KR100464782B1 - 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트여과수로의 제조방법 - Google Patents

역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트여과수로의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터 제조시 사용되는 트리코트포지로 구성된 여과수로(Tricot permeate channel)의 제조방법에 관한 것으로, 폴리에스테르 원사를 사용하여 제편한 트리코트 원단에 수용성 에폭시수지와 경화제를 함침공법에 의해 함침시킨 다음 건조 및 경화 처리하여 초박막의 피막을 생성시키고, 적정 여과량 부여와 불순물 제거를 위하여 원단내의 공간형태를 안정적으로 유지시키며 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여함으로서 인체에 무독한 분리막 트리코트 여과수로를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 30d/24f의 폴리에스테르 원사를 사용하여 웨일(wales)과 코오스
(courses)의 밀도를 40/50으로 하고, 폭 74∼84′인 트리코트 원단을 편성하고, 이 원단을 60∼100℃의 세액으로 정련하여 불순물을 제거한 후, 적정 강도를 부여하기 위해 160∼200℃의 온도에서 열 고정처리(Setting)를 한 후, 인체에 무독한 수용성 에폭시수지 100중량부에 대해 경화제 40∼80중량부, 물(水) 150∼230 중량부를 첨가하여 함침액을 조성한 다음, 이 함침액을 원단 대비 수지 픽업율이 16±2%가 되도록 맹글(Mangle)압력을 1∼4Kgf, 라인속도(Line Speed)를 20∼40m/min, 160∼200℃에서 건조 및 경화 시켜 후도 228∼280㎛, 중량 91∼113 g/㎡, 물(水)여과량 1700GPD 이상, 여과효율이 97.0% 이상이며, T.O.C,(Total Organic Carbon)검출량이 0.1 PPM 이하인 우수한 물성을 갖는 트리코트 여과수로(Tricot permeate channel)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로의 제조방법{Manufacturing method of Tricot Permeate Channel for Reverse Osmosis type membrane filter}
본 발명은 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터 제조시 사용되는 트리코트 포지로 구성된 여과수로(Permeate Channel)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 원사를 사용하여 제편한 트리코트 원단에 수용성 에폭시수지와 폴리아미다민(polyamidamine)계 경화제를 함침공법을 적용하여 건조 및 경화시켜 초박막의 피막을 형성하고, 적정 여과량 부여와 불순물제거를 위하여 원단내의 공간형태를 안전적으로 유지하게하고, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하므로서 인체에 무독하고 산업용수 처리에 적합한 분리막 트리코트 여과수로(Tricot permeate channel)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 사용하고 있는 역삼투막 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로는 전량 외국으로 부터 수입하고 있으며 국내에서는 제조가 전무한상태이고, 완제품 형태의 필터를 수입 사용하고 있다.
종래에 공지된 여과수로(Permeate Channel)는 에폭시 수지를 사용하여 생산하고 있으나, 용제형 수지를 사용하므로 유기용제로 인한 대기오염 문제가 심각하고, 수용성 에폭시 수지를 사용한 경우에는 유독성 문제를 유발하는 T.O.C(Total
Organic Carbon)의 검출량이 과량 발생하므로 산업용 수처리에 부적합한 문제점을 안고 있다.
따라서 본 발명자들은 용제(Solvent)형 에폭시 수지를 적용할 경우 유기용제로 인한 대기오염 문제를 해결하고, 수용성 에폭시 수지를 사용할 경우 인체에 유해한 유독성 문제를 야기시키는 T.O.C.(Total Organic Carbon) 검출량을 최소화 하기 위해 예의 연구한 결과, 수용성 에폭시 수지를 사용하여 대기오염 문제를 해결하고, 여기에 적정한 경화제를 선정하여 완전한 경화 조건을 설정하므로서 원단내의 공간형태를 안정적으로 유지시켜 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하며, 인체에 무독하고 T.O.C. 검출량이 0.1 PPM 이하인 산업상 이용가능한 수처리용 분리막 여과수로의 제법을 개발함으로서 본발명을 완성하게 된것이다.
본 발명은 폴리에스테르 필라멘트사( 30d/24f )를 사용하여 웨일(wale)과 코오스(courses)를 40/50으로하고, 폭 74∼84′, 후도 190∼230㎛ , 중량 75∼99g/㎡로 제편한 트리코트 원단을 사용하여 60∼100℃의 온수로 유제 및 불순물 제거를 위해 정련처리하고, 160∼200℃에서 열고정(heat setting)한다. 폴리에스테르 원사 대신에 나일론 원사를 사용할 경우, 수지가공시 내열성 이 떨어지는 문제점이 발생하며, 원사의 굵기가 30d/24f 보다 굵을 경우에는 필터 용기에 맞지 않아 필터를 제조할 수 없고, 원단의 후도를 필터 용기에 맞추다 보면 로울링 횟수가 적어 여과효율이 떨어지는 폐단이 있다.
따라서 원단이 얇을 경우에는 용기에 맞추기 위해서 로울링 횟수를 많이 하여야 하므로 그러다 보면 지나치게 여과수로용 트리코트지의 소모량이 많아져 비경제적일 뿐만 아니라 여과량이 부족하게 된다. 또한, 트리코트지를 편성할 때에 첨가된 각종 유제나 불순물등을 제거하지 않으면 산업용 용수에 적절하지 못한 각종 중금속류등 유해한 성분이 검출된다.
따라서, 정련 및 건조공정을 거친 원단에 강도 부여 및 밀도 조절을 위하여 텐터를 사용하여 160∼200℃에서 20∼40 m/min의 속도로 열처리 하면서 폭을 58∼
64′로 줄이면서 열처리가공을 실시한다.
상기와 같은 열처리를 하지 않으면 최종 제품에 있어서 강도가 불량하게 되는 원인을 제공하게 되고, 200℃ 이상으로 열처리를 할 경우에는 원단 자체의 열변형을 가져오게 되므로 최종가공을 할 수 없게 된다. 또한 원단 폭을 58′보다 더 많이 줄일 경우, 원단의 밀도가 높아져 수용성 에폭시 수지의 원단내 침투가 어려워지므로 강도가 떨어지며 내구성이 나빠지며, 원단 폭을 64′이상 되도록 확폭하면, 에폭시 수지의 침투가 용이하게 되므로 강도나 내구성 측면에서 유리하나 최종 가공에서 밀도 조절이 어려워진다.
본 발명은 상기한 바와같이 정련 및 열처리가공을 한 원단에 수용성 에폭시 수지(시바가이기사 제품 : 비스페놀 A형 에폭시수지. 고형분 55% "PZ 3961") 100 중량부 대비 폴리아미다민(Polyamidamine)계 경화제(시바가이기사 제품: 고형분70±5% "HZ 340") 40∼80 중량부, H2O 150∼230중량부로 구성된 함침액을 조성하여 30분간 믹싱한 후 함침조에 투입한다. 이때에 에폭시 수지와 경화제의 믹싱효율을 높이기 위해 경화제와 H2O를 프리 믹싱(pre-mixing)한 후 전체 조액을 믹싱한다.
함침액 조성에 있어서, 경화제가 40 중량부 이하일 경우에는 완전한 경화가 이루어지기 어렵고 강도의 불량을 초래하며 열경화 시간이 길어져 경제적이지 못하고, 80중량부 이상일 경우에는 지나친 강도가 부여되어 원단의 균열을 초래하게 되는 결함이 있다.
또한 H2O의 첨가량이 150중량부 이하일 경우에는 함침시 점도가 높아 가공작업성이 떨어지고 원단 내에 존재하는 공간을 메워 최종 필터에서의 정수된 여과수의 여과량이 부족하게 되며, 230중량부 이상일 경우에는 원단내의 수지 침투는 용이하나 수지의 부착량이 적어서 강도가 떨어진다.
열처리된 원단을 함침조에 침지하여 라인 스피드(Line speed)를 20∼40m/min로 하고 맹글의 압력을 1∼4 Kgf로 조절한 후 원단의 폭을 40∼43′가 되도록 설정한 다음 에폭시 수지와 경화제의 완전한 경화가 일어나도록 텐터의 온도조건을
160∼200℃에서 건조 및 경화를 시킨다.
상기의 맹글 압력 설정에 있어서, 맹글 압력이 1Kgf 이하일 경우 원단의 후도가 두꺼워 필터 용기의 규격에 맞지 않게 되고 또 수지의 부착량이 많아져 건조 및 경화에 어려움이 있을 뿐만 아니라 설비속도를 낮게 설정 하므로서 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
또한 맹글 압력을 4 Kgf 이상으로 설정할 경우 건조 및 경화에 유리하나 수지 부착량이 적어서 강도의 저하를 초래하고 원단의 후도가 얇게 되어 용기에 맞추기위해서는 부득이 로울링 횟수가 많아져야 하므로 트리코트 여과수로의 원단 소모량은 많아진다.
원단의 폭 조절에 있어서도 폭을 40′이하로 할 경우, 원단의 밀도가 많아져서 불순물의 여과효율은 높아지나 하루당 여과량이 부족하게 되며, 폭이 43′이상인 경우에는 밀도가 적어져서 정반대의 효과가 나타나게 될 뿐만 아니라 사용 손실이 커진다.
이와 같이 하여 강도와 내구성이 개선된 원단은 원단 대비 수지의 픽업율이
16±2 %, 후도 228∼280 ㎛, 중량 91∼113 g/㎡, 물 여과량 1700 GPD(Gallon Per Day)이상, 여과효율(불순물 제거효율) 97% 이상, TOC 검출량이 0.1 PPM 이하의 물성을 가지는 트리코트지의 여과수로를 얻음으로써 본 발명을 완성하게 된것이다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
아래 실시예는 본 발명을 제한하려는 것은 아니며 실시예에서 “부”는 "중량부”를 나타낸다.
실시예 1
폴리에스테르 필라멘트 50d/24f SD 사를 컴파운드 제편기에서 트리코트 조직으로 웨일/코오스의 밀도 40/50, 후도 190∼230㎛, 중량 75∼99g/㎡, 폭 74′로 제편한 원단을 60℃의 온수로 제편유제 및 불순물 제거를 위해 정련하고, 라인조건을 180℃×40 m/min으로 하여 건조시킨 후 원단의 강도 부여 및 밀도 조절을 위하여 텐터에서 160℃×20 m/min의 조건으로 열처리하면서 폭을 58′로 줄여 수지가공 전단계의 전처리를 실시한다.
이와는 별도로 비스페놀 A형 에폭시수지인 PZ 3961(시바가이기사 제품) 100 중량부에 대해 폴리아미다민계 경화제인 HZ 340(시바가이기사 제품) 80중량부와 물 230중량부로 구성된 함침액을 조성하고, 이 함침액에 원단을 침지하여 라인 스피드 20m/min, 맹글의 압력을 4 Kgf로 조절한 후 폭이 40′가 되도록 설정한다음 에폭시수지와 경화제가 완전 경화 되도록 텐터의 온도를 160℃로 하여 건조 및 경화를 시킨다.
이렇게 하여 강도와 내구성이 우수하고 원단 대비 수지의 픽업율이 14%, 후도 228㎛, 중량 91.8 g/㎡ 수(水)여과량이 1,700 GPD(Gallon Per Day), 여과효율(불순물 제거효율) 97 %, TOC 의 검출량이 0.1 PPM 이하인 물성을 가진 트리코트 여과수로를 얻었다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 정련 및 열처리한 폴리에스테르 원단을 비스페놀 A형의 수용성 에폭시 수지인 "PZ 3961" 100 중량부, 폴리아미다민계의 경화제인 "HZ 340" 40중량부 및 물 150 중량부로 구성된 함침액에 침지하여 함침시키고 텐터의 온도를 190℃로 하고 라인속도를 40m/min로 설정한 후 맹글의 압력을 1 Kgf로 조절하여 에폭시수지와 경화제가 완전 경화되도록 열처리(Heat setting)한다.
이렇게 하여 강도와 내구성이 개선된 원단은 수지 픽업율이 17%이고, 후도가279 ㎛, 중량 112.9 g/㎡, 수(水)여과량 1900 GPD(Gallon per day), 여과효율 (불순물 제거효율)이 100%, TOC 검출량 0.1PPM인 물성을 가진 제품을 얻게 되었다.
실시예 3
상기 실시예 1에서와 같이 동일한 수지가공 전의 원단 전처리를 한 것을 수용성 에폭시수지(비스페놀A형) 100 중량부에 대해 폴리아미다민계의 경화제 50중량부,물 170중량부를 첨가하고 이를 믹싱하여 함침액을 조성하고 이 함침액에 원단을 침지한 후 라인 속도를 30m/min로 하고 맹글압력을 2.5 Kgf로 항 후 원단폭이 40′가 되도록 한 다음 에폭시 수지와 경화제의 완전한 경화가 이루어지도록 텐터의 온도 조건을 180℃로 하여 건조 및 경화처리를 실시한다.
이렇게 하여 강도와 내구성이 개선된 원단은 수지 픽업율이 16%, 후도가 260㎛, 중량은 104 g/㎡, 수(水) 여과량은 1,850 GPD이고, 여과효율(불순물 제거효율)이 97%, TOC 검출량은 0.07PPM인 트리코트 여과수로를 얻었다.
실시예 4
원단폭을 64′으로 조절하는것 이외에 다른 조건은 상기 실시예 1과 동일하게 원단 전처리를 실시하고 함침 조성액은 수용성 에폭시 수지(비스페놀 A형) 100중량부에 대해 폴리아미다민계 경화제 65중량부와 물 200중량부를 믹싱하여 조성하고, 이 함침액을 함침조에 투입하고 원단을 함침조에 침지한 다음, 라인 속도 30m/min
로 하고, 맹글 압력을 3Kgf로 조절한 후 폭이 40′가 되도록 한 다음 에폭시 수지와 경화제가 완전 경화되도록 텐터의 온도조건을 180℃로 하여 건조 및 경화처리를 실시한다.
이렇게 하여 강도와 내구성이 개선된 원단은 수지 픽업율이 17.8％, 후도 250㎛, 중량은 108 g/㎡, 물 여과량 1,700 GPD, 여과효율(불순물 제거효율) 98%, TOC 검출량 0.09 PPM의 물성을 갖는 여과수로를 얻게 되었다.
실시예 5
실시예 4와 동일하게 원단폭을 설정하고 함침전 원단 전처리는 실시예 1과 동일하게 하며, 함침액의 조성은 실시예 3과 동일하게 하여 텐터의 조건을 라인 속도 30m/min로 하고, 맹글 압력 1.5Kgf, 원단폭이 40′가 되도록 설정한 다음 에폭시 수지와 경화제가 완전경화 되도록 텐터의 온도조건을 170℃로 하여 건조 및 경화시킨다.
이렇게 하여 강도와 내구성이 개선된 원단은 수지 픽업율이 15.2％이고 후도 270㎛, 중량 110g/㎡, 물 여과량 1,850GPD, 여과효율(불순물 제거효율)이 97.5%,
TOC 검출량이 0.08인 트리코트 여과수로를 얻었다.
본 발명은 폴리에스테르 필라멘트사를 사용하여 제편한 트리코트 원단에 비스페놀 A형 수용성 에폭시 수지와 폴리아미다민계의 경화제 및 물로 이루어지는 함침액으로 초박막의 피막층을 형성하고 원단내의 공간형태를 안전적으로 유지시켜 분리막 내부의 압력에 대한 강도를 부여하므로서 인체에 무독한 트리코트 여과수로를 경제적으로 유용하게 제조하는 방법을 제공한다.

Claims (5)

  1. 수용성 에폭시수지 100중량부에 대해 경화제 40∼80 중량부, 물(水)150∼230 중량부로 구성된 함침액을 조성하여 이 함침액으로 통상의 방법으로 전 처리한 폴리에스테르 필라멘트사로 편성된 트리코트 원단을 함침시킨 다음 이를 건조 및 경화처리하여 원단 표면부에 초박막의 피막을 형성시킴을 특징으로 하는 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로(Tricot permeate channel)의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 수용성 에폭시수지가 비스페놀 A형 에폭시수지로서 고형분이 55%인 것을 특징으로 하는 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 경화제가 폴리아미다민계의 경화제로서 고형분이 70±5%인 것을 특징으로 하는 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 통상의 방법으로 전처리한 원단을 함침조에 침지한 다음, 맹글의 압력을 1∼4Kgf로 하고, 라인속도(Line speed) 20∼40m/min, 텐터온도 160∼200℃로 하여 건조 및 경화시킴을 특징으로 하는 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 트리코트 원단은 폴리에스테르 필라멘트사를 사용하여 웨일(Wales)과 코오스(Courses)의 밀도를 40/50으로 하고, 후도 190∼230㎛, 중량 75∼99g/㎡ 폭 74∼84′로 편성한 것을 사용함을 특징으로 하는 역삼투 방식의 산업용 분리막 필터에 사용되는 트리코트 여과수로의 제조방법.
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