KR101175866B1 - 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막 - Google Patents

관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막 Download PDF

Info

Publication number
KR101175866B1
KR101175866B1 KR1020100071356A KR20100071356A KR101175866B1 KR 101175866 B1 KR101175866 B1 KR 101175866B1 KR 1020100071356 A KR1020100071356 A KR 1020100071356A KR 20100071356 A KR20100071356 A KR 20100071356A KR 101175866 B1 KR101175866 B1 KR 101175866B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
knitted fabric
tubular knitted
hollow fiber
fiber membrane
yarn
Prior art date
Application number
KR1020100071356A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120009987A (ko
Inventor
권자영
이정재
임성한
Original Assignee
주식회사 효성
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 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020100071356A priority Critical patent/KR101175866B1/ko
Publication of KR20120009987A publication Critical patent/KR20120009987A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101175866B1 publication Critical patent/KR101175866B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B1/00—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/22—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes specially adapted for knitting goods of particular configuration
    • D04B1/225—Elongated tubular articles of small diameter, e.g. coverings or reinforcements for cables or hoses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/48—Polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B1/00—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/14—Other fabrics or articles characterised primarily by the use of particular thread materials
    • D04B1/16—Other fabrics or articles characterised primarily by the use of particular thread materials synthetic threads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/021—Pore shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/025—Finger pores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/026—Sponge structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

본 발명은 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 관형 편직물을 편직하고, 이를 이용하여 복합 중공사 막을 제조함으로써, 복합 중공사 막의 비표면적의 확대 및 박리강도의 향상을 도모할 수 있다.

Description

관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막 {Tubular Braid and Composite Hollow Fiber Membrane Using The Same}
본 발명은 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막에 관한 것이다.
일반적으로 분리막을 응용한 수처리는 물질의 선택 투과 메커니즘을 이용한 정화 기술인 것으로 잘 알려져 있다. 이때, 분리막을 이용한 수처리, 즉 오염수의 분리 기술은 전통적인 화학처리에서 사용되는 증류법에 비해 에너지 절감, 설비의 간소화, 운영의 효율성 등에서 경제적일 뿐만 아니라, 환경 보호 등의 사회적 요구에 부응하여 간단한 실험실 규모로부터 각종 산업분야의 규모에 이르기까지 폭넓은 연구와 실용화가 이루어지고 있다.
이러한 분리막으로는 형태학적으로 평막(flat sheet membrane), 관형막(tubular membrane), 중공사 막(hollow fiber membrane) 등이 있는데, 평막의 경우, 내오염성이 강하여 하수 및 폐수의 처리기술에 많이 응용되고 있으나, 단위 체적당 집적도가 낮아 경제적인 설치가 곤란하다. 중공사 막은 형태학적으로 실의 형상을 지니고 있고 단위 체적당 막을 많이 팩킹(packing)할 수 있어서 처리량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 중공사 막은 동일한 부피의 다른 막에 비해 막 표면적이 크고 모듈화하기 쉽다는 장점을 갖기 때문에, 최근 한외여과막을 중심으로 이에 대한 응용이 활발히 진행되고 있다.
그러나 중공사 막은 기계적 강도가 낮아 운전 도중에 쉽게 단사되는 사례가 빈번히 발생하고 있고, 특히 수처리 분야에 있어서 이러한 단점이 양질의 수질을 확보하는 데 있어서 저해 요소로 작용하고 있다. 이러한 중공사 막에 대한 기계적 강도의 향상에 대한 요구에 따라 기계적 강도가 우수한 편직물 또는 관형 편직물을 이용하여 중공사 막을 제조하는 복합 중공사 막이 제시되었다.
복합 중공사 막의 제조시, 표면적이 작은 0.5데니어 이상의 비가연사로 관형 편직물을 제조하면, 멤브레인과 관형 편직물 사이의 접촉면이 작아서 접착력이 약하고, 따라서 공정 도중에 멤브레인이 관형 편직물에서 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.
한편, 0.4데니어 이하의 극세사를 사용하면, 관형 편직물을 제조하는 도중에 극세사의 단사가 발생하고 단사끼리 뭉쳐져서 작업성이 떨어진다. 또한, 관형 편직물의 표면에 단사가 많이 생기기 때문에, 고분자 코팅시 코팅층 표면 위로 단사가 돌출하여 중공사 막의 불량이 증가한다.
본 발명의 하나의 목적은 기계적 강도, 특히 박리강도가 우수하고, 관형 편직물 표면 위로 돌출한 단사 모노필라멘트가 없어서 중공사 막의 균일한 품질 유지가 가능한 관형 편직물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 관형 편직물을 이용하여 기계적 강도가 향상된 복합 중공사 막을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 실키(silky)형, 아스킨(askin)형, 스타(star)형, 부정형, 편평사형 및 클로버(clover)형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 편직된 관형 편직물이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 편직된 관형 편직물 및 당해 관형 편직물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막으로 이루어진 복합 중공사 막이다.
본 발명의 구현예들에 의하면, 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트를 사용함으로써 고분자 용액과 관형 편직물 사이의 접촉면이 증가하여 관형 편직물과 고분자 수지 박막 사이의 박리강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 관형 편직물의 제조 도중에 발생하는 단사가 적어서 코팅층 밖으로 필라멘트가 돌출되지 않아 중공사 막의 균일한 품질을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 관형 편직물 표면에서 단사된 모노필라멘트를 제거하기 위한 추가의 공정이 필요하지 않아 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따르는 복합 중공사 막의 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 일 구현예에 의한 이형 단면 모노필라멘트의 단면도로, 각각 (a)실키형, (b)아스킨형, (c)스타형, (d)부정형, (e)편평사형 및 (f)클로버형 단면을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 관형 편직물 2: 고분자 수지 박막
3: 중공부
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예는 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 편직된 관형 편직물에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사 막의 단면도이다.
삭제
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사 막은 보강재인 관형 편직물(tubular braid: 1), 당해 관형 편직물(1)의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막(2) 및 처리된 물질을 수용하는 중공부(3)로 구성된다.
한편, 도 2의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 일 구현예에 의한 이형 단면 모노필라멘트의 단면도로, 각각 (a)실키형, (b)아스킨형, (c)스타형, (d)부정형, (e)편평사형 및 (f)클로버형 단면을 나타내고 있다.
관형 편직물(1)은 도 2에 도시된 단면 형태를 갖는 이형 단면 모노필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트를 편직한 것으로, 복합 중공사 막의 특성 향상에 기여하게 된다.
본 발명의 구현예에 의한 관형 편직물은 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트들로 구성되어 고분자 용액과 관형 편직물 사이의 접촉면적이 확대되고, 또한 도프액이 관형 편직물로 침투할 수 있어서 고분자 수지 박막과의 접착력을 향상시킬 수 있다. 따라서 종래의 보강 중공사 막의 단점으로 지적되는 박리강도를 향상시킬 수 있어서 하수의 종말처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유물질의 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과 및 수영장 물의 여과 등에 사용되어 우수한 처리 안정성을 확보할 수 있다.
관형 편직물(1)은 섬도가 0.01 내지 7데니어인 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트들로 구성되는 것이 바람직하다. 모노필라멘트의 섬도가 7데니어를 초과하는 경우에는 관형 편직물(1)을 이루고 있는 원사들의 간격이 넓어서 고분자가 쉽게 흡수되기 때문에, 관형 편직물(1)의 구멍이 고분자 수지로 채워져서 중공사 막의 역할을 제대로 하지 못하게 되고, 모노필라멘트의 섬도가 0.01데니어 미만인 경우에는 관형 편직물(1)을 이루고 있는 원사들이 너무 팩킹되어 고분자 수지가 관형 편직물로 흡수되기 어려워서 박리강도가 감소될 수 있다.
이러한 모노필라멘트 10 내지 300개로 이루어진 0.1 내지 500데니어의 멀티필라멘트를 2 내지 16개 합사하여 100 내지 800데니어의 원사(yarn)를 제조한다. 당해 원사의 섬도가 100데니어 미만인 경우에는 생산속도가 저하되고, 800데니어를 초과하면 관형 편직물(1)의 외부 직경이 확장됨에 따라 단위 체적당 집적도가 떨어질 수 있다.
이와 같이 제조된 원사 8 내지 40개를 편직하여 관형 편직물(1)을 제조한다.
본 발명의 일 구현예에 의한 관형 편직물(1)의 재질로는 극성기를 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 등을 예로 들 수 있으나 반드시 이들에 제한되는 것은 아니다. 비극성 분자쇄로 구성되는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등은 코팅층인 고분자 수지 박막층과의 접착 능력이 떨어지는 반면, 극성기를 포함하는 폴리에스터계 및 폴리아미드계 재질은 코팅층과의 계면 접착력이 우수하다.
본 발명의 일 실시예는 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트로 편직된 관형 편직물 및 당해 관형 편직물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막으로 이루어진 복합 중공사 막에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 고분자 수지 박막(2)이 관형 편직물(1)의 표면에 코팅되어 복합 중공사 막을 구성하는데, 고분자 수지 박막(2)은 복합 중공사 막의 기계적 강도, 막의 수투과성 및 여과 신뢰성에 영향을 미친다. 고분자 수지 박막(2)은 관형 편직물(1)에 비하여 기계적 강도는 낮지만, 고분자 수지 박막(2) 자체가 박리되거나 파손되지 않을 정도의 기계적 강도를 가지며,　복합 중공사 막의 인장강도 및 내압성 등을 보완한다.
수 투과성 및 여과 신뢰성과 관련하여, 관형 편직물(1)은 고분자 수지 박막(2)에 비하여 상대적으로 큰 공극을 갖기 때문에, 고분자 수지 박막(2)을 통과한 여과액은 큰 공극을 갖는 관형 편직물(1)을 큰 저항 없이 통과한다. 즉, 여과액의 수 투과도는 작은 공극을 갖는 고분자 수지 박막(2)에 의해 영향을 받게 되며, 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조와 다공도에 따라 전체 복합 중공사 막의 수 투과도가 결정된다.
이와 같은 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조와 다공도는 도프 용액의 조성에 따른 열역학적 안정성의 차이에 따라 결정된다. 보다 상세하게 설명하면, 도프 용액을 구성하는 용매 또는 첨가제들이 고분자와 강하게 상호작용하면 고분자와 응고조 용액과의 디믹싱(demixing) 지연효과로 인하여 스폰지 구조(sponge-like structure)를 형성하고, 도프 용액을 구성하는 용매 또는 첨가제들과 고분자와의 상호작용이 약해지면 디믹싱 효과가 급속하게 진행되어 핑거 구조(finger-like structure)를 형성한다. 스폰지 구조는 기계적 강도의 측면에서는 핑거 구조에 비하여 유리하지만, 수 투과도의 측면에서는 핑거 구조에 비하여 불리하다. 그 이유는, 스폰지 구조는 수리학적 저항이 핑거 구조에 비하여 강하게 걸리기 때문이다. 한편, 표면에 분포하는 표면 공경은 여과 특성의 신뢰성을 부여하는 데 있어서 중요한 역할을 한다. 즉, 동일한 분포를 갖는 표면 공경의 형성은 일정 크기 이상의 입자를 배제하여 수처리 공정에 있어서 수질 안정성을 부여한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 고분자 수지 박막(2)은 기계적 강도, 수 투과량, 여과 신뢰성을 동시에 발현하기 위해 하층에서 50 내지 190㎛까지는 스폰지 구조를 형성하고, 상단 0.1 내지 10㎛까지는 핑거 구조를 형성하여 표면 공경의 분포 분산도를 최소화할 수 있다. 표면층에는 공경이 0.01 내지 1㎛인 미세공이 형성되고, 내층에는 공경이 0.01 내지 10㎛인 미세공이 형성될 수 있다. 또한, 복합 중공사 막의 내층에 형성된 미세공의 직경을 중심 방향으로 갈수록 점진적으로 증대시켜 비대칭성을 크게 하면 수 투과도가 증진될 수 있다.
이어서, 고분자 수지 박막(2)은 관형 편직물(1)에 도포된 후에 응고과정을 거치게 되는데, 응고과정에서 유기용매가 빠져나가면서 그 내부에 공경이 형성된다. 이때, 고분자 수지 박막(2)의 표면층이 내층에 비하여 응고속도가 빠르기 때문에, 표면층의 공경이 내층의 공경에 비하여 상대적으로 작게 형성된다.
본 발명의 일 구현예에서, 고분자 수지 박막(2)의 두께는 10 내지 200㎛의 범위일 수 있는데, 고분자 수지 박막(2)의 두께가 10㎛보다 작을 경우에는 기계적 강도가 떨어지고, 200㎛보다 클 경우에는 수 투과도가 떨어질 수 있다. 고분자 수지 박막(2)이 관형 편직물(1) 속으로 침투하는 거리는 관형 편직물(1)의 두께(즉, 관형 편직물(1)의 외부 직경과 내부 직경의 차)의 10 내지 30% 범위일 수 있는데, 침투 거리가 관형 편직물(1)의 두께의 10% 미만인 경우에는 기계적 강도가 떨어지고, 30%를 초과하는 경우에는 수 투과도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 고분자 수지 박막(2)은 고분자 수지, 유기용매, 및 첨가제인 폴리비닐 피롤리돈과 친수성 화합물로 구성되는 도프 용액이 관형 편직물(1)의 표면에 코팅되어 형성된다.
본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사 막의 제조공정은, 이중 관형 노즐의 중앙부로 관형 편직물(1)을 통과시키는 동시에, 도프 용액을 관형 편직물(1)의 표면으로 유입시켜 관형 편직물(1)의 표면에 도프 용액을 코팅하는 단계를 포함한다. 이어서, 도프 용액을 노즐 외부의 공기 속으로 토출시키고, 외부 응고액으로 응고시킨 다음, 수세, 건조시키는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 사용 가능한 도프 용액은 고분자 수지와 첨가제인 폴리비닐 피롤리돈 및 친수성 화합물을 유기용매에 용해시켜 제조한다. 도프 용액의 구성 성분들의 바람직한 함량 범위는 고분자 수지 10 내지 50중량%, 폴리비닐 피롤리돈 및 친수성 화합물 1 내지 30중량% 및 유기용매 20 내지 89중량%이지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
고분자 수지로는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 이용할 수 있다.
유기용매로는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 및 디메틸아크릴아미드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 표면 공경 형성제로는 물 또는 폴리피롤리돈계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 이용할 수 있으며, 폴리피롤리돈 화합물이 1% 미만인 경우에는 표면 공경이 균일하게 형성되지 않으며, 폴리피롤리돈 화합물이 30% 이상인 경우에는 박막의 취성(Brittleness) 증가로 인해 기계적 강도가 떨어진다.
이하에서 본 발명의 이해를 돕기 위하여 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하는데, 본 발명에 따르는 실시예들은 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
섬도가 1.4데니어인 실키형 가연사 모노필라멘트 36필라로 이루어진 50데니어의 멀티필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 이어서, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외부 직경이 1.9mm로 되도록 편직한 관형 편직물을 준비하였다.
도프 용액으로는 고분자 수지로서의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 16wt%와 첨가제로서의 폴리비닐피롤리돈 12wt%을 50℃에서 디메틸아세트아미드 72wt% 용매에 충분히 용해시키고, 디게싱(degasing)하여 제조 도중에 발생한 가스를 제거한 다음, 상온에 방치하였다.
제조된 도프 용액을 2중 관형 노즐에 공급하고 중앙부에는 편직한 관형 편직물을 통과시킴으로써 관형 편직물의 외부에 도프 용액을 코팅하였다. 이때, 코팅층의 두께는 0.2mm로 하였다. 에어갭 5cm를 통과시킨 편직물을 30℃의 외부 응고조에서 응고시켰다. 이어서, 잔류 용매와 첨가제를 제거하기 위해, 하루 동안 60℃의 열수장치에서 후처리를 실시하였고, 20wt% 알코올 수용액에 2시간 동안 침적시킨 다음, 40℃의 건조기에서 하루 동안 건조시켜 복합 중공사 막을 제조하였다.
실시예 2
섬도가 0.5데니어인 아스킨형 비가연사 모노필라멘트 100필라로 이루어진 50데니어의 멀티필라멘트 6가닥을 합사하여 원사 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 이어서, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외부 직경이 1.9mm로 되도록 편직한 관형 편직물을 준비하였다.
도프 용액으로는 고분자 수지로서의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 16wt%와 첨가제로서의 폴리비닐피롤리돈 12wt%을 50℃에서 디메틸아세트아미드 72wt% 용매에 충분히 용해시키고, 디게싱하여 제조 도중에 발생한 가스를 제거한 다음, 상온에 방치하였다. 제조된 도프 용액을 2중 관형 노즐에 공급하고 중앙부에는 편직한 관형 편직물을 통과시킴으로써 관형 편직물의 외부에 도프 용액을 코팅하였다. 이때, 코팅층의 두께는 0.2mm로 하였다. 에어갭 5cm를 통과시킨 편직물을 30℃의 외부 응고조에서 응고시켰다. 이어서, 잔류 용매와 첨가제를 제거하기 위해, 하루 동안 60℃의 열수장치에서 후처리를 실시하였고, 20wt% 알코올 수용액에 2시간 동안 침적시킨 다음, 40℃의 건조기에서 하루 동안 건조시켜 복합 중공사 막을 제조하였다.
실시예 3
섬도가 2데니어인 클로버형 비가연사 모노필라멘트 25필라로 이루어진 50데니어의 멀티필라멘트 6가닥을 합사하여 원사 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 이어서, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외부 직경이 1.9mm로 되도록 편직한 관형 편직물을 준비하였다.
도프 용액으로는 고분자 수지로서의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 16wt%와 첨가제로서의 폴리비닐피롤리돈 12wt%을 50℃에서 디메틸아세트아미드 72wt% 용매에 충분히 용해시키고, 디게싱하여 제조 도중에 발생한 가스를 제거한 다음, 상온에 방치하였다. 제조된 도프 용액을 2중 관형 노즐에 공급하고 중앙부에는 직조한 관형 편직물을 통과시킴으로써 관형 편직물의 외부에 도프 용액을 코팅하였다. 이때, 코팅층의 두께는 0.2mm로 하였다. 에어갭 5cm를 통과시킨 편직물을 30℃의 외부 응고조에서 응고시켰다. 이어서, 잔류 용매와 첨가제를 제거하기 위해, 하루 동안 60℃의 열수장치에서 후처리를 실시하였고, 20wt% 알코올 수용액에 2시간 동안 침적시킨 다음, 40℃의 건조기에서 하루 동안 건조시켜 복합 중공사 막을 제조하였다.
비교예 1
섬도가 1.4데니어인 PET 모노필라멘트 36가닥으로 이루어진 50데니어의 연신사 멀티필라멘트 6가닥을 합사하여 원사 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 이어서, 제조된 원사 26가닥을 사용하여 외부 직경이 1.9mm가 되도록 편직한 관형 편직물을 준비하였다. 이후의 과정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 실시하여 복합 중공사 막을 얻었다.
비교예 2
섬도가 0.5데니어인 PET 모노필라멘트 100필라로 이루어진 50데니어의 꼬임특성이 있는 원사 6가닥을 합사하여 원사 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 동일한 방법으로 삼각형 구조의 원사를 합사하여 원사 1개의 총 섬도가 300데니어로 되도록 하였다. 이어서, 제조돤 원사 26가닥을 사용하여 외부 직경이 1.9mm로 되도록 편직한 관형 편직물을 준비하였다. 이후의 과정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 실시하여 복합 중공사 막을 얻었다.
<복합 중공사 막의 물성 평가 방법>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합 중공사 막의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
실험예 1 - 박리강도
관형 편직물로부터 고분자 수지 박막이 박리되는 순간의 하중을 인장시험기를 이용하여 측정하였고, 이를 전단력이 가해지는 면적(㎡)으로 나누어 박리강도를 계산하였다. 구체적인 측정 조건을 하기 표 1에 표시하였다.
측정 기기 제조사 인스트론
로드셀 1KN
크로스 헤드 속도 25mm/min
파지거리 50mm
시편 제조 직경 6mm의 폴리프로필렌 튜브에 복합 중공사 막 1가닥을 접착부 길이가 10mm로 되도록 폴리우레탄 수지로 접착, 고정하여 제조
박리강도는 시편 인장시 코팅된 고분자 수지 박막에 가해지는 단위 면적당 전단력(Shear Strength)으로 정의되고, 전단력이 가해지는 면적(m2)은 π×복합 중공사 막의 외부 직경(m)×복합 중공사 막의 접착부 길이(m)로 계산하였다. 계산식은 다음과 같다.
* 박리강도 (Pa) = 항복점의 하중 (kg) / 전단력이 가해지는 면적 (m2)
실험예 - 도프 용액의 침투성
제조된 복합 중공사 막의 단면을 절단하고 현미경을 통해 도프 용액이 관형 편직물 속으로 침투한 정도를 관찰하였다.
실험예 3 - 스티프니스( Stiffness )
스티프니스는 인스트론사에서 제공되는 샘플 홀더를 이용하여 복합 중공사 막을 압축 방향으로 눌러서(Compression mode) 굽힘이 발생할 때 생기는 최대 하중으로 평가하였다. 구체적인 측정 조건은 하기 표 2에 기재하였다.
측정 기기 제조사 인스트론
로드셀 10KN
크로스 헤드 속도 25mm/min
파지거리 50mm
시편 제조 직경 6mm의 폴리프로필렌 튜브에 복합 중공사 막 1가닥을 접착부 길이가 10mm로 되도록 폴리우레탄 수지로 접착, 고정하여 제조
실험예 4 - 투수량
막 면적 0.0057m2의 소형 가압 모듈을 제작하여 압력계가 부착된 장치에 위치시켰다. 막간 차압을 100kPa로 일정하게 유지하고　24±1℃의 RO수를 공급하여 2분 동안의 투수량을 측정하였다. 투수량 단위는　LMH (L/m2×h)이다.
모노필라멘트의 데니어 박리강도(Mpa) 도프 용액의
침투 여부		 스티프니스(kg) 투수량(LMH)
실시예 1 1.4 1.34 미침투 0.128 535
실시예 2 0.5 1.31 미침투 0.101 543
실시예 3 2 1.29 미침투 0.157 533
비교예 1 1.4 1.11 미침투 0.131 531
비교예 2 0.5 1.21 미침투 0.109 523
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 복합 중공사 막의 경우, 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 가연 또는 비가연 모노필라멘트를 사용하여 비표면적을 확대시킴으로써 박리강도의 증진을 도모할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 비가연사 모노필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트로 편직된 관형 편직물.
  3. 제2항에 있어서, 모노필라멘트가, 섬도가 0.01 내지 7데니어인 것을 특징으로 하는 관형 편직물.
  4. 제2항에 있어서, 멀티필라멘트가 모노필라멘트를 10 내지 300개 조합하여 이루어지며, 이의 섬도가 0.1 내지 500데니어인 것을 특징으로 하는 관형 편직물.
  5. 제2항에 있어서, 8 내지 40개의 원사(yarn)들을 편직함으로써 제조되고, 각각의 원사가 멀티필라멘트를 2 내지 16개 합사함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 관형 편직물.
  6. 제5항에 있어서, 원사들 각각의 섬도가 100 내지 800데니어인 것을 특징으로 하는 관형 편직물.
  7. 제2항에 있어서, 재질이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 나일론인 것을 특징으로 하는 관형 편직물.
  8. 삭제
  9. 실키형, 아스킨형, 스타형, 부정형, 편평사형 및 클로버형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 형태를 갖는 이형 단면사의 비가연사 모노필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트로 편직된 관형 편직물과 당해 관형 편직물의 표면에 10 내지 200㎛의 두께로 코팅된 고분자 수지 박막층으로 이루어지는 복합 중공사 막.
  10. 제9항에 있어서, 모노필라멘트가, 섬도가 0.01 내지 7데니어인 것을 특징으로 하는 복합 중공사 막.
  11. 제9항에 있어서, 멀티필라멘트가 모노필라멘트를 10 내지 300개 조합하여 이루어지며, 이의 섬도가 0.1 내지 500데니어인 것을 특징으로 하는 복합 중공사 막.
  12. 제9항에 있어서, 관형 편직물이 8 내지 40개의 원사들을 편직함으로써 제조되고, 각각의 원사가 멀티필라멘트를 2 내지 16개 합사함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 중공사 막.
  13. 제12항에 있어서, 원사들 각각의 섬도가 100 내지 800데니어인 것을 특징으로 하는 복합 중공사 막.
  14. 제9항에 있어서, 고분자 수지 박막이 하층에서 50 내지 190㎛까지는 스폰지 구조(sponge-like structure)를 형성하고 상단 0.1 내지 10㎛까지는 핑거 구조(finger-like structure)를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사 막.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020100071356A 2010-07-23 2010-07-23 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막 KR101175866B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100071356A KR101175866B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100071356A KR101175866B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120009987A KR20120009987A (ko) 2012-02-02
KR101175866B1 true KR101175866B1 (ko) 2012-08-21

Family

ID=45834683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100071356A KR101175866B1 (ko) 2010-07-23 2010-07-23 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101175866B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120009987A (ko) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2630418C (en) A braid-reinforced composite hollow fiber membrane
KR101373402B1 (ko) 관형 편물 및 그를 이용한 복합 중공사막
KR100846300B1 (ko) 편물로 보강된 복합 중공사막
KR100872304B1 (ko) 편물로 보강된 복합 중공사막
KR101937655B1 (ko) 복합 중공사막 및 그 제조방법
KR101693048B1 (ko) 관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막
KR101206656B1 (ko) 관형 편직물을 이용하는 복합 중공사막의 제조방법 및 그로부터 제조된 복합 중공사막
KR101050591B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용한 복합 중공사막
KR101175866B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사 막
KR101178653B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용한 복합 중공사 막
KR101226400B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사막
KR101213851B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사막
KR20110076461A (ko) 관형 편직물 및 이를 이용한 복합 중공사막
KR100977397B1 (ko) 환형편직물로 지지되는 대칭형 다공성 중공사막 및 그제조방법
KR101226357B1 (ko) 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사막
KR20110078834A (ko) 관형 편직물 및 이를 이용하는 복합 중공사막
KR20130038078A (ko) 내구성이 향상된 다공성 분리막 제조방법
KR20100108649A (ko) 복합 중공사막 및 그 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: 20150720

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160713

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170712

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 8