KR100990473B1 - 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막 및 그 제조방법 - Google Patents
다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 중공사막은 지지체를 사용하여 강도가 우수하고 강도가 우수하고 저가의 소재를 사용하여 제조원가가 저렴하며, 특히 수용성 첨가제 및 감량가공 처리로 코팅층과의 고착율이 향상되었다.
중공사막, 다공성 보강용 지지체, 수용성 첨가체, 감량가공, 고착율
Description
도 1은 본 발명에 따라 수용성 첨가제로 처리하여 보강용 지지체에 결합된 수용성 첨가제가 용해되기 전의 보강용 지지체,
도 2는 보강용 지지체의 표면 감량가공 처리 후에 보강용 지지체의 수용성 첨가제가 용해되어 해리된 후의 보강용 지지체,
도 3은 다공성 보강용 지지체를 방사원액인 도프(dope)로 코팅한 중공사막,
도 4는 본 발명에 따른 다공성 보강용 지지체의 단면도.
본 발명은 강도가 우수하고 제조원가가 저렴하면서 코팅층과의 고착율이 향상된 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 보강용지지체를 가진 중공사막은 미국특허 5,472,607과 같이 브레이드(braid)에 선택투과막을 얇게 코팅하는 방식이 대부분이다. 그러나 이러한 방법은 브레이드에 선택투과막이 코팅되어 있어 충격에 부분적으로 벗겨질 가능성 이 높고 사용된 브레이드는 일반 올레핀계, PET계, 나일론계 원사보다는 고가여서 제조원가가 높은 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 지지체를 구비한 중공사막에 비하여 강도가 우수하고 제조원가가 저렴하면서 코팅층과의 고착율이 향상된 중공사막 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중공사막은 보강용 지지체의 제조시 수용성 첨가제를 첨가하여 결합시킨 후 물에 침적시켜 상기 수용성 첨가제를 용해시킴으로써 상기 보강용 지지체 내부에 공극을 조밀하게 형성시키는 단계 및 상기 단계에서 공극이 형성된 보강용 지지체를 방사원액으로 코팅하여 분리여과층을 형성시키는 단계를 포함하는 제조방법에 따라 제조된다.
본 발명에서 사용되는 수용성 첨가제는 Ca 또는 Na를 포함하는 수용성 첨가제로서, 특별히 제한되지 않으나 예를 들면 수산화칼슘, 염화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 질산칼슘, 인산칼슘, 초산칼슘, 산화칼슘, 수산화나트륨, 염화나트륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 질산나트륨, 인산나트륨 등을 사용할 수 있다. 상기 수용성 첨가제는 보강용 지지체와 결합하여 고형화되었다가 물에 침적되면 용해되어 지지체로부터 해리되면서 지지체 내부에 공극을 형성시킨다. 이렇게 형성된 보강용 지지체의 공극은 방사원액인 도프의 코팅시에 고착율을 향상시키는 역할을 한다.
중공사막의 제조시 바람직하게는 상기 보강용 지지체를 알카리로 표면감량가 공 처리하는 단계를 더 포함한다. 표면감량화처리는 지지체의 표면에 불규칙적인 요철을 형성시켜 코팅층과의 고착력을 높이기 위한 것으로, 여기서 사용되는 알카리는 1 내지 50%(w/v)의 NaOH 또는 KOH 수용액이다. 상기 표면 감량화처리는 70 내지 150℃의 상기 알카리 수용액에서 10 내지 180분간 수행되며, 경우에 따라 감량단계에서 에틸알콜, 프로필알콜 등의 알콜을 추가로 첨가할 수 있다.
상기한 방법에 따라 제조되는 본 발명의 중공사막은 수용성 첨가제로 처리되어 그 내부에 조밀하고 불규칙한 공극들이 형성된 다공성 보강용 지지체 및 상기 보강용 지지체 상에 코팅된 분리여과층을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따라 수용성 첨가제를 첨가하여 보강용 지지체에 결합된 수용성 첨가제가 용해되기 전의 보강용 지지체이며, 상기 보강용 지지체를 표면 감량가공 처리하면 도 2에 도시된 바와 같이 보강용 지지체에 결합된 수용성 첨가제가 용해되어 해리된다. 이렇게 하여 형성된 다공성 보강용 지지체의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 공극들이 불규칙하고 조밀하게 형성되어 있다. 상기 다공성 보가용 지지체에 방사원액인 도프를 코팅하면 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막이 제조된다.
본 발명은 일반적인 중공사막 제조방법을 그대로 적용하면서 보강용 지지체를 사용하고 이를 수용성 첨가제 및 감량가공 처리한 중공사막을 제조하는 것으로, 그 제조방법은 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첫째, 보강용 지지체를 제조한다. 보강용 지지체의 소재는 특별히 제한되지 않으나 가격이 저렴한 폴리머 계통의 중합체, 예를 들면 PP계, PET계, Nylon계 등 을 사용하는 것이 유리하다. 보강용 지지체의 폭은 1 내지 500 ㎛가 적절하다.
보강용 지지체의 소재인 중합체를 제조하는 과정에서 Ca 또는 Na를 포함하는 수용성 첨가제를 코팅한 후 물에 적시면 중합체에 결합된 Ca 또는 Na 성분이 물에 녹게 되어 관형의 보강용 지지체에는 불규칙한 공극들이 조밀하게 분포되며 생성된다. 중합체의 조성은 코팅되어지는 분리막의 도프에 따라 달라지는데, 사용되는 도프와의 고착력이 뛰어나도록 조성을 만든다.
또한 폴리머 보강용 지지체의 고착력을 더욱 높이기 위해 알칼리로 표면 감량가공 처리를 한다. 본 발명에서 표면 감량화 처리는 지지체의 굵기를 가늘게 하면서 그 표면에 요철을 형성시키는 것으로, 이로 인하여 지지체와 코팅층간의 고착율이 상승하는 효과를 얻는 것이다. 상기 표면 감량가공 처리하는 과정에서 지지체에 랜덤(random)하게 분포되어 있던 수용성 첨가제들은 모두 용해되어 다공성 관형의 보강용 지지체가 완성된다.
둘째, 상기 보강용지지체 위에 도프를 코팅하여 중공사막을 형성시킨다. 본 발명에서 보강용지지체를 코팅할 때 사용되어지는 도프는 폴리머, 첨가제 및 용매로 구성되며, 여기서 폴리머는 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아크릴로나이트릴 공중합체, 폴리술폰, 술폰화폴리술폰, 폴리에테르술폰, PVDF(polyvinylidenefluoride), 셀룰로즈아세테이트, 셀룰로즈트리아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 상기 첨가제는 물, 메틸알콜, 에틸알콜, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린, 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP)류 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되며, 상기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP: N-methyl-2-pyrrolidone), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 클로로포름, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
셋째, 방사원액으로 고르게 코팅되어진 보강용지지체는 토출 직후 외부응고액(물과 첨가물)에 유입되면서 다공성 관형의 보강용지지체가 중공을 이루는 중공사막이 형성된다.
상기 서술한 방법에 따라 제조된 중공사막은 외표면에 중공사로 이루어진 관상형의 분리여과층이 형성되어 있고, 상기 분리여과층 내부에 표면 감량가공 처리된 다공성 보강용 지지체가 골고루 고착화되어 상기 분리여과층을 지지하며, 상기 보강용 지지체 내부에 중공이 형성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 중공사막은 보강용 지지체를 구비하여 강도가 우수하고, 저가의 소재를 사용하므로 생산속도, 생산 가격 등을 고려할 때 종래의 지지체로 사용되었던 브레이드에 비해 제조원가를 절감할 수 있으며, 특히 수용성 첨가제 및 감량가공 처리로 코팅층과의 고착율이 향상되어 코팅층이 벗겨지거나 탈착되지 않는다.
Claims (4)
- 보강용 지지체의 제조시 수용성 첨가제를 첨가하여 결합시킨 후, 물에 침적시켜 상기 수용성 첨가제를 용해시킴으로써 상기 보강용 지지체 내부에 공극을 조밀하게 형성시키는 단계 및상기 단계에서 공극이 형성된 보강용 지지체를 방사원액으로 코팅하여 분리여과층을 형성시키는 단계를 포함하는 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 수용성 첨가제는 Ca 또는 Na를 포함하는 수용성 첨가제인 것을 특징으로 하는 중공사막의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 보강용 지지체를 알칼리로 처리하여 표면 감량가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며, 수용성 첨가제로 처리되어 그 내부에 조밀하고 불규칙한 공극들이 형성된 다공성 보강용 지지체 및 상기 보강용 지지체 상에 코팅된 분리여과층을 포함하는 다공성 보강용 지지체를 가지는 중공사막.
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