KR100761635B1 - 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체 - Google Patents

거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체 Download PDF

Info

Publication number
KR100761635B1
KR100761635B1 KR1020060100452A KR20060100452A KR100761635B1 KR 100761635 B1 KR100761635 B1 KR 100761635B1 KR 1020060100452 A KR1020060100452 A KR 1020060100452A KR 20060100452 A KR20060100452 A KR 20060100452A KR 100761635 B1 KR100761635 B1 KR 100761635B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
foam
coating solution
filter
high temperature
Prior art date
Application number
KR1020060100452A
Other languages
English (en)
Inventor
김경수
김상범
이명화
김영춘
이승제
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020060100452A priority Critical patent/KR100761635B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100761635B1 publication Critical patent/KR100761635B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01D39/06—Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • 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
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0457—Specific fire retardant or heat resistant properties
    • 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
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • 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
    • B01D2239/1208—Porosity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 여과체는 기존 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강하며, 온도에 따른 무게 감량도 거의 나타내지 않고, 내마모성이 우수하며, 모든 먼지 입경에서 99% 이상의 집진효율을 나타내고, 여과체 표면에 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 기공들이 분포되어 있으므로, 중·고온 영역에서 배가스 처리에 유용하다.

Description

거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체{A method of manufacturing filter for treating exhaust gas at middle and high temperature region using foam coating and a filter manufactured thereby}
도 1은 본 발명에 따른 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 수행하는 장치를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 여과체와 기존 여과체들의 내열성 시험 전·후의 형태 변화를 나타낸 도이다((a) 내열성 시험 전, (b) 내열성 시험 후).
도 4는 본 발명에 따른 여과체와 기존 여과체들의 온도에 따른 무게 감량 변화를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 100배 확대하여 관찰한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 여과체의 단면을 전자현미경으로 50배 확대하여 관찰한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 여과체의 평균 기공 크기 분포를 나타낸 도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 거품발생기, 2 : 교반기,
3 : 1차 코팅액 공급펌프, 4 : 유리섬유 원단,
5 : 거품액, 6 : 1차 블레이드,
7 : 1차 건조 및 경화 오븐, 8 : 2차 코팅액 저장조,
9 : 2차 코팅액 공급펌프, 10 : 2차 코팅액 공급 파이프,
11 : 2차 코팅액, 12 : 2차 블레이드,
13 : 2차 건조 및 경화 오븐, 14 : 언와인더,
15 : 와인더, 16 : 1차 컨베이어 벨트,
17 : 2차 컨베이어 벨트, 18 : 1차 코팅액 공급 파이프,
19 : 1차 도포된 유리섬유 원단, 20 : 1차 거품코팅된 유리섬유 원단,
21 : 2차 도포된 유리섬유 원단, 22 : 2차 코팅된 유리섬유 원단.
본 발명은 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체에 관한 것이다.
산업현장의 보일러 연소과정에서는 대기오염을 유발하는 먼지가 배출되어 대기환경에 악영향을 미치므로, 이를 처리하고 제어하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 이러한 미세먼지를 제거하기 위하여 사용되는 여과집진장치는 먼지의 종 류나 작업조건에 관계없이 매우 높은 집진성능을 유지하기 때문에 전기집진장치를 대부분 여과집진장치로 대체시키고 있다. 하지만 250℃ 이상의 고온이며 마모성이 심한 조건에서는 기존 집진여과체를 바로 적용시킬 경우 문제가 발생할 수 있다. 그러므로 이에 대한 대안이 다각도로 연구되고 있다.
일 예로서, 먼지층 형성에 의한 추가 여과 효과를 이용하는 것에 관한 연구가 있는데, 이는 미세먼지 여과가 진행되는 동안 여과체 위에 고체상의 입자가 계속 쌓여 먼지층이 형성되고, 형성된 먼지층은 또 다른 입자 고정층을 이룸으로써 추가적인 여과기능을 하는 것에 착안한 방법이다. 이 방법에 따르면, 초기 먼지층이 형성된 후에는 여과가 진행됨에 따라 여과체의 고유 특성을 넘어 오히려 먼지층에 의한 여과효과가 나타나게 된다. 이때 먼지층은 궁극적인 먼지 여과 성능을 좌우하며, 여과체의 구조, 먼지의 특성(크기, 형태, 입자간의 상호작용), 여과 운전 조건(여과속도, 먼지농도, 여과온도) 등에 의해 먼지 여과 성능에 영향을 받는다. 특히, 여과체의 표면 구조나 기공 크기는 여과 초기 단계의 먼지층을 결정하며, 초기 먼지층은 여과가 진행됨에 따라 뒤이은 먼지층 형성 및 여과 메카니즘에 영향을 끼치므로, 궁극적으로는 최초의 여과체 구조가 먼지여과 특성을 지배하는 요인이 된다. 그러나 먼지층 형성에 관한 연구는 주로 섬유상 여과체에 국한되어 간헐적으로 이루어지고 있는 실정이다. 고온가스정화용 무기 여과체의 경우, 고온에서도 여과체의 변형 또는 물성 특성의 변화가 없도록 특수한 재료와 제조 공법으로 만들어지므로, 구조적 차이가 있기 때문에 이에 적합한 먼지층 형성에 관한 연구가 필요하다.
지금까지 집진공정에서 적용되어온 여과체는 일반적으로 내부여과(depth filtration) 방식의 것이 사용되어 왔다. 이러한 내부여과방식 여과체의 경우, 미세먼지 입자의 여과체 내부 침투로 인한 압력손실의 증가, 집진효율의 감소, 여과체의 수명 단축 등의 문제점이 심각하기 때문에, 현재 선진국에서는 대부분 일반 여과체에 다공질 표면층을 접합시켜 미세먼지 입자의 여과체 침투를 막는 표면여과 (surface filtration) 방식을 이용하여 집진 및 탈진효율의 향상, 그리고 여과포의 수명 연장 등을 꾀하고 있다.
현재 주로 사용되는 다공질 표면층의 제조방법은 코팅(Coating)과 박막 (Laminating) 방식으로 구분된다. 코팅방식으로 접합하는 기술은 거품코팅 (Foam(bubble) coating), 에어로졸코팅(Aerosol coating) 및 전기적 코팅(Electric coating)이 있다. 박막방식의 접합기술로는 필름박막(Film laminating)과 웹층박막 (Web layer laminating)이 있다. 이들 방법 중 여과체 표면의 다공질 구조를 극대화할 수 있는 방법으로 코팅방법을 많이 선호하고 있다. 그 이유는 코팅방법이 박막방식에 비하여 기술적 제약을 적게 받는 장점을 가지고 있기 때문이다. 코팅방식 중 거품코팅의 경우 여과체 표면에 표면층을 형성함으로써 먼지제거용으로 우수하며, 여과체의 제조공정에 있어 대량생산이 용이한 장점을 가지고 있다. 또한, 거품에 의한 부피증가로 가공약제가 개개 여과체 표면에 널리 분포되어 확산을 용이하게 하는 장점이 있다. 그 외에도 물의 절약, 폐수 발생량 감소, 가공제의 절약, 생산성 향상 등의 장점이 있어 광범위한 응용이 크게 기대되는 분야이다.
거품코팅시 고려할 사항으로는 직물의 구조, 조성, 무게, 전처리 및 거품자 체의 성질, 즉 점도, 반감기, 파열도, 파열거품의 흡수성 등으로, 이러한 모든 요소들을 변화시킴으로써 적절한 가공조건을 선택할 수 있다. 그러나 거품코팅은 습식공정 후 건조과정에서 물을 가열 증발시키기 위해 에너지를 많이 소모하게 된다. 따라서, 이때 소모되는 에너지를 절약하는 방법에 대한 연구도 필요한 실정이다.
종래의 거품코팅을 이용한 방법에 대한 기술들을 고찰하면 다음과 같다.
대한민국 공개특허공보 제 10-1992-9561호에는 모우가 존재하는 방적사 직·편물의 편면에 접착층, 미세기공층 및 발수층을 형성시키는 투습성 방수포의 제조방법에 관하여 기재되어 있으며; 대한민국 공개특허공보 제 10-2000-67428호에는 통상의 부직포의 표면에 아크릴수지, 우레탄수지, 폴리테트라플루오로에틸렌수지 및 실리콘수지 등의 에멀젼화제 등과 같은 저중합도의 합성수지 중에서 선택된 수용성수지, 아크릴계 증점제, 거품제, 거품안정제, 계면활성제, 무기충진제, 100 메쉬 이하의 입도를 갖는 활성탄, 100 메쉬 이하의 입도를 갖는 제올라이트 및 가교제 등을 균일하게 혼합하여 수득된 에멀젼액을 공기로 블로잉 가공하여 얻은 수지거품을 코팅하고, 건조시켜서 이루어지는 공기여과용 필터에 관하여 기재되어 있고; 대한민국 등록특허공보 제 10-0367561호에는 수용성수지, 아크릴증점제, 거품제, 거품안정제, 계면활성제, 무기충진제 및 가교제를 균일하게 혼합하여 수득된 에멀젼액을 공기로 블로잉 가공한 후 수득된 수지거품을 유리섬유 직포의 들실부분에 코팅하고, 건조시킨 미세분진 여과용 집진필터 및 그의 제조방법에 관하여 기재되어 있다. 그러나, 상기 특허에 기재된 방법들의 경우 여과체 표면층 형성이 탁월한 장점이 있는 반면 아크릴계 수지를 사용하기 때문에 열적 안정성 문제로 인해 250℃ 이상의 중·고온용 가스 속의 미세먼지를 제거하는 여과체로는 적용 불가능한 문제점이 있다.
따라서 열적 안정성을 극복하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제 10-0367561호에는 부직포의 후면에 난연제 및 항균제 등이 혼합된 화학거품 코팅제를 거품코팅 방식으로 코팅하여 방염성 및 항균성 등의 성능이 우수하고 반영구적으로 그 기능성을 유지할 수 있는 기능성 부직포 벽지 및 그 제조방법에 관하여 기재되어 있으며; 대한민국 공개특허공보 제 10-1992-9561호에는 거품코팅으로 가공된 부직포 벽지 및 그 제조방법에 관하여 기재되어 있고; 대한민국 공개특허공보 제 10-2004-49278호에는 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아, 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 세라믹 분말, 점토, 조공제, 바인더, 및 분산액을 혼합하여 제조한 슬러리를 담지체에 담지시켜 성형한 후, 상기 성형된 성형물을 건조 및 소결하여 제조되는 세라믹 필터 및 그 제조방법에 관하여 기재되어 있으며; 대한민국 공개특허공보 제 10-2004-49279호에는 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 세라믹 분말, 점토, 조공제, 바인더, 및 분산액을 혼합하여 제조한 슬러리를 담지체에 담지시켜 성형한 후, 상기 성형된 성형물을 건조 및 소결하고, 상기 건조 후 소결 전 또는 소결 후에 성형물의 내부 또는 외부에 세라믹 분말, 조공제, 바인더, 및 분산액을 혼합한 슬러리를 추가 도포하고, 건조, 소결하여 제조하는 다층 세라믹 필터의 제조방법 및 이를 이용한 세라믹 필터에 관하여 기재되어 있다. 그러나, 상기 방법들은 열적 안정성은 확보할 수 있으나 소결 과정에서 900~1,300℃에 이르는 승온온도에 따른 에너지 소비가 많으며, 거품코팅에 비하여 먼지제거 효율이 낮은 단점을 가지고 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제 10-2002-22343호에는 엔진후단의 배기가스 유로에 장착하여 디젤 배출입자를 저감하는 장치로, 4각형의 내부관에 패드형의 여과재를 장착하고 그 둘레를 망으로 고정하는 것을 특징으로 하는 여과장치에 관하여 기재되어 있으나, 패드형이라 유연성이 없으며 먼지제거 효율이 낮은 단점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자들은 열적 안정성 및 먼지제거 효율이 우수한 여과체에 대하여 연구하던 중, 무기질 섬유원단 지지체 표면에 거품코팅을 이용하여 미세다공질 표면층을 형성하여 제조한 여과체가 250~300℃의 중·고온에서 먼지의 집진효율을 높이고, 내열성과 내구성이 크며, 먼지층 유리 효율과 공기투과도를 높여 표면 여과 효과를 극대화할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체를 제공하고자 한다.
본 발명은
1) 내열성 수용성 수지 및 내열성 무기충진제를 혼합하여 1차 코팅액을 제조하는 단계,
2) 상기 1차 코팅액을 거품 발생기로 처리하여 거품액을 만들고, 이를 무기질 섬유원단 지지체 표면에 도포하는 단계,
3) 상기 거품액이 도포된 지지체 원단을 열처리하는 단계,
4) 내열성 용제계 수지, 용매 및 경화촉매를 혼합하여 2차 코팅액을 제조하는 단계,
5) 상기 2차 코팅액을 상기 3)단계에서 열처리된 무기질 섬유원단 지지체 표면에 도포하는 단계,
6) 상기 2차 코팅액이 도포된 지지체 원단을 열처리하는 단계, 및
7) 상기 열처리된 지지체 원단을 실온으로 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 여과체를 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용된 1차 코팅액은 내열성 수용성 수지 및 내열성 무기충진제를 1:0.6~1의 중량비율, 바람직하게는 1:1 중량비율로 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 내열성 수용성 수지로는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 실리콘 계열 수지가 바람직하다.
R1(SiO2)aR2
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1~C30의 알킬기 또는 페닐기이고, a는 100~10,000 사이의 정수이다.
상기 내열성 무기충진제로는 수산화알루미늄, 실리콘옥사이드, 알루미늄옥사이드, 탄소 및 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용된 2차 코팅액은 내열성 용제계 수지, 용매 및 경화촉매를 1:0.6~1.5:0.0005의 중량비율, 바람직하게는 1:1:0.0005 중량비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 내열성 용제계 수지로는 상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 실리콘 계열 수지가 바람직하다. 용매로는 내열성 용제계 수지를 녹일 수 있는 것이면 모두 가능하며, 특히 비점이 150℃ 이상인 지방족 탄화수소류가 바람직하다. 경화촉매로는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[(C8H17)2Sn(OCOCH)2]n
상기 화학식 2에서, n은 1~10 사이의 정수이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 무기질 섬유원단 지지체로는 시판되고 있는 유리섬유가 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 나타낸 공정도이며, 도 2는 상기 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법을 수행하는 장치를 나타낸 도이다.
먼저, 내열성 수용성 수지 및 내열성 무기충진제를 1:0.6~1의 중량비율, 바람직하게는 1:1 중량비율로 혼합한 후, 실온에서 5분 동안 교반하여 1차 코팅액을 제조한다. 상기 제조된 1차 코팅액을 거품발생기(1)에 400~900g/min의 속도로 투입한다. 이때 거품발생기는 0.8~2L/min의 속도로 공기를 정량적으로 1차 코팅액에 공급하면서, 200~400rpm의 속도로 회전하는 교반기(2)에 의해 거품액(5)을 생성한다. 생성된 거품액(5)은 1차 코팅액 공급 펌프(3)에 의하여 유리섬유 원단(4)으로 공급된다. 유리섬유 원단(4)은 언와인더(14)로부터 와인더(15)로 1.5 내지 2 m/min의 일정 속도로 이송되고, 거품 코팅은 유리섬유 원단(4)이 언와인더(14)로부터 와인더(15)로 이송되는 동안 수행된다. 유리섬유 원단(4)이 1차 컨베이어 벨트(16)를 통과할 때, 거품발생기(1)에서 만들어진 거품액(5)은 1차 코팅액 공급 펌프(3)에 의해 1차 코팅액 공급 파이프(18)를 통해 유리섬유 원단(4) 위로 공급된다.
한편, 1차 컨베이어 벨트(16) 상에는 나이프 형태의 1차 블레이드(6)가 설치되고, 유리섬유 원단(4) 위로 공급된 거품액(5)은 유리섬유 원단(4)이 1차 블레이드(6) 아래를 통과하는 동안 1차 블레이드(6)에 의하여 일정 두께, 바람직하게는 약 0.3 내지 0.5 ㎜의 두께로 조절된다. 상기 1차 도포된 유리섬유 원단(19)은 표면상에 도포된 거품액(5)의 건조 및 열처리를 위하여, 1차 블레이드(6) 후단에 배치된 1차 건조 및 경화 오븐(7)으로 투입된다. 1차 건조 및 경화 오븐(7)은 180℃ 내지 200℃의 온도로 유지되어 있으며, 1차 도포된 유리섬유 원단(19)은 이 온도에서 약 5분 동안 유지된다. 그러면 열처리가 완료된 1차 거품코팅된 유리섬유 원단(20)이 제조된다.
2차 코팅액은 내열성 용제계 수지, 용매 및 경화촉매를 1:0.6~1.5:0.0005의 중량비율, 바람직하게는 1:1:0.0005 중량비율로 혼합한 후, 실온에서 5분 동안 교반하여 제조한다. 상기 열처리가 완료된 1차 거품코팅된 유리섬유 원단(20)은 1차 건조 및 경화 오븐(7) 후단에 배치된 2차 컨베이어 벨트(17)를 통과할 때, 2차 코팅액 저장조(8)에서 2차 코탱액 공급 펌프(9)에 의해 2차 코팅액 공급 파이프(10)를 통해 공급되는 2차 코팅액(11)으로 도포된다.
한편, 2차 컨베이어 벨트(17) 상에는 나이프 형태의 2차 블레이드(12)가 설치되고, 유리섬유 원단 위로 공급된 2차 코팅액(11)은 1차 거품코팅된 유리섬유 원단(20)이 2차 블레이드(12) 아래를 통과하는 동안 2차 블레이드(12)에 의하여 일정 두께로 유지된 상태로 통과한다. 이때, 1차 거품코팅된 유리섬유 원단(20)의 이송 속도는 1.5 내지 2 m/min로 유지되는 것이 바람직하다. 이에 따라 2차 코팅액으로 도포된 유리섬유 원단(21)은 표면상에 도포된 2차 코팅액(11)의 건조 및 열처리를 위하여, 2차 블레이드(12) 후단에 배치된 2차 건조 및 경화 오븐(13)으로 투입된다. 2차 건조 및 경화 오븐(13)은 160℃ 내지 180℃의 온도로 유지되어 있으며, 2차 코팅액으로 도포된 유리섬유 원단(21)은 이 온도에서 약 5분 동안 유지된다. 그러면 열처리가 완료된 2차 코팅된 유리섬유 원단(22)이 제조된다. 상기 제조된 유리섬유 원단(22)을 실온으로 냉각하면 본 발명의 여과체가 완성된다.
상기 제조된 본 발명의 여과체는 1차 거품코팅에 의해 다공성 표면층이 형성되고, 2차 코팅에 의해 표면 강도가 우수하여진다.
본 발명에 따른 여과체는 기존 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강하며, 온도에 따른 무게 감량도 거의 나타내지 않고, 내마모성이 우수하며, 모든 먼지 입경에서 99% 이상의 집진효율을 나타내고, 여과체 표면에 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 기공들이 분포되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 여과체는 중·고온 영역(250~300℃)에서 배가스 처리에 충분히 적용가능할 것으로 판단된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 여과체의 제조
실리콘 계열 수지(디메틸 폴리실옥산 15% + 폴리옥시알킬렌 알킬 아릴 에테르 3.5% + 물 81.5%; NKR Black S-1800, 니카코리아) 100g과 알루미늄 히드록사이드(99.6% 이상, 0.7㎛) 100g을 혼합한 후, 실온에서 5분동안 교반하여 1차 코팅액을 제조하였다. 상기 제조된 1차 코팅액을 거품발생기에 520g/min의 속도로 투입하였다. 거품발생기는 0.8L/min의 속도로 공기를 정량적으로 1차 코팅액에 공급하면서, 280rpm의 속도로 회전하여 거품액을 생성하였다. 이때, 1차 코팅액 거품의 점도는 1080cps이며, 거품발생비율(blow ratio)은 2:1로 표면층 형태는 양호하였다. 상기 생성된 거품액을 공급펌프에 의하여 유리섬유 원단 표면에 도포하였다. 상기 거품액이 도포된 유리섬유 원단 표면을 나이프 형태의 블레이드로 두께를 0.3㎜로 조절하였다. 이때, 공급펌프 속도는 35rpm, 유리섬유 원단의 이송속도는 2m/min로 유지하였다. 상기 거품코팅이 완료된 유리섬유 원단을 블레이드 후단에 배치된 건 조 및 경화 오븐에 투입하여 5분 동안 열처리하였다. 상기 1차 유리섬유 원단 표면층의 열처리는 180℃에서 전가열, 200℃에서 후가열 하였으며, 5분 동안 유지하였다.
실리콘 계열 수지(XR39-B6248, 동양실리콘) 100g, 용매(FC-40, 월드FC) 100g 및 경화촉매(XC88-B5819, 동양실리콘) 0.05g을 혼합한 후, 실온에서 5분 동안 교반하여 2차 코팅액을 제조하였다. 2차 코팅액의 점도는 2480cps이며, 표면층 형태는 양호하였다. 상기 생성된 2차 코팅액을 공급펌프에 의하여 상기 1차 거품코팅된 유리섬유 원단 표면에 도포하고, 건조 및 경화 오븐에 투입하여 5분 동안 열처리하였다. 상기 2차 유리섬유 원단 표면층의 열처리는 160℃에서 전가열, 180℃에서 후가열 하였으며, 5분 동안 유지하였다. 2차 코팅된 유리섬유 원단을 실온으로 냉각하여 여과체를 완성하였다.
실험예 1 : 내열성 시험
본 발명에 따른 여과체의 내열성을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 여과체를 300℃의 전기로(electric muffle furnace)에 1시간 동안 유지한 후, 가열 전·후 여과체의 형태 변화를 관찰하였다.
또한, 상기 실시예 1에서 제조한 여과체를 전기로를 이용하여 300, 350, 400, 500℃에서 1시간 가열 후, 가열 전·후 여과체의 무게 감량을 측정하였다.
비교예로는 거품코팅으로 제조된 여과체인 아크릴 소재의 여과체 1 및 2, m- 아라미드 계열의 NOMEX, 폴리페닐설파이드 계열의 Ryton, 폴리이미드 계열의 P84 등 상용 여과체를 사용하였다.
본 발명에 따른 여과체의 내열성 시험 전·후의 형태 변화는 도 3에 나타내었으며, 본 발명에 따른 여과체의 온도에 따른 무게 감량 변화는 도 4에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체는 약간의 변색만 일어났을 뿐 열수축이나 탄화는 일어나지 않았다. 반면, 아크릴 소재의 여과체 1 및 2의 경우 열분해에 의해 탄화되었으며, m-아라미드 계열의 NOMEX는 상당한 열수축을 보였고, 폴리페닐설파이드 계열의 Ryton은 용융되어 고화되었으며, 폴리이미드 계열의 P84는 약간의 열수축과 표면 탄화가 일어났다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 아크릴 소재의 여과체를 제외하고, 본 발명에 따른 여과체 및 m-아라미드 계열의 NOMEX, PPS 계열의 Ryton, 폴리이미드 계열의 P84 등 상용 여과체는 400℃까지 유사한 경향을 보이며 무게 감량이 일어났으나, 500℃에서는 본 발명에 따른 여과체를 제외하고 상용 여과체 모두 급격한 무게 감량을 나타내었다.
상기 결과에 의하여, 본 발명에 따른 여과체가 상용 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 여과체는 중·고온 영역(250~300℃)에서 배가스 처리에 충분히 적용가능할 것으로 판단된다.
실험예 2 : 내마모성 시험
본 발명에 따른 여과체의 마모 강도를 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
내마모 성능 시험은 ASTM D-3884 시험법으로 수행하였다. ASTM D-3884 내마모 성능시험은 수평면에 고정된 시험용 여과체 시편을 두 개의 회전 마모바퀴를 이용하여 일정 압력과 마모조건 하에서 회전 마찰력을 지속적으로 주어 마모시키는 방법을 사용하였다. 이러한 방법으로 마모된 시험용 여과체는 마모 정도에 따라 5가지 등급으로 분류하였다(5 : 매우 우수, 4 : 우수, 3 : 보통, 2 : 불량, 1 : 매우 불량).
비교예로는 아크릴 소재의 여과체, 폴리테트라플루오로에틸렌 (Polytetrafluoroethylene; PTFE) 소재의 여과체를 사용하였다.
결과는 표 1에 나타내었다.
가공방식 표면 소재 마모 강도
거품코팅(본 발명의 여과체) 실리콘 우수(4 등급)
거품코팅(상용품) 아크릴 보통(3 등급)
라미네이팅(상용품) PTFE 불량(2 등급)
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체가 상용 여과체보다 마모 강도가 우수하였다.
실험예 3 : 집진효율 분석
본 발명에 따른 여과체의 집진효율을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명에 따른 여과체는 중유보일러의 연소가스 중에 함유된 먼지를 포집하기 위한 것으로, 실험조건도 중유보일러의 연소가스의 특징을 모사하여 실험하였다. 본 실험을 위하여 먼저 가스의 온도는 250±10℃로 설정하였으며, 중유보일러의 특징인 미세먼지는 평균입경 크기를 10㎛보다 큰 입경, 2.5~10㎛의 입경, 1~2.5㎛의 입경 및 1㎛ 이하의 입경으로 구분하여 실험하였다.
결과는 표 2에 나타내었다.
먼지 입경(㎛) 분포 비율(%) 집진효율(%)
≥10 42.8 99.97
2.5~10 36.4 99.76
1~2.5 12.5 99.34
≤1 8.3 99.08
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체는 모든 먼지 입경에서 99% 이상의 집진효율을 나타내었다. 본 발명에 따른 여과체는 입경 크기가 작아질수록 집진효율이 감소하고, 입경 크기가 클수록 더 높은 집진효율을 보이는 전형적인 집진여과체의 특징을 나타내었다.
실험예 4 : 표면특성 시험
본 발명에 따른 여과체의 표면특성을 확인하기 위하여, 여과체의 표면을 전자현미경으로 관찰하였다.
본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 100배 확대하여 관찰한 사진은 도 5에 나타내었고, 본 발명에 따른 여과체의 단면을 전자현미경으로 50배 확대하여 관찰한 사진은 도 6에 나타내었으며, 본 발명에 따른 여과체의 평균 기공 크기 분포는 도 7에 나타내었다.
도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체 표면에 거품코팅을 통해 형성된 기공들이 분포되어 있는 것을 확인하였다.
또한 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체 평균 기공 크기는 30㎛ 이하로 확인하였다.
본 발명에 따른 여과체는 기존 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강하며, 온도에 따른 무게 감량도 거의 나타내지 않고, 내마모성이 우수하며, 모든 먼지 입경에서 99% 이상의 집진효율을 나타내고, 여과체 표면에 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 기공들이 분포되어 있으므로, 중·고온 영역에서 배가스 처리에 유용하다.

Claims (10)

1) 내열성 수용성 수지 및 내열성 무기충진제를 혼합하여 1차 코팅액을 제조하는 단계,
2) 상기 1차 코팅액을 거품 발생기로 처리하여 거품액을 만들고, 이를 무기질 섬유원단 지지체 표면에 도포하는 단계,
3) 상기 거품액이 도포된 지지체 원단을 열처리하는 단계,
4) 내열성 용제계 수지, 용매 및 경화촉매를 혼합하여 2차 코팅액을 제조하는 단계,
5) 상기 2차 코팅액을 상기 3)단계에서 열처리된 무기질 섬유원단 지지체 표면에 도포하는 단계,
6) 상기 2차 코팅액이 도포된 지지체 원단을 열처리하는 단계, 및
7) 상기 열처리된 지지체 원단을 실온으로 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1차 코팅액은 내열성 수용성 수지 및 내열성 무기충진제를 1:0.6~1의 중량비율로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 2에 있어서, 상기 내열성 수용성 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 실리콘 계열 수지인 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
<화학식 1>
R1(SiO2)aR2
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1~C30의 알킬기 또는 페닐기이고, a는 100~10,000 사이의 정수이다.
청구항 2에 있어서, 상기 내열성 무기충진제로는 수산화알루미늄, 실리콘옥사이드, 알루미늄옥사이드, 탄소 및 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 2차 코팅액은 내열성 용제계 수지, 용매 및 경화촉매를 1:0.6~1.5:0.0005의 중량비율로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 5에 있어서, 상기 경화촉매는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
<화학식 2>
[(C8H17)2Sn(OCOCH)2]n
상기 화학식 2에서, n은 1~10 사이의 정수이다.
청구항 1에 있어서, 상기 무기질 섬유원단 지지체는 유리섬유인 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 3)단계에서 열처리는 180℃ 내지 200℃에서 처리하는 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 6)단계에서 열처리는 160℃ 내지 180℃에서 처리하는 것을 특징으로 하는 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의 제조방법.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는, 유리섬유 지지체 상에 코팅된 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 내열성 수지층을 갖는 중·고온 배가스 처리용 여과체.
KR1020060100452A 2006-10-16 2006-10-16 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체 KR100761635B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060100452A KR100761635B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060100452A KR100761635B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100761635B1 true KR100761635B1 (ko) 2007-10-04

Family

ID=39418642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060100452A KR100761635B1 (ko) 2006-10-16 2006-10-16 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100761635B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150022169A (ko) * 2013-08-22 2015-03-04 한진희 비드소재의 코팅 소결방법을 이용한 여과체 제조방법 및 그에 따른 여과체
KR20210040259A (ko) * 2019-10-02 2021-04-13 주식회사 창명산업 미세섬유 혼합 거품 코팅을 이용한 산업시설 배가스 처리용 여과체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 여과체

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6064612A (ja) 1983-09-16 1985-04-13 Nippon Felt Kk 導電性を有するバグフィルタークロスの製造法
KR100294857B1 (ko) 1998-05-13 2001-09-17 이충중 미세분진여과용집진필터및그제조방법
KR100367561B1 (ko) 2000-06-15 2003-01-10 크린에어테크놀로지 주식회사 미세기공코팅 유리섬유 직포필터 및 그의 제조방법
KR100658177B1 (ko) 2004-04-12 2006-12-14 이노필텍(주) 집진기용 내열 필터여재 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6064612A (ja) 1983-09-16 1985-04-13 Nippon Felt Kk 導電性を有するバグフィルタークロスの製造法
KR100294857B1 (ko) 1998-05-13 2001-09-17 이충중 미세분진여과용집진필터및그제조방법
KR100367561B1 (ko) 2000-06-15 2003-01-10 크린에어테크놀로지 주식회사 미세기공코팅 유리섬유 직포필터 및 그의 제조방법
KR100658177B1 (ko) 2004-04-12 2006-12-14 이노필텍(주) 집진기용 내열 필터여재 및 그 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150022169A (ko) * 2013-08-22 2015-03-04 한진희 비드소재의 코팅 소결방법을 이용한 여과체 제조방법 및 그에 따른 여과체
KR101694250B1 (ko) 2013-08-22 2017-01-09 한진희 비드소재의 코팅 소결방법을 이용한 여과체 제조방법 및 그에 따른 여과체
KR20210040259A (ko) * 2019-10-02 2021-04-13 주식회사 창명산업 미세섬유 혼합 거품 코팅을 이용한 산업시설 배가스 처리용 여과체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 여과체
KR102541788B1 (ko) 2019-10-02 2023-06-13 주식회사 창명산업 미세섬유 혼합 거품 코팅을 이용한 산업시설 배가스 처리용 여과체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 여과체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100934699B1 (ko) 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체
US11338239B2 (en) Coalescing filter media
CN106178599B (zh) 一种自清洁聚苯并噁嗪超疏水超亲油网膜材料及其制备与在油水分离中的应用
KR102151038B1 (ko) 초발수, 초발유 기능이 부여된 여과체 및 이의 제조장치
KR100761635B1 (ko) 거품코팅을 이용한 중·고온 배가스 처리용 여과체의제조방법 및 이에 의해 제조된 여과체
KR20130075514A (ko) 비대칭 다공성 시트, 그 제조방법 및 그를 이용한 공조용 에어필터
EP3803209B1 (en) Continuous composite surface and burner surface
CN113600033B (zh) 一种酚醛基超亲水碳纳米纤维网膜的制备方法
KR100294857B1 (ko) 미세분진여과용집진필터및그제조방법
KR100673141B1 (ko) 거품 코팅을 이용한 중ㆍ고온용 여과체 제조 방법 및 이방법에 의해 제조된 여과체
KR20240038044A (ko) 에어 필터용 여과재 및 그 제조 방법
KR101041505B1 (ko) 적층형 세라믹 필터의 제조방법 및 이에 의해 제조되는적층형 세라믹 필터
KR100900818B1 (ko) 3차원 미세기공을 갖는 공조용 프리필터
TW200303234A (en) Composite membrane, its production and use
KR102657574B1 (ko) 연도 가스 여과 매체
CN105347836B (zh) 一种陶瓷纤维多孔燃烧介质的制备方法
Gao et al. Flexible crystalline zinc doped silica nanofibers with superior wettability and remediation for oily wastewater
JP4260067B2 (ja) アルミナ質繊維の製造方法
Sun et al. Three-dimensional multi-scale membrane for efficient air filtration performances: preparation, optimization and characterization
KR101446586B1 (ko) 필터기공크기 조절이 용이한 중ㆍ고온 여과체의 제조방법
CN106811982B (zh) 一种中低温滤料的制作工艺
KR20240038047A (ko) 고성능 에어 필터용 여과재 및 그 제조 방법
KR20100000824A (ko) 미세분진 여과용 집진필터의 제조방법
KR20080065489A (ko) 내열충격성이 우수한 탄화규소 복합섬유 필터의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110707

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120710

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee