KR100350745B1 - 상분리장치 - Google Patents
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Abstract
여과요소 또는 제지벨트 등의 상 분리장치는 내마모성, 청결 및 안정성을 제공하는 유기적으로 개질된 세라믹을 포함한다.
Description
본 발명은 제지 및 여과 등에서 상 분리공정에 사용하기 위한 상 분리장치에 관계한다.
상 분리공정을 실행할때 양호한 내마모성, 청결 및 안정성을 보이는 상 분리매체를 사용하는 것이 중요하다.
이러한 성질을 보이는 상 분리장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면 적어도 유기적으로 개질된 세라믹을 포함하는 상 분리장치가 제공된다.
유기적으로 개질된 세라믹은 필터 또는 제지기 천 등의 상 분리매체로 작용한다.
본 발명의 상 분리 장치는 유기적으로 개질된 세라믹과 조합으로 직물을 포함하는 제지기 천을 포함할 수 있다.
혹은 본 상 분리장치는 유기적으로 개질된 세라믹을 포함하는 필터요소로 구성된 필터를 포함할 수 있다.
유기적으로 개질된 세라믹은 세라믹의 성질과 유기성분의 성질을 조합하는 무기/유기 복합제이다. 유기적으로 개질된 세라믹은 유기적으로 개질된 실리케이트를 포함한다. 유기적으로 개질된 세라믹의 한 예로 실리카 만으로 이루어진 매트릭스보다 2배-3배 단단한 SiC-보강 실리카를 형성하기 위해서 열분해될 수 있는 유기실란 침투 실리카 겔이 있다.
유기적으로 개질된 세라믹은 극성 성분, 소수성 성분 및 마이크로세라믹 입자로 이루어진다. 극성 성분은 유기적으로 개질된 세라믹을 기질에 양호하게 접착시킨다. 이것은 종래의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 천 재료에 코팅의 접착이 곤란한 제지기 천에서 특히 중요하다. 불화된 재료인 소수성 성분은 공기-코팅 계면에 배향되어서 코팅표면에 비-점착성을 부여한다. 마이크로세라믹 입자는 내마모성 및 내-긁힘성을 부여한다.
유기적으로 개질된 세라믹은 전형적인 졸-겔 반응으로 제조될 수 있다. 겔은 유기 및 무기성분을 잘 섞어서 매우 미세한 유기적으로 개질된 세라믹이 제조될 수 있게 하기때문에 유용하다. 일반적으로 졸-겔에서 유도된 재료는 실온에서 성형될 수 있다. 그러므로 이들은 유기분자, 폴리머 및 섬유에 대해 탁월한 저온 호스트이다.
유기적으로 개질된 세라믹 코팅을 만드는 또다른 방법은 다공성 크세로 겔을 유기 모노머로 침투시키고 동시에 코팅을 경화시키는 것이다.
유기적으로 개질된 실리케이트는 테트라알콕시실란을 알킬치환 및 유기 기능성 알콕시실란을 조합함으로써 제조될 수 있다. 즉, Si(OR)4+ R2Si (OR)2+ YR1Si(OR)3여기서 R은 알킬기이고 R1은 알케닐기이며 Y는 -R1-, NH2, -R1NHCOONH2또는 -R1-S-R1-CHO 등의 유기작용기이다. 전구물질의 선택은 유기 기능성 치환물의 용해도 또는 열적 안정성에 달려있다.
대체로 유기적으로 개질된 세라믹은 알루미나, 지르코니아, 이산화티탄 또는 Si-C 결합을 통해 실리콘 원자에 결합되는 에폭시 또는 메타크릴레이트기를 포함하는 실리카 기초 유기 그물망 형성물에 기초한다.
그물망 형성물이나 개질제가 특정용도로 설계될 수 있다. 예컨대 에폭시실란이 내긁힘성을 부여하기 위해서 사용될 수 있다. 디페닐실란계 열가소성 또는 광경화성기나 메타크릴 비닐이나 알릴기와 같은 광경화성 리간드가 다양한 중합가능 모노머와 조합으로 코팅 및 접착을 위해 사용될 수 있다.
유기적으로 개질된 세라믹은 기질의 표면상에 코팅될 수 있다. 기질은 세라믹, 유리, 금속 또는 플라스틱을 포함할 수 있지만 섬유가 선호된다. 유기적으로 개질된 세라믹으로 기질을 코팅하기 위해서 침지, 분무 또는 롤러코팅등의 적당한 코팅 방법이 사용될 수 있다. 이후에 관계된 유기적으로 개질된 세라믹에 따라 90∼140℃ 온도로 유기적으로 개질된 세라믹이 가열되거나 자외선방사(365∼254nm 파장)에 의해 경화되어 유기적으로 개질된 세라믹이 기질에 고정된다. PET 기질에 코팅의 접착은 프라이머(primer)나 코로나 방전을 수단으로 기질의 사전처리에 의해 개선될 수 있다.
혹은 기질이 섬유라면 각각의 얀(yarn)이 섬유에 포함되기 전에 유기적으로 개질된 세라믹으로 각각 코팅될 수 있다. 그렇지 않다면 미세하게 분할된 유기적으로 개질된 세라믹이 압출에 앞서 폴리머 용융물에 도입될 수 있다. 섬유의 구성 폴리머 얀은 이 방식으로 압출될 수 있다.
성형 철선이나 건조기 섬유 등의 제지기 천에 사용될때 유기적으로 개질된 세라믹 코팅의 소수성은 섬유에 피치 및 다른 오염물의 축적을 감소시킨다. 섬유 형성에 있어서 섬유의 안정성은 안교차점의 고정에 의해 개선될 수 있다. 또한 이 코팅은 단지 유기재료로 이루어진 종래의 코팅에 비해서 훨씬 내열성이고 내수증기 투과성이다. 코팅의 세라믹성은 유약에 대해 보호를 함으로써 임펄스 검조분야에서 섬유에 이득이 되게 사용될 수 있다.
여과분야에서의 용도는 초(ultra)-필터(미세 필터요소)를 포함한다. 이들은 부식 및 고온에 대한 저항성을 얻기 위해서 일반적으로 세라믹으로 제조된다. 졸-겔 기술은 1∼100nm 직경의 구멍크기를 가진 초-필터가 필터섬유 등의 다공성 또는 (준) 신축성 기질상에서 제조될 수 있게 한다.
본 발명의 또다른 구체예에서 상 분리장치는 롤러를 사용하는 제지기, 압연기를 포함하며 롤러의 적어도 일부는 유기적으로 개질된 세라믹으로 이루어진 코팅을 갖는다.
본 발명은 제지기 및 오프-기계 캘린더 롤의 프레스 및 건조기의 롤러에서 특별한 용도를 가진다.
공지의 캘린더 롤은 레진 및/또는 폴리머로 코팅되는 맨드릴상에 배치된 목화, 강철 또는 인조 디스크로 제조된다. 캘린더 롤은 사용중 마모가 된다. 공지의 목화 롤은 일반적으로 빈약한 탈형성을 보인다.
본 발명의 유기적으로 개질된 세라믹이 코팅된 롤러는 크게 향상된 내마모성과 탈형성을 보인다. 탈형성은 코팅에 불소 고분자를 포함함으로써 개선될 수 있다. 이것은 레진 처리된 섬유제조에 사용된 롤러에 특히 유용하다.
게다가 코팅의 손상부가 샌드 블라스팅을 한후 유기적으로 개질된 세라믹을 벗겨진 영역에 코팅함으로써 손상된 영역이 용이하게 수선된다.
본 발명의 상 분리장치에 사용된 유기적으로 개질된 세라믹은 주족 III∼V의 원소와 붕소, 알루미늄, 실리콘, 주석, 납, 티타늄, 지르코늄, 바나듐 또는 아연 등의 부족 II∼IV 원소의 하나이상의 가수분해성 화합물의 축중합에 기초한다. 가수분해성 화합물은 출발 모노머 측면에서 10-1∼1-2의 몰비로 가수분해성 그룹과 비-가수분해성 탄소-함유 그룹을 포함한다. 비-가수분해성 탄소-함유 그룹의 적어도 일부는 탄소원자에 결합된 불소원자로 이루어진다.
이 화합물은 가수분해 및 사전축합을 위에 물에 필요한 출발물질을 혼합함으로써 제조된다. 그러나 다른 물질의 가수분해 및 사전축합 이후에 불소함유 물질이 첨가된다. 불화한 그룹이 다른 물질과 반응한 이후 물이 더 첨가된다. 이 방법은 불화한 물질이 2-상 시스템을 이루기 위해서 다른 물질과 분리되는 것을 막는다.
위에서 언급된 가수분해성 그룹은 알콕시, 아릴옥시, 아실옥시, 알킬카르보닐 할로겐 또는 수소를 포함한다.
비-가수분해성 그룹은 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알콕시 또는 알킬아릴을 포함한다.
적당한 출발물질의 예는 다음과 같다:
본 발명이 더욱 용이하게 이해될 수 있도록 구체예가 예시적으로 기술된다:
제지기 천용 유기적으로 개질된 세라믹 코팅은 pH 5.5(이산화탄소를 주입함으로써 얻어짐), 25℃에서 16시간동안 r-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란을 가수분해 함으로써(실란 1몰당 1.5몰의 물을 사용하여) 제조된다. 이 가수분해된 실란을 딥(dip) 코팅에 의해 PET 섬유에 가하고 130℃에서 경화한다.
10μ 두께의 코팅은 40℃, 100% 상대습도에서 14일후까지 손상되지 않으며 양효한 접착, 신축성 및 내마모성을 보인다.
상기 구체예는 설명을 위해 기술되었으며 수많은 변형이 가능하다.
Claims (7)
- 제지기 천이나 필터 매체의 직물 또는 부직포 기질 형성부상에 코팅으로 제공되는 유기적으로 개질된 세라믹(ormocer)을 포함하는 액체-고체 상 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 필터 매체로 구성된 표면을 갖는 롤러를 포함함을 특징으로 하는 상 분리 장치.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 유기적으로 개질된 세라믹이 극성 성분, 소수성 성분 및 마이크로세라믹 입자를 포함하며 극성 성분은 기질쪽으로 배향되며 소수성 성분은 코팅 표면쪽으로 배향됨을 특징으로 하는 상 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 유기적으로 개질된 세라믹이 폴리머 용융물의 압출에 앞서 폴리머 용융물에 포함되어 기질상에 코팅됨을 특징으로 하는 상 분리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 유기적으로 개질된 세라믹이 과불화(perfluorinated) 재료를 포함함을 특징으로 하는 상 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서, 롤러가 제지기의 프레스나 건조기에 사용됨을 특징으로 하는 상 분리 장치.
- 제 2 항에 있어서, 롤러가 오프(off)-기계 캘린더 롤로서 사용됨을 특징으로 하는 상 분리장치.
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