를 들어, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 캘린더링 롤러(148, 150)를 통과하기 전에 가열된다. 추가로, 일련의 캘린더링 롤러(148, 150)는 압축 동안에 필터 매체(100)를 추가로 가열시키도록 가열될 수 있다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)와 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 인접한 굵은 섬유 및/또는 매체(122) 간의 접착은 용매 접착, 가압 접착 및/또는 열 접착을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 섬유가 용매를 함유하는 중합체 용액으로부터 정전기적으로 제조되는 경우, 미세 섬유가 기재의 굵은 섬유와 접촉하게 됨에 따라, 미세 섬유의 표면 상에 남아있는 용매가 용매 접착을 야기할 수 있다. 추가로, 기재의 2-성분 섬유의 저융점 성분을 사용하여 미세 섬유와 기재의 인접한 굵은 섬유 간의 접착을 증가시킬 수 있다. 이러한 실시형태에서, 필터 매체(100)는 저융점 성분의 융점으로 또는 그 융점 부근으로 가열되고 압축되며, 여기서, 2-성분 굵은 섬유의 저융점 성분은 용융되거나 연화되고, 이는 인접한 미세 섬유가 저융점 성분과 함께 압축됨에 따라 저융점 성분 내로 매립되게 하며, 이에 의해 굵은 섬유와 미세 섬유 간의 접착이 증가된다(가압 접착 및 열 접착을 통하여).
도 11에 나타낸 실시형태에서, 유착 필터 매체(500)는 10개의 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)을 포함하며, 각각은 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542) 및 매체(522)를 운반하며, 이들 모두는 필터 매체(100)와 유사하게 함께 단단하게 압축된다. 또한, 유착 필터 매체(500)는 다운스트림 표면(548) 상에 다공성 층(544)을 포함한다. 또한, 다공성 층(544)은 본 명세서에서 "배수층"으로도 지칭된다. 이러한 실시형태가 매체층(522) 및 다공성층(544)으로 나타내었지만, 이들 층은 임의적이며, 따라서, 다른 실시형태에 따른 필터 매체(500)는 매체층(522) 및 다공성층(544)을 포함하지 않을 수 있다.
이러한 실시형태에서, 매체(522) 및 각 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)은 평균 섬유 직경이 약 1 내지 40 미크론이고, 평량이 약 0.5 내지 15oz/yd2인 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 2-성분 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함한다. 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)는 나일론-6으로 형성된 전기방사 나노섬유이다. 미세 섬유는 평균 섬유 직경이 약 0.01 내지 0.5 미크론이며, 여기서, 각 미세 섬유층(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)은 미세 섬유 커버리지가 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡이며, 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 제공한다.
다공성층(544)(본 명세서에서 배수층으로도 지칭됨)은 다양한 재료, 예컨대 셀룰로오스 재료 또는 유리 섬유로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 다공성층(544)은 유리 섬유로 형성되며, 포어 크기가 2-성분 섬유 스크림 이상이다. 다공성층(544)은 압축된 기재층 및 미세 섬유층을 통하여 유착되는 물방울의 지속적인 증대를 가능하게 하며, 이후의 물방울의 수집을 위하여 물방울이 다공성층(544)을 통과하도록 한다. 추가로, 다공성층(544)은 압축된 기재 및 미세 섬유층에 대한 추가의 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 매체(522), 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520), 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542) 및 다공성층(544)은 함께 적층되고 압축되어, 약 3/16" 내지 ½"의 전체 두께를 갖는 단단하게 팩킹된 유착 필터 매체(500)를 형성한다.
일부 실시형태에서, 배수층(544)은 실리콘화 셀룰로오스 재료로 형성된다. 이러한 실시형태에서, 배수층(544)은 지속적으로 기재층(502)과 접착되지 않으나, 부분적으로 기재층(502)과 고정되어, 유착 필터 매체(500)가 이후에 다양한 필터 부재로 플리트(pleated)되거나 형성되는 경우에 슬라이딩 이동을 방지할 수 있다. 이들 실시형태에서, 압축된 기재 및 미세 섬유층은 물방울을 소수성 실리콘화 셀룰로오스 재료로 형성된 배수층(544)에 포획되기에 충분한 크기로 유착시킨다. 소수성 배수층(544)은 물방울이 소수성 배수층(544)의 포어를 통해 이동하는 것을 방지하는 차수재(water barrier)로 작용한다. 대신에, 물방울은 배수층(544)의 소수성 내표면을 따라 유동하며, 기재층(502)과 배수층(544) 사이에서 정지한다. 그 다음, 물방울은 라인으로부터 수집되어, 오직 연료만이 엔진에 유입되게 한다.
이러한 실시형태에서, 탄화수소 연료 스트림은 업스트림 표면(546)으로부터 유착 필터 매체(500)에 유입되며, 기재와 미세 섬유의 층을 통해 유동하고, 다운스트림 표면(548) 상의 다공성층(544)을 통해 유출된다. 탄화수소 연료 스트림이 기재 및 미세 섬유의 층을 통해 통과함에 따라, 탄화수소 연료 스트림에 유화된 물은 미세 섬유에 의해 제공되는 큰 섬유 표면적 때문에 유착된다. 추가로, 친수성 미세 섬유는 물을 유인하여, 물방울의 형성을 증가시킨다. 유착된 물방울은 이들이 다공성층(544)의 큰 포어를 통해 통과함에 따라 크기가 추가로 증대되며, 탄화수소 연료로부터 분리된다. 추가로, 탄화수소 연료 시스템 중의 고체 및/또는 오염물질은 유착 필터 매체(500)의 포어 내에서 포획되며, 이에 의해 추가의 여과능을 제공할 수 있다.
다른 실시형태에서, 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)은 상이한 매체를 포함한다. 예를 들어, 일부 기재층은 다른 층보다 더 두꺼운 스크림 또는 필터 매체로 형성되거나 다른 층과 상이한 포어 크기를 가질 수 있다. 추가로, 미세 섬유층(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)은 동일한 미세 섬유 커버리지 또는 상이한 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 미세 섬유층은 약 0.08g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있는 한편, 다른 미세 섬유층은 약 0.2g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다. 추가로, 각 층의 미세 섬유 커버리지는 탄화수소 연료 스트림 및 물 함량의 특징에 따라 구성되어, 유착 공정을 최적화시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 공정 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 대표적인 제조 방법을 개략적으로 예시한 것이다. 이러한 실시형태가 도 11의 유착 필터 매체(500)를 제조하기 위한 다운스트림 공정 단계를 포함하나, 상기 공정은 최소의 변형과 함께 본 발명의 다른 실시형태에 따른 필터 매체를 제조할 수 있다. 도 12에 나타낸 시스템(200)은 기재 및 그 위에 배치된 미세 섬유를 포함하는 복합 매체를 제조하기 위한 업스트림 시스템(201) 및 다수의 복합 매체층 및 다른 추가의 층을 적층하고 압축시켜 유착 필터 매체를 제조하기 위한 다운스트림 시스템(203)을 포함한다.
업스트림 시스템(201)은 언와인딩 스테이션(unwinding station)(202), 전기방사 스테이션(204), 임의의 오븐(206), 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207) 및 리와인딩 스테이션(rewinding station)(208)을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 본 명세서에서 기재층으로 사용되는 스크림(210)의 롤은 언와인딩 스테이션(202)으로부터 언와인딩된다. 스크림(210)의 롤로부터 언와인딩되는 스크림(212)은 전기방사 스테이션(204)을 향해 기계 방향(214)으로 이송된다. 전기방사 스테이션(204)에서, 미세 섬유(216)가 형성되고 스크림(212)의 하나의 표면 상에 배치되어, 미세 섬유(216)를 운반하는 스크림을 포함하는 복합 매체(218)가 형성된다. 복합 매체(218)는 리와인딩 스테이션(208) 상에서 복합 매체(230)의 롤로 와인딩(winding)되기 전에, 임의의 오븐(206) 및 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207)에서 가열되고 압축될 수 있다.
스크림은 시스템(200)(연속 라인 공정 또는 단속 라인 공정의 어느 하나의 부분)의 업스트림 공정에서 형성되거나 에이치디케이 또는 다른 적합한 매체 공급처, 예컨대 에이치앤드브이(H&V) 또는 알스트롬(Ahlstrom) 등으로부터 롤 형태로 구매할 수 있다. 스크림은 다양한 적합한 재료, 예컨대 상술된 바와 같은 도 3 내지 10의 2-성분 섬유로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스크림은 고융점 폴리에스테르 코어/저융점 폴리에스테르 쉬쓰 2-성분 스테이플 섬유로 형성될 수 있으며, 이는 압축되고/거나 가열되어, 원하는 두께 및 충실율을 갖는 스크림(210)의 롤이 형성된다. 대안적으로, 기재층은 용매 접착, 열 접착 등을 통하여 적소에서 압축되고 고정될 수 있는 다른 단일 성분 매체일 수 있다.
2-성분의 경우에, 예컨대 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유는 코어로써 고융점 폴리에스테르 및 쉬쓰로써 저융점 폴리에스테르를 사용하여 공압출될 수 있다. 이어서, 이러한 2-성분 섬유를 사용하여 스크림 또는 필터 매체를 형성할 수 있다. 일 실시형태에서, 2-성분 섬유를 스테이플 섬유로 사용하여, 통상의 건식 적층 또는 공기 적층 공정을 통하여 다-성분 필터 매체 또는 스크림을 형성할 수 있다. 이러한 공정에서 사용되는 스테이플 섬유는 상대적으로 짧고 비연속적이나, 통상의 장비에 의해 취급하기에 충분하게 길다. 2-성분 섬유의 베일(bale)은 슈트(chute) 공급을 통하여 공급되고 카딩(carding) 장치에서 개별 섬유로 분리될 수 있으며, 이는 이어서 섬유의 웨브(본 개시내용의 목적을 위해 그 자체는 기재로 간주될 수 있음)로 공기 적층된다. 이어서, 섬유의 웨브는 일련의 캘린더링 롤러를 사용하여 압축되어 스크림(210)의 롤(또한 기재로 사용될 수 있음)을 형성할 수 있다. 섬유의 웨브는 임의로 일련의 캘린더링 롤러에 유입되기 전에, 가열될 수 있다. 이러한 실시형태의 스크림(210)이 고융점 성분 및 저융점 성분을 비롯한 2-성분 섬유를 포함할 수 있기 때문에, 이는 또한 2-성분 필터 매체로 지칭된다. 일부 실시형태에서, 섬유의 웨브는 캘린더링되기 전에 폴딩되어, 더 두꺼운 2-성분 필터 매체를 형성한다.
상이한 실시형태에서, 고융점 중합체 섬유, 예컨대 폴리에스테르 섬유를 포함하는 웨브, 및 저융점 중합체 섬유, 예컨대 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 웨브가 형성되고, 분리되고, 함께 적층되어, 2-성분 필터 매체 또는 스크림의 롤을 형성할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 미세 섬유(216)는 스크림(212)의 저융점 측에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 저융점 웨브는 저융점 성분이 가열 및 용융 시에 고융점 웨브의 표면을 막지 않도록 고융점 웨브보다 실질적으로 더 얇다.
다른 실시형태에서, 2-성분 섬유 스크림은 용융 취입 공정을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 폴리에스테르 및 용융된 폴리프로필렌은 가열된 고속 공기를 사용하여 압출되고 연신되어, 굵은 섬유를 형성할 수 있다. 섬유는 무빙 스크린 상에서 웨브로 수집되어, 2-성분 스크림(210)을 형성할 수 있다.
다-성분 섬유 필터 매체 또는 스크림은 또한 적어도 2개의 상이한 중합체 재료를 사용하여 스펀-접착(spun-bounded)될 수 있다. 전형적인 스펀-접착 공정에서, 용융된 중합체 재료는 다수의 압출 오리피스(orifice)를 통과하여, 멀티필라멘트사 스핀라인(multifilamentary spinline)을 형성한다. 멀티필라멘트사 스핀라인을 연신시켜 그의 강도를 증가시키며, 급랭 구역(quench zone)을 통과하며, 여기서, 고형화가 발생하며, 이는 지지체, 예컨대 무빙 스크린 상에서 수집된다. 스펀-접착 공정은 용융 취입 공정과 유사하나, 용융 취입 섬유는 통상 스펀-접착된 섬유보다 더 미세하다.
다른 실시형태에서, 다-성분 필터 매체는 웹-적층된다. 습식 적층 공정에서, 고융점 섬유 및 저융점 섬유는 컨베이어 벨트 상에 배치되며, 섬유가 균일한 웨브 에서 스프레딩되는 동안 여전히 습윤 상태이다. 습식-적층 공정은 전형적으로 ¼" 내지 ¾" 길이의 섬유, 때때로 섬유가 강성이거나 두껍다면 더 긴 섬유를 사용한다. 다양한 실시형태에 따른 상술된 섬유를 압축하여, 원하는 두께를 갖는 스크림(210) 또는 필터 매체를 형성한다.
다시, 도 12를 참조하여, 스크림(212)은 전기방사 스테이션(204)에 유입되며, 여기서, 미세 섬유(216)가 형성되고 스크림(212)의 표면 상에 배치된다. 전기방사 스테이션(204)에서, 미세 섬유(216)는 전기방사 셀(222)로부터 전기방사되며, 스크림(212)의 웨브 상에 배치된다. 시스템(200)의 전기방사 공정은 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 공개 제2009/0199717호(발명의 명칭: Fine Fibers Under 100 Nanometers, And Methods)에 개시된 전기방사 공정과 실질적으로 유사할 수 있으며, 상기 문헌의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 대안적으로, 노즐 뱅크(nozzle bank) 또는 다른 전기방사 장비를 사용하여 미세 섬유를 형성할 수 있다. 이러한 대안적인 전기방사 장치 또는 셀(222)의 연쇄 전극의 리로팅(rerouting)은 섬유가 원하는 임의의 배향(예를 들어, 섬유는 또한 더 굵은 섬유를 운반하는 컨베이어 상으로 아래쪽으로, 수평으로 또는 대각선으로 방사될 수 있지만, 위쪽으로 나타냄)으로 배치되게 할 수 있다.
전기방사 공정은 나노섬유로도 알려져 있는 작은 직경의 합성 섬유를 제조한다. 정전 방사의 기본 공정은 강한 전기장, 예컨대 고전압 구배의 존재 하에서 중합체 용융물 또는 용액의 스트림으로의 정전하의 도입를 포함한다. 전기방사 셀(222) 내에서의 중합체 유체로의 정전하의 도입은 하전된 액체의 분사의 형성을 야기한다. 하전된 분사는 전기장에서 가속화되고 얇아지며, 그라운드 컬렉터(ground collector)를 향해 유인된다. 이러한 공정에서, 중합체 유체의 점탄력은 분사를 안정화시켜, 작은 직경의 필라멘트사를 형성한다. 섬유의 평균 직경은 전기방사 셀(222)의 설계 및 중합체 용액의 제제에 의해 조절될 수 있다.
미세 섬유를 형성하는데 사용되는 중합체 용액은 다양한 중합체 재료 및 용매를 포함할 수 있다. 중합체 재료의 예에는 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리에스테르, 셀룰로오스 에테르, 폴리알킬렌 설피드, 폴리아릴렌 옥사이드, 폴리설폰, 개질된 폴리설폰 중합체 및 폴리비닐 알코올, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드가 포함된다. 정전 방사용 중합체 용액의 제조를 위한 용매에는 아세트산, 포름산, m-크레솔, 트라이-플루오로에탄올, 헥사플루오로 아이소프로판올 염소화된 용매, 알코올, 물, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤 및 N-메틸 피롤리돈 및 메탄올이 포함될 수 있다. 용매 및 중합체는 주어진 용매 및/또는 용매 혼합물(이들 둘 모두는 "용매"로 지칭될 수 있음) 중의 중합체의 충분한 용해성에 기초하여, 적절한 이용을 위해 매치될 수 있다. 예를 들어, 포름산은 통상 나일론-6에 대하여 선택될 수 있다. 미세 섬유의 전기방사에서 추가의 상세사항에 대해서는 상술된 특허를 참조할 수 있다.
전기방사 스테이션(204)에서, 정전기장은 고전압 차등을 생성하는 고전압 전원 공급 장치에 의해 제공되는, 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224)의 전극 사이에 형성된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 다수 전기방사 셀(222)이 있을 수 있으며, 여기서, 미세 섬유(216)가 형성된다. 전기방사 셀(222)의 전극에서 형성된 미세 섬유(216)는 정전기장에 의해 제공되는 힘에 의해 진공 컬렉터 컨베이어(224)를 향해 연신된다. 진공 컬렉터 컨베이어(224)는 또한 기계 방향(214)으로 스크림(212)을 고정하고 전달한다. 구성된 바와 같이, 스크림(212)은 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224) 사이에 배치되어, 미세 섬유(216)가 스크림(212) 상에 배치된다. 스크림(212)이 한 표면 상에 저융점 성분을 포함하고 다른 표면 상에 고융점 성분을 포함하는 다성분 필터 매체인 실시형태에서, 다-성분 스크림(212)은 다-성분 스크림의 저융점 성분 표면이 전기방사 셀(222)에 대향되도록 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224) 사이에 배치된다.
바람직한 일 실시형태에서, 전기방사 셀(222)은 폴리아미드-6(PA-6) 및 2/3 아세트산 및 1/3 포름산으로 이루어진 적절한 용매를 포함하는 중합체 용액을 함유한다. 이러한 용매에서, 아세트산 및 포름산 둘 모두는 PA-6을 용해시키기 위한 용해제로 작용하며, 아세트산은 중합체 용액의 전도성 및 표면 장력을 조절한다. 전기방사 셀(222)은 스크림(212)의 표면 상에 배치된 PA-6으로 형성된 미세 섬유를 제조한다. 미세 섬유(216)가 스크림(212)의 표면 상에 배치됨에 따라, 일부 미세 섬유(216)는 전기방사 셀(222)에 대향하는 표면에 인접한 스크림의 굵은 섬유와 얽힌다. 일부 미세 섬유(216)가 몇몇 굵은 섬유와 얽히는 경우, 전기방사 공정으로부터 미세 섬유(216)에 남아 있는 용매는 미세 섬유(216)와 스크림(212)의 굵은 섬유 사이의 용매 접착을 일으킬 수 있다.
스크림(212)의 2-성분 섬유와 미세 섬유(216) 간의 접착은 임의의 오븐(206) 및 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207)에 의한 열 접착 및 가압 접착을 통하여 증가될 수 있다. 복합 매체(218)가 오븐(206)에서 가열됨에 따라, 2-성분 섬유의 저융점 중합체 성분이 연화되거나 용융되고 미세 섬유(216)가 저융점 중합체 성분 내에 매립되게 한다. 따라서, 열 처리 동안 복합 필터 매체(218)는 적어도 저융점 성분의 유리 전이 온도보다 높게, 더욱 바람직하게는 저융점 성분의 용융 온도로 또는 용융 온도 부근으로 가열된다. 예를 들어, 복합 필터 매체(218)는 2-성분 섬유의 외측 저융점 폴리에스테르 층이 용융되고 PA-6으로 형성된 미세 섬유(216)와 접착되도록 저융점 폴리에스테르의 융점으로 또는 그 융점 부근으로 가열된다. 이러한 실시형태에서, PA-6 미세 섬유(216) 및 2-성분 섬유의 고융점 폴리에스테르 코어는 용융되지 않는데, 이는 PA-6과 고융점 폴리에스테르가 저융점 폴리에스테르의 용융 온도보다 유의미하게 더 높은 용융 온도를 갖기 때문이다. 가장 낮은 용융 온도를 갖는 저융점 폴리에스테르는 용융되거나 연화되고, 인접한 PA-6 미세 섬유(216)는 연화되거나 용융된 저융점 폴리에스테르에 매립되며, 이에 의해 미세 섬유(216)와 스크림(212)이 함께 접착된다. 이에 따라, 저융점 폴리에스테르는 2-성분 섬유 스크림(212)과 미세 섬유(216) 간의 접착제로 작용한다. 미세 섬유(216)와 스크림(212) 간의 접착은 일련의 캘린더링 롤러(207)를 통한 가압 접착을 통하여 추가로 증가될 수 있다. 복합 매체가 캘린더링 롤러(207)를 통해 통과함에 따라, 미세 섬유(216)와 스크림(212)은 함께 압축되고, 여기서, 미세 섬유는 스크림(212)의 섬유 내로 추가로 매립된다. 추가로, 압축은 복합 매체 내의 공극을 감소시켜, 충실율이 증가된 복합 매체(220)를 형성한다.
도 15a 내지 15d는 다양한 확대 수준에서 취한 스크림(212)의 표면에 인접한 미세 섬유(216) 및 스크림(212)의 2-성분 섬유의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지이다. 도 15a 및 15b의 300배 및 1000배 확대 수준에서 취한 SEM 이미지에 나타낸 바와 같이, 스크림(212)의 웨브 상에 배치된 미세 섬유(216)는 스크림(212)의 표면에 인접하게 위치한 굵은 2-성분 섬유 사이에 거미줄 유사 섬유 구조를 형성한다. 더 높은 확대(2,000배의 도 15c 및 10,000배의 도 15d)에서 취한 SEM 이미지는 미세 섬유(216)와 2-성분 섬유 간의 접착을 보여준다. 도 15d에 명백하게 나타낸 바와 같이, 미세 섬유(216)는 2-성분 섬유의 저융점 폴리에스테르 표면 상에 매립된다.
2-성분 스크림(212) 및 미세 섬유(216)를 포함하는 복합 매체(230)의 롤은 다운스트림 시스템(203)에서 다른 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248) 및 매체(250)와 적층된다. 각 복합 매체 롤(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248) 및 매체(250)의 롤은 언와인드 스테이션(252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272)으로부터 언와인딩되며, 일련의 롤러(274)에 의해 함께 적층된다. 일련의 롤러는 적층되도록 상당한 압력을 가하고 복합 매체의 층의 두께를 상당히 줄이는 캘린더링 롤러일 수 있다. 대안적으로, 일련의 롤러(274)는 적층물에 적은 압력을 가하고, 오븐(276)에 핏팅되는 정도로만 충분하게 적층된 층의 두께를 줄일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 적층되는 층(280)은 오븐(276)에서 가열되고, 일련의 캘린더링 롤러를 통해 압축되며, 여기서, 적층된 층(280)은 함께 원하는 두께와 충실율을 갖는 압축 상태로 압축된다.
이러한 실시형태에서, 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 각각의 롤은 복합 매체(230)의 롤과 유사하게 제조한다. 따라서, 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 각각의 롤은 2-성분 섬유 스크림(284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300) 및 2-성분 섬유 스크림(284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300)에 의해 운반되는 전기방사 나노섬유(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)로 형성된 기재를 포함한다.
일 실시형태에서, 각각의 기재(212, 284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300) 및 매체(250)는 약 0.05㎜ 내지 1.0㎜의 두께를 갖는 동일한 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 각각의 미세 섬유층(216, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)은 PA-6 중합체 용액을 전기방사하여, 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 생성함으로써 형성된다. 다른 실시형태에서, 기재는 상이한 유형의 필터 매체 또는 스크림으로 형성될 수 있으며, 각 미세 섬유층은 상이한 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다.
복합 매체(280)는 오븐(276)에서 2-성분 섬유 스크림의 저융점 폴리에스테르 성분의 용융 온도로 또는 그의 용융 온도 부근으로 가열된다. 가열 동안, 기재는 이완되고 두께가 팽창될 수 있다. 따라서, 로프트된 복합 매체(281)는 오븐(276)에서 가열되기 전의 복합 매체(280)의 두께보다 적어도 1.5배, 2배, 3배 또는 심지어 그보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 그 다음, 로프트된 복합 매체(281)는 일련의 캘린더링 롤러(282)를 통하여 압축 상태(320)로 압축된다. 복합 매체는 복합 매체(280)의 두께가 가열 전의 복합 매체(280)의 원래 두께의 약 50% 내지 300%, 바람직하게는 약 70% 내지 200%, 더욱 바람직하게는 약 80% 내지 150%로 감소하도록 압축된다((10개의 미세 섬유층을 운반하는 10개의 스크림층의 전체 두께 + 매체의 두께 - 압축 상태(320)의 복합 매체의 두께)/(10개의 미세 섬유층을 운반하는 10개의 스크림층의 전체 두께 + 매체의 두께)). 두께 감소는 가열 동안의 로프팅의 양에 따라 달라질 것이다. 따라서, 열로부터의 로프팅이 크다면, 압축 후의 복합 매체의 최종 두께는 가열 전의 복합 매체의 초기 두께보다 더 클 수 있다. 그 다음, 압축 상태(320)의 복합 매체는 배수층(322)이 적층되고, 유착 매체(324)의 롤로 와인딩된다.
이러한 실시형태에서, 복합 매체(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 롤 및 매체(250)는 각각의 미세 섬유층(216, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)이 인접한 기재층 및/또는 매체 사이에 개재되도록 함께 적층된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 복합 매체층은 일부 미세 섬유층이 서로 대향하도록 적층되어, 최종 복합 매체(320)내에서 미세 섬유 대 미세 섬유 또는 기재 대 기재 접착을 형성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 상이한 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조 시스템 및 방법을 개략적으로 예시한 것이다. 시스템(400)은 일반적으로 언와인딩 스테이션(402), 전기방사 스테이션(404), 폴딩 스테이션(406), 일련의 롤러(408), 오븐(410) 및 일련의 캘린더링 롤러(412) 및 리와인딩 스테이션(414)을 포함한다.
이러한 실시형태에서, 기재의 롤(416)은 언와인딩 스테이션(402)으로부터 언와인딩되며, 전기방사 스테이션(404)으로 이송되고, 여기서, 미세 섬유가 형성되고 기재(416)의 표면 상에 배치된다. 전기방사 스테이션(404) 및 공정은 상술된 전기방사 스테이션(204) 및 공정과 유사하다. 이러한 실시형태에서, 기재(416)는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함하는 2-성분 섬유로 형성된 스크림이다. 미세 섬유(418)는 PA-6으로 형성된다.
기재(416) 및 미세 섬유(418)를 포함하는 복합 매체(420)는 폴딩 스테이션(406)에서 폴딩된다. 복합 매체(420)는 최종 유착 매체의 원하는 특징에 따라 2 내지 20겹 두께로 폴딩될 수 있다. 도시된 바와 같이, 폴딩에 의해, 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 기재 대 기재 적층된 표면이 생성된다. 이러한 실시형태에서 폴딩 스테이션(406)은 폴딩이 일련의 롤러(408)를 향하도록 라인 방향으로 복합 매체(420)를 폴딩하는 것으로 나타내었다. 그러나, 다른 실시형태에서는 복합 매체(402)는 폴딩이 전기방사 스테이션(404)을 향하도록 폴딩되거나 또는 교차-라인 방향으로 폴딩될 수 있다. 이어서, 폴딩된 복합 매체(422)는 오븐(410)을 통해 통과하기에 적절한 두께로 압축된다. 복합 매체(424)가 가열됨에 따라, 저융점 폴리에스테르 쉬쓰는 용융되거나 연화되어서 층 간의 열 접착을 일으킨다. 오븐(410)을 빠져나온 후에, 복합 매체(424)는 일련의 캘린더링 롤러(412)를 통해 통과한다. 캘린더링 롤러(412)는 원하는 유착 매체의 최종 두께에 따라 서로 이격된다. 복합 매체(424)는 이것이 일련의 캘린더링 롤러(412)를 통해 통과함에 따라, 원하는 두께를 갖는 압축 상태로 압축된다.
추가로, 매체층(426) 및 다공성층(428)은 유착 매체(430)의 각 층 상에 적층되며, 리와인딩 스테이션(414)에서 롤로 와인딩된다. 유착 매체(430), 매체층(426) 및 다공성층(428)을 포함하는 유착 필터 매체(432)의 확대된 단면도가 도 13에 도시되어 있다. 나타낸 바와 같이, 유착 매체(430)는 폴딩 공정으로부터 편향된 배향으로 다수의 기재층(416) 및 다수의 미세 섬유층(418)을 포함한다. 매체층(426)은 임의의 적절한 매체로 형성될 수 있으나, 이러한 실시형태에서, 매체층(426)은 기재(416)에 사용되는 동일한 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 또한, 다공성층(428)은 다양한 다공성 재료로 형성될 수 있으나, 이러한 실시형태에서, 다공성층(428)은 유리 섬유 재료이다.
도 14는 유착 매체의 제조 시스템 및 공정의 상이한 실시형태를 보여준다. 시스템(600)은 시스템(400)과 유사하나, 이러한 실시형태에서 미세 섬유는 기재상에 배치되지 않는다. 오히려, 미세 섬유가 형성되고 느슨하게 얽힌 굵은 섬유의 웨브 상에 배치된다. 시스템(600)은 일반적으로 슈트(602), 카딩 장치(603), 전기방사 스테이션(604), 폴딩 스테이션(606), 일련의 롤러(608), 오븐(610) 및 일련의 캘린더링 롤러(612) 및 리와인딩 스테이션(614)을 포함한다.
시스템(600)에서, 굵은 섬유(616)의 웨브는 건식 적층 또는 공기 적층 공정을 사용하여 스테이플 섬유로부터 형성된다. 이러한 실시형태의 스테이플 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함하는 2-성분 섬유이다. 2-성분 스테이플 섬유는 상대적으로 짧으며, 비연속적이나, 통상의 장비에 의해 취급하기에 충분하게 길다. 스테이플 섬유의 베일은 슈트 공급(602)을 통하여 공급된다. 카딩 장치(603)에서, 2-성분 스테이플 섬유는 개별 섬유로 분리되며, 이는 굵은 섬유(616)의 웨브를 형성하도록 공기 적층된다. 이 때, 굵은 섬유(616)의 웨브는 고도로 플러프화된 두꺼운 상태로 함께 느슨하게 얽힐 수 있으며, 함께 접착되지 않을 수 있다. 굵은 섬유(616)의 웨브는 매우 약간의 수동의 노력으로 용이하게 당겨서 분리할 수 있으며, 이 때 구조적 무결성을 거의 갖지 않아, 이것은 통상적인 의미의 필터 매체 또는 기재로 여겨지지 않는다.
굵은 섬유(616)의 웨브는 컨베이어 벨트(617)를 통해 전기방사 스테이션(604)을 향해 이송되며, 여기서, 미세 섬유(618)가 형성되고 굵은 섬유(616)의 웨브의 표면 상에 배치된다. 미세 섬유(618)가 굵은 섬유(616)의 웨브상에 배치됨에 따라, 섬유(618)는 기재(416)를 사용하는 이전 실시형태에서보다 훨씬 더 많이 굵은 섬유(616)의 웨브의 굵은 섬유와 통합되는데, 이는 굵은 섬유(616)의 웨브가 훨씬 더 다공성이며, 덜 조밀하여 미세 섬유(616)의 더 깊은 통합을 가능하게 하기 때문이다.
그 다음, 미세 섬유(618)가 통합된 굵은 섬유(616)의 웨브는 이것이 시스템(400)을 사용하는 것과 같이, 폴딩 스테이션(606)에서 10 내지 30겹으로 폴딩되며, 일련의 롤러(608)를 통하여 압축되고, 이는 오븐(610)에서 가열되고, 일련의 캘린더링 롤러(612)를 통하여 다시 압축된다. 그 다음, 유착 매체(630)는 매체층(626) 및 다공성층(628)과 적층되어, 유착 필터 매체(632)를 형성한다. 이러한 실시형태의 유착 매체(630)의 굵은 2-성분 섬유 및 미세 섬유는 훨씬 더 많이 통합된다. 따라서, 유착 매체(630)의 단면도는 다수의 층을 나타내지 않으며, 오히려 단일 통합된 매체(630)와 더 유사하게 보인다. 유착 매체(630)는 충분한 미세 섬유 커버리지 및 견고함을 가져, 유체 스트림, 예컨대 탄화수소 연료 스트림으로부터의 물방울의 유착을 제공한다. 추가로, 유착 필터 매체(632)는 이러한 유체 스트림으로부터 물을 제거하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 유착 매체는 다양한 응용을 위해 다양한 형상과 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유착 매체는 스핀-온(spin-on) 필터 응용, 대형 연료 여과관, 항공 필터 시스템, 유압 필터 부재 및 바이오-연료 시스템에 사용될 수 있다. 유착 매체는 세로 홈이 있는(fluted) 필터, 플리트된 필터 또는 다른 이러한 전형적인 필터 부재 구성으로 플리트되거나 모일 수 있다. 비록 유착 배지가 특히 유착 응용에서 잘 작동하지만, 유착 매체는 또한 다른 여과 응용, 예컨대 물로부터 미립자의 여과에 효과적으로 작동할 수 있다.
전형적인 유착 필터 부재는 전처리-필터(pre-filter) 부재 및 유착 부재를 포함할 수 있다. 전처리-필터 매체는 전형적으로 유착 부재와 별개의 구조이며, 연료 스트림이 유착 부재에 유입되기 전에 연료 스트림으로부터 미립자를 여과하도록 구성되어, 미립자가 유착 매체 포어를 막는 것을 방지한다. 일 실시형태에서, 유착 필터 부재는 팽창된 나노섬유 복합 매체 및 압축된 유착 필터 매체를 포함하도록 구성된다. 이러한 유착 필터 부재는 미립자를 여과하고 물을 유착시켜, 전처리-필터 부재의 필요를 없앨 수 있다.
도 16은 팽창된 나노섬유 복합 매체(702), 압축된 유착 매체(704) 및 배수층(706)을 포함하는 유착 필터 부재(700)를 보여준다. 도시된 바와 같이, 연료 스트림(708)은 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)를 통하여 유착 필터 매체(700)에 유입되며, 압축된 유착 매체(704)를 통해 흐르고, 배수층(706)을 통해 유출된다. 이러한 팽창된 나노섬유 복합 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 가특허 출원 제61/308,488호(발명의 명칭: Expanded Composite Filter Media Including Nanofiber Matrix and Method)에 개시되어 있으며, 그 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
이러한 실시형태에서, 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)는 3개의 기재층(710, 712, 714)을 포함하며, 여기서, 기재층(712 및 714)은 나노섬유(726, 728)를 운반한다. 압축된 나노섬유 복합 매체(704)는 5개의 기재층(716, 718, 720, 722, 724)을 포함하며, 이들 각각은 나노섬유(730, 732, 734, 736, 738)를 운반한다. 각 기재층(710, 712, 714, 716, 718, 720, 722, 724)은 동일하거나 상이한 다공성 재료로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 각 기재층은 유착 매체의 다른 실시형태에 관하여 상술된 바와 같은 2-성분 섬유를 포함하는 스크림으로 형성된다. 나노섬유(726, 728, 730, 732, 734, 736, 738)는 상술된 다른 실시형태와 유사한 전기방사를 통하여 상응하는 기재층 상에 배치된다.
팽창된 나노섬유 복합 매체(702)는 나노섬유(726, 728) 배치된 스크림층(712, 714)을 스크림층(710)과 적층하고, 적층된 층을 오븐에서 가열하여, 스크림층의 섬유를 재배향시키고 로프트시킴으로써 구성된다. 스크림층(710, 712, 714)이 재배향되고 로프트됨에 따라, 나노섬유(726, 728)는 또한 스크림층의 섬유와 함께 재배향되고 연장된다. 결과적으로, 나노섬유의 부피 커버리지가 증가하고/거나(팽창이 나노섬유를 3차원 매트릭스로 발포시키고 팽창시킬 수 있기 때문에 동일한 평량의 적용에 대하여 더 많은 부피 커버리지); 압력 강하는 팽창에 기인하여 감소될 수 있고/거나; 분진 로딩과 함께 압력 강하 증가는 느려질 수 있다. 따라서, 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)층은 이것이 이후에 압축된 유착 매체층(704)으로 유입되기 전에 연료 스트림에서 미립자를 효율적으로 여과시킬 수 있다.
압축된 유착 매체(704)는 상세히 상술된 바와 같은 유착 필터 매체(100 또는 500)와 유사하게 구성될 수 있다. 나노섬유 배치된 스크림층이 적층되고, 가열되고 압축되어, 압축된 유착 매체를 형성하여, 연료 스트림 중의 물을 유착시킨다. 배수층(706)은 상술된 임의의 다공성 매체일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 배수층(706)은 소수성 실리콘화 셀룰로오스 재료이다. 이러한 배수층(706)은 기재층(738)에 지속적으로 부착되지 않으나, 측면을 따라 몇몇 지점에서 기재층에 고정된다. 소수성 배수층(706)은 유착된 물방울이 그의 포어를 통해 통과하지 못하게 한다. 오히려, 유착된 물방울은 배수층(706)의 내표면(725)을 따라 흐르고 수집된다. 이와 같이, 오직 유착된 물방울이 없는 연료 스트림이 배수층을 통해 통과하여 엔진 시스템으로 유입되게 한다.
본 명세서에 인용된 공보, 특허출원서, 및 특허를 포함한 모든 참고문헌은 각각의 참고문헌이 참고로 포함되는 것으로 개별적이고도 구체적으로 특정되고 그 전체가 본 명세서에 기재되는 것처럼 동일한 범위로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명을 기술하는 문맥(특히 하기의 특허청구범위의 문맥)에 사용된 "하나" 및 "상기" 등의 용어는 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는다면 단수 및 복수 형태를 모두 포함하는 것으로 해석해야 한다. "구비하는", "갖는", "포함하는" 및 "함유하는"이라는 용어는 달리 언급하지 않는 한 "제한 없는 용어(open ended term)"(즉, "포함하지만 그에 한정되지 않음"을 의미)로 해석해야 한다. 본 명세서에서 값의 범위를 기재하는 것은 본 명세서에 달리 기재되지 않는 한, 단지 그 범위에 속하는 각각의 별개의 값을 개별적으로 참조하는 축약 방법으로서 제공하고자 하며, 각각의 별개의 값은 그것이 본 명세서에 개별적으로 기재되는 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본 명세서에 기재한 모든 방법은 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는다면 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 또는 모든 예 또는 예시적인 용어(예를 들면 "예컨대")의 사용은 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것일 뿐이며 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 어떠한 용어라도, 청구되지 않은 임의의 부재를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 나타내는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 발명의 실시를 위해 발명자가 알고 있는 최선 방식을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태가 본 명세서에 기재되어 있다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 전술한 상세한 설명으로부터 바람직한 실시형태를 변형시킬 수 있음이 명백할 수 있다. 본 발명자들은 당업자가 그와 같은 변이를 적절하게 채용할 것을 예상하며, 본 발명자들은 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 기재되는 것과 달리 실시되고자 하였다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법이 허용하는 한 첨부한 특허청구범위에 정의된 대상 물질의 모든 변형과 등가물을 포함한다. 또한, 그의 가능한 모든 변이의 전술한 부재의 모든 조합은 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한 본 발명에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세 섬유를 운반하는 단단히 압축된 다수 스크림층을 포함하는 필터 매체의 개략 단면도(예컨대, 상대적으로 예시된 두께는 축척되지 않음);
도 2는 압축 상태로 압축되는 사전-압축된 상태에 있는 도 1의 유착 필터 매체의 개략 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유의 개략도;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 편심의 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유의 개략도;
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 사이드-바이-사이드(side-by-side)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 파이 웨지(pie wedge)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 중공 파이 웨지(hollow pie wedge)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 해도(islands/sea)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 3엽(trilobal)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기재의 팁(tipped)형 2-성분 섬유의 개략도;
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 단단히 압축된 다수의 스크림층 및 미세 섬유 및 다운스트림 다공성층을 포함하는 유착 필터 매체의 개략 단면도;
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 13은 본 발명의 상이한 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조를 위한 시스템의 개략도;
도 15a는 확대 수준 300배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유를 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15b는 확대 수준 1,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유를 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15c는 확대 수준 2,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유 사이의 접착을 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 15d는 확대 수준 10,000배에서 취한 도 12의 시스템을 사용하여 제조된 복합 매체의 2-성분 섬유 및 미세 섬유 사이의 접착을 보여주는 스캐닝 전자 현미경 이미지; 및
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 팽창된 나노섬유 복합 매체 및 압축된 나노섬유 복합 유착 매체를 포함하는 유착 필터 부재의 개략 단면도(예컨대, 상대적으로 예시된 두께는 축척되지 않음)이다.
본 발명은 특정 바람직한 실시형태와 관련되어 기재될 것이나, 이들 실시형태로 한정되려는 의도는 없다. 반면, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 목적과 범위에 포함되는 모든 대안, 변형 및 등가물을 포함하고자 한다.
발명의 상세한 설명
상세한 설명으로 돌아가기 전에, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일부 용어를 나타낼 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기재"는 성질이 광범위한 것으로 여겨지며, 그 위에 미세 섬유가 운반되거나 배치되는 임의의 구조를 포함하는 것으로 여겨진다. "기재"는 매체 롤로부터 언와인딩될 수 있는 통상적으로 형성된 필터 매체, 예컨대 스크림 등을 포함할 수 있다. 이러한 필터 매체는 기계적으로, 화학적으로, 접착제로 및/또는 다르게 함께 접착되거나 고정된 섬유 얽힘을 가지며, 이에 의해, 그들이 수동으로 용이하게 찢겨질 수 없도록 하는 강도(1 평방 피트의 시트는 전형적으로 5 lbs(파운드) 힘의 장력의 적용까지 견딘다)를 가지며, 여과 특성을 갖는다. "기재"는 또한 함께 접착되거나 함께 고정될 수 없는 더 느슨한 섬유 얽힘을 포함할 수 있다(예컨대, 1 평방 피트의 시트는 5 lbs(파운드) 힘의 장력의 적용 시에 망가질 수 있다). 본 명세서에서 사용되는 "스크림"은 직조 또는 부직 섬유 얽힘을 지칭하며, 여기서, 섬유는 평면 형성된 매체로 접착되거나 압축된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필터 매체(100)의 개략 단면도이다. 이는 실제로는 미세 섬유층이 사실상 두께를 갖지 않으나 예시 및 이해를 위하여 두께를 도 1 및 다른 개략도에 나타낸 도면이다. 필터 매체(100)는 탄화수소 연료, 예컨대 디젤 연료, 제트 연료 및 가솔린 중의 물을 유착하도록 구성된다. 필터 매체(100)는 또한 탄화수소 연료 스트림 중의 고체를 포획할 수 있다. 또한 필터 매체(100)는 본 출원서에서 코어레서, 유착 매체, 유착 필터 매체 또는 기타 유사한 용어로 지칭된다. 바람직한 실시형태에서, 필터 매체(100)는 적어도 2개의 상이한 섬유, 예컨대 전기방사 나노섬유 및 나노섬유를 운반하는 굵은 섬유의 기재를 포함한다. 이와 같이, 필터 매체(100)는 또한 본 출원에서 복합 필터 매체, 복합 매체 또는 기타 유사 용어로 지칭된다. 비록 필터 매체(100)가 유착 적용에 특히 잘 맞지만, 필터 매체(100)를 다른 여과 응용에서 사용할 수 있다.
도 1에 나타낸 실시형태에서, 필터 매체(100)는 10개의 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)을 포함하며, 각각은 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142) 및 미세 섬유(142)의 상측에 매체(122)를 운반한다. 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및 매체(122)는 전형적으로 미세 섬유의 평균 섬유 직경보다 더 큰 평균 섬유 직경을 갖는 섬유로 형성된다. 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120), 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142) 및 매체(122)는 함께 적층되고 단단하게 압축되어, 체적당 섬유 표면적을 증가시켜, 탄화수소 연료, 예컨대 디젤 연료에 유화된 물이 유착되기에 충분한 섬유 표면 면적을 제공한다. 추가로, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 친수성 재료, 예컨대 나일론-6으로 형성되어, 물을 유인하며, 물방울의 형성 및 증대를 증가시켜, 탄화수소 연료 스트림으로부터 물의 분리를 용이하게 한다. 이러한 실시형태를 매체층(122)과 함께 나타내었지만, 이러한 매체층은 임의적이며, 이에 따라, 다른 실시형태에 따른 필터 매체(100)는 이러한 매체층(122)을 포함하지 않을 수 있다.
도 1의 필터 매체는 도 2에 나타낸 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 도 2는 사전-압축 상태(144) 및 압축 상태(146)의 필터 매체(100)를 예시한 것이다. 도시된 바와 같이, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 초기 두께 t'(본 명세서에서 원래 두께로 지칭)를 가진다. 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 캘린더링 롤러(148(또는 점진적 세트의 롤), 150)를 사용하여 압축 상태(146)로 압축되며, 여기서, 초기 두께 t'는 최종 두께 t로 감소된다.
일부 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 압축 전에 가열된다. 특정 바람직한 실시형태에서, 기재의 섬유는 이완되고 재배향되어 가열 동안 섬유 사이의 평균 거리가 증가된다(예컨대, 스크림 제조 공정 동안 적어도 부분적으로 압축되는 스크림). 이와 같이, 기재층은 팽창되고 로프트되며, 각 기재층의 두께는 증가된다. 추가로, 기재의 표면에 인접한 섬유가 이완되고 재배향됨에 따라, 이들 섬유에 의해 운반되는 미세 섬유는 섬유와 함께 이동하고 재배향된다. 따라서, 미세 섬유는 큰 섬유와 함께 연장되며, 밀리고 당겨진다. 이러한 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 초기 두께 t'는 가열을 통하여 적어도 1.5배, 2배, 3배 또는 심지어 그 이상까지 증가할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 이후의 로프트된 필터 매체(100)의 압축 후에 필터 매체(100)의 최종 두께 t는 가열 동안의 팽창량 및 압축 동안의 감소량에 따라, 초기 두께 t' 보다 적거나 그와 같거나 또는 그보다 클 수 있다. 다른 실시형태에서, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 가열된 캘린더링 롤러를 통하여 동시에 가열되고 압축될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 최종 두께 t로의 두께 감소 전에 초기 두께 t'의 임의의 팽창 또는 매우 약간의 증가가 존재하지 않을 수 있다. 상이한 실시형태에서, 필터 두께 t를 갖는 압축 필터 매체(100)는 압축 후에 가열될 수 있으며, 여기서, 두께 t'는 증가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 필터 매체(100)는 1회를 초과하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 필터 매체(100)는 압축 전에 가열된 다음, 압축 동안 다시 가열될 수 있다.
일 실시형태에서, 최종 두께 t는 초기 두께 t'의 약 50% 내지 300%, 바람직하게는 초기 두께 t'의 약 70% 내지 200%, 더욱 바람직하게는 초기 두께 t'의 80% 내지 150%일 수 있다. 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)가 최종 압축 상태(146)로 가압됨에 따라, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 인접한 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 굵은 섬유와 더욱 통합되게 되며, 필터 매체(100) 내에서 3차원 미세 섬유 매트릭스를 형성한다. 압축 상태(146)의 필터 매체(100)는 유착 매체에 충분한 특징을 갖는다. 비록 이러한 실시형태에서 필터 매체(100)가 미세 섬유를 운반하는 10개의 기재층을 포함하지만, 다른 실시형태는 미세 섬유를 운반하는 더 많거나 더 적은 기재층을 포함할 수 있다.
기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 임의의 적절한 다공성 재료로 형성될 수 있다. 각 기재층은 동일한 유형의 다공성 재료 또는 상이한 유형의 다공성 재료로 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 형성된 필터 매체를 포함한다. 형성된 필터 매체는 함께 접착된 섬유를 포함한다. 예를 들어, 형성된 필터 매체의 섬유는 용매 접착, 열 접착 및/또는 가압 접착에 의해 함께 접착될 수 있다. 형성된 필터 매체는 미세 섬유를 운반할 수 있으며, 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 형성된 필터 매체는 다른 매체 또는 구조체에 의해 적층되거나 지지되지 않고, 전형적으로 필터 매체, 예컨대 공기 필터 매체로 독립적으로 사용될 수 있다. 형성된 필터 매체는 또한 본 출원서에서 기재 필터 매체, 필터 매체 기재, 기재, 필터 매체 또는 다른 유사 용어로 지칭된다.
대안적으로, 기재는 하나 이상의 섬유의 웨브를 포함할 수 있으며, 이는 형성된 필터 매체의 경우에서와 같이 고도로 플러프화된(fluffed) 두꺼운 상태로 함께 느슨하게 얽히고 함께 접착되지 않을 수 있다. 따라서, 굵은 섬유의 웨브는 매우 약간의 수동의 노력으로 용이하게 당겨서 분리할 수 있으며, 구조적 무결성을 거의 갖지 않아, 이것은 통상적인 의미의 형성된 필터 매체로 간주되지 않는다. 섬유의 웨브의 섬유는 전형적으로 평균 섬유 직경이 미세 섬유의 평균 섬유 직경보다 더 크다. 이와 같이, 섬유의 웨브는 또한 이러한 응용에서 굵음 섬유의 웨브 또는 다른 유사 용어로 지칭된다. 이러한 굵은 섬유의 웨브와 통합된 미세 섬유를 포함하는 복합 필터 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 공개 제2009/0266759호(발명의 명칭: Integrated Nanofiber Filter Media)에 기재되어 있으며, 그의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
바람직하게, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)는 다-성분 필터 매체이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "다-성분 필터 매체", "다-성분 매체", "다-성분 필터 매체" 및 기타 유사 용어는 적어도 2개의 상이한 재료를 포함하는 필터 매체를 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 다-성분 필터 매체는 제1 재료로 형성된 섬유 및 제2 재료로 형성된 섬유를 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 재료 및 제2 재료는 상이한 재료이다. 대안적으로, 다-성분 필터 매체는 적어도 2개의 상이한 재료를 포함하는 섬유, 예컨대 하기에 상세히 기재되는 바와 같은 제1 재료로 형성된 코어 및 제2 재료로 형성된 쉬쓰를 포함하는 섬유로 형성될 수 있다. 2개의 상이한 재료를 포함하는 다-성분 필터 매체는 본 명세서에서 "2-성분 필터 매체", "2-성분 매체" 등의 용어로 지칭된다.
바람직한 일 실시형태에서, 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)은 상이한 융점을 갖는 2개의 상이한 재료를 포함하는 2-성분 섬유로 형성되는 스크림을 포함한다. 미세 섬유 및 이러한 다-성분 섬유로 형성된 기재를 포함하는 복합 필터 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 PCT 특허 출원 제PCT/US09/50392호(발명의 명칭: Multi-Component Filter Media with Nanofiber Attachment)에 기재되어 있으며, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
이러한 실시형태에서, 스크림의 2-성분 섬유의 하나의 성분은 다른 성분보다 더 낮은 융점을 갖는다. 저융점 성분은 임의의 적절한 중합체, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르일 수 있다. 다른 성분은 저융점 성분보다 더 높은 융점을 갖는 중합체 또는 다른 적절한 섬유 재료, 예컨대 유리 및/또는 셀룰로오스일 수 있다. 2-성분 섬유는 함께 접착되고/거나 함께 압축되어 특정 두께를 갖는 스크림 또는 기재 필터 매체를 형성한다.
기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)로 사용되는 스크림의 2-성분 섬유는 고융점 중합체 성분 및 저융점 중합체 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2-성분은 고융점 폴리에스테르 및 저융점 폴리에스테르를 포함할 수 있으며, 여기서, 하나는 다른 것보다 더 큰 용융 온도를 갖는다. 도 3은 일 실시형태에 따른 2-성분 섬유(22)를 개략적으로 예시한 것이다. 도시된 바와 같이, 2-성분(22)은 동심 쉬쓰/코어형이며, 여기서, 코어(24)는 고융점 중합체 성분으로 형성되고, 쉬쓰(26)는 저융점 중합체 성분으로 형성된다.
고융점 중합체 성분은 저융점 중합체 성분보다 더 큰 용융 온도를 갖는 중합체로 형성된다. 적절한 고융점 중합체에는 폴리에스테르 및 폴리아미드가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적절한 저융점 중합체에는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 코-폴리에스테르 또는 선택된 고융점 중합체보다 더 낮은 용융 온도를 갖는 임의의 다른 적절한 중합체가 포함된다. 예를 들어, 2-성분 섬유는 폴리에스테르 코어 및 폴리프로필렌 쉬쓰로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 2-성분 섬유는 2개의 상이한 유형의 폴리에스테르로 형성되며, 하나는 다른 것보다 더 높은 융점을 갖는다.
다른 실시형태에서, 다른 유형의 2-성분 섬유를 사용하여 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)를 형성할 수 있다. 상이한 유형의 2-성분 섬유의 일부 예는 도 4 내지 10에 개략적으로 예시되어 있다. 코어(30) 및 쉬쓰(32)를 포함하는 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유(28)가 도 4에 도시되어 있다. 이러한 섬유는 동심 쉬쓰 코어 섬유(22)와 유사하나 코어(30)는 중심을 벗어나 이동된다. 2가지 중합체 성분의 상이한 수축률은 가열시 섬유가 나선형으로 말리게 한다. 이는 다른 평평한 섬유가 크림프(crimp) 및 부피 증대를 발생하도록 하며, 열 아래에서 상이한 섬유 재배향, 팽창 및/또는 표면의 파상을 야기할 수 있다.
도 5는 제1 중합체 성분(36) 및 제2 중합체 성분(38)을 포함하는 사이드-바이-사이드형 2-성분 섬유(34)를 개략적으로 예시한 것이다. 응용에 따라, 제1 중합체 성분은 제2 중합체 성분보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체일 수 있다. 이는 편심의 쉬쓰/코어 섬유의 추가의 연장이며, 여기서, 두 중합체 모두는 섬유 표면의 일부분을 점유한다. 적절한 중합체 선택과 함께, 이러한 섬유는 편심의 쉬쓰/코어 섬유(28)보다 더 높은 수준의 잠재적 크림프를 발생할 수 있다.
파이 웨지형 2-성분 섬유(40)는 도 6에 개략적으로 예시되어 있다. 파이 웨지형 섬유(40)는 제1 중합체 성분(42) 및 제2 중합체 성분(44)으로 형성된 다수의 인접한 웨지를 포함한다. 제1 중합체 성분(42)의 각각은 어느 하나의 측에 제2 중합체 성분(44)을 갖는다. 제1 중합체 성분(42)은 제2 중합체 성분(44)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체일 수 있다. 이들 섬유는 기계적 교반(전형적으로, 하이드로인탱글링(hydroentangling))에 의하여 성분 웨지로 분할되도록 설계되어, 필터 매체에 0.1 내지 0.2 데니어의 마이크로섬유를 제공한다.
도 7은 제1 중합체 웨지(48) 및 제2 중합체 웨지(50)를 포함하는 중공 파이 웨지형 2-성분 섬유(46)의 개략도이다. 다시, 응용에 따라, 제1 중합체 웨지(48)는 제2 중합체 웨지(50)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체로 형성될 수 있다. 중공 파이 웨지 섬유(46)는 파이 웨지 섬유(40)와 유사하나, 중공 중심(52) 코어가 웨지의 내측 끝이 연결되지 못하게 하여, 더 용이하게 분할되게 한다.
도 8은 해도형 2-성분 섬유(54)의 개략도이다. 이러한 섬유는 또한 "페퍼로니 피자(pepperoni pizza)" 형태로도 알려져 있으며, 여기서, 제1 중합체 성분(56)은 페퍼로니이며, 제2 중합체 성분(58)은 치즈이다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 성분(56)은 제2 중합체 성분(58)보다 융점이 더 높은 중합체로 형성되거나, 제2 중합체 성분(58)은 용해성 중합체로 형성된다. 이러한 실시형태에서, 이러한 섬유는 이후에 용융되거나 또는 용해되는 저융점 또는 용해성 중합체(58)의 매트릭스 내에서의 고융점 중합체(56)의 많은 미세 가닥의 배치를 가능하게 한다. 이는 미세 마이크로섬유로 제조된 매체의 제조를 가능하게 하는데, 이는 섬유가 개별 "페페로니"보다는 "피자" 형태로 가공되기 더 용이하기 때문이다. 스테이플(staple) 섬유는 각 피자 상의 37개 페페로니로 만들어져, 약 0.04 데니어(약 2 미크론 직경) 또는 심지어 더 미세한 섬유를 제조할 수 있다.
2-성분 섬유는 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 2-성분 섬유는 상술된 2-성분 섬유와 같이 원형의 단면을 갖는 원통 형상을 갖지 않을 수 있다. 도 9 및 10은 불규칙한 형상을 갖는 2-성분 섬유의 일부 예를 예시한다. 비록, 이들 섬유는 원형의 단면을 갖지 않으나, 각각은 본 발명의 문맥 내에서 소정의 직경을 갖는다. 비-원형 단면을 갖는 섬유의 직경은 섬유의 외주면으로부터 측정한다. 도 9는 삼엽형 2-성분 섬유(60, 62)의 개략도이다. 삼엽형 섬유(60, 62)의 각각은 제1 중합체 성분(64, 66) 및 제2 중합체 성분(68, 70)을 포함한다. 삼엽형 섬유(60, 62)는 각각 그의 직경(72, 74)을 측정한다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 성분(64, 66)은 제2 중합체 성분(68, 70)보다 융점이 더 높거나 더 낮은 중합체로 형성된다.
도 10은 팁형 2-성분 섬유(78, 80)의 개략도이다. 섬유(78)는 제1 중합체 중심(82) 및 제2 중합체 팁(84)을 갖는 팁형 삼엽형 2-성분 섬유이다. 섬유(80)는 제1 중합체 중심(86) 및 제2 중합체 팁(88)을 갖는 팁형 교차 2-성분 섬유이다. 바람직하게는 제1 중합체 중심(82, 86)은 제2 중합체 팁(84, 88)보다 더 융점이 높은 중합체로 형성된다.
기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 섬유는 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)의 평균 섬유 직경보다 더 큰 평균 섬유 직경을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 섬유는 평균 섬유 직경이 약 1 미크론 초과, 바람직하게는 약 2 미크론 초과, 더욱 바람직하게는 5 미크론 초과일 수 있다. 일 실시형태에서, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 2-성분 섬유의 평균 직경은 약 1 미크론 내지 약 40 미크론이다.
굵은 섬유는 예를 들어, 일련의 캘린더링 롤러 및/또는 오븐을 통해 압축되고/거나 가열되어, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)를 형성하며, 여기서, 기재층의 임의의 것은 두께가 약 0.05 내지 1.0㎜, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.5㎜이다. 이러한 기재는 미세 섬유에 필요한 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 임의의 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)으로 사용하기에 적절한 다양한 두께의 2-성분 스크림은 미국 테네시주 로저스빌 소재의 에이치디케이 인더스트리즈, 인코포레이티드(HDK Industries, Inc.) 또는 다른 필터 매체 공급처를 통해 상업적으로 입수할 수 있다. 따라서, 기재는 이러한 바로 구입할 수 있는 2-성분 매체로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에서 각 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및 매체(122)는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 갖는 2-성분 스테이플 섬유로 형성된 스크림을 포함한다. 2-성분 스테이플 섬유는 함께 압축되어 스크림을 형성하며, 여기서, 2-성분 스테이플 섬유는 함께 화학적으로, 기계적으로 및/또는 열로 접착된다. 예를 들어, 2-성분 스테이플 섬유는 저융점 폴리에스테르의 용융 온도로 또는 그 용융 온도 부근으로 가열되고 함께 압축되며, 여기서, 저융점 폴리에스테르로 형성된 쉬쓰는 용융되거나 연화되고 섬유를 함께 접착시키기 위한 접착제로 작용한다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 이들이 형성될 때 상응하는 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 상에 직접 배치될 수 있다. 대안적으로, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 미세 섬유의 웨브로 따로 제조된 다음, 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)와 적층될 수 있다. 비록, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)가 다양한 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 매우 미세한 섬유 직경을 갖는 나노섬유이다. 이러한 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전기방사 또는 다른 적절한 공정에 의해 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 평균 섬유 직경이 약 1 미크론 미만, 바람직하게는 0.5 미크론 미만, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3 미크론인 전기방사 나노섬유이다. 이러한 작은 직경의 미세 섬유는 주어진 부피에서 함께 더 많은 섬유를 팩킹시켜, 물방울의 형성을 위해 유착 필터 매체에서 증가된 섬유 표면적을 제공할 수 있다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 다양한 적절한 중합체 재료에 의해 형성될 수 있다. 필터 매체(100)의 가열 및/또는 압축 동안 미세 섬유의 파괴를 피하기 위하여, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전형적으로 최소한 기재의 2-성분 섬유의 저융점 성분보다 더 높은 용융 온도를 갖는 재료로 형성된다. 물 유착 응용의 바람직한 실시형태에서, 미세 섬유는 친수성 재료, 예컨대 폴리아미드로 형성된다. 다른 적절한 친수성 중합체에는 폴리(아크릴산), 폴리알킬렌 글리콜, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리알킬렌 글리콜, 메틸비닐 에테르와 말레산의 공중합체, 말레산 무수물 중합체, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리(메트)아크릴아미드, 친수성 폴리우레탄, 폴리에틸렌이민, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐설폰산, 폴리(다당류), 예컨대 키토산 및 충분한 -OH, -COOH 및/또는 -NH2기를 갖는 많은 기타 중합체 또는 공중합체가 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시형태에서, 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 전기방사를 통하여 나일론-6(본 명세서에서 "PA-6"으로도 지칭되는 폴리아미드-6)으로 형성되며, 여기서, 전기방사 미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)는 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 상에 직접 배치된다. 이러한 실시형태에서, 미세 섬유(124)는 정전기적으로 나일론-6을 함유하는 용액으로부터 제조되며, 기재(102)의 표면 상에 배치된다. 미세 섬유(126)는 유사하게 제조되며, 기재층(104) 등에 배치될 수 있다. 그 다음, 전기방사 나노섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)로 코팅된 기재층(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)을 매체(122)와 함께 적층하여, 각 미세 섬유층(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)이 인접한 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 및/또는 매체(122) 사이에 개재되게 하여, 도 2에 도시된 바와 같은 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)가 제조된다. 그 다음, 상술된 바와 같이, 사전 압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 압축되어, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 그의 최종 압축 상태(146)의 유착 필터 매체(100)를 형성한다. 바람직한 실시형태에서, 유착 필터 매체(100)는 압축 전에, 그 동안에 및/또는 그 후에 가열된다. 예를 들어, 사전-압축 상태(144)의 필터 매체(100)는 일련의 캘린더링 롤러(148, 150)를 통과하기 전에 가열된다. 추가로, 일련의 캘린더링 롤러(148, 150)는 압축 동안에 필터 매체(100)를 추가로 가열시키도록 가열될 수 있다.
미세 섬유(124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142)와 기재(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120)의 인접한 굵은 섬유 및/또는 매체(122) 간의 접착은 용매 접착, 가압 접착 및/또는 열 접착을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 섬유가 용매를 함유하는 중합체 용액으로부터 정전기적으로 제조되는 경우, 미세 섬유가 기재의 굵은 섬유와 접촉하게 됨에 따라, 미세 섬유의 표면 상에 남아있는 용매가 용매 접착을 야기할 수 있다. 추가로, 기재의 2-성분 섬유의 저융점 성분을 사용하여 미세 섬유와 기재의 인접한 굵은 섬유 간의 접착을 증가시킬 수 있다. 이러한 실시형태에서, 필터 매체(100)는 저융점 성분의 융점으로 또는 그 융점 부근으로 가열되고 압축되며, 여기서, 2-성분 굵은 섬유의 저융점 성분은 용융되거나 연화되고, 이는 인접한 미세 섬유가 저융점 성분과 함께 압축됨에 따라 저융점 성분 내로 매립되게 하며, 이에 의해 굵은 섬유와 미세 섬유 간의 접착이 증가된다(가압 접착 및 열 접착을 통하여).
도 11에 나타낸 실시형태에서, 유착 필터 매체(500)는 10개의 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)을 포함하며, 각각은 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542) 및 매체(522)를 운반하며, 이들 모두는 필터 매체(100)와 유사하게 함께 단단하게 압축된다. 또한, 유착 필터 매체(500)는 다운스트림 표면(548) 상에 다공성 층(544)을 포함한다. 또한, 다공성 층(544)은 본 명세서에서 "배수층"으로도 지칭된다. 이러한 실시형태가 매체층(522) 및 다공성층(544)으로 나타내었지만, 이들 층은 임의적이며, 따라서, 다른 실시형태에 따른 필터 매체(500)는 매체층(522) 및 다공성층(544)을 포함하지 않을 수 있다.
이러한 실시형태에서, 매체(522) 및 각 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)은 평균 섬유 직경이 약 1 내지 40 미크론이고, 평량이 약 0.5 내지 15oz/yd2인 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 2-성분 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함한다. 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)는 나일론-6으로 형성된 전기방사 나노섬유이다. 미세 섬유는 평균 섬유 직경이 약 0.01 내지 0.5 미크론이며, 여기서, 각 미세 섬유층(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)은 미세 섬유 커버리지가 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡이며, 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 제공한다.
다공성층(544)(본 명세서에서 배수층으로도 지칭됨)은 다양한 재료, 예컨대 셀룰로오스 재료 또는 유리 섬유로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 다공성층(544)은 유리 섬유로 형성되며, 포어 크기가 2-성분 섬유 스크림 이상이다. 다공성층(544)은 압축된 기재층 및 미세 섬유층을 통하여 유착되는 물방울의 지속적인 증대를 가능하게 하며, 이후의 물방울의 수집을 위하여 물방울이 다공성층(544)을 통과하도록 한다. 추가로, 다공성층(544)은 압축된 기재 및 미세 섬유층에 대한 추가의 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 매체(522), 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520), 미세 섬유(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542) 및 다공성층(544)은 함께 적층되고 압축되어, 약 3/16" 내지 ½"의 전체 두께를 갖는 단단하게 팩킹된 유착 필터 매체(500)를 형성한다.
일부 실시형태에서, 배수층(544)은 실리콘화 셀룰로오스 재료로 형성된다. 이러한 실시형태에서, 배수층(544)은 지속적으로 기재층(502)과 접착되지 않으나, 부분적으로 기재층(502)과 고정되어, 유착 필터 매체(500)가 이후에 다양한 필터 부재로 플리트(pleated)되거나 형성되는 경우에 슬라이딩 이동을 방지할 수 있다. 이들 실시형태에서, 압축된 기재 및 미세 섬유층은 물방울을 소수성 실리콘화 셀룰로오스 재료로 형성된 배수층(544)에 포획되기에 충분한 크기로 유착시킨다. 소수성 배수층(544)은 물방울이 소수성 배수층(544)의 포어를 통해 이동하는 것을 방지하는 차수재(water barrier)로 작용한다. 대신에, 물방울은 배수층(544)의 소수성 내표면을 따라 유동하며, 기재층(502)과 배수층(544) 사이에서 정지한다. 그 다음, 물방울은 라인으로부터 수집되어, 오직 연료만이 엔진에 유입되게 한다.
이러한 실시형태에서, 탄화수소 연료 스트림은 업스트림 표면(546)으로부터 유착 필터 매체(500)에 유입되며, 기재와 미세 섬유의 층을 통해 유동하고, 다운스트림 표면(548) 상의 다공성층(544)을 통해 유출된다. 탄화수소 연료 스트림이 기재 및 미세 섬유의 층을 통해 통과함에 따라, 탄화수소 연료 스트림에 유화된 물은 미세 섬유에 의해 제공되는 큰 섬유 표면적 때문에 유착된다. 추가로, 친수성 미세 섬유는 물을 유인하여, 물방울의 형성을 증가시킨다. 유착된 물방울은 이들이 다공성층(544)의 큰 포어를 통해 통과함에 따라 크기가 추가로 증대되며, 탄화수소 연료로부터 분리된다. 추가로, 탄화수소 연료 시스템 중의 고체 및/또는 오염물질은 유착 필터 매체(500)의 포어 내에서 포획되며, 이에 의해 추가의 여과능을 제공할 수 있다.
다른 실시형태에서, 기재층(502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520)은 상이한 매체를 포함한다. 예를 들어, 일부 기재층은 다른 층보다 더 두꺼운 스크림 또는 필터 매체로 형성되거나 다른 층과 상이한 포어 크기를 가질 수 있다. 추가로, 미세 섬유층(524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542)은 동일한 미세 섬유 커버리지 또는 상이한 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 미세 섬유층은 약 0.08g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있는 한편, 다른 미세 섬유층은 약 0.2g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다. 추가로, 각 층의 미세 섬유 커버리지는 탄화수소 연료 스트림 및 물 함량의 특징에 따라 구성되어, 유착 공정을 최적화시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 공정 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 대표적인 제조 방법을 개략적으로 예시한 것이다. 이러한 실시형태가 도 11의 유착 필터 매체(500)를 제조하기 위한 다운스트림 공정 단계를 포함하나, 상기 공정은 최소의 변형과 함께 본 발명의 다른 실시형태에 따른 필터 매체를 제조할 수 있다. 도 12에 나타낸 시스템(200)은 기재 및 그 위에 배치된 미세 섬유를 포함하는 복합 매체를 제조하기 위한 업스트림 시스템(201) 및 다수의 복합 매체층 및 다른 추가의 층을 적층하고 압축시켜 유착 필터 매체를 제조하기 위한 다운스트림 시스템(203)을 포함한다.
업스트림 시스템(201)은 언와인딩 스테이션(unwinding station)(202), 전기방사 스테이션(204), 임의의 오븐(206), 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207) 및 리와인딩 스테이션(rewinding station)(208)을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 본 명세서에서 기재층으로 사용되는 스크림(210)의 롤은 언와인딩 스테이션(202)으로부터 언와인딩된다. 스크림(210)의 롤로부터 언와인딩되는 스크림(212)은 전기방사 스테이션(204)을 향해 기계 방향(214)으로 이송된다. 전기방사 스테이션(204)에서, 미세 섬유(216)가 형성되고 스크림(212)의 하나의 표면 상에 배치되어, 미세 섬유(216)를 운반하는 스크림을 포함하는 복합 매체(218)가 형성된다. 복합 매체(218)는 리와인딩 스테이션(208) 상에서 복합 매체(230)의 롤로 와인딩(winding)되기 전에, 임의의 오븐(206) 및 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207)에서 가열되고 압축될 수 있다.
스크림은 시스템(200)(연속 라인 공정 또는 단속 라인 공정의 어느 하나의 부분)의 업스트림 공정에서 형성되거나 에이치디케이 또는 다른 적합한 매체 공급처, 예컨대 에이치앤드브이(H&V) 또는 알스트롬(Ahlstrom) 등으로부터 롤 형태로 구매할 수 있다. 스크림은 다양한 적합한 재료, 예컨대 상술된 바와 같은 도 3 내지 10의 2-성분 섬유로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스크림은 고융점 폴리에스테르 코어/저융점 폴리에스테르 쉬쓰 2-성분 스테이플 섬유로 형성될 수 있으며, 이는 압축되고/거나 가열되어, 원하는 두께 및 충실율을 갖는 스크림(210)의 롤이 형성된다. 대안적으로, 기재층은 용매 접착, 열 접착 등을 통하여 적소에서 압축되고 고정될 수 있는 다른 단일 성분 매체일 수 있다.
2-성분의 경우에, 예컨대 동심 쉬쓰/코어형 2-성분 섬유는 코어로써 고융점 폴리에스테르 및 쉬쓰로써 저융점 폴리에스테르를 사용하여 공압출될 수 있다. 이어서, 이러한 2-성분 섬유를 사용하여 스크림 또는 필터 매체를 형성할 수 있다. 일 실시형태에서, 2-성분 섬유를 스테이플 섬유로 사용하여, 통상의 건식 적층 또는 공기 적층 공정을 통하여 다-성분 필터 매체 또는 스크림을 형성할 수 있다. 이러한 공정에서 사용되는 스테이플 섬유는 상대적으로 짧고 비연속적이나, 통상의 장비에 의해 취급하기에 충분하게 길다. 2-성분 섬유의 베일(bale)은 슈트(chute) 공급을 통하여 공급되고 카딩(carding) 장치에서 개별 섬유로 분리될 수 있으며, 이는 이어서 섬유의 웨브(본 개시내용의 목적을 위해 그 자체는 기재로 간주될 수 있음)로 공기 적층된다. 이어서, 섬유의 웨브는 일련의 캘린더링 롤러를 사용하여 압축되어 스크림(210)의 롤(또한 기재로 사용될 수 있음)을 형성할 수 있다. 섬유의 웨브는 임의로 일련의 캘린더링 롤러에 유입되기 전에, 가열될 수 있다. 이러한 실시형태의 스크림(210)이 고융점 성분 및 저융점 성분을 비롯한 2-성분 섬유를 포함할 수 있기 때문에, 이는 또한 2-성분 필터 매체로 지칭된다. 일부 실시형태에서, 섬유의 웨브는 캘린더링되기 전에 폴딩되어, 더 두꺼운 2-성분 필터 매체를 형성한다.
상이한 실시형태에서, 고융점 중합체 섬유, 예컨대 폴리에스테르 섬유를 포함하는 웨브, 및 저융점 중합체 섬유, 예컨대 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 웨브가 형성되고, 분리되고, 함께 적층되어, 2-성분 필터 매체 또는 스크림의 롤을 형성할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 미세 섬유(216)는 스크림(212)의 저융점 측에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 저융점 웨브는 저융점 성분이 가열 및 용융 시에 고융점 웨브의 표면을 막지 않도록 고융점 웨브보다 실질적으로 더 얇다.
다른 실시형태에서, 2-성분 섬유 스크림은 용융 취입 공정을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 폴리에스테르 및 용융된 폴리프로필렌은 가열된 고속 공기를 사용하여 압출되고 연신되어, 굵은 섬유를 형성할 수 있다. 섬유는 무빙 스크린 상에서 웨브로 수집되어, 2-성분 스크림(210)을 형성할 수 있다.
다-성분 섬유 필터 매체 또는 스크림은 또한 적어도 2개의 상이한 중합체 재료를 사용하여 스펀-접착(spun-bounded)될 수 있다. 전형적인 스펀-접착 공정에서, 용융된 중합체 재료는 다수의 압출 오리피스(orifice)를 통과하여, 멀티필라멘트사 스핀라인(multifilamentary spinline)을 형성한다. 멀티필라멘트사 스핀라인을 연신시켜 그의 강도를 증가시키며, 급랭 구역(quench zone)을 통과하며, 여기서, 고형화가 발생하며, 이는 지지체, 예컨대 무빙 스크린 상에서 수집된다. 스펀-접착 공정은 용융 취입 공정과 유사하나, 용융 취입 섬유는 통상 스펀-접착된 섬유보다 더 미세하다.
다른 실시형태에서, 다-성분 필터 매체는 웹-적층된다. 습식 적층 공정에서, 고융점 섬유 및 저융점 섬유는 컨베이어 벨트 상에 배치되며, 섬유가 균일한 웨브 에서 스프레딩되는 동안 여전히 습윤 상태이다. 습식-적층 공정은 전형적으로 ¼" 내지 ¾" 길이의 섬유, 때때로 섬유가 강성이거나 두껍다면 더 긴 섬유를 사용한다. 다양한 실시형태에 따른 상술된 섬유를 압축하여, 원하는 두께를 갖는 스크림(210) 또는 필터 매체를 형성한다.
다시, 도 12를 참조하여, 스크림(212)은 전기방사 스테이션(204)에 유입되며, 여기서, 미세 섬유(216)가 형성되고 스크림(212)의 표면 상에 배치된다. 전기방사 스테이션(204)에서, 미세 섬유(216)는 전기방사 셀(222)로부터 전기방사되며, 스크림(212)의 웨브 상에 배치된다. 시스템(200)의 전기방사 공정은 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 공개 제2009/0199717호(발명의 명칭: Fine Fibers Under 100 Nanometers, And Methods)에 개시된 전기방사 공정과 실질적으로 유사할 수 있으며, 상기 문헌의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 대안적으로, 노즐 뱅크(nozzle bank) 또는 다른 전기방사 장비를 사용하여 미세 섬유를 형성할 수 있다. 이러한 대안적인 전기방사 장치 또는 셀(222)의 연쇄 전극의 리로팅(rerouting)은 섬유가 원하는 임의의 배향(예를 들어, 섬유는 또한 더 굵은 섬유를 운반하는 컨베이어 상으로 아래쪽으로, 수평으로 또는 대각선으로 방사될 수 있지만, 위쪽으로 나타냄)으로 배치되게 할 수 있다.
전기방사 공정은 나노섬유로도 알려져 있는 작은 직경의 합성 섬유를 제조한다. 정전 방사의 기본 공정은 강한 전기장, 예컨대 고전압 구배의 존재 하에서 중합체 용융물 또는 용액의 스트림으로의 정전하의 도입를 포함한다. 전기방사 셀(222) 내에서의 중합체 유체로의 정전하의 도입은 하전된 액체의 분사의 형성을 야기한다. 하전된 분사는 전기장에서 가속화되고 얇아지며, 그라운드 컬렉터(ground collector)를 향해 유인된다. 이러한 공정에서, 중합체 유체의 점탄력은 분사를 안정화시켜, 작은 직경의 필라멘트사를 형성한다. 섬유의 평균 직경은 전기방사 셀(222)의 설계 및 중합체 용액의 제제에 의해 조절될 수 있다.
미세 섬유를 형성하는데 사용되는 중합체 용액은 다양한 중합체 재료 및 용매를 포함할 수 있다. 중합체 재료의 예에는 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리에스테르, 셀룰로오스 에테르, 폴리알킬렌 설피드, 폴리아릴렌 옥사이드, 폴리설폰, 개질된 폴리설폰 중합체 및 폴리비닐 알코올, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드가 포함된다. 정전 방사용 중합체 용액의 제조를 위한 용매에는 아세트산, 포름산, m-크레솔, 트라이-플루오로에탄올, 헥사플루오로 아이소프로판올 염소화된 용매, 알코올, 물, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤 및 N-메틸 피롤리돈 및 메탄올이 포함될 수 있다. 용매 및 중합체는 주어진 용매 및/또는 용매 혼합물(이들 둘 모두는 "용매"로 지칭될 수 있음) 중의 중합체의 충분한 용해성에 기초하여, 적절한 이용을 위해 매치될 수 있다. 예를 들어, 포름산은 통상 나일론-6에 대하여 선택될 수 있다. 미세 섬유의 전기방사에서 추가의 상세사항에 대해서는 상술된 특허를 참조할 수 있다.
전기방사 스테이션(204)에서, 정전기장은 고전압 차등을 생성하는 고전압 전원 공급 장치에 의해 제공되는, 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224)의 전극 사이에 형성된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 다수 전기방사 셀(222)이 있을 수 있으며, 여기서, 미세 섬유(216)가 형성된다. 전기방사 셀(222)의 전극에서 형성된 미세 섬유(216)는 정전기장에 의해 제공되는 힘에 의해 진공 컬렉터 컨베이어(224)를 향해 연신된다. 진공 컬렉터 컨베이어(224)는 또한 기계 방향(214)으로 스크림(212)을 고정하고 전달한다. 구성된 바와 같이, 스크림(212)은 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224) 사이에 배치되어, 미세 섬유(216)가 스크림(212) 상에 배치된다. 스크림(212)이 한 표면 상에 저융점 성분을 포함하고 다른 표면 상에 고융점 성분을 포함하는 다성분 필터 매체인 실시형태에서, 다-성분 스크림(212)은 다-성분 스크림의 저융점 성분 표면이 전기방사 셀(222)에 대향되도록 전기방사 셀(222)과 진공 컬렉터 컨베이어(224) 사이에 배치된다.
바람직한 일 실시형태에서, 전기방사 셀(222)은 폴리아미드-6(PA-6) 및 2/3 아세트산 및 1/3 포름산으로 이루어진 적절한 용매를 포함하는 중합체 용액을 함유한다. 이러한 용매에서, 아세트산 및 포름산 둘 모두는 PA-6을 용해시키기 위한 용해제로 작용하며, 아세트산은 중합체 용액의 전도성 및 표면 장력을 조절한다. 전기방사 셀(222)은 스크림(212)의 표면 상에 배치된 PA-6으로 형성된 미세 섬유를 제조한다. 미세 섬유(216)가 스크림(212)의 표면 상에 배치됨에 따라, 일부 미세 섬유(216)는 전기방사 셀(222)에 대향하는 표면에 인접한 스크림의 굵은 섬유와 얽힌다. 일부 미세 섬유(216)가 몇몇 굵은 섬유와 얽히는 경우, 전기방사 공정으로부터 미세 섬유(216)에 남아 있는 용매는 미세 섬유(216)와 스크림(212)의 굵은 섬유 사이의 용매 접착을 일으킬 수 있다.
스크림(212)의 2-성분 섬유와 미세 섬유(216) 간의 접착은 임의의 오븐(206) 및 임의의 일련의 캘린더링 롤러(207)에 의한 열 접착 및 가압 접착을 통하여 증가될 수 있다. 복합 매체(218)가 오븐(206)에서 가열됨에 따라, 2-성분 섬유의 저융점 중합체 성분이 연화되거나 용융되고 미세 섬유(216)가 저융점 중합체 성분 내에 매립되게 한다. 따라서, 열 처리 동안 복합 필터 매체(218)는 적어도 저융점 성분의 유리 전이 온도보다 높게, 더욱 바람직하게는 저융점 성분의 용융 온도로 또는 용융 온도 부근으로 가열된다. 예를 들어, 복합 필터 매체(218)는 2-성분 섬유의 외측 저융점 폴리에스테르 층이 용융되고 PA-6으로 형성된 미세 섬유(216)와 접착되도록 저융점 폴리에스테르의 융점으로 또는 그 융점 부근으로 가열된다. 이러한 실시형태에서, PA-6 미세 섬유(216) 및 2-성분 섬유의 고융점 폴리에스테르 코어는 용융되지 않는데, 이는 PA-6과 고융점 폴리에스테르가 저융점 폴리에스테르의 용융 온도보다 유의미하게 더 높은 용융 온도를 갖기 때문이다. 가장 낮은 용융 온도를 갖는 저융점 폴리에스테르는 용융되거나 연화되고, 인접한 PA-6 미세 섬유(216)는 연화되거나 용융된 저융점 폴리에스테르에 매립되며, 이에 의해 미세 섬유(216)와 스크림(212)이 함께 접착된다. 이에 따라, 저융점 폴리에스테르는 2-성분 섬유 스크림(212)과 미세 섬유(216) 간의 접착제로 작용한다. 미세 섬유(216)와 스크림(212) 간의 접착은 일련의 캘린더링 롤러(207)를 통한 가압 접착을 통하여 추가로 증가될 수 있다. 복합 매체가 캘린더링 롤러(207)를 통해 통과함에 따라, 미세 섬유(216)와 스크림(212)은 함께 압축되고, 여기서, 미세 섬유는 스크림(212)의 섬유 내로 추가로 매립된다. 추가로, 압축은 복합 매체 내의 공극을 감소시켜, 충실율이 증가된 복합 매체(220)를 형성한다.
도 15a 내지 15d는 다양한 확대 수준에서 취한 스크림(212)의 표면에 인접한 미세 섬유(216) 및 스크림(212)의 2-성분 섬유의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지이다. 도 15a 및 15b의 300배 및 1000배 확대 수준에서 취한 SEM 이미지에 나타낸 바와 같이, 스크림(212)의 웨브 상에 배치된 미세 섬유(216)는 스크림(212)의 표면에 인접하게 위치한 굵은 2-성분 섬유 사이에 거미줄 유사 섬유 구조를 형성한다. 더 높은 확대(2,000배의 도 15c 및 10,000배의 도 15d)에서 취한 SEM 이미지는 미세 섬유(216)와 2-성분 섬유 간의 접착을 보여준다. 도 15d에 명백하게 나타낸 바와 같이, 미세 섬유(216)는 2-성분 섬유의 저융점 폴리에스테르 표면 상에 매립된다.
2-성분 스크림(212) 및 미세 섬유(216)를 포함하는 복합 매체(230)의 롤은 다운스트림 시스템(203)에서 다른 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248) 및 매체(250)와 적층된다. 각 복합 매체 롤(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248) 및 매체(250)의 롤은 언와인드 스테이션(252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272)으로부터 언와인딩되며, 일련의 롤러(274)에 의해 함께 적층된다. 일련의 롤러는 적층되도록 상당한 압력을 가하고 복합 매체의 층의 두께를 상당히 줄이는 캘린더링 롤러일 수 있다. 대안적으로, 일련의 롤러(274)는 적층물에 적은 압력을 가하고, 오븐(276)에 핏팅되는 정도로만 충분하게 적층된 층의 두께를 줄일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 적층되는 층(280)은 오븐(276)에서 가열되고, 일련의 캘린더링 롤러를 통해 압축되며, 여기서, 적층된 층(280)은 함께 원하는 두께와 충실율을 갖는 압축 상태로 압축된다.
이러한 실시형태에서, 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 각각의 롤은 복합 매체(230)의 롤과 유사하게 제조한다. 따라서, 복합 매체(232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 각각의 롤은 2-성분 섬유 스크림(284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300) 및 2-성분 섬유 스크림(284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300)에 의해 운반되는 전기방사 나노섬유(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)로 형성된 기재를 포함한다.
일 실시형태에서, 각각의 기재(212, 284, 286, 288, 290, 292, 294, 296, 298, 300) 및 매체(250)는 약 0.05㎜ 내지 1.0㎜의 두께를 갖는 동일한 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 각각의 미세 섬유층(216, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)은 PA-6 중합체 용액을 전기방사하여, 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 생성함으로써 형성된다. 다른 실시형태에서, 기재는 상이한 유형의 필터 매체 또는 스크림으로 형성될 수 있으며, 각 미세 섬유층은 상이한 미세 섬유 커버리지를 가질 수 있다.
복합 매체(280)는 오븐(276)에서 2-성분 섬유 스크림의 저융점 폴리에스테르 성분의 용융 온도로 또는 그의 용융 온도 부근으로 가열된다. 가열 동안, 기재는 이완되고 두께가 팽창될 수 있다. 따라서, 로프트된 복합 매체(281)는 오븐(276)에서 가열되기 전의 복합 매체(280)의 두께보다 적어도 1.5배, 2배, 3배 또는 심지어 그보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 그 다음, 로프트된 복합 매체(281)는 일련의 캘린더링 롤러(282)를 통하여 압축 상태(320)로 압축된다. 복합 매체는 복합 매체(280)의 두께가 가열 전의 복합 매체(280)의 원래 두께의 약 50% 내지 300%, 바람직하게는 약 70% 내지 200%, 더욱 바람직하게는 약 80% 내지 150%로 감소하도록 압축된다((10개의 미세 섬유층을 운반하는 10개의 스크림층의 전체 두께 + 매체의 두께 - 압축 상태(320)의 복합 매체의 두께)/(10개의 미세 섬유층을 운반하는 10개의 스크림층의 전체 두께 + 매체의 두께)). 두께 감소는 가열 동안의 로프팅의 양에 따라 달라질 것이다. 따라서, 열로부터의 로프팅이 크다면, 압축 후의 복합 매체의 최종 두께는 가열 전의 복합 매체의 초기 두께보다 더 클 수 있다. 그 다음, 압축 상태(320)의 복합 매체는 배수층(322)이 적층되고, 유착 매체(324)의 롤로 와인딩된다.
이러한 실시형태에서, 복합 매체(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248)의 롤 및 매체(250)는 각각의 미세 섬유층(216, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318)이 인접한 기재층 및/또는 매체 사이에 개재되도록 함께 적층된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 복합 매체층은 일부 미세 섬유층이 서로 대향하도록 적층되어, 최종 복합 매체(320)내에서 미세 섬유 대 미세 섬유 또는 기재 대 기재 접착을 형성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 상이한 실시형태에 따른 유착 필터 매체의 제조 시스템 및 방법을 개략적으로 예시한 것이다. 시스템(400)은 일반적으로 언와인딩 스테이션(402), 전기방사 스테이션(404), 폴딩 스테이션(406), 일련의 롤러(408), 오븐(410) 및 일련의 캘린더링 롤러(412) 및 리와인딩 스테이션(414)을 포함한다.
이러한 실시형태에서, 기재의 롤(416)은 언와인딩 스테이션(402)으로부터 언와인딩되며, 전기방사 스테이션(404)으로 이송되고, 여기서, 미세 섬유가 형성되고 기재(416)의 표면 상에 배치된다. 전기방사 스테이션(404) 및 공정은 상술된 전기방사 스테이션(204) 및 공정과 유사하다. 이러한 실시형태에서, 기재(416)는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함하는 2-성분 섬유로 형성된 스크림이다. 미세 섬유(418)는 PA-6으로 형성된다.
기재(416) 및 미세 섬유(418)를 포함하는 복합 매체(420)는 폴딩 스테이션(406)에서 폴딩된다. 복합 매체(420)는 최종 유착 매체의 원하는 특징에 따라 2 내지 20겹 두께로 폴딩될 수 있다. 도시된 바와 같이, 폴딩에 의해, 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 기재 대 기재 적층된 표면이 생성된다. 이러한 실시형태에서 폴딩 스테이션(406)은 폴딩이 일련의 롤러(408)를 향하도록 라인 방향으로 복합 매체(420)를 폴딩하는 것으로 나타내었다. 그러나, 다른 실시형태에서는 복합 매체(402)는 폴딩이 전기방사 스테이션(404)을 향하도록 폴딩되거나 또는 교차-라인 방향으로 폴딩될 수 있다. 이어서, 폴딩된 복합 매체(422)는 오븐(410)을 통해 통과하기에 적절한 두께로 압축된다. 복합 매체(424)가 가열됨에 따라, 저융점 폴리에스테르 쉬쓰는 용융되거나 연화되어서 층 간의 열 접착을 일으킨다. 오븐(410)을 빠져나온 후에, 복합 매체(424)는 일련의 캘린더링 롤러(412)를 통해 통과한다. 캘린더링 롤러(412)는 원하는 유착 매체의 최종 두께에 따라 서로 이격된다. 복합 매체(424)는 이것이 일련의 캘린더링 롤러(412)를 통해 통과함에 따라, 원하는 두께를 갖는 압축 상태로 압축된다.
추가로, 매체층(426) 및 다공성층(428)은 유착 매체(430)의 각 층 상에 적층되며, 리와인딩 스테이션(414)에서 롤로 와인딩된다. 유착 매체(430), 매체층(426) 및 다공성층(428)을 포함하는 유착 필터 매체(432)의 확대된 단면도가 도 13에 도시되어 있다. 나타낸 바와 같이, 유착 매체(430)는 폴딩 공정으로부터 편향된 배향으로 다수의 기재층(416) 및 다수의 미세 섬유층(418)을 포함한다. 매체층(426)은 임의의 적절한 매체로 형성될 수 있으나, 이러한 실시형태에서, 매체층(426)은 기재(416)에 사용되는 동일한 2-성분 섬유 스크림으로 형성된다. 또한, 다공성층(428)은 다양한 다공성 재료로 형성될 수 있으나, 이러한 실시형태에서, 다공성층(428)은 유리 섬유 재료이다.
도 14는 유착 매체의 제조 시스템 및 공정의 상이한 실시형태를 보여준다. 시스템(600)은 시스템(400)과 유사하나, 이러한 실시형태에서 미세 섬유는 기재상에 배치되지 않는다. 오히려, 미세 섬유가 형성되고 느슨하게 얽힌 굵은 섬유의 웨브 상에 배치된다. 시스템(600)은 일반적으로 슈트(602), 카딩 장치(603), 전기방사 스테이션(604), 폴딩 스테이션(606), 일련의 롤러(608), 오븐(610) 및 일련의 캘린더링 롤러(612) 및 리와인딩 스테이션(614)을 포함한다.
시스템(600)에서, 굵은 섬유(616)의 웨브는 건식 적층 또는 공기 적층 공정을 사용하여 스테이플 섬유로부터 형성된다. 이러한 실시형태의 스테이플 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함하는 2-성분 섬유이다. 2-성분 스테이플 섬유는 상대적으로 짧으며, 비연속적이나, 통상의 장비에 의해 취급하기에 충분하게 길다. 스테이플 섬유의 베일은 슈트 공급(602)을 통하여 공급된다. 카딩 장치(603)에서, 2-성분 스테이플 섬유는 개별 섬유로 분리되며, 이는 굵은 섬유(616)의 웨브를 형성하도록 공기 적층된다. 이 때, 굵은 섬유(616)의 웨브는 고도로 플러프화된 두꺼운 상태로 함께 느슨하게 얽힐 수 있으며, 함께 접착되지 않을 수 있다. 굵은 섬유(616)의 웨브는 매우 약간의 수동의 노력으로 용이하게 당겨서 분리할 수 있으며, 이 때 구조적 무결성을 거의 갖지 않아, 이것은 통상적인 의미의 필터 매체 또는 기재로 여겨지지 않는다.
굵은 섬유(616)의 웨브는 컨베이어 벨트(617)를 통해 전기방사 스테이션(604)을 향해 이송되며, 여기서, 미세 섬유(618)가 형성되고 굵은 섬유(616)의 웨브의 표면 상에 배치된다. 미세 섬유(618)가 굵은 섬유(616)의 웨브상에 배치됨에 따라, 섬유(618)는 기재(416)를 사용하는 이전 실시형태에서보다 훨씬 더 많이 굵은 섬유(616)의 웨브의 굵은 섬유와 통합되는데, 이는 굵은 섬유(616)의 웨브가 훨씬 더 다공성이며, 덜 조밀하여 미세 섬유(616)의 더 깊은 통합을 가능하게 하기 때문이다.
그 다음, 미세 섬유(618)가 통합된 굵은 섬유(616)의 웨브는 이것이 시스템(400)을 사용하는 것과 같이, 폴딩 스테이션(606)에서 10 내지 30겹으로 폴딩되며, 일련의 롤러(608)를 통하여 압축되고, 이는 오븐(610)에서 가열되고, 일련의 캘린더링 롤러(612)를 통하여 다시 압축된다. 그 다음, 유착 매체(630)는 매체층(626) 및 다공성층(628)과 적층되어, 유착 필터 매체(632)를 형성한다. 이러한 실시형태의 유착 매체(630)의 굵은 2-성분 섬유 및 미세 섬유는 훨씬 더 많이 통합된다. 따라서, 유착 매체(630)의 단면도는 다수의 층을 나타내지 않으며, 오히려 단일 통합된 매체(630)와 더 유사하게 보인다. 유착 매체(630)는 충분한 미세 섬유 커버리지 및 견고함을 가져, 유체 스트림, 예컨대 탄화수소 연료 스트림으로부터의 물방울의 유착을 제공한다. 추가로, 유착 필터 매체(632)는 이러한 유체 스트림으로부터 물을 제거하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 유착 매체는 다양한 응용을 위해 다양한 형상과 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유착 매체는 스핀-온(spin-on) 필터 응용, 대형 연료 여과관, 항공 필터 시스템, 유압 필터 부재 및 바이오-연료 시스템에 사용될 수 있다. 유착 매체는 세로 홈이 있는(fluted) 필터, 플리트된 필터 또는 다른 이러한 전형적인 필터 부재 구성으로 플리트되거나 모일 수 있다. 비록 유착 배지가 특히 유착 응용에서 잘 작동하지만, 유착 매체는 또한 다른 여과 응용, 예컨대 물로부터 미립자의 여과에 효과적으로 작동할 수 있다.
전형적인 유착 필터 부재는 전처리-필터(pre-filter) 부재 및 유착 부재를 포함할 수 있다. 전처리-필터 매체는 전형적으로 유착 부재와 별개의 구조이며, 연료 스트림이 유착 부재에 유입되기 전에 연료 스트림으로부터 미립자를 여과하도록 구성되어, 미립자가 유착 매체 포어를 막는 것을 방지한다. 일 실시형태에서, 유착 필터 부재는 팽창된 나노섬유 복합 매체 및 압축된 유착 필터 매체를 포함하도록 구성된다. 이러한 유착 필터 부재는 미립자를 여과하고 물을 유착시켜, 전처리-필터 부재의 필요를 없앨 수 있다.
도 16은 팽창된 나노섬유 복합 매체(702), 압축된 유착 매체(704) 및 배수층(706)을 포함하는 유착 필터 부재(700)를 보여준다. 도시된 바와 같이, 연료 스트림(708)은 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)를 통하여 유착 필터 매체(700)에 유입되며, 압축된 유착 매체(704)를 통해 흐르고, 배수층(706)을 통해 유출된다. 이러한 팽창된 나노섬유 복합 매체는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 가특허 출원 제61/308,488호(발명의 명칭: Expanded Composite Filter Media Including Nanofiber Matrix and Method)에 개시되어 있으며, 그 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
이러한 실시형태에서, 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)는 3개의 기재층(710, 712, 714)을 포함하며, 여기서, 기재층(712 및 714)은 나노섬유(726, 728)를 운반한다. 압축된 나노섬유 복합 매체(704)는 5개의 기재층(716, 718, 720, 722, 724)을 포함하며, 이들 각각은 나노섬유(730, 732, 734, 736, 738)를 운반한다. 각 기재층(710, 712, 714, 716, 718, 720, 722, 724)은 동일하거나 상이한 다공성 재료로 형성될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 각 기재층은 유착 매체의 다른 실시형태에 관하여 상술된 바와 같은 2-성분 섬유를 포함하는 스크림으로 형성된다. 나노섬유(726, 728, 730, 732, 734, 736, 738)는 상술된 다른 실시형태와 유사한 전기방사를 통하여 상응하는 기재층 상에 배치된다.
팽창된 나노섬유 복합 매체(702)는 나노섬유(726, 728) 배치된 스크림층(712, 714)을 스크림층(710)과 적층하고, 적층된 층을 오븐에서 가열하여, 스크림층의 섬유를 재배향시키고 로프트시킴으로써 구성된다. 스크림층(710, 712, 714)이 재배향되고 로프트됨에 따라, 나노섬유(726, 728)는 또한 스크림층의 섬유와 함께 재배향되고 연장된다. 결과적으로, 나노섬유의 부피 커버리지가 증가하고/거나(팽창이 나노섬유를 3차원 매트릭스로 발포시키고 팽창시킬 수 있기 때문에 동일한 평량의 적용에 대하여 더 많은 부피 커버리지); 압력 강하는 팽창에 기인하여 감소될 수 있고/거나; 분진 로딩과 함께 압력 강하 증가는 느려질 수 있다. 따라서, 팽창된 나노섬유 복합 매체(702)층은 이것이 이후에 압축된 유착 매체층(704)으로 유입되기 전에 연료 스트림에서 미립자를 효율적으로 여과시킬 수 있다.
압축된 유착 매체(704)는 상세히 상술된 바와 같은 유착 필터 매체(100 또는 500)와 유사하게 구성될 수 있다. 나노섬유 배치된 스크림층이 적층되고, 가열되고 압축되어, 압축된 유착 매체를 형성하여, 연료 스트림 중의 물을 유착시킨다. 배수층(706)은 상술된 임의의 다공성 매체일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 배수층(706)은 소수성 실리콘화 셀룰로오스 재료이다. 이러한 배수층(706)은 기재층(738)에 지속적으로 부착되지 않으나, 측면을 따라 몇몇 지점에서 기재층에 고정된다. 소수성 배수층(706)은 유착된 물방울이 그의 포어를 통해 통과하지 못하게 한다. 오히려, 유착된 물방울은 배수층(706)의 내표면(725)을 따라 흐르고 수집된다. 이와 같이, 오직 유착된 물방울이 없는 연료 스트림이 배수층을 통해 통과하여 엔진 시스템으로 유입되게 한다.
본 명세서에 인용된 공보, 특허출원서, 및 특허를 포함한 모든 참고문헌은 각각의 참고문헌이 참고로 포함되는 것으로 개별적이고도 구체적으로 특정되고 그 전체가 본 명세서에 기재되는 것처럼 동일한 범위로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명을 기술하는 문맥(특히 하기의 특허청구범위의 문맥)에 사용된 "하나" 및 "상기" 등의 용어는 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는다면 단수 및 복수 형태를 모두 포함하는 것으로 해석해야 한다. "구비하는", "갖는", "포함하는" 및 "함유하는"이라는 용어는 달리 언급하지 않는 한 "제한 없는 용어(open ended term)"(즉, "포함하지만 그에 한정되지 않음"을 의미)로 해석해야 한다. 본 명세서에서 값의 범위를 기재하는 것은 본 명세서에 달리 기재되지 않는 한, 단지 그 범위에 속하는 각각의 별개의 값을 개별적으로 참조하는 축약 방법으로서 제공하고자 하며, 각각의 별개의 값은 그것이 본 명세서에 개별적으로 기재되는 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본 명세서에 기재한 모든 방법은 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는다면 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 또는 모든 예 또는 예시적인 용어(예를 들면 "예컨대")의 사용은 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것일 뿐이며 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 어떠한 용어라도, 청구되지 않은 임의의 부재를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 나타내는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 발명의 실시를 위해 발명자가 알고 있는 최선 방식을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태가 본 명세서에 기재되어 있다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 전술한 상세한 설명으로부터 바람직한 실시형태를 변형시킬 수 있음이 명백할 수 있다. 본 발명자들은 당업자가 그와 같은 변이를 적절하게 채용할 것을 예상하며, 본 발명자들은 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 기재되는 것과 달리 실시되고자 하였다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법이 허용하는 한 첨부한 특허청구범위에 정의된 대상 물질의 모든 변형과 등가물을 포함한다. 또한, 그의 가능한 모든 변이의 전술한 부재의 모든 조합은 본 명세서에 달리 기재하거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한 본 발명에 포함된다.
Claims (37)
- 평균 직경이 1 미크론 미만인 미세 섬유를 정전기적으로 방사하는 단계;
상기 미세 섬유를 평균 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 포함하는 적어도 하나의 기재에 적용하는 단계;
상기 미세 섬유 및 상기 굵은 섬유를 함께 압축하는 단계;
상기 압축 단계를 통하여 충분한 미세 섬유 커버리지(coverage) 및 치밀성(tightness)을 생성하여, 유체 스트림으로부터의 물방울의 유착(coalescing)을 제공하는 단계; 및
상기 굵은 섬유 및 상기 미세 섬유를 유체 스트림으로부터 물을 제거하도록 작동시킬 수 있는 유착 필터 매체로 구조화하는 단계를 포함하는 유착 필터 매체의 형성 방법. - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기재가 상기 적용 단계 전에, 형성된 필터 매체 내로 함께 접착되는 섬유 얽힘을 포함하며, 상기 미세 섬유가 상기 미세 섬유의 적용 단계 동안, 형성된 필터 매체 상으로 배치되는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기재가 고융점 성분 및 저융점 성분을 포함하는 2-성분 섬유로 형성된 적어도 하나의 스크림(scrim)을 포함하며, 상기 미세 섬유가 상기 적어도 하나의 스크림의 표면 상에 배치되고, 상기 적어도 하나의 스크림에 의해 운반되는 방법.
- 제1항에 있어서, 다수의 별개의 기재층을 공급하거나, 하나 이상의 개별 기재층을 래핑(lapping)시켜, 이에 의해 유착 필터 매체의 두께 내에서 다수의 기재의 층에 의해 미세 섬유가 이격됨으로써, 다수의 개별 층 상에서 운반되는 나노섬유를 갖는 다수의 기재층을 제조하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 압축 단계가 상기 미세 섬유를 운반하는 다수의 기재층을 적층하고, 상기 미세 섬유를 운반하는 다수의 기재층을 압축하여 복합 필터 매체를 형성하는 것을 포함하는 방법.
- 제4항에 있어서, 미세 섬유를 운반하는 다수의 기재층을 영구적으로 함께 접착시켜, 통합된 복합 필터 매체층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 각 기재는 개별적으로 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 갖는 미세 섬유를 상기 기재의 한 표면을 따라 운반하고, 집합적으로 유착 필터 매체에서 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 복합 필터 매체의 전체 미세 섬유 커버리지를 제공하며, 이에 의해 상기 충분한 미세 섬유 커버리지 및 치밀성을 제공하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 층을 함께 압축시켜, 두께를 약 3/16" 내지 ½"의 두께로 감소시키는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 유착 필터 매체의 다운스트림 측면 상에 또는 그 부근에 배수 필터층을 적층하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 배수층은 미세 섬유에 의해 유착되는 물방울을 수집하고 증대시키도록 배치되는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기재가 고융점 성분 및 저융점 성분을 포함하는 2-성분 섬유로 형성된 적어도 하나의 스크림을 포함하며, 상기 미세 섬유가 상기 적어도 하나의 스크림의 표면 상에 배치되고 상기 적어도 하나의 스크림에 의해 운반되며; 상기 미세 섬유를 운반하는 다수의 스크림층을 저융점 성분의 용융 온도로 또는 그 용융 온도 부근으로 가열하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서, 상기 저융점 성분이 용융되거나 연화되어서 층을 함께 접착시키기 위한 접착제로 작용하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 미세 섬유를 운반하는 스크림이 다수의 겹으로 폴딩되고, 함께 압축되며, 여기서, 상기 폴딩에 의해, 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 스크림 대 스크림 적층된 표면이 제조되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기재가 상기 굵은 섬유의 느슨한 얽힘을 포함하는 굵은 섬유의 웨브(web)이고, 상기 미세 섬유가 상기 미세 섬유의 적용 단계 동안 굵은 섬유의 느슨한 얽힘에 적용되며, 여기서, 상기 미세 섬유가 적용되는 굵은 섬유의 웨브는 다수 겹으로 폴딩되고, 함께 압축되며, 미세 섬유 및 굵은 섬유가 통합되어, 단일의 통합된 유착 매체를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 미세 섬유를 정전기적으로 방사하는 단계가 친수성 중합체를 포함하는 용액으로부터 미세 섬유를 방사하는 것을 포함하는 방법.
- 평균 직경이 1 미크론 미만인 미세 섬유의 웨브를 정전기적으로 방사하는 단계;
상기 미세 섬유를 기재에 적용하는 단계로서, 상기 기재는 함께 접착되어 필터 매체를 형성하는 굵은 섬유를 포함하며, 상기 굵은 섬유는 평균 직경이 1 미크론 초과인 단계; 및
상기 미세 섬유 적용된 기재의 조합물을 상기 미세 섬유가 중첩되도록 래핑시키는 단계를 포함하는 압축 필터 매체의 형성 방법. - 제13항에 있어서, 언와인드 스테이션(unwind station)으로부터 필터 매체의 롤을 언와인딩(unwinding)시키는 단계 및 상기 필터 매체를 전기방사 스테이션으로 이송하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서, 필터 매체가 선 장력(line tension)을 통하여 부유하여 유지되는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 기재는 2-성분 섬유를 포함하는 스크림이며, 상기 2-성분 섬유는 고융점 폴리에스테르 코어(core) 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰(sheath)를 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 미세 섬유를 적용하는 단계가 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 제공하며, 여기서, 상기 미세 섬유가 스크림에 의해 운반되는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 래핑시키는 단계가 상기 미세 섬유를 운반하는 기재를 2 내지 20겹으로 폴딩시키는 것을 포함하며, 여기서, 상기 폴딩에 의해, 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 기재 대 기재 적층된 표면이 제공되며, 폴딩된 층이 가열되고 압축되어, 압축된 매체를 형성하며, 두께가 가열 및 압축에 의하여 약 50% 내지 300%로 조정되는 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 압축된 매체가 약 0.09g/㎡ 내지 5.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 갖도록 형성되는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 미세 섬유를 정전기적으로 방사시키는 단계가 폴리아미드-6을 포함하는 용액으로부터 미세 섬유를 방사하는 것을 포함하는 방법.
- 평균 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 포함하는 적어도 하나의 필터 매체를 포함하는 적어도 하나의 기재;
상기 기재에 의해 운반되는 미세 섬유로서, 상기 미세 섬유가 평균 직경이 1 미크론 미만인 친수성 섬유를 포함하며, 상기 미세 섬유가 탄화수소 연료 중의 유화된 물을 유착시키는데 충분한 섬유 표면적을 제공하고, 상기 친수성 섬유가 물방울의 형성 및 증대를 촉진시키는 것인 미세 섬유를 포함하는 유착 필터 매체. - 제20항에 있어서, 유착 필터 매체의 다운스트림 표면 상에 배치된 배수층을 추가로 포함하며, 여기서, 상기 배수층이 소수성 다공성 재료로 형성되는 유착 필터 매체.
- 제21항에 있어서, 상기 배수층이 셀룰로오스 재료 또는 유리 섬유 재료로 형성되는 유착 필터 매체.
- 제20항에 있어서, 상기 미세 섬유가 친수성 중합체로 형성된 전기방사 나노섬유인 유착 필터 매체.
- 제23항에 있어서, 상기 미세 섬유가 폴리아미드-6으로 형성된 유착 필터 매체.
- 제24항에 있어서, 상기 미세 섬유가 약 0.09g/㎡ 내지 5.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 갖는 유착 필터 매체.
- 제20항에 있어서, 상기 기재가 2-성분 섬유를 포함하는 스크림이며, 상기 2-성분 섬유가 고융점 성분 및 저융점 성분을 갖는 유착 필터 매체.
- 제26항에 있어서, 상기 2-성분 섬유가 고융점 폴리에스테르 코어 및 저융점 폴리에스테르 쉬쓰를 포함하며, 여기서, 상기 적어도 하나의 기재 및 상기 미세 섬유가 가열되고 함께 압축되어 유착 매체를 형성하며, 저융점 폴리에스테르 쉬쓰가 용융되거나 연화되어서, 상기 굵은 섬유와 상기 미세 섬유를 접착시키는 유착 필터 매체.
- 제20항에 있어서, 상기 유착 필터 매체가 다수의 필터 매체층을 포함하며, 상기 다수의 필터 매체층이 각각 약 0.075g/㎡ 내지 0.225g/㎡의 미세 섬유 커버리지를 갖는 미세 섬유층을 운반하는 유착 필터 매체.
- 제28항에 있어서, 상기 각 미세 섬유층이 기재층 및/또는 매체층 사이에 개재되는 유착 필터 매체.
- 제29항에 있어서, 상기 유착 필터 매체가 미세 섬유 대 미세 섬유 적층된 표면 및 기재 대 기재 적층된 표면을 포함하는 유착 필터 매체.
- 제28항에 있어서, 상기 유착 필터 매체가 10개의 기재층을 포함하며, 여기서, 상기 각 기재층이 2-성분 섬유를 포함하는 스크림으로 형성되고, 상기 각 미세 섬유층이 전기방사 폴리아미드-6 나노섬유를 포함하며, 10개의 미세 섬유층이 약 0.75g/㎡ 내지 2.25g/㎡의 전체 미세 섬유 커버리지를 제공하는 유착 필터 매체.
- 제31항에 있어서, 상기 유착 필터 매체의 다운스트림 표면 상에 배치된 배수층을 추가로 포함하며, 상기 배수층이 유리 섬유 매트(mat)로 형성되고, 여기서, 상기 유착 필터 매체가 약 3/16" 내지 ½"의 전체 두께를 갖는 유착 필터 매체.
- 평균 섬유 직경이 1 미크론 초과인 굵은 섬유를 포함하는 적어도 하나의 기재;
상기 적어도 하나의 기재에 의해 운반되는 미세 섬유로서, 상기 미세 섬유가 평균 섬유 직경이 1 미크론 미만이며, 상기 미세 섬유의 적어도 일부가 압축 상태에서 굵은 섬유 내에 적어도 부분적으로 매립되는 것인 미세 섬유를 포함하는 압축 필터 매체. - 제33항에 있어서, 상기 미세 섬유의 적어도 일부가 평면층과 대조적인 소정의 차원의 매트릭스(a dimensional matrix)를 형성하는 압축 필터 매체.
- 제33항에 있어서, 상기 미세 섬유의 적어도 일부가 일반적으로 상기 기재의 층 사이에 개재되는 압축 필터 매체.
- 제33항에 있어서, 상기 미세 섬유가 상기 굵은 섬유의 적어도 하나의 성분의 융점보다 더 높은 융점을 가지며, 상기 미세 섬유가 영구적으로 부착되고 배향되는 압축 필터 매체.
- 제33항에 있어서, 상기 미세 섬유를 운반하는 적어도 하나의 기재가 압축 상태로 함께 캘린더링되는(calendered) 압축 필터 매체.
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US30848810P | 2010-02-26 | 2010-02-26 | |
| US61/308,488 | 2010-02-26 | ||
| US33046210P | 2010-05-03 | 2010-05-03 | |
| US61/330,462 | 2010-05-03 | ||
| US38348710P | 2010-09-16 | 2010-09-16 | |
| US38356910P | 2010-09-16 | 2010-09-16 | |
| US61/383,487 | 2010-09-16 | ||
| US61/383,569 | 2010-09-16 | ||
| PCT/US2011/026088 WO2011106534A2 (en) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | Compressed nanofiber composite media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130032302A true KR20130032302A (ko) | 2013-04-01 |
Family
ID=44504740
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127025081A KR20130020661A (ko) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | 나노섬유 매트릭스를 포함하는 팽창된 복합 필터 매체 및 방법 |
| KR1020127025078A KR20130009793A (ko) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | 미세 섬유 액체 미립자 필터 매체 |
| KR1020127025085A KR20130032302A (ko) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | 압축 나노섬유 복합 매체 |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127025081A KR20130020661A (ko) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | 나노섬유 매트릭스를 포함하는 팽창된 복합 필터 매체 및 방법 |
| KR1020127025078A KR20130009793A (ko) | 2010-02-26 | 2011-02-24 | 미세 섬유 액체 미립자 필터 매체 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US20110210060A1 (ko) |
| EP (4) | EP2539054A4 (ko) |
| JP (3) | JP2013521106A (ko) |
| KR (3) | KR20130020661A (ko) |
| CN (4) | CN102946979A (ko) |
| AU (4) | AU2011220735B2 (ko) |
| BR (4) | BR112012021535B1 (ko) |
| CA (4) | CA2791312A1 (ko) |
| ES (1) | ES2731684T3 (ko) |
| MX (4) | MX2012009876A (ko) |
| MY (2) | MY164152A (ko) |
| RU (1) | RU2563273C2 (ko) |
| SG (3) | SG183299A1 (ko) |
| WO (4) | WO2011106540A2 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170119526A (ko) | 2016-04-19 | 2017-10-27 | 주식회사 엘지화학 | 보조 배터리 팩의 온도 조절 장치 및 방법 |
| KR20180037280A (ko) * | 2015-08-22 | 2018-04-11 | 알스트롬-문크스죄 오와이제이 | 물-탄화수소 에멀션으로부터 물을 제거하기 위한 효율이 개선된 연료 물 분리 필터 매체 |
Families Citing this family (67)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8950587B2 (en) | 2009-04-03 | 2015-02-10 | Hollingsworth & Vose Company | Filter media suitable for hydraulic applications |
| EP2754640B1 (en) * | 2011-09-05 | 2018-06-27 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Method for producing purified silicic acid alkali aqueous solution and silica sol |
| TWI579237B (zh) | 2011-09-16 | 2017-04-21 | 日產化學工業股份有限公司 | 經精製的活性矽酸液及二氧化矽溶膠之製造方法 |
| JP2013083192A (ja) * | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Denso Corp | 燃料フィルタ装置 |
| CZ2011762A3 (cs) * | 2011-11-23 | 2013-04-24 | Technická univerzita v Liberci | Prostredek pro zabránení pruniku ropy do vody a/nebo pro separaci ropy obsazené ve vode |
| US10058808B2 (en) | 2012-10-22 | 2018-08-28 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Composite filter media utilizing bicomponent fibers |
| US9149748B2 (en) | 2012-11-13 | 2015-10-06 | Hollingsworth & Vose Company | Multi-layered filter media |
| US9149749B2 (en) | 2012-11-13 | 2015-10-06 | Hollingsworth & Vose Company | Pre-coalescing multi-layered filter media |
| US11090590B2 (en) | 2012-11-13 | 2021-08-17 | Hollingsworth & Vose Company | Pre-coalescing multi-layered filter media |
| WO2014116946A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Xanofi, Inc. | Wet laid non-woven substrate containing polymeric nanofibers |
| WO2014144536A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Shagufta Patel | Modified surface energy non-woven filter element |
| KR101601175B1 (ko) * | 2013-08-06 | 2016-03-08 | 주식회사 아모그린텍 | 주름 필터 및 그 제조 방법 |
| US20160250575A1 (en) * | 2013-10-07 | 2016-09-01 | Finetex Ene, Inc. | Filter Comprising Nanofiber Between Substrates And Method For Manufacturing The Same |
| KR101586730B1 (ko) * | 2013-10-07 | 2016-01-19 | (주)에프티이앤이 | 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 |
| KR101625083B1 (ko) * | 2013-10-07 | 2016-06-07 | (주)에프티이앤이 | 나일론 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 |
| WO2015053442A1 (ko) * | 2013-10-07 | 2015-04-16 | (주)에프티이앤이 | 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 |
| US9573079B2 (en) | 2013-10-31 | 2017-02-21 | General Electric Company | Article and apparatus for enhancing the coalescence of a dispersed phase from a continuous phase in an emulsion |
| US9433878B2 (en) | 2013-10-31 | 2016-09-06 | General Electric Company | Electrostatic coalescer for coalescing a dispersed phase from a continuous phase in an emulsion |
| US11845019B2 (en) | 2013-11-06 | 2023-12-19 | Bl Technologies, Inc. | Large format melt-blown depth filter cartridge |
| CN105705215A (zh) * | 2013-11-06 | 2016-06-22 | 通用电气公司 | 大型熔喷深度滤筒 |
| CN103706149B (zh) * | 2014-01-13 | 2016-03-09 | 上海米素环保科技有限公司 | 模块化组合高效分离设备 |
| US10106452B2 (en) | 2014-02-14 | 2018-10-23 | Superior Fibers, Llc | System and method of continuous glass filament manufacture |
| US9446978B2 (en) | 2014-02-14 | 2016-09-20 | Charles Douglas Spitler | System and method for continuous strand fiberglass media processing |
| US10351462B1 (en) | 2014-02-14 | 2019-07-16 | Superior Fibers, Llc | Method of manufacturing fiberglass filtration media |
| US20170151514A1 (en) * | 2014-03-31 | 2017-06-01 | Unitika Ltd. | Air filter material |
| US10195542B2 (en) | 2014-05-15 | 2019-02-05 | Hollingsworth & Vose Company | Surface modified filter media |
| US10399024B2 (en) | 2014-05-15 | 2019-09-03 | Hollingsworth & Vose Company | Surface modified filter media |
| CN104069665B (zh) * | 2014-07-23 | 2015-10-07 | 江苏永尚能源科技有限公司 | 具有自清洗装置的过滤器 |
| DE102015002672A1 (de) * | 2015-03-03 | 2016-09-08 | Mann + Hummel Gmbh | Filtermedium und Filterelement mit einem Filtermedium |
| CN107531423B (zh) | 2015-03-27 | 2020-07-10 | 高级纤维有限责任公司 | 用于处理玻璃纤维介质的设备 |
| US10828587B2 (en) * | 2015-04-17 | 2020-11-10 | Hollingsworth & Vose Company | Stable filter media including nanofibers |
| WO2016175982A1 (en) | 2015-04-28 | 2016-11-03 | General Electric Company | Melt-blown depth filter element, method and machine of making it |
| WO2016183107A1 (en) | 2015-05-11 | 2016-11-17 | Spitler Charles Douglas | A preparation for fiberglass air filtration media |
| WO2016210153A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Donaldson Company, Inc. | Composite media for fuel streams |
| KR101579938B1 (ko) * | 2015-07-24 | 2015-12-28 | (주)에프티이앤이 | 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 |
| US10315141B2 (en) | 2015-10-29 | 2019-06-11 | Parker Hannifin Filtration (Us), Inc. | Thermally bonded multi-layer felt filtration media |
| RU2637952C2 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-12-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Фильтрующий материал и способ его получения |
| US20170225109A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-10 | United Air Specialists, Inc. | Nested filter for use in a mist coalescer unit |
| RU2639702C2 (ru) * | 2016-02-24 | 2017-12-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тион Инжиниринг" | Объемный фильтр из нетканого самонесущего материала |
| ES2876415T3 (es) | 2016-03-30 | 2021-11-12 | Parker Hannifin Corp | Deposición directa de una nanofibra sobre un sustrato textil |
| KR102618766B1 (ko) | 2016-05-13 | 2023-12-28 | 도날드슨 컴파니, 인코포레이티드 | 필터 매체, 요소, 및 방법 |
| US10625196B2 (en) | 2016-05-31 | 2020-04-21 | Hollingsworth & Vose Company | Coalescing filter media |
| US11247143B2 (en) | 2016-07-19 | 2022-02-15 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Perforated layer coalescer |
| US10668411B2 (en) * | 2016-07-20 | 2020-06-02 | Entegris, Inc. | Depth filtration media with multiple organic and/or inorganic materials |
| CN106360843B (zh) * | 2016-09-22 | 2017-10-31 | 东华大学 | 一种高舒适性纳米纤维自粘防护口罩 |
| US11801671B2 (en) * | 2017-01-23 | 2023-10-31 | Afyx Therapeutics A/S | Method for fabrication of a two-layered product based on electrospun fibres |
| US20180243674A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Hollingsworth & Vose Company | Electret-containing filter media |
| DE102017002957A1 (de) | 2017-03-28 | 2018-10-04 | Mann+Hummel Gmbh | Spinnvliesstoff, Filtermedium, Filterelement und deren Verwendung und Filteranordnung |
| WO2018178184A1 (de) | 2017-03-28 | 2018-10-04 | Mann+Hummel Gmbh | Spinnvliesmaterial, gegenstand umfassend ein spinnvliesmaterial, filtermedium, filterelement und deren verwendung |
| WO2019017848A1 (en) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | Planet Care | METHOD AND DEVICE FOR REMOVING PARTICLES, PREFERABLY MICROFIBERS, WASTEWATER |
| US11364470B2 (en) * | 2017-07-21 | 2022-06-21 | Amogreentech Co., Ltd. | Filter medium, manufacturing method therefor, and filter unit comprising same |
| KR20190036606A (ko) | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 안홍태 | 접착메쉬테이프를 이용한 에어필터 및 그 제조방법 |
| WO2019099207A1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Oil management structures in crankcase ventilation |
| US20210086116A1 (en) * | 2018-04-16 | 2021-03-25 | Ahlstrom-Munksjö Oyj | High burst strength wet-laid nonwoven filtration media and process for producing same |
| CN109371478B (zh) * | 2018-10-26 | 2021-06-08 | 杭州萧元纺纱有限公司 | 实验用3d堆叠式电纺纤维喷射方法及应用 |
| CN109137095B (zh) * | 2018-10-26 | 2021-11-30 | 邳州市鑫盛创业投资有限公司 | 电纺纤维喷射成形装置的收集台 |
| KR20200062739A (ko) | 2018-11-27 | 2020-06-04 | (주) 웨이브링크 | 개선된 전자가격표시 시스템 및 방법 |
| US11452959B2 (en) | 2018-11-30 | 2022-09-27 | Hollingsworth & Vose Company | Filter media having a fine pore size distribution |
| RU2706981C1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-11-21 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Способ изготовления скважинного фильтра |
| CN110898688B (zh) * | 2019-09-26 | 2021-10-01 | 上海稀点新材料科技有限公司 | 具有纳米多孔结构的无机平板膜及其制备方法 |
| US11376529B2 (en) * | 2019-11-15 | 2022-07-05 | Ip 33 Ltd | Particle filter system |
| RU2731700C1 (ru) * | 2019-12-13 | 2020-09-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тион Инжиниринг" | Блок фильтрации и элемент фильтрации, входящий в его состав |
| US20210229004A1 (en) * | 2020-01-23 | 2021-07-29 | Jonell filtration Products, Inc. | Tubular filter with nonwoven media and method |
| CN113565714B (zh) * | 2020-04-28 | 2023-03-28 | 清华大学 | 纳米纤维致动器及其制备方法 |
| WO2021224115A1 (de) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | Basf Se | Filter auf basis eines vliesverbundes |
| CN119255853A (zh) * | 2022-04-08 | 2025-01-03 | 马蒂夫卢森堡公司 | 非织造材料及含有非织造材料的产品 |
| WO2024165198A1 (en) | 2023-02-06 | 2024-08-15 | Fibertex Nonwovens A/S | Filter material comprising a gradient structure nonwoven base layer and a nanofiber top layer |
Family Cites Families (92)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB364780A (en) * | 1929-12-07 | 1932-01-14 | Anton Formhals | Improvements in or relating to processes and apparatus for the production of artificial filaments |
| GB1346231A (en) | 1970-06-29 | 1974-02-06 | Bayer Ag | Filter made of electrostatically spun fibres |
| JPS5118348Y2 (ko) * | 1972-01-22 | 1976-05-17 | ||
| GB1459784A (en) * | 1973-04-26 | 1976-12-31 | Croftshaw Engs Ltd | Adsorber apparatus |
| US3994258A (en) * | 1973-06-01 | 1976-11-30 | Bayer Aktiengesellschaft | Apparatus for the production of filters by electrostatic fiber spinning |
| CH570493A5 (ko) * | 1973-08-16 | 1975-12-15 | Battelle Memorial Institute | |
| JPS5098485A (ko) * | 1973-12-29 | 1975-08-05 | ||
| US3994285A (en) * | 1974-12-17 | 1976-11-30 | Doll Research, Inc. | Revolving symmetrical magnet assembly and improved method of blood flow detection |
| JPS5219785U (ko) * | 1975-07-31 | 1977-02-12 | ||
| JPS52120282A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-08 | Taiyo Chuki Kk | Gas purification apparatus |
| EP0162645A1 (en) | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Masami Harada | Carbon-fiber-covered material |
| US4765915A (en) * | 1985-05-23 | 1988-08-23 | The Dow Chemical Company | Porous filter media and membrane support means |
| US4759782A (en) * | 1985-07-05 | 1988-07-26 | Pall Corporation | Coalescing filter for removal of liquid aerosols from gaseous streams |
| US4650506A (en) * | 1986-02-25 | 1987-03-17 | Donaldson Company, Inc. | Multi-layered microfiltration medium |
| JP2572068B2 (ja) * | 1986-07-17 | 1997-01-16 | 旭化成工業株式会社 | 補強された油水分離フィルタ− |
| US5827430A (en) * | 1995-10-24 | 1998-10-27 | Perry Equipment Corporation | Coreless and spirally wound non-woven filter element |
| US6171684B1 (en) * | 1995-11-17 | 2001-01-09 | Donaldson Company, Inc. | Filter material construction and method |
| US5672399A (en) * | 1995-11-17 | 1997-09-30 | Donaldson Company, Inc. | Filter material construction and method |
| US5800586A (en) * | 1996-11-08 | 1998-09-01 | Johns Manville International, Inc. | Composite filter media |
| IL119809A (en) * | 1996-12-11 | 2001-06-14 | Nicast Ltd | A device for the production of a complex material for filtration and a method for its application |
| US5782944A (en) * | 1997-03-18 | 1998-07-21 | Purolator Products Air Filtration Company | Moisture resistant air filter |
| AU8287798A (en) * | 1997-07-11 | 1999-02-08 | Donaldson Company Inc. | Adsorption apparatus and methods |
| JP2001518378A (ja) * | 1997-09-29 | 2001-10-16 | ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド | フィルタ構造および方法 |
| US20030006186A1 (en) * | 1998-10-05 | 2003-01-09 | Pulek John L. | Spiral wound depth filter |
| DE19919809C2 (de) | 1999-04-30 | 2003-02-06 | Fibermark Gessner Gmbh & Co | Staubfilterbeutel, enthaltend Nanofaservlies |
| IL132945A0 (en) | 1999-06-07 | 2001-03-19 | Nicast Ltd | Filtering material and device and method of its manufacture |
| US6521011B1 (en) * | 1999-07-15 | 2003-02-18 | 3M Innovative Properties Company | Self-supporting pleated filter and method of making same |
| US6649547B1 (en) * | 2000-08-31 | 2003-11-18 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Integrated nonwoven laminate material |
| US6673136B2 (en) * | 2000-09-05 | 2004-01-06 | Donaldson Company, Inc. | Air filtration arrangements having fluted media constructions and methods |
| US6743273B2 (en) * | 2000-09-05 | 2004-06-01 | Donaldson Company, Inc. | Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures |
| CN101387014B (zh) * | 2000-09-05 | 2015-08-26 | 唐纳森公司 | 聚合物,聚合物微米纤维,聚合物纳米纤维和包括过滤器结构的用途 |
| DE10053546A1 (de) * | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Angewandte Technik Mbh Greifsw | Portabler elektrochemischer Sauerstoffgenerator |
| US7029620B2 (en) * | 2000-11-27 | 2006-04-18 | The Procter & Gamble Company | Electro-spinning process for making starch filaments for flexible structure |
| US6641773B2 (en) * | 2001-01-10 | 2003-11-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electro spinning of submicron diameter polymer filaments |
| JP4138367B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2008-08-27 | 高砂熱学工業株式会社 | フィルタユニット |
| DE10136256B4 (de) | 2001-07-25 | 2005-03-31 | Helsa-Werke Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Herstellung von Fasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren |
| US7432514B2 (en) * | 2002-03-26 | 2008-10-07 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for surface potential reflection electron mask lithography |
| US20040038014A1 (en) * | 2002-08-20 | 2004-02-26 | Donaldson Company, Inc. | Fiber containing filter media |
| KR100513602B1 (ko) * | 2003-05-26 | 2005-09-16 | 부산대학교 산학협력단 | 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어 제조 장치 및 방법 |
| US7008465B2 (en) * | 2003-06-19 | 2006-03-07 | Donaldson Company, Inc. | Cleanable high efficiency filter media structure and applications for use |
| US7170155B2 (en) * | 2003-06-25 | 2007-01-30 | Intel Corporation | MEMS RF switch module including a vertical via |
| US20050026526A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-03 | Verdegan Barry M. | High performance filter media with internal nanofiber structure and manufacturing methodology |
| CZ20032421A3 (cs) | 2003-09-08 | 2004-11-10 | Technická univerzita v Liberci | Způsob výroby nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvlákňováním a zařízení k provádění způsobu |
| CN1901986A (zh) * | 2003-11-07 | 2007-01-24 | 科斯洛技术公司 | 纤维－纤维复合材料 |
| KR20050063592A (ko) * | 2003-12-22 | 2005-06-28 | 삼성전자주식회사 | 공기청정기 |
| JP4614669B2 (ja) * | 2004-02-03 | 2011-01-19 | 日本バイリーン株式会社 | 濾過材及びフィルタ |
| US7501003B2 (en) * | 2004-03-02 | 2009-03-10 | Gore Enterprise Holdings | Composite filter media |
| KR100578764B1 (ko) | 2004-03-23 | 2006-05-11 | 김학용 | 상향식 전기방사장치 및 이를 이용하여 제조된 나노섬유 |
| US7134857B2 (en) * | 2004-04-08 | 2006-11-14 | Research Triangle Institute | Electrospinning of fibers using a rotatable spray head |
| KR20060010231A (ko) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | 삼성전자주식회사 | 공기청정기의 필터 살균장치 및 그 제어방법 |
| EP1796822A4 (en) | 2004-10-06 | 2008-09-17 | Res Foundation Suny | INTENSE FLOW FILTRATION MEDIA WITH LOW ENCRYPTION |
| US7390760B1 (en) | 2004-11-02 | 2008-06-24 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Composite nanofiber materials and methods for making same |
| US20060137317A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-06-29 | Bryner Michael A | Filtration media for filtering particulate material from gas streams |
| CZ2005226A3 (cs) | 2005-04-11 | 2006-11-15 | Elmarco, S. R. O. | Vrstvená zvukove pohltivá netkaná textilie |
| CZ300797B6 (cs) | 2005-04-11 | 2009-08-12 | Elmarco, S. R. O. | Textilie obsahující alespon jednu vrstvu polymerních nanovláken a zpusob výroby vrstvy polymerních nanovláken z roztoku polymeru elektrostatickým zvláknováním |
| CZ299537B6 (cs) | 2005-06-07 | 2008-08-27 | Elmarco, S. R. O. | Zpusob a zarízení k výrobe nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvláknováním |
| US8454836B2 (en) * | 2005-09-15 | 2013-06-04 | The University Of Akron | Method for removing water from an organic liquid |
| US20070295659A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-12-27 | Sellars Absorbent Materials, Inc. | Filters and methods of manufacturing the same |
| US20070084786A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | General Electric Company | Filter, filter media, and methods for making same |
| CZ305244B6 (cs) | 2005-11-10 | 2015-07-01 | Elmarco S.R.O. | Způsob a zařízení k výrobě nanovláken elektrostatickým zvlákňováním roztoků nebo tavenin polymerů |
| CZ2005700A3 (cs) | 2005-11-10 | 2007-03-07 | Elmarco, S. R. O. | Filtr pro odstranování fyzikálních a/nebo biologických necistot |
| US8231752B2 (en) * | 2005-11-14 | 2012-07-31 | Cummins Filtration Ip Inc. | Method and apparatus for making filter element, including multi-characteristic filter element |
| US7618702B2 (en) * | 2006-01-17 | 2009-11-17 | Cornell Research Foundation, Inc. | Cellulosic/polyamide composite |
| BRPI0707753A2 (pt) | 2006-02-13 | 2011-05-10 | Donaldson Co Inc | trama de filtro compreendendo fibra fina e particulando reativo, adsortivo ou absortivo |
| US7537632B2 (en) * | 2006-06-22 | 2009-05-26 | Clarcor Air Filtration Products, Inc. | Panel filter with frame |
| US20080017038A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | 3M Innovative Properties Company | High efficiency hvac filter |
| CZ299549B6 (cs) | 2006-09-04 | 2008-08-27 | Elmarco, S. R. O. | Rotacní zvláknovací elektroda |
| JP2008095266A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Hodai Lee | ナノ素材を用いた複合繊維フィルター、ナノ素材を用いた複合繊維フィルターの製造装置及びナノ素材を用いた複合繊維フィルターの製造方法 |
| US20080105626A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | David Charles Jones | Fuel filter |
| US8062523B2 (en) * | 2006-12-01 | 2011-11-22 | Perry Equipment Corporation | Filter element and methods of manufacturing and using same |
| WO2008103821A2 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Donaldson Company, Inc. | Formed filter element |
| US8202340B2 (en) * | 2007-02-28 | 2012-06-19 | Hollingsworth & Vose Company | Waved filter media and elements |
| US7942948B2 (en) * | 2007-03-05 | 2011-05-17 | Bha Group, Inc. | Filter element including a composite filter media |
| US20080315465A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-12-25 | Alan Smithies | Method of manufacturing composite filter media |
| JP2008258383A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Spansion Llc | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP4957434B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2012-06-20 | Ｊｎｃ株式会社 | 熱接着性スパンボンド不織布およびこれを用いた繊維製品 |
| US8978899B2 (en) * | 2007-08-01 | 2015-03-17 | Donaldson Company, Inc. | Fluoropolymer fine fiber |
| KR100900387B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2009-06-02 | 한국원자력연구원 | 수처리용 필터 및 이의 제조방법 |
| JP2009056388A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Panasonic Corp | ガス除去フィルタおよびガス除去フィルタユニット |
| WO2009050392A2 (fr) | 2007-09-26 | 2009-04-23 | France Telecom | Procede de decouverte de la couverture d'un reseau de diffusion par un terminal multimode, produit programme d'ordinateur, signal et terminal correspondants |
| EP2227308A2 (en) * | 2007-11-09 | 2010-09-15 | Hollingsworth & Vose Company | Meltblown filter medium |
| US7967588B2 (en) * | 2007-11-20 | 2011-06-28 | Clarcor Inc. | Fine fiber electro-spinning equipment, filter media systems and methods |
| US7815427B2 (en) * | 2007-11-20 | 2010-10-19 | Clarcor, Inc. | Apparatus and method for reducing solvent loss for electro-spinning of fine fibers |
| CA2705557C (en) * | 2007-11-20 | 2017-04-18 | Clarcor Inc. | Filtration medias, fine fibers under 100 nanometers, and methods |
| US20090178970A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-16 | Ahlstrom Corporation | Coalescence media for separation of water-hydrocarbon emulsions |
| US20090266759A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Clarcor Inc. | Integrated nanofiber filter media |
| US8293105B2 (en) * | 2008-05-29 | 2012-10-23 | Perry Equipment Corporation | Contaminant adsorption filtration media, elements, systems and methods employing wire or other lattice support |
| US8048187B2 (en) * | 2008-06-30 | 2011-11-01 | Baldwin Filters, Inc. | Filter frame attachment and fluted filter having same |
| WO2010009043A2 (en) | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Clarcor Inc. | Multi-component filter media with nanofiber attachment |
| US8172092B2 (en) * | 2009-01-22 | 2012-05-08 | Clarcor Inc. | Filter having melt-blown and electrospun fibers |
| ES2477219T3 (es) * | 2009-02-17 | 2014-07-16 | Essentra Porous Technologies Corp. | Estructuras de fibras de transmisión de fluidos, de múltiples capas, que contienen nanofibras y método de fabricación de tales estructuras |
| JP5711230B2 (ja) * | 2009-08-03 | 2015-04-30 | ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド | テーパ付き縦溝流路を有する縦溝流路付き濾過媒体を形成する方法および装置 |
-
2011
- 2011-02-22 US US13/032,227 patent/US20110210060A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-22 US US13/032,368 patent/US20110210081A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-22 US US13/032,327 patent/US20110210061A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-23 US US13/033,238 patent/US9731966B2/en active Active
- 2011-02-24 CA CA2791312A patent/CA2791312A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-24 AU AU2011220735A patent/AU2011220735B2/en not_active Ceased
- 2011-02-24 JP JP2012555148A patent/JP2013521106A/ja active Pending
- 2011-02-24 BR BR112012021535-3A patent/BR112012021535B1/pt active IP Right Grant
- 2011-02-24 WO PCT/US2011/026096 patent/WO2011106540A2/en active Application Filing
- 2011-02-24 EP EP11748071.5A patent/EP2539054A4/en not_active Withdrawn
- 2011-02-24 AU AU2011220740A patent/AU2011220740B2/en active Active
- 2011-02-24 AU AU2011220734A patent/AU2011220734B2/en not_active Ceased
- 2011-02-24 BR BR112012021555A patent/BR112012021555A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-02-24 MX MX2012009876A patent/MX2012009876A/es not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 JP JP2012555147A patent/JP2013521105A/ja active Pending
- 2011-02-24 WO PCT/US2011/026091 patent/WO2011106535A2/en active Application Filing
- 2011-02-24 ES ES11748074T patent/ES2731684T3/es active Active
- 2011-02-24 CN CN2011800211168A patent/CN102946979A/zh active Pending
- 2011-02-24 KR KR1020127025081A patent/KR20130020661A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 CN CN201180011053.8A patent/CN102869433B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-24 KR KR1020127025078A patent/KR20130009793A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 WO PCT/US2011/026093 patent/WO2011106537A2/en active Application Filing
- 2011-02-24 JP JP2012555150A patent/JP2013521107A/ja active Pending
- 2011-02-24 MY MYPI2012003816A patent/MY164152A/en unknown
- 2011-02-24 BR BR112012021549A patent/BR112012021549A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-02-24 MX MX2012009880A patent/MX2012009880A/es not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 CA CA2790415A patent/CA2790415A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-24 AU AU2011220737A patent/AU2011220737B2/en not_active Ceased
- 2011-02-24 SG SG2012059903A patent/SG183299A1/en unknown
- 2011-02-24 WO PCT/US2011/026088 patent/WO2011106534A2/en active Application Filing
- 2011-02-24 BR BR112012021548A patent/BR112012021548A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-02-24 MX MX2012009879A patent/MX2012009879A/es not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 MY MYPI2012003814A patent/MY162087A/en unknown
- 2011-02-24 KR KR1020127025085A patent/KR20130032302A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-02-24 CA CA2790425A patent/CA2790425C/en active Active
- 2011-02-24 CN CN201180021120.4A patent/CN102858439B/zh active Active
- 2011-02-24 CN CN2011800211280A patent/CN102858441A/zh active Pending
- 2011-02-24 RU RU2012141037/05A patent/RU2563273C2/ru active
- 2011-02-24 EP EP11748073.1A patent/EP2539055A4/en not_active Withdrawn
- 2011-02-24 SG SG2012062188A patent/SG183446A1/en unknown
- 2011-02-24 SG SG2012060133A patent/SG184784A1/en unknown
- 2011-02-24 MX MX2012009878A patent/MX349758B/es active IP Right Grant
- 2011-02-24 EP EP11748074.9A patent/EP2539053B1/en active Active
- 2011-02-24 CA CA2790581A patent/CA2790581A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-24 EP EP11748070.7A patent/EP2539056A4/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180037280A (ko) * | 2015-08-22 | 2018-04-11 | 알스트롬-문크스죄 오와이제이 | 물-탄화수소 에멀션으로부터 물을 제거하기 위한 효율이 개선된 연료 물 분리 필터 매체 |
| KR20170119526A (ko) | 2016-04-19 | 2017-10-27 | 주식회사 엘지화학 | 보조 배터리 팩의 온도 조절 장치 및 방법 |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2011220734B2 (en) | Compressed nanofiber composite media | |
| EP2321029B1 (en) | Multi-component filter media with nanofiber attachment | |
| US20090266759A1 (en) | Integrated nanofiber filter media |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20120925 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20160218 Comment text: Request for Examination of Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20170607 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20170821 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20170607 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |