KR100403868B1

KR100403868B1 - 암면 섬유로 된 다공성 필터 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100403868B1
Application number: KR10-2001-0002089A
Authority: KR
Inventors: 이우원
Original assignee: 이우원
Priority date: 2001-01-13
Filing date: 2001-01-13
Publication date: 2003-11-01
Also published as: KR20020061095A

Abstract

본 발명은 암면 섬유로 된 다공성 판상 필터 또는 원통 파이프형 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ~1,650℃로 용융하여 암면 용융물을 스피너의 헤드에 흘려보내 방사하면서 분사구를 통해 공기 및 수용성 페놀수지 또는 요소수지 같은 열경화성 수지결합제와 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유표면을 코팅시켜 집면기에서 집면한 후에, 가압열판프레스 성형기에서 가압하여 판상으로 성형하면서 가온하여 수지결합제를 경화시키거나 또는 원통 철파이프 몰드에서 파이프형으로 성형한 후 건조기에서 가온하여 수지 결합제를 경화시키는 것으로 구성되어 있다.

본 발명에 의하여 제조된 다공성 필터는 미생물에 의해 안정적이어서 미생물의 번식이 왕성할 수 있어 미생물 분해에 의한 오폐수의 분해가 신속히 이루어질 수 있어 생활폐수 정화에 적합한 용도를 가지며, 일반공장 폐수에서의 SS 미용해 잔물의 여과 및 석탄광등의 산성폐수에 용존된 산화철을 중화하여 여과하는 경우에도 탁월한 효과가 있다.

Description

암면 섬유로 된 다공성 필터 및 그의 제조방법{A porous filter made of rock wool and a method for manufacturing same}

본 발명은 암면(rock wool) 섬유로된 다공성 판상 필터 또는 원통 파이프형필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 면 섬유, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 세라믹 부직포 또는 나일론사 등으로 제조된 필터를 각종 공장폐수, 광산폐수, 생활폐수 등을 여과·정제하는데 사용하여 왔으나, 이와 같은 종래 기술의 필터는 미생물에 의하여 쉽게 부식되므로 내구성이 짧아 미생물 접촉 필터로 사용하는데 한계가 있었으며, 또한 제조가 복잡하고 가격이 고가이며 여과성이 불량하다는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술이 안고있는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 암면 섬유로 된 다공성 판상 필터 또는 원통형상 또는 다양한 형상의 파이프형 필터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 목적은 미생물에 의하여 쉽게 부식되지 않는 미생물 접촉필터(필터에 미생물이 투입되어 번식·생육되는 미생물의 생육환경에 양호한 특성을 갖는 필터)를 제공하는데 있다.

본 발명의 또한 목적은 상기 종래 기술의 필터에 비하여 제조가 간단하고 가격이 저렴하며 여과성이 우수한 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 미립자를 여과할 수 있고 미생물을 번식·생육시키는 미생물의 담체(생육공간)가 될 수 있는 높은 비표면적을 가지며 수분의 흡수 및 통과가 용이한 다공성 필터를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적은 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)에서 코크스를 연료로 하여 용융하여 암면 용융물을 스피너(spinner)의 헤드에 흘려보내 방사하면서 분사구를 통해 공기 및 수용성 페놀수지 또는 요소수지 등의 열경화성 수지 결합제와 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유 표면을 코팅시켜 집면기에서 집면한 후에, 가압 열판 프레스 성형기에서 가압하여 판상으로 성형하면서 가온하여 열경화성 수지 결합제를 경화시키거나 또는 원통 파이프 몰드에서 원통 파이프 형상으로 성형한 후 가열건조기에서 가온하여 열경화성 수지 결합제를 경화시키는 것으로 구성되는 본 발명의 암면 섬유로 된 다공성 필터 및 그의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 바, 본 발명의 구성에 대하여 이하 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다공성 판상 필터의 제조공정도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다공성 원통 파이프형 필터의 제조공정도.

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제조된 다공성 판상 필터의 개략도.

도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제조된 다공성 원통 파이프형 필터의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 큐폴라 6 : 스피너 8 : 집면기

10 : 암면 섬유 12 : 가압 열판 프레스 성형기 21 : 원통형 철 파이프

22 : 롤러 25 : 가열 건조기 26 : 건조대차

20, 24 : 다공성 필터

본 발명은 SiO₂35 ∼ 47중량％, Al₂O₃10 ∼ 20중량％, CaO 14 ∼ 40중량％, MaO 3 ∼ 10중량％, Fe₂O₃1 ∼ 12중량％ 및 Na₂O + K₂O 1 ∼ 3중량％의 조성을 갖도록 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ∼ 1,650℃로 용융하여 암면 용융물을 스피너에 흘려보내 섬유직경(굵기) 3 ∼ 10μ및 섬유길이 10 ∼ 20cm가 되게 방사하면서 스피너의 분사구를 통해 공기 및 3 ∼ 10중량％의 수용성 페놀수지 또는 요소수지같은 열경화성 수지결합제와 1 ∼ 10중량％의 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유표면을 코팅시켜 집면기에서 집면한 후에, 가압 열판 프레스 성형기에서 가압하여 판상으로 성형하면서 200 ∼ 250℃로 가온하여 열경화성 수지 결합제를 경화시키거나 또는 원형 철 파이프상 몰드에서 파이프형으로 성형한 후 가열 건조기에서 200 ∼ 250℃로 가온하여 열경화성 수지 결합제를 경화시키는 것으로 구성되어 있다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다공성 판상 필터의 제조공정도를 개략적으로 나타낸 것으로서, SiO₂35 ∼ 47중량％, Al₂O₃10 ∼ 20중량％, CaO 14 ∼ 40중량％, MgO 3 ∼ 10중량％, Fe₂O₃1 ∼ 12중량％ 및 Na₂O + K₂O 1 ∼ 3중량％의 조성을 갖도록 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)(3)에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ∼ 1,650℃로 용융하여 암면 용융물(5)을 스피너(6)의 헤드(4)에 흘려보내 섬유직경(굵기) 3 ∼ 10μ및 섬유길이 10 ∼ 20cm가 되게 방사하면서 스피너(6)의 분사구(7)를 통해 공기 및 3 ∼ 10중량％(바람직하기로는 3 ∼ 5중량％)의 수용성 페놀수지 또는 요소수지같은 열경화성 수지결합제와 1 ∼ 10중량％(바람직하기로는 2 ∼ 5중량％)의 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유(10)의 표면에 코팅시켜 집면기(8)에서 집면한 후에, 컨베이어(9)로 이송하여 가압 열판 프레스 성형기(12)의 프레스 다이(15)에 올려놓고 프레스 판(13)으로 가압하여 압착하면서 200 ∼ 250℃의 온도로 가온하여 수지를 경화시키므로서, 다공성 판상 필터(20)가 제조되게 되는데, 이와 같이하여 제조된 필터(20)는 최소 3μ까지의 미세입자를 여과할 수 있으며, 50 ∼ 120kg/㎥의 밀도에서 80 ∼ 97％(체적％)의 기공율을 갖게 된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 다공성 판상 필터(20)는 20 ∼ 300mm(바람직하기로는 10 ∼ 150mm)의 두께 및 최대 3000×3000mm의 크기를 갖도록 제조할 수있으며, 필요에 따라 원하는 크기로 적당히 절단하여 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 다공성 판상 필터(20)는 도 3a에 도시할 바와 같이 와이어 메쉬(mesh), 플라스틱 메쉬, 다공 금속판, 다공 플라스틱, 다공질 천, 다공성 고무판, 유리섬유 등의 표면 보강재(29)를 사용하여 보강할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다공성 원통 파이프형 필터의 제조공정도를 개략적으로 나타낸 것으로서, SiO₂35 ∼ 47중량％, Al₂O₃10 ∼ 20중량％, CaO 14 ∼ 40중량％, MgO 3 ∼ 10중량％, Fe₂O₃1 ∼ 12중량％ 및 Na₂O + K₂O 1 ∼ 3중량％의 조성을 갖도록 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ∼ 1,650℃로 용융하여 암면 용융물(5)을 스피너(6)의 헤드(4)에 흘려보내 섬유직경(굵기) 3 ∼ 10μ및 섬유길이 10 ∼ 20cm가 되게 방사하면서 스피너(6)의 분사구(7)를 통해 공기 및 3 ∼ 10중량％(바람직하기로는 3 ∼ 5중량％)의 수용성 페놀수지 또는 요소수지같은 열경화성 수지결합제와 1 ∼ 10중량％(바람직하기로는 2 ∼ 5중량％)의 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유(10)의 표면에 코팅시켜 집면기(8)에서 집면한 후에, 컨베이어(9)로 이송하여 수취한 암면 섬유를 원하는 굵기의 원통형 철 파이프(21)에 화살표 방향으로 감아준 다음, 한쌍의 롤러(22)사이에 위치시켜 롤러(22)를 화살표방향으로 회전시켜 가압하여 압착시킨후 건조대차(26)에 걸어놓고 200 ∼ 250℃의 가열 건조기(25)에 넣어 열풍으로 수지를 경화시킨 다음 가열건조기(25)로부터 취출하여 철파이프(21)를 제거시키므로서, 다공성 원통 파이프형 필터(24)가 제조되게 되는데, 이와 같이 하여 제조된 필터(24)는 최소 3μ까지의 미세입자를 여과할 수 있으며, 100 ∼ 200kg/㎥의 밀도에서 80 ∼ 97％(체적％)의 기공율을 갖게 된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 다공성 원통 파이프형 필터(24)는 20 ∼ 300mm의 내경, 10 ∼ 150mm의 두께 및 1,500mm의 길이를 갖도록 제조할 수 있으며, 필요에 따라 적당한 길이로 절단하여 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 다공성 원통 파이프형 필터(24)는 도 3b에 도시한 바와 같이 와이어 메쉬, 플라스틱 메쉬, 다공 금속판, 다공 플라스틱, 다공질 천, 다공성 고무판, 유리섬유 등의 표면 보강재(29)를 사용하여 보강할 수도 있다.

본 발명의 다공성 필터는 3 ∼ 10μ크기의 직경을 갖는 섬유 표면에 친수성 계면활성제가 도포되므로 섬유가 물을 잘 흡착하고, 3 ∼ 10μ크기의 직경을 갖는 섬유 격자 사이로 물의 침투 및 통과가 이루어 지므로 상술한 바와 같은 일정한 밀도로 성형시에 물에 섞여 있는 최소 3μ까지의 미세한 입자를 분리할 수 있는 양호한 여과 특성이 있으며, 또한 본 발명의 다공성 필터는 사용되는 암면 섬유의 성분조성의 주성분이 규산칼륨이므로 사용후 폐기시에는 분쇄하여 규산질 비료나 토양개량제로 재활용이 가능하다.

본 발명의 필터는 제조가 간단하고 가격이 저렴하며 여과성이 우수함은 물론 기공이 풍부하며 무독성의 친수성 계면활성제를 사용하므로 미생물에 안정적이어서 미생물의 번식이 왕성할 수 있어 미생물 접촉 필터로서 사용시 미생물의 생육에 적합한 구조이므로 미생물 분해에 의한 오·폐수의 분해가 신속히 이루어 질 수 있어생활폐수정화 공정에 적합하다.

또한 산업용 필터로서도 요구되는 수질에 따라 섬유밀도와 두께를 조절하면 여과하는 비용을 최소화할 수 있으며, 필터의 섬유 밀도를 고밀도로 하고 두께를 크게 성형하면 경제적으로 고순도 여과를 할 수 있고 이와 반대로 하면 저순도 여과를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 필터는 일반공장 폐수에서의 SS미용해 잔물의 여과에도 탁월한 효과가 있으며, 석탄광등의 산성폐수에 용존된 산화철을 중화하여 여과할 경우에도 경제적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

SiO₂35 ∼ 47중량％, Al₂O₃10 ∼ 20중량％, CaO 14 ∼ 40 중량％, MgO 3 ∼ 10중량％, Fe₂O₃1 ∼ 12중량％ 및 Na₂O + K₂O 1 ∼ 3중량％의 조성을 갖도록 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ∼ 1,650℃로 용융하여 암면 용융물을 스피너의 헤드에 흘려보내 섬유직경(굵기) 3 ∼ 10μ및 섬유길이 10 ∼ 20cm가 되게 방사하면서 스피너의 분사구를 통해 공기 및 3 ∼ 10중량％의 수용성 페놀수지 또는 요소수지같은 열경화성 수지결합제와 1 ∼ 10중량％의 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유표면을 코팅시켜 집면기에서 집면한 후에, 가압열판프레스 성형기에서 가압하여 판상으로 성형하면서 200 ∼ 250℃로 가온하여 열경화성 수지결합제를 경화시켜, 50 ∼ 120kg/㎥의 밀도 및 80 ∼ 97％(체적％)의 기공율을 갖는 다공성 판상 필터를 제조하는 방법.
SiO₂35 ∼ 47중량％, Al₂O₃10 ∼ 20중량％, CaO 14 ∼ 40 중량％, MgO 3 ∼ 10중량％, Fe₂O₃1 ∼ 12중량％ 및 Na₂O + K₂O 1 ∼ 3중량％의 조성을 갖도록 암면 원료로서 현무암, 안산암, 석회석 및 백운석을 배합하여 큐폴라(cupola)에서 코크스를 연료로 하여 1,550 ∼ 1,650℃로 용융하여 암면 용융물을 스피너의 헤드에 흘려보내 섬유직경(굵기) 3 ∼ 10μ및 섬유길이 10 ∼ 20cm가 되게 방사하면서 스피너의 분사구를 통해 공기 및 3 ∼ 10중량％의 수용성 페놀수지 또는 요소수지같은 열경화성 수지결합제와 1 ∼ 10중량％의 친수성 계면활성제를 함께 분사하여 섬유표면을 코팅시켜 집면기에서 집면한 후에, 원통형 철 파이프에 감아준 다음, 한쌍의 롤러사이에 위치시켜 가압하여 압착시킨 후 건조대차에 걸어놓고 200 ∼ 250℃의 가열건조기에 넣어 열풍으로 열경화성 수지결합제를 경화시킨 다음, 가열건조기로부터 취출하여 철 파이프를 제거하여, 100 ∼ 200kg/㎥의 밀도 및 80 ∼ 97％(체적％)의 기공율을 갖는 다공성 원통 파이프형 필터를 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 필터의 표면을 와이어 메쉬, 플라스틱 메쉬, 다공 금속판, 다공 플라스틱, 다공질 천, 다공성 고무판 또는 유리섬유 등의 표면 보강재로 보강하는 것을 특징으로 하는 다공성 필터를 제조하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나의 항에 의하여 제조된 다공성 필터.
미생물을 번식·생육시키는 미생물 담체로서 제 1 항 내지 제 3 항중 어느하나의 항에 의하여 제조된 다공성 필터.
각종 공장폐수, 광산폐수 또는 생활폐수의 여과·정제를 위한 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나의 항에 의하여 제조된 다공성 필터.