KR100813127B1 - 수처리용 필터 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 손실을 낮추고 여과 성능을 향상시키는 수처리용 필터 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 폐 폴리에스터 섬유의 첨가량이 10∼60wt％이고 페놀수지의 첨가량이 10∼50wt％인 조성에 무기물 미립자를 더 포함한다. 상기 무기물 미립자는 펄라이트로 조성되며, 상기 펄라이트의 첨가량은 0보다 크고 60wt％ 이하로 된다. 상기 조성에 따른 제조방법은 10∼60wt％의 첨가량을 갖는 폐 폴리에스터 섬유와 10∼50wt％의 첨가량을 갖는 무기 미립자 펄라이트 및 10∼50wt％의 첨가량을 갖는 폐놀수지를 혼합기에 균일하게 혼합시키는 단계와 상기 혼합된 혼합물을 일정한 모양의 금형에 넣고 압력을 가압한 후 성형하는 단계와 상기 성형하는 단계 후 150℃∼200℃에서 경화하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명은 폴리에스터 섬유와 무기물 미립자인 펄라이트를 첨가하여 여과효율을 향상시키고 낮은 압력손실을 갖는 효과가 있다.

수처리용 필터, 여과효율, 압력손실, 기공율

Description

수처리용 필터 조성물 및 그의 제조방법{WATER FILTER COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 의한 실시예 1∼6에 있어서 펄라이트 첨가량에 따른 여가효율을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 의한 실시예 1∼6에 있어서 압력효율을 측정한 그래프.

본 발명은 수처리용 필터 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로, 특히 압력 손실을 낮추고 여과 성능을 향상시키는 수처리용 필터 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수처리용 필터 제조에는 고분자 부직포를 열접착 또는 감아서 제조하는 기술, PP사(絲)나 순면사(絲) 등을 와인딩(winding)하여 제조하는 기술 및 완전 자동의 연속적인 제조 공정을 갖는 고분자 공압 압출법을 이용한 제조기술 등이 주로 사용되어 왔다.

그러나 상술한 공정들은 필터를 제작할 경우, 공정상의 비용이 많이 들고 공정 역시 복잡하며 새로운 소재를 이용해야만 제작이 가능하다. 즉 폐 폴리에스터 섬유를 사용하여 제작할 수 없다는 단점이 있다.

예컨대 최근에는 열경화성수지 중 페놀수지를 바인더로 제조하는 기술인 Resin-Bonded 수처리용 전처리 필터가 사용되고 있으며, 이는 잉크, 페인트 및 도료 등과 같은 고점도 유체의 정제에 여과 소재로 사용되고 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폐 폴리에스터 섬유와 무기물 미립자인 펄라이트를 이용하여 우수한 여과 성능과 낮은 압력 손실을 가지면서도 제조 공정을 단순화할 수 있는 수처리용 필터 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 관점에 의한 수처리용 필터 조성물은 폐 폴리에스터 섬유 및 수용성 수지를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 수처리용 필터 조성물은 상기 조성에 입자 크기가 0.1∼10mm인 무기물 미립자를 포함하고, 바람직하게는 0.1∼5mm인 무기물 미립자를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 무기물 미립자는 펄라이트인 것이 바람직하고, 상기 펄라이트는 첨가량이 0보다 크고 60wt％ 이하이며, 바람직하게는 10∼50wt％로 될수 있다. 또한, 상기 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량이 10∼60wt％로 되며, 바람직하게는 첨가량이 35∼60wt％로 될 수 있다. 또한, 상기 폐 폴리에스터 섬유의 길이는 0.1∼20mm로 되며, 바람직하게는 길이가 1∼5mm로 될 수 있다. 또한, 상기 수용성 수지는 페놀 수지이고, 상기 페놀 수지는 첨가량이 10∼50wt％로 되며, 바람직하게 는 첨가량이 10∼40wt％로 될 수 있다. 또한, 상기 페놀 수지는 150℃∼200℃에서 경화될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 수처리용 필터 조성물의 제조방법은 상기 폐 폴리에스터 섬유, 상기 무기 미립자 펄라이트 및 상기 수용성 수지를 혼합기에 균일하게 혼합시키는 단계와 상기 혼합된 혼합물을 일정한 모양의 금형에 넣고 압력을 가압한 후 성형하는 단계와 상기 성형하는 단계 후 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 수처리용 필터 조성물은 주원료로 폐 폴리에스터 섬유와 바인더로서 페놀수지 등의 수용성 수지를 첨가하여 제조된다.

이때, 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량이 10∼60wt％로 되고, 바람직하게는 35∼60wt％로 된다. 상기 폐 폴리에스터 섬유의 길이는 0.1∼20mm로 되며, 바람직하게는 1∼5mm 범위의 길이로 된다.

또한, 페놀수지로 되는 바인더는 첨가량이 10∼ 50wt％로 되고, 바람직하게는 10∼40wt％로 된다. 상기 페놀수지는 물과 같은 용매에 희석하여 사용하면 150℃∼200℃에서 완전한 경화가 발생할 수 있다. 이때, 페놀수지의 함량이 전체 수처리용 필터의 조성 중 그 함량이 10％ 미만이면 섬유와 섬유 사이의 결합력이 약화되고, 40％를 초과하면 방화소재의 기공율이 감소하여 압력 손실이 높아진다.

또한, 본 발명에 의한 수처리용 필터 조성물에는 무기물 미립자가 더 첨가되어 조성될 수 있다. 그 예로서 모래, 규사, 펄라이트 등이 포함되며, 이에 한정되 지는 아니한다. 또한, 상기 무기물 미립자 중 펄라이트로 되는 것이 가장 바람직하다. 이때, 무기물 미립자인 펄라이트는 첨가량이 0보다 크거나 60wt％ 이하로 되고, 바람직하게는 10∼50wt％로 된다. 또한, 상기 펄라이트 입자 크기는 0.1mm∼10mm로 되며, 바람직하게는 0.1mm∼5mm로 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 폴리에스터 섬유와 무기물 미립자인 펄라이트가 조성되면, 전체 수처리용 필터의 조성 중 경량 무기물 미립자의 함량이 증가할수록 섬유와 섬유 사이의 결합력이 증가하여 더욱 견고한 필터를 제조할 수 있으며 이는 바인더로 사용한 페놀수지의 첨가량이 줄어도 펄라이트의 첨가로 인하여 결합력이 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 수처리용 필터 조성물은 폐 폴리에스터 섬유와 경량 무기물 미립자인 펄라이트의 첨가로 여과 효율의 향상과 더불어 낮은 압력 손실을 갖는데 효과적이다.

한편, 상기와 같은 조성으로 수처리용 필터를 제조하는 방법은 소정 량의 폐 폴리에스터 섬유, 무기물 미립자 펄라이트 및 폐놀수지를 혼합기에 균일하게 혼합시킨 다음 몰드에서 상기 혼합된 혼합물을 소정의 금형에 넣고 가압한 후 성형한다. 이후, 혼합물을 150℃∼200℃의 범위 내에서 완전히 건조 경화시킴으로써 높은 여과 효율과 낮은 압력 손실을 갖는 수처리용 필터를 얻을 수 있게 된다.

이렇게 제조된 필터는 수처리용 뿐만 아니라 공장의 1차입자를 거르는 필터나 오일의 찌꺼기를 제거하는 등 다양한 분야의 여과에 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 것을 하기 실시예 1 내지 6에서 첨부한 도면과 표를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예에서는 먼저 평균길이가 1∼5mm인 폴리에스터 섬유 90g과, 펄라이트 미립자 10g과, 물에 30wt％으로 희석된 페놀수지를 혼합기를 통하여 10분간 균일하게 혼합하였다. 그리고, 이 혼합물을 일정 형상의 금형에 넣고 압력을 0.3kgf/cm²이 되도록 170℃에서 20분간 경화시킨 후, 상기 금형에서 분리하여 다시 200℃에서 완전 경화시켜 수처리용 필터를 제조하였다.

실시예 2

본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조하되, 다만 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량을 90g, 펄라이트 미립자는 20g으로 하였다.

실시예 3

본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조하되, 다만 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량을 80g, 펄라이트 미립자는 30g으로 하였다.

실시예 4

본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조하되, 다만 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량을 60g, 펄라이트 미립자는 40g으로 하였다.

실시예 5

본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조하되, 다 만 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량을 50g, 펄라이트 미립자는 50g으로 하였다.

실시예 6

본 실시예에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조하되, 다만 폐 폴리에스터 섬유는 첨가량을 50g으로 하였고, 펄라이트 미립자는 첨가하지 않았다.

비교예 1

본 비교예에서는 시중에서 구할 수 있는 Cuno사 제품(G78C8-1N)을 비교대상으로 하였으며, 이의 조성은 아크릴 섬유와 바인더로서 페놀수지를 포함한다.

상술한 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 따라 얻어진 방호소재에 대하여 겉보기 기공율을 측정하여 그 결과 데이터를 표 1에 나타낸다. 이때, 겉보기 기공율 측정은 수처리용 필터의 크기를 2.0cm×3.0cm×2.0cm로 일정하게 절단하여 아르키메데스 원리의 무게를 이용하는 방법으로 겉보기 기공율을 계산하였다.

표 1

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1
겉보기기공율(%)	75.2	72.709	67.398	61.2354	53.211	77.294	78

또한, 상술한 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 조성된 결과에 따라 얻어진 수처리용 필터의 접착강도를 측정한 결과를 표 2에 나타낸다. 이때, 접착강도 측정을 위해 수처리용 필터의 크기를 25mm×120mm×5mm로 일정 크기로 절단하여 1.00mm/min의 속도로 접착강도를 측정하였다.

표 2

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1
접착강도 (MPa)	17.3	19.19	28.2	36.54	40.21	15.27	16.8

상기 표2의 결과로부터 섬유의 결합이 끊어지는 최대 접착강도가 본 발명의 실시예들이 비교예의 제품보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명에 의한 실시예 1∼6에서 펄라이트 첨가량에 따른 여과효율을 나타낸 그래프이다.

도 1에서는 오염입자의 크기가 5㎛ 이상일 때, 질량법에 의해 각 필터의 입자 포집율을 측정하였다. 이때, 입자 포집율을 시험하기 위해서 사용된 분진으로는 카보런덤(carborundum)을 사용하였으며, 3분 단위로 5g씩 첨가하여 총 25g을 첨가하였으며 이때 유량은 10ℓ/min으로 유지하였다.

도 1를 참조하면, 펄라이트 첨가량이 0g에서부터 50g으로 증가할 수록 여과효율은 증가함을 알 수 있으며, 이로써 펄라이트가 여과효율 증가에 기여 하는 것을 알 수 있었다. 비교예 1의 수처리용 필터도 여과효율이 높은 편이지만, 필라이트를 첨가한 본 발명의 실시예들에 비해서는 낮은 편임을 알 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 실시예 1∼6에 따라 압력효율을 측정한 그래프이며, 여과효율의 측정과 동일한 방법으로 압력손실을 측정하되 수처리용 필터를 통과하기 전 수압과 필터를 통하고 나온 물의 수압을 통해 압력손실을 측정한 결과이다. 여기서, 압력효율은 필터의 수명과 직접적으로 관련된 중요한 부분이다.

도 2를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 6에서 펄라이트의 중량이 증가할수록 압력손실이 크긴 하나 비교예 1에 조성된 필터와 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 이는 펄라이트가 여과효율은 증가시킬 수 있으나 필터의 수명에 크게 영향을 미치지 않는 것을 의미한다.

이상과 같이 무기물 미립자인 펄라이트를 이용하여 제조한 수처리 필터는 여과효율이 우수하고 견고하며 압력손실이 낮은 특성을 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 폴리에스터 섬유와 무기물 미립자인 펄라이트를 첨가하여 여과효율을 향상시키고 낮은 압력손실을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제조방법은 혼합, 성형, 경화하는 단계를 가짐으로써 제조공정의 단순화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전체 수처리용 필터의 조성 중 경량 무기물 미립자의 함량이 증가할수록 섬유와 섬유 사이의 결합력이 증가하고 더욱 견고한 필터를 제조가능한 효과가 있다.

당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (17)

1. 폐 폴리에스터 섬유와, 수용성 수지와, 펄라이트 미립자를 포함하는 조성으로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펄라이트 미립자의 입자 크기는 0.1∼10mm인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 펄라이트 미립자의 함량은 0보다 크고 60wt％ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 폐 폴리에스터 섬유의 함량은 10∼60wt％로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 폐 폴리에스터 섬유의 길이는 0.1∼20mm로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 수용성 수지는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 수용성 수지의 함량은 10∼50wt％로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
9. 폐 폴리에스터 섬유와, 수용성 수지와, 펄라이트 미립자로 이루어지는 조성을 혼합기에 균일하게 혼합시키는 혼합단계와;

   상기 혼합된 혼합물을 일정한 모양의 금형에 넣고 압력을 가압한 후 성형하는 성형단계와;

   상기 성형된 혼합물을 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 펄라이트 미립자의 입자 크기는 0.1∼10mm인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
11. 삭제
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 수용성 수지는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 경화단계는 150℃∼200℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 폐 폴리에스터 섬유의 함량은 10∼60wt％로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
15. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 수용성 수지의 함량은 10∼50wt％로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
16. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 폐 폴리에스터 섬유의 길이는 0.1∼20mm로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.
17. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 펄라이트 미립자의 함량은 0보다 크고 60wt％ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터 조성물의 제조방법.

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