KR101328751B1 - Manufacturing method of metallic hollow fiber preventing bending - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사법에 의한 금속 중공사 여과재의 제조 시 보빈에 권취 후 발생하는 금속중공사 전구체의 휨 현상 및 절사현상을 해결할 수 있는 금속 중공사 여과재를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a metal hollow fiber filter medium that can solve the warpage and cut-off of the metal hollow fiber precursor generated after the winding in the bobbin during the production of the metal hollow fiber filter medium by the spinning method.

Description

휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법{Manufacturing method of metallic hollow fiber preventing bending}Manufacturing method of metallic hollow fiber preventing bending

본 발명은 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사법에 의한 금속 중공사 여과재의 제조 시 금속 중공사의 표면이 매우 거칠어지거나 보빈에 권취 또는 자유방사 후 발생하는 금속중공사 전구체의 휨 현상 및 절사현상을 해결할 수 있는 금속 중공사 여과재를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a metal hollow fiber filter medium to prevent bending, and more particularly, when the metal hollow fiber filter medium is produced by the spinning method, the surface of the metal hollow yarn becomes very rough or the metal is generated after winding or free spinning on a bobbin. It is to provide a method for manufacturing a metal hollow fiber filter medium that can solve the warpage phenomenon and the cutting out of the hollow fiber precursor.

중공사막이란 통상적으로 마카로니처럼 가운데 부분이 공동으로 되어 있는 실의 형태로 제작된 것으로 미세한 불순물을 제거하기 위한 투과막으로 주로 사용되고 있으며, 고분자 중공사막, 세라믹 중공사막 및 금속 중공사막으로 분류할 수 있다.Hollow fiber membrane is generally manufactured in the form of a thread having a central part like a macaroni. It is mainly used as a permeable membrane for removing fine impurities, and can be classified into a polymer hollow fiber membrane, a ceramic hollow fiber membrane, and a metal hollow fiber membrane. .

일반적으로 고분자 중공사 분리막은 인장강도가 약하여 절단의 위험이 크고, 막의 오염이 발생할 경우 역세척 방법에 의한 투과유량 회복이 어려운 단점이 있다. 또한, 높은 역세척 압력에 의해 기공이 붕괴될 위험이 있으며 화학적 세척의 경우 기공의 형태 및 물성이 변하는 문제가 있었다.In general, polymer hollow fiber membranes have a weak tensile strength and thus have a high risk of cutting, and in case of contamination of the membrane, it is difficult to recover permeate flow rate by a backwash method. In addition, there is a risk that the pores are collapsed by high backwash pressure, and in the case of chemical washing, there was a problem in changing the form and physical properties of the pores.

나아가, 고분자 중공사 분리막은 온도 저항성이 높지 않아 고온의 처리물질에 사용될 수 없으며, 절사의 위험이 없는 보강재 보강형 중공사 분리막의 경우 역세척 방법에 의하여 역세척할 시, 보강재로부터 고분자 분리막 코팅층이 벗겨져 사용할 수 없는 문제가 있었다. 이러한 종래의 문제점을 개선한 세라믹 분리막의 경우 고분자 분리막의 단점을 어느 정도 극복할 수 있지만 사용중 깨지는 문제가 발생하여 그 사용이 극히 제한적이다.Furthermore, the polymer hollow fiber membrane is not high in temperature resistance and cannot be used for high temperature treatment materials. In the case of the reinforcement-reinforced hollow fiber membrane with no risk of cutting off, the polymer membrane coating layer is formed from the reinforcement material when backwashed by a backwash method. There was a problem that peeled off and could not use. In the case of improving the conventional problem, the ceramic separator may overcome some of the disadvantages of the polymer separator, but the use of the ceramic separator is extremely limited due to the problem of cracking during use.

금속 분리막은 주로 튜브형태로서 독일의 GKN에서 생산이 되고 있지만, 방사법이 아니고 일정틀에 금속입자를 압착하여 성형한 후 고온 및 고압에서 소결하는 방식을 택하고 있어서 생산방법상 제조단가가 매우 높고 고분자 중공사 분리막에 비해서 직경이 매우 큰 튜브 형태이므로 단위 부피당 충전밀도(packing density)가 매우 작아서 수처리 분야에 사용할 경우 경쟁력이 떨어져서 고분자 분리막으로 사용이 불가한 특수한 경우에만 사용이 되고 있다.
Metal separators are produced in GKN, Germany, mainly in the form of tubes, but they are not spinning but are formed by pressing and molding metal particles on a certain frame and then sintering at high temperature and high pressure. Since the diameter of the tube is much larger than that of the hollow fiber membrane, the packing density per unit volume is very small. Therefore, it is used only in a special case in which it cannot be used as a polymer membrane due to its low competitiveness in the water treatment field.

상기 분말소결방법에 의한 금속분리막의 제조공정의 문제점을 극복하기 위하여 한국등록특허 제10-0562043호에서는 방사법에 의한 금속중공사의 제조방법을 개시하고 있다. 방사법은 상술한 분말소결방법에 비하여 30% 이상의 생산비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 단위부피당 충전밀도가 높아 산업분야에서 널리 활용될 수 있다. 구체적으로 방사법은 금속 전구체 용액을 방사노즐을 통해 자유 방사를 통하여 응고시킨 후 이를 하루동안 물속에 침적하여 전구체를 제조하거나 이를 보빈에 권취하게 된다. 그러나 종래의 방사법에 의하여 금속 중공사를 제조하는 경우 응고과정 또는 보빈권취 과정등을 통해 금속 중공사의 표면이 지나치게 거칠어질 뿐 아니라 이들 과정에서 금속 중공사 전구체가 휘는 현상이 발생하는 문제가 있었다.
In order to overcome the problems of the manufacturing process of the metal separation membrane by the powder sintering method, Korean Patent No. 10-0562043 discloses a manufacturing method of metal hollow fiber by the spinning method. The spinning method can reduce the production cost more than 30% compared to the powder sintering method described above, and can be widely used in the industrial field due to the high packing density per unit volume. Specifically, the spinning method coagulates a metal precursor solution through free spinning through a spinning nozzle, and then deposits it in water for one day to prepare a precursor or to wind it into a bobbin. However, when the metal hollow fiber is manufactured by the conventional spinning method, not only the surface of the metal hollow yarn is excessively roughened through a coagulation process or a bobbin winding process, but there is a problem that the metal hollow fiber precursor is bent in these processes.

구체적으로, 도 1은 종래의 자유방사에 의한 금속 중공사 전구체 수집 공정의 사진이다. 종래의 방사법을 이용하여 전구체를 제조할 경우 제조된 금속 중공사 전구체 권출 과정에서 전구체의 직진성을 강제로 부여하여야 하는 공정상의 문제를 포함할 뿐만 아니라 절사의 가능성을 내재한다. 또한 수축방향을 제공하여 휨현상을 유발하고 전구체의 표면이 매끄럽지 않은 문제점이 있었다. Specifically, Figure 1 is a photograph of a conventional metal hollow fiber precursor collection process by free spinning. When the precursor is prepared using a conventional spinning method, not only the process problem of forcibly imparting the straightness of the precursor in the process of unwinding the metal hollow fiber precursor prepared, but also inherent in the possibility of cutting. In addition, there is a problem that the deflection phenomenon is provided by providing a shrinking direction and the surface of the precursor is not smooth.

도 2는 자유방사를 통하여 제조된 금속 중공사 전구체를 이용하여 제작된 금속중공사의 사진으로서 휨현상이 유발된 금속 중공사 전구체의 사진이다.FIG. 2 is a photograph of a metal hollow fiber precursor fabricated using a metal hollow fiber precursor prepared by free spinning, which is a warpage phenomenon.

한편, 종래의 금속중공사 전구체를 이용한 방사에서는 보빈을 이용한 권취를 통하여 중공사를 수집한다. 도 3은 종래의 보빈에서 금속 중공사가 권취되는 권취부의 사시도이고, 도 4는 상기 권취부의 단면도이다. 하지만 메탈 입자가 포함된 용액을 이와 같이 보빈에 권취할 경우, 방사된 전구체 표면이 매끄럽지 않거나 절사되어 적용에 어려움을 가지고 있었다. 또한 휨현상이 발생하는 문제가 있었다.
On the other hand, in the conventional spinning using a metal hollow fiber precursor, hollow fiber is collected by winding using a bobbin. 3 is a perspective view of a winding unit in which a metal hollow yarn is wound in a conventional bobbin, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the winding unit. However, when the solution containing the metal particles are wound in the bobbin as described above, the surface of the emitted precursor is not smooth or cut off, which makes it difficult to apply. In addition, there was a problem that the bending phenomenon occurs.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 해결하려는 과제는 종래의 방사법에 의한 금속 중공사 여과재의 제조 시 금속 중공사의 표면이 매우 거칠어지거나 보빈에 권취 또는 자유방사 후 발생하는 금속중공사 전구체의 휨 현상 및 절사현상이 발생되지않고 균일하게 금속 중공사 여과재를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the first problem to be solved of the present invention is to produce a metal hollow fiber filter medium by the conventional spinning method, the surface of the metal hollow yarn becomes very rough or occurs after winding or free spinning on the bobbin It is to provide a method for uniformly manufacturing the metal hollow fiber filter medium without bending and cutting of the metal hollow fiber precursor.

본 발명의 두번째 해결하려는 과제는 본 발명의 금속 중공사 여과재를 채용한 선박 밸러스트(ballast) 수처리용 장치를 제공하는 것이다.
The second problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus for treating water ballast (ballast) using the metal hollow fiber filter medium of the present invention.

본 발명의 두번째 해결하려는 과제는 본 발명의 금속 중공사 여과재를 채용한 선박 밸러스트(ballast) 수처리용 장치를 제공하는 것이다.
The second problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus for treating water ballast (ballast) using the metal hollow fiber filter medium of the present invention.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 전이금속, 이들의 산화물 및 합금으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속분말, 고분자 바인더를 용매에 분산시켜 금속 전구체 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 금속 전구체 용액 및 고분자 코팅액을 다중방사노즐을 이용하여 동시에 방사하되, 방사 후 고분자 코팅액이 금속 중공사 전구체의 표면에 코팅될 수 있도록 고분자 코팅액을 다중방사노즐의 최외곽 주입부로 주입하여 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계; (3) 상기 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 고온에서 처리하여 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켜 다공성을 갖는 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자가 산화된 금속 중공사 전구체를 소결하는 단계;를 포함하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of (1) preparing a metal precursor solution by dispersing any one or more metal powder, polymer binder selected from the group consisting of transition metals, oxides and alloys thereof in a solvent; (2) while simultaneously spinning the metal precursor solution and the polymer coating solution using the multi-radiation nozzle, injecting the polymer coating solution into the outermost injection portion of the multi-radiation nozzle so that the polymer coating solution can be coated on the surface of the metal hollow fiber precursor after spinning Preparing a metal hollow fiber precursor coated with a polymer; (3) treating the polymer-coated metal hollow fiber precursor at a high temperature to oxidize the polymer binder and the coated polymer to produce a metal hollow fiber precursor having porosity; And (4) sintering the metal hollow fiber precursor in which the polymer binder and the coated polymer are oxidized.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 바인더는 상기 산화온도에서 산화되는 합성 고분자일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer binder may be a synthetic polymer oxidized at the oxidation temperature.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 바인더는 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 및 폴리에테르계로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer binder is selected from the group consisting of polysulfone-based, polyamide-based, polyolefin-based, polyimide-based, cellulose acetate-based, polyvinyl-based, polystyrene-based, and polyether-based It may be any one or more selected.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 코팅액의 고분자는는 상기 (3)단계의 산화온도 및 그 이하에서 열분해될 수 있는 물질일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer of the polymer coating liquid may be a material that can be thermally decomposed at the oxidation temperature of step (3) and below.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 코팅액의 고분자는는 500℃ 이하에서 열분해될 수 있는 물질일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer of the polymer coating liquid may be a material that can be thermally decomposed at 500 ℃ or less.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 코팅액의 고분자는 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 폴리에테르계 및 열가소성 엘라스토머로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 이 경우 상기 열가소성 엘라스토머는 나일론계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머, 폴리올레핀계 알라스토머, PET계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, PVC계 엘라스토머일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer of the polymer coating solution is polysulfone, polyamide, polyolefin, polyimide, cellulose acetate, polyvinyl, polystyrene, polyether and thermoplastic The elastomer may be any one or more selected from the group consisting of elastomers, in which case the thermoplastic elastomer may be a nylon elastomer, a silicone elastomer, a polyolefin elastomer, a PET elastomer, a polyurethane elastomer, or a PVC elastomer.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2)단계와 (3)단계 사이에 상기 고분자로 코팅된 금속 중공사 전구체를 보빈에 권취 및 권출하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, it may further comprise winding and unwinding the metal hollow fiber precursor coated with the polymer in the bobbin between the step (2) and (3).

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전이금속은 3주기 내지 5주기 전이금속일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the transition metal may be a 3 to 5 cycle transition metal.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전이금속은 니켈, 티타늄, 알루미늄, 구리, 철 및 스테인레스스틸 중 어느 하나일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the transition metal may be any one of nickel, titanium, aluminum, copper, iron and stainless steel.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 금속분말의 평균입경이 0.005 ~ 20 ㎛일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the average particle diameter of the metal powder may be 0.005 ~ 20 ㎛.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매는 극성용매일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 1-트리데칸올 및 테르핀올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the solvent may be a polar solvent, more preferably the polar solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide , 1-tridecanol and terpinol may be any one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 금속 전구체 용액은 금속분말 100 중량부에 대하여 고분자 5 ~ 50 중량부 및 용매 34 ~ 80 중량부를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the metal precursor solution of step (1) may include 5 to 50 parts by weight of polymer and 34 to 80 parts by weight of solvent based on 100 parts by weight of the metal powder.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 중방사노즐은 내부에 중공을 형성하기 위한 내부응고액 주입부가 구비된 경우 3중 방사노즐, 4중 방사노즐 또는 5중 방사노즐일 수 있으며, 내부에 중공을 형성하기 위한 밀폐부가 구비된 경우 2중 방사노즐, 3중 방사노즐 또는 4중 방사노즐일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the central spinning nozzle may be a triple spinning nozzle, a quadruple spinning nozzle or a five spinning nozzle when the internal coagulating fluid injection unit is provided to form a hollow therein. In the case where the sealing part for forming a hollow is provided, the nozzle may be a double spinning nozzle, a triple spinning nozzle or a quadruple spinning nozzle.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계의 고분자 코팅층의 두께는 0.1 ~ 500 ㎛일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the thickness of the polymer coating layer of the step (2) may be 0.1 ~ 500 ㎛.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (3) 단계에서 300 ~ 700 ℃에서 고분자를 산화시킬 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer may be oxidized at 300 to 700 ° C. in the step (3).

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (4) 단계의 소결온도는 700 ~ 1400 ℃일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the sintering temperature of step (4) may be 700 ~ 1400 ℃.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 금속 중공사 여과재를 포함하는 선박 밸러스트(ballast) 수처리용 장치를 제공한다.
According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for treating a ballast water vessel comprising the metal hollow fiber filter medium of the present invention.

본 발명의 방법으로 제조된 금속중공사는 방사법에 의한 금속 중공사 여과재의 제조 시 다중방사노즐을 통하여 금속 중공사 전구체를 방사하는 동시에 전구체의 표면에 고분자가 코팅되므로 코팅된 고분자가 응고 등 이후 공정에서 전구체의 표면이 거칠어지지 않도록 지지하는 효과를 가진다. The metal hollow fiber produced by the method of the present invention is a method of spinning the metal hollow fiber precursor through a multi-radiation nozzle during the production of the metal hollow fiber filter medium by the spinning method and at the same time the polymer is coated on the surface of the precursor, so that the coated polymer is solidified after the process In the effect of supporting the surface of the precursor is not rough.

이에 더하여, 이후 보빈에 권취하지 않고 자유방사하거나 보빈에 권취 및 권출 후 발생하는 금속중공사의 휨 현상 및 절사현상을 해결할 수 있어 불량품의 양산을 최소화할 수 있다.
In addition, it is possible to minimize the mass production of defective products can be solved after the free spinning without winding on the bobbin or the bending phenomenon and cutting of the hollow metal fiber generated after winding and unwinding on the bobbin.

도 1은 종래의 자유방사에 의한 전구체 수집 공정의 사진이다.
도 2는 자유방사를 통하여 제조된 금속 중공사 전구체를 이용하여 제작된 금속중공사의 사진이다.
도 3은 종래의 금속중공사의 제조 시 사용되던 보빈에 포함된 권취부의 사시도이고, 도 4는 권취부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 2중방사노즐의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 3중방사노즐의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 3중방사노즐의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 4중방사노즐의 단면도이다.
1 is a photograph of a precursor collection process by a conventional free spinning.
2 is a photograph of a metal hollow fiber manufactured using a metal hollow fiber precursor prepared through free spinning.
3 is a perspective view of a winding part included in a bobbin used in manufacturing a conventional hollow metal fiber, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the winding part.
5 is a cross-sectional view of a dual spinning nozzle according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a triple spinning nozzle according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a triple spinning nozzle according to another preferred embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a quadruple spinning nozzle according to another preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이, 종래의 구체적으로 방사법은 금속 전구체 용액을 방사노즐을 통해 자유 방사를 통하여 응고시킨 후 이를 하루동안 물속에 침적하여 전구체를 제조하거나 이를 보빈에 권취하게 된다. 그러나 종래의 방사법에 의하여 금속 중공사를 제조하는 경우 응고과정 또는 보빈권취 과정등을 통해 금속 중공사의 표면이 지나치게 거칠어질 뿐 아니라 이들 과정에서 금속 중공사 전구체가 휘거나 절삭되는 문제가 있었다.
As described above, in the conventional spinning method, the metal precursor solution is solidified through free spinning through a spinning nozzle and then deposited in water for one day to prepare a precursor or to wind it into a bobbin. However, when the metal hollow fiber is manufactured by the conventional spinning method, not only the surface of the metal hollow yarn is excessively roughened through a solidification process or a bobbin winding process, but also a metal hollow fiber precursor is bent or cut in these processes.

이에 본 발명에서는 (1) 전이금속, 이들의 산화물 및 합금으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속분말, 고분자 바인더를 용매에 분산시켜 금속 전구체 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 금속 전구체 용액 및 고분자 코팅액을 다중방사노즐을 이용하여 동시에 방사하되, 방사 후 고분자 코팅액이 금속 중공사 전구체의 표면에 코팅될 수 있도록 고분자 코팅액을 다중방사노즐의 최외곽 주입부로 주입하여 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계; (3) 상기 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 고온에서 처리하여 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켜 다공성을 갖는 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자가 산화된 금속 중공사 전구체를 소결하는 단계;를 포함하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법을 제공한다. 이를 통해 방사법에 의한 금속 중공사 여과재의 제조 시 다중방사노즐을 통하여 금속 중공사 전구체의 생성되 동시에 전구체의 표면에 고분자가 코팅되므로 코팅된 고분자가 응고 등 이후 공정에서 전구체의 표면이 거칠어지지 않도록 지지하는 효과를 가진다. 이에 더하여, 이후 보빈에 권취하지 않고 자유방사하거나 보빈에 권취 및 권출 후 발생하는 금속중공사의 휨 현상 및 절사현상을 해결할 수 있어 불량품의 양산을 최소화할 수 있다.
Thus, the present invention comprises the steps of (1) preparing a metal precursor solution by dispersing any one or more metal powder, polymer binder selected from the group consisting of transition metals, oxides and alloys thereof in a solvent; (2) while simultaneously spinning the metal precursor solution and the polymer coating solution using the multi-radiation nozzle, injecting the polymer coating solution into the outermost injection portion of the multi-radiation nozzle so that the polymer coating solution can be coated on the surface of the metal hollow fiber precursor after spinning Preparing a metal hollow fiber precursor coated with a polymer; (3) treating the polymer-coated metal hollow fiber precursor at a high temperature to oxidize the polymer binder and the coated polymer to produce a metal hollow fiber precursor having porosity; And (4) sintering the metal hollow fiber precursor in which the polymer binder and the coated polymer are oxidized. When the metal hollow fiber filter medium is produced by the spinning method, the metal hollow fiber precursor is produced through the multi-radiation nozzle and the polymer is coated on the surface of the precursor, so that the coated polymer is not coarsened in a subsequent process such as solidification. Has the effect of In addition, it is possible to minimize the mass production of defective products can be solved after the free spinning without winding on the bobbin or the bending phenomenon and cutting of the hollow metal fiber generated after winding and unwinding on the bobbin.

먼저, (1) 단계로서 전이금속, 이들의 산화물 및 합금으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속분말과 고분자 바인더를 용매에 분산시켜 금속 전구체 용액을 제조한다.First, as step (1), any one or more metal powders and polymer binders selected from the group consisting of transition metals, oxides and alloys thereof are dispersed in a solvent to prepare a metal precursor solution.

본 발명에 사용될 수 있는 금속분말은 금속 중공사에 사용될 수 있는 전이금속, 이들의 산화물, 및 합금을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 전이금속은 3주기 내지 5주기 전이금속일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 전이금속은 니켈, 티타늄, 알루미늄, 구리, 철 및 스테인레스스틸 중 어느 하나일 수 있으며, 가장 바람직하게는 생산되는 금속의 단가가 매우 저렴하여 제조단가를 현저하게 낮출 수 있으며 기공크기의 균일성을 확보할 수 있는 니켈을 사용하는 것이 보다 바람직하다. The metal powder which can be used in the present invention can be used alone or in combination of transition metals, oxides and alloys thereof which can be used in metal hollow fibers. Preferably, the transition metal may be a transition metal of three to five cycles, more preferably the transition metal may be any one of nickel, titanium, aluminum, copper, iron and stainless steel, It is more preferable to use nickel capable of remarkably lowering the cost of production and securing uniformity of pore size.

또한, 상기 금속분말의 입자크기는 평균입경이 0.005 ∼ 20 ㎛ 범위를 유지하는 것이 바람직하다, 상기 입자크기가 0.005 ㎛ 미만이면 금속분말의 단가가 너무 높아서 경제성이 떨어지고 금속분말의 함량을 높이기가 어려워 최종 금속막의 강도가 현저하게 감소하며 소결이 이루어지지 않는 문제점을 가지며, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 기공크기가 5 ㎛ 이상으로 형성되어 수처리에 사용하기에 너무 기공이 큰 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
In addition, the particle size of the metal powder is preferably maintained in the average particle diameter range of 0.005 ~ 20 ㎛, if the particle size is less than 0.005 ㎛ the unit cost of the metal powder is too high economic efficiency and it is difficult to increase the content of the metal powder The strength of the final metal film is significantly reduced and there is a problem that sintering is not performed. When the thickness exceeds 20 μm, the pore size is formed to be 5 μm or more, so that the pore is too large to be used for water treatment. It is desirable to maintain.

다음. 상기 고분자 바인더는 방사 후 금속중공사 전구체를 형성시키기 위한 바인더 역할을 수행하며 산화공정에서 산화되어 기공을 형성하는 역할을 수행하며 고분자는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나 바람직하게는 낮은 온도에서 산화(태워서 소멸시킴)되면서 이후 금속 중공사에 탄화물이 형성되지 않는 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 고분자 바인더는 (3)단계의 산화온도에서 산화될 수 있는 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 500 ℃ 이하에서 산화되는 합성 고분자일 수 있다. 구체적으로 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 및 폴리에테르계로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.next. The polymer binder plays a role of a binder for forming a metal hollow fiber precursor after spinning and forms a pore by being oxidized in an oxidation process, and the polymer is generally used in the art, but is not particularly limited, but is preferably low. It is preferable to use a polymer that is oxidized (burned and extinguished) at a temperature and then no carbide is formed in the metal hollow fiber. Preferably, the polymer binder may be one that can be oxidized at the oxidation temperature of step (3), and more preferably may be a synthetic polymer that is oxidized at 500 ° C. or less. Specifically, any one or more selected from the group consisting of polysulfone, polyamide, polyolefin, polyimide, cellulose acetate, polyvinyl, polystyrene, and polyether may be used, but is not limited thereto. .

또한 바람직하게는 상기 금속분말 100 중량부에 대하여 고분자 바인더 5 ~ 50 중량부를 포함할 수 있다. 만일 첨가되는 고분자 바인더의 함량이 5중량부 미만이면 바인더 역할이 어려워서 전구체 형성이 어려우며 50중량부를 초과하는 경우에는 용액의 점도가 너무 커져서 방사가 어려운 문제가 발생할 수 있다.Also preferably, the polymer binder may include 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal powder. If the content of the polymeric binder is less than 5 parts by weight, the role of the binder is difficult to form a precursor, and if the content exceeds 50 parts by weight, the viscosity of the solution is too large may cause a difficult spinning problem.

상기 금속분말 및 고분자 바인더를 용해시키기 위한 용매는 상기 고분자를 용해시킬 수 있는 특성을 갖는 극성용매로 구체적으로 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 및 디메틸술폭사이드, 1-트리데칸올 및 테르핀올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 용매의 첨가량은 방사를 통해 금속 중공사 전구체를 제조할 수 있을 정도에서 적절하게 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속분말 100 중량부에 대하여 용매 34 ~ 80중량부를 사용할 수 있다. 만일 34중량부 미만이면 금속 분말 및 고분자 바인더를 균일하게 용해시킬 수가 없어 금속 중공사 전구체의 제조가 어렵고, 80 중량부를 초과하면 방사용액의 점성이 매우 약하여 노즐 방사가 어렵고 제조된 금속중공사의 강도가 낮아질 수 있다.
The solvent for dissolving the metal powder and the polymer binder is a polar solvent capable of dissolving the polymer, specifically N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and dimethyl sulfoxide, 1 At least one selected from the group consisting of tridecanol and terpinol. The amount of the solvent may be appropriately used to the extent that the metal hollow fiber precursor can be produced by spinning, and preferably, 34 to 80 parts by weight of the solvent may be used based on 100 parts by weight of the metal powder. If it is less than 34 parts by weight, it is difficult to uniformly dissolve the metal powder and polymer binder, and thus, it is difficult to prepare a metal hollow fiber precursor. If it exceeds 80 parts by weight, the viscosity of the spinning solution is very weak, making nozzle spinning difficult and the strength of the manufactured metal hollow fiber. Can be lowered.

다음, (2) 상기 금속 전구체 용액 및 고분자 코팅액을 다중방사노즐을 이용하여 동시에 방사하되, 방사 후 고분자 코팅액이 금속 중공사 전구체의 표면에 코팅될 수 있도록 고분자 코팅액을 다중방사노즐의 최외곽 주입부로 주입하여 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 제조한다.Next, (2) while simultaneously spinning the metal precursor solution and the polymer coating solution using the multi-radiation nozzle, the polymer coating solution to the outermost injection portion of the multi-radiation nozzle so that the polymer coating solution can be coated on the surface of the metal hollow fiber precursor after spinning Injecting to prepare a metal hollow fiber precursor coated with a polymer.

종래의 방사법에 의하여 금속 중공사를 제조하는 경우 응고과정 또는 보빈권취 과정등을 통해 금속 중공사의 표면이 지나치게 거칠어질 뿐 아니라 이들 과정에서 금속 중공사 전구체가 휘거나 절삭되는 문제가 있었다. 특히 휨 현상이 발생하는 경우 휘어진 상태로 굳어지게 되어 다시 복원되지 않는 문제가 있었다. In the case of manufacturing the metal hollow fiber by the conventional spinning method, not only the surface of the metal hollow yarn is excessively roughened through a solidification process or a bobbin winding process, but also there is a problem that the metal hollow fiber precursor is bent or cut in these processes. In particular, when the bending phenomenon occurs, there was a problem that the hardened state is not restored again.

이에 본 발명에서는 금속 전구체 용액의 방사 시 다중방사노즐을 이용하여 고분자 코팅액을 동시에 방사하였다. 이를 통해 방사공정에서 금속 중공사 전구체의 표면에 고분자가 코팅되므로 이후 응고공정이나 보빈 권취공정 등을 통해 금속 중공사 전구체의 표면이 지나치게 거칠어지는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the polymer coating solution was simultaneously spun using a multispinning nozzle when spinning the metal precursor solution. Since the polymer is coated on the surface of the metal hollow fiber precursor in the spinning process it can solve the problem that the surface of the metal hollow fiber precursor is too rough through the coagulation process or bobbin winding process.

나아가, 보빈에 권취하지 않고 자유방사하거나 보빈에 권취 및 권출 후 발생하는 금속중공사의 휨 현상 및 절사현상을 해결할 수 있어 불량품의 양산을 최소화할 수 있다. 상기 고분자가 코팅된 금속중공사 전구체를 보빈에 권취하고 이후 이를 권출하면 코팅된 고분자의 탄성력에 의하여 금속중공사 전구체가 휘어진 상태에서 원상태로 복원되게 된다. 이후 산화공정에서 높은 온도로 가열하면 상기 코팅된 고분자는 모두 열분해되어 이후 소결공정을 거쳐 최종 생산된 금속 중공사에는 코팅된 고분자가 포함되지 않게 된다. Furthermore, it is possible to minimize the mass production of defective products by free spinning without winding on the bobbin or the bending phenomenon and cutting of the hollow metal fiber generated after winding and unwinding on the bobbin can be solved. When the polymer-coated hollow fiber precursor coated on the bobbin and then unwound it is restored to the original state in the bent state by the elastic force of the coated polymer. After heating to a high temperature in the oxidation process, all of the coated polymers are thermally decomposed, and thus the final polymer produced through the sintering process does not include the coated polymer.

결국, 본 발명의 고분자 코팅은 고분자의 분자식과 관계되는 화학적 성질이 아닌 탄성력 및 표면보호라는 물리적 성질을 이용하는 것이며, 상기 코팅된 고분자는 이후 공정에서 모두 열분해 되므로, 복원력을 가지면서 열분해될 수 있는 코팅된 고분자라면 제한없이 사용될 수 있는 것이다. After all, the polymer coating of the present invention utilizes the physical properties of elasticity and surface protection, not the chemical properties related to the molecular formula of the polymer, and the coated polymer can be thermally decomposed with restoring force since all of the coated polymers are thermally decomposed in a subsequent process. If it is a polymer can be used without limitation.

한편 바람직하게는 고분자 코팅액의 고분자는 산화온도 또는 그 이하에서 열분해될 수 있는 물질일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 코팅된 고분자는 500℃ 이하에서 열분해될 수 있는 물질일 수 있다.Meanwhile, preferably, the polymer of the polymer coating liquid may be a material that can be thermally decomposed at an oxidation temperature or less, and more preferably, the coated polymer may be a material that can be pyrolyzed at 500 ° C. or less.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 코팅된 고분자는 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 폴리에테르계 및 열가소성 엘라스토머로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 이 경우 상기 열가소성 엘라스토머는 나일론계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머, 폴리올레핀계 알라스토머, PET계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, PVC계 엘라스토머일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 금속 중공사 전구체에 복원력을 부여할 수 있으며, 고분자와 함께 산화될 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있다. 한편 열가소성 엘라스토머란(Thermoplastics Elastomer, TPE)란 고온에서 열가소성 플라스틱과 똑같이 성형 가능하고 상온에서는 고무 탄성체 성질을 나타내는 엘라스토머를 의미한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the coated polymer is polysulfone-based, polyamide-based, polyolefin-based, polyimide-based, cellulose acetate-based, polyvinyl-based, polystyrene-based, polyether-based and thermoplastic elastomer It may be any one or more selected from the group consisting of, in this case, the thermoplastic elastomer may be a nylon elastomer, a silicone elastomer, a polyolefin elastomer, a PET elastomer, a polyurethane elastomer, a PVC elastomer, but is not limited thereto It can be used to impart restoring force to the metal hollow fiber precursor, and may be used without limitation as long as it can be oxidized with the polymer. Thermoplastic elastomers (TPE) mean elastomers that can be molded at high temperature as thermoplastics and exhibit rubber elastomer properties at room temperature.

상기 고분자 코팅액의 용매는 통상적으로 사용되는 용매를 사용할 수 있으며 바람직하게는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 및 디메틸술폭사이드, 1-트리데칸올 및 테르핀올 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 고분자 코팅액의 농도 역시 통상의 코팅액의 농도일 수 있으며, 바람직하게는 고분자가 5 ~ 30중량%일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The solvent of the polymer coating solution may be used a solvent that is commonly used, preferably N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and dimethyl sulfoxide, 1- tridecanol and terpinol Can be used but is not limited thereto. The concentration of the polymer coating solution may also be the concentration of a conventional coating solution, preferably 5 to 30% by weight of the polymer, but is not limited thereto.

한편 코팅층의 두께는 별다른 제한이 없으나 바람직하게는 0.1 ~ 500㎛일 수 있다.
On the other hand, the thickness of the coating layer is not particularly limited, but may be preferably 0.1 ~ 500㎛.

한편, 본 발명은 다중방사노즐을 이용하여 방사과정에서 금속 중공사 전구체의 표면에 고분자를 코팅하는 것으로서, 본 발명에 사용될 수 있는 이 경우 바람직하게는 상기 다중방사노즐은 중공형성을 위하여 내부응고액 주입부를 포함하는 방사노즐을 이용하거나 내부에 밀폐부(중공형성)를 포함하는 방사노즐을 이용하여 단층 금속중공사를 제조할 수 있다. 이 경우 상기 내부응고액 주입부를 통해 주입되는 내부응고액은 금속 중공사 전구체에서 중공을 형성할 수 있는 것이면, 통상적으로 사용되는 내부응고액을 사용할 수 있다. 한편 본 발명에서 사용될 수 있는 내부 응고액은 통상적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물과 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세틸아미드(DMAc) 등의 극성용매 또는 에탄올, 이소프로판올 등의 유기용매를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
On the other hand, the present invention is to coat the polymer on the surface of the metal hollow fiber precursor during the spinning process using a multi-spinning nozzle, in this case can be used in the present invention The multi-spinning nozzle is preferably an internal coagulation solution for the hollow formation Single-layer metal hollow fiber may be manufactured by using a spinning nozzle including an injection unit or a spinning nozzle including a sealed part (hollow formation) therein. In this case, if the internal coagulating solution injected through the internal coagulating solution injection unit is capable of forming a hollow in the metal hollow fiber precursor, a conventional internal coagulating solution may be used. On the other hand, the internal coagulation solution that can be used in the present invention can be used without limitation as long as it is conventionally used, preferably a polar solvent such as water and N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl acetylamide (DMAc) or ethanol, Organic solvents, such as isopropanol, can be used individually or in mixture.

본 발명에 사용될 수 있는 다중방사노즐은 다층금속 중공사를 제조할 수 있는 것이면 특별한 제한이 없으며, 바람직하게는 상기 다중방사노즐은 내부에 중공을 형성하기 위한 밀폐부가 구비된 경우 2중 방사노즐, 3중 방사노즐 또는 4중 방사노즐일 수 있으며, 내부에 중공을 형성하기 위한 내부응고액 주입부가 구비된 경우 3중 방사노즐, 4중 방사노즐 또는 5중 방사노즐일 수 있다. The multi-spinning nozzle that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can produce a multi-layered metal hollow fiber, preferably, the multi-spinning nozzle is a double spinning nozzle when provided with a seal for forming a hollow therein, It may be a triple spinning nozzle or a quadruple spinning nozzle, and may be a triple spinning nozzle, a quadruple spinning nozzle, or a five-fold spinning nozzle when the internal coagulating solution injection unit is provided to form a hollow therein.

먼저 중공형성을 위하여 내부에 밀폐부가 형성된 다중방사노즐을 설명하면, 도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 2중방사노즐(10)의 단면도로서, 내부에 중공사의 중공을 형성하는 밀폐부(11)를 중심으로 외주면에 단층 금속중공사를 형성하는 제1 주입부(12)와, 제1 주입부(12)의 외주면에 단층 금속중공사의 표면을 코팅하기 위하여 고분자 코팅액을 주입하는 제2 주입부(14)가 구비되며, 상기 제1 주입부(12)와 제2 주입부(14) 사이에 층간구분을 위한 격벽(13)이 형성된다.First, a multi-spinning nozzle having a closed portion formed therein for hollow formation will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of a double spinning nozzle 10 according to a preferred embodiment of the present invention. A first injection part 12 for forming single-layer metal hollow fiber on the outer circumferential surface of the center, and a polymer coating liquid for injecting the surface of the single-layer metal hollow fiber on the outer circumferential surface of the first injection part 12, A second injection unit 14 is provided, and a partition 13 for interlayer separation is formed between the first injection unit 12 and the second injection unit 14.

사용되는 2중방사노즐의 사이즈는 제조하려는 금속중공사의 사이즈에 따라 적절하게 형성할 수 있으며, 격벽의 두께 역시 층간박리력을 향상시키기 위하여 통상의 2중 방사노즐의 격벽의 두께에 비하여 얇게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 ~ 3㎜일 수 있다.
The size of the double spinning nozzle used can be appropriately formed according to the size of the metal hollow fiber to be manufactured, and the thickness of the partition wall is also thinner than the thickness of the partition wall of the conventional double spinning nozzle in order to improve the interlayer peeling force. It may be, preferably 0.5 to 3mm.

도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 밀폐부가 형성된 3중방사노즐(20)의 단면도이다. 내부에 중공사의 중공을 형성하는 밀폐부(21)를 중심으로 외주면에 2층 중공사의 제1층을 형성하는 제1 주입부(22)와, 제1 주입부(22)의 외주면에 제2층을 형성하는 제2 주입부(24)가 구비되며, 상기 제1 주입부(22)와 제2 주입부(24) 사이에 층간구분을 위한 제1 격벽(23)이 형성된다. 또한 제2 주입부(24)의 외주면에 고분자 코팅액을 주입하는 제3 주입부(26)가 구비되며, 상기 제2 주입부(24)와 제3 주입부(26) 사이에 층간구분을 위한 제2 격벽(25)이 형성된다.
6 is a cross-sectional view of a triple spinning nozzle 20 in which a closed part is formed according to a preferred embodiment of the present invention. The first injection part 22 which forms the 1st layer of a two-layer hollow fiber on the outer peripheral surface centering on the sealing part 21 which forms the hollow part of hollow fiber inside, and the 2nd layer on the outer peripheral surface of the 1st injection part 22 The second injection unit 24 is formed to form a first partition wall between the first injection unit 22 and the second injection unit 24 is formed. In addition, a third injection part 26 is provided on the outer circumferential surface of the second injection part 24, and is formed for interlayer separation between the second injection part 24 and the third injection part 26. Two partitions 25 are formed.

다음, 중공형성을 위하여 내부에 내부응고액주입부가 형성된 다중방사노즐을 설명하면, 도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 3중방사노즐(300)의 단면도로서, 내부에 중공사의 중공을 형성하는 내부응고액주입부(301)를 중심으로 외주면에 단층중공사를 형성하는 제1 주입부(303)가 구비되며 내부응고액 주입부(301)과 제1 주입부(303) 사이에 제1 격벽(302)이 구비될 수 있다. 제1 주입부(303)의 외주면에 고분자 코팅액을 주입하는 제2 주입부(305)가 구비되며, 상기 제1 주입부(303)와 제2 주입부(305) 사이에 층간구분을 위한 제2 격벽(304)이 형성되며 이를 통해 고분자가 코팅된 단층 금속중공사 전구체를 방사할 수 있다.Next, referring to the multi-spinning nozzle formed therein the internal coagulating liquid injection portion for forming the hollow, Figure 7 is a cross-sectional view of the triple spinning nozzle 300 according to a preferred embodiment of the present invention, the hollow hollow inside A first injection part 303 is formed on the outer circumferential surface around the inner coagulation liquid injection part 301 to be formed, and is formed between the internal coagulation liquid injection part 301 and the first injection part 303. One partition 302 may be provided. A second injection part 305 is provided on the outer circumferential surface of the first injection part 303 to provide a second separation between the first injection part 303 and the second injection part 305. The partition wall 304 is formed through which the single-layer hollow fiber precursor coated with the polymer may be radiated.

사용되는 3중방사노즐의 사이즈는 제조하려는 2층 금속중공사의 사이즈에 따라 적절하게 형성할 수 있으며, 제1 격벽 및 제2 격벽의 두께 역시 층간박리력을 향상시키기 위하여 통상의 2중 방사노즐의 격벽의 두께에 비하여 얇게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 ~ 3㎜일 수 있다.
The size of the triple spinning nozzle to be used can be appropriately formed according to the size of the two-layer metal hollow fiber to be manufactured, and the thickness of the first and second partition walls is also a conventional double spinning nozzle to improve the interlayer peeling force. It may be thinner than the thickness of the partition wall, and may be preferably 0.5 to 3mm.

도 8은 4중방사노즐(400)의 단면도로서 내부에 중공사의 중공을 형성하는 내부응고액주입부(401)를 중심으로 외주면에 2층 중공사의 내층을 형성하는 제3 주입부(403)가 구비되며 내부응고액 주입부(401)과 제3 주입부(403) 사이에 제3 격벽(402)이 구비될 수 있다. 제3 주입부(403)의 외주면에 2층 중공사의 외층을 형성하는 제1 주입부(405)가 구비되며, 상기 제3 주입부(403)와 제1 주입부(405) 사이에 층간구분을 위한 제1 격벽(404)이 형성된다. 제1 주입부(405)의 외주면에 고분자 코팅액을 주입하는 제2 주입부(407)가 구비되며, 상기 제1 주입부(405)와 제2 주입부(407) 사이에 층간구분을 위한 제2 격벽(406)이 형성될 수 있다.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the quadruple spinning nozzle 400. A third injection part 403 forming an inner layer of a two-layer hollow yarn on an outer circumferential surface of an inner coagulating liquid injection part 401 forming a hollow yarn therein is provided. The third partition 402 may be provided between the internal coagulating solution injection part 401 and the third injection part 403. A first injection part 405 is formed on the outer circumferential surface of the third injection part 403 to form an outer layer of the two-layer hollow yarn, and an interlayer division is formed between the third injection part 403 and the first injection part 405. The first partition 404 is formed. A second injection unit 407 is provided on the outer circumferential surface of the first injection unit 405 to provide a second separation between the first injection unit 405 and the second injection unit 407. The partition 406 may be formed.

방사 후 금속 중공사 전구체를 응고시키는 응고욕은 알코올과 물 및 특정 용매를 사용할 수 있으나 경제적인 면을 고려하여 물을 기본으로 하는 것이 바람직하며, 이때 응고욕의 온도가 0 ℃ 미만이면 방사 후 전구체가 급격히 응고되어 전구체에 미미한 균열을 초래할 수 있고, 70 ℃ 를 초과하면 용매가 기화하여 신체에 해로우므로, 물을 기본으로 하는 응고욕의 온도는 0 ∼ 70 ℃ 범위를 유지하는 것이 바람직하다. The coagulation bath for solidifying the metal hollow fiber precursor after spinning may use alcohol, water and a specific solvent, but it is preferable to consider water in terms of economics. In this case, if the temperature of the coagulation bath is lower than 0 ° C., the precursor after spinning May solidify rapidly and cause minor cracking in the precursor, and if it exceeds 70 ° C, the solvent vaporizes and is harmful to the body. Therefore, it is preferable to maintain the temperature of the water-based coagulation bath in the range of 0 to 70 ° C.

다음, (3) 단계로서 상기 금속 중공사 전구체를 고온에서 처리하여 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켜 다공성을 갖는 금속 중공사 전구체를 제조한다. 고분자의 산화란 높은온도로 가열하여 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 태워 없애는 것을 의미하는 것이며, 이를 통해 고분자 바인더가 산화된 부분에 기공이 형성되게 된다. 코팅된 고분자 역시 권취과정에서 휨 방지 역할 및 금속 중공사 전구체의 표면을 보호하는 역할을 수행하였으며 최종 제품에 포함되지 않아야 하므로 산화공정을 통해 이를 모두 산화시키게 된다.Next, in step (3), the metal hollow fiber precursor is treated at high temperature to oxidize the polymer binder and the coated polymer to prepare a metal hollow fiber precursor having porosity. Oxidation of the polymer means that the polymer binder and the coated polymer are burned off by heating to a high temperature, thereby forming pores in the oxidized portion of the polymer binder. The coated polymer also played a role of preventing warpage and protecting the surface of the metal hollow fiber precursor during the winding process, and since it should not be included in the final product, it is oxidized through the oxidation process.

산화온도는 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 모두 산화시킬 수 있을 정도면 제한이 없으며, 바람직하게는 300 ~ 700 ℃에서 고분자를 산화시킬 수 있으며 산화시간은 0.5 ~ 3시간동안 수행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The oxidation temperature is not limited as long as it can oxidize both the polymer binder and the coated polymer, preferably can oxidize the polymer at 300 ~ 700 ℃ and the oxidation time can be carried out for 0.5 to 3 hours but not limited thereto. It doesn't happen.

다음, (4) 단계로서 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자가 산화된 금속 중공사 전구체를 소결한다. 소결공정을 통해 다층 금속 중공사 전구체가 대략 20% 정도 수축이 발생하게 되며 이를 통해 필요한 강도 등을 확보할 수 있으며 기공크기가 줄어드는 효과를 가진다.Next, as the step (4), the metal hollow fiber precursor sintered with the polymer binder and the coated polymer is sintered. Through the sintering process, the multilayer metal hollow fiber precursor is shrunk by about 20%, thereby securing the necessary strength and reducing the pore size.

바람직하게는 상기 (4) 단계의 소결온도는 700 ~ 1400 ℃일 수 있으며, 기체 분위기는 통상적인 분위기로서 일반 공기 외에도 질소, 아르곤, 수소 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 소결시간은 1 ~ 4시간 일 수 있다.Preferably, the sintering temperature of the step (4) may be 700 ~ 1400 ℃, the gas atmosphere may be used as a conventional atmosphere alone or mixed in addition to the general air, nitrogen, argon, hydrogen and the like. Sintering time may be 1 to 4 hours.

본 발명을 통해 제조된 다층 금속중공사는 수처리용 필터, 선박 밸러스트(ballast) 수처리용 장치등에 폭넓게 활용될 수 있다.
The multi-layered metal hollow fiber produced through the present invention can be widely used in water treatment filters, vessel ballast water treatment apparatus and the like.

하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 제시한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
The following examples illustrate the invention in more detail. The following examples are presented to help the understanding of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

평균입경이 2.5㎛인 니켈분말 100중량부에 대하여 고분자로서 폴리술폰 8.6중량부를 N-메틸-2-피롤리돈 34.3 중량부에 첨가하고 이를 700rpm으로 교반하여 금속 전구체 용액을 제조하였다.The metal precursor solution was prepared by adding 8.6 parts by weight of polysulfone to 34.3 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone as a polymer with respect to 100 parts by weight of nickel powder having an average particle diameter of 2.5 μm.

또, 폴리술폰 25 중량부를 N-메틸-2-피롤리돈 100 중량부에 용해시켜 고분자 코팅액을 제조하였다. In addition, 25 parts by weight of polysulfone was dissolved in 100 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a polymer coating solution.

내부응고액주입부의 직경 0.7 ㎜, 제1 주입부 직경 2.6 ㎜이며, 제2 주입부 직경 3.2mm를 갖는 도 7의 3중방사노즐의 내부응고액주입부에는 물을 주입하고 제1 주입부에는 상기 금속 전구체 용액을 주입하며, 제2 주입부에는 고분자 코팅액을 주입하고 이를 방사하였다 방사된 금속 중공사 전구체를 증류수에 응고시킨다. 이후, 지름이 40㎝인 원통형상의 권취부를 갖는 보빈에 상기 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 물 속에서 하루동안 침지하여 용매와 물의 교환을 통하여 제거하였다. Water was injected into the internal coagulating liquid injection unit of the triple spinning nozzle of FIG. 7 having a diameter of 0.7 mm of the internal coagulation liquid injection unit and a diameter of the first injection unit 2.6 mm and a diameter of the second injection unit 3.2 mm. The metal precursor solution is injected, and the second injection portion is injected with a polymer coating solution and spun therein. The spun metal hollow fiber precursor is solidified in distilled water. Subsequently, the polymer hollow fiber precursor coated with the polymer was immersed in water for one day in a bobbin having a cylindrical winding having a diameter of 40 cm, and then removed through exchange of a solvent and water.

제조과정에서 생산된 금속 중공사 전구체는 휨 현상이나 절사가 발생하지 않았다.The metal hollow fiber precursor produced during the manufacturing process did not cause warpage or cutting.

그 뒤 600 ℃에서 120분동안 가열하여 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켰다. 이후 질소/수소 분위기하에서 금속입자를 소결하였다. 구체적으로 공기분위기 하에서 5 ℃/min 상승속도로 600 ℃까지 올리고 2시간 유지하여 고분자 물질을 산화시킨 후 5 ℃/min의 상승속도로 1200 ℃에서 2시간 유지하여 소결을 완료하여 10 ℃/min으로 냉각하여 금속 중공사 여과재를 제조하였다. It was then heated at 600 ° C. for 120 minutes to oxidize the polymer binder and the coated polymer. Thereafter, the metal particles were sintered in a nitrogen / hydrogen atmosphere. Specifically, in the air atmosphere, after raising to 600 ℃ at 5 ℃ / min ascending rate and maintained for 2 hours to oxidize the polymer material and then maintained at 1200 ℃ for 2 hours at a rising rate of 5 ℃ / min to complete the sintering to 10 ℃ / min Cooling to prepare a metal hollow fiber filter medium.

제조된 금속 중공사 여과재의 표면은 거친정도가 대단히 양호하였다.The surface of the prepared metal hollow fiber filter medium was very good in roughness.

<실시예 2> <Example 2>

코팅액에 사용하는 고분자로서 폴리술폰을 대신하여 열가소성 폴리스티렌계 엘라스토머(일본 유니카사, NUC-6170)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 금속 중공사 여과재를 제조하였다. A metal hollow fiber filter medium was prepared in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polystyrene-based elastomer (NUC-6170, Niuka, Japan) was used as a polymer for the coating solution.

그 결과, 보빈 권취 및 권출 후 금속 중공사 전구체의 휨 현상이나 절사현상이 나타나지 않았다. 또한 제조된 금속 중공사 여과재의 표면은 거친정도가 대단히 양호하였다.
As a result, there was no warpage or cut out of the metal hollow fiber precursor after bobbin winding and unwinding. In addition, the surface of the prepared metal hollow fiber filter medium was very good roughness.

<실시예 3> <Example 3>

코팅액에 사용하는 고분자로서 폴리술폰을 대신하여 폴리이미드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 금속 중공사 여과재를 제조하였다. A metal hollow fiber filter medium was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyimide was used instead of polysulfone as a polymer used in the coating solution.

그 결과, 보빈 권취 및 권출 후 금속 중공사 전구체의 휨 현상이나 절사현상이 나타나지 않았다. 또한 제조된 금속 중공사 여과재의 표면은 거친정도가 대단히 양호하였다.
As a result, there was no warpage or cut out of the metal hollow fiber precursor after bobbin winding and unwinding. In addition, the surface of the prepared metal hollow fiber filter medium was very good roughness.

본 발명을 통해 제조된 다층 금속중공사는 수처리용 필터, 정밀여과용 필터, 선박 밸러스트(ballast) 수처리용 장치등에 폭넓게 활용될 수 있다.The multi-layered metal hollow fiber produced through the present invention can be widely used in water treatment filters, microfiltration filters, vessel ballast water treatment apparatus and the like.

Claims (20)

(1) 전이금속, 이들의 산화물 및 합금으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속분말, 고분자 바인더를 용매에 분산시켜 금속 전구체 용액을 제조하는 단계;
(2) 상기 금속 전구체 용액 및 고분자 코팅액을 다중방사노즐을 이용하여 동시에 방사하되, 방사 후 고분자 코팅액이 금속 중공사 전구체의 표면에 코팅될 수 있도록 고분자 코팅액을 다중방사노즐의 최외곽 주입부로 주입하여 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계;
(3) 상기 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 고온에서 처리하여 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켜 다공성을 갖는 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계; 및
(4) 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자가 산화된 금속 중공사 전구체를 소결하는 단계;를 포함하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
(1) preparing a metal precursor solution by dispersing any one or more metal powders and polymer binders selected from the group consisting of transition metals, their oxides and alloys in a solvent;
(2) while simultaneously spinning the metal precursor solution and the polymer coating solution using the multi-radiation nozzle, injecting the polymer coating solution into the outermost injection portion of the multi-radiation nozzle so that the polymer coating solution can be coated on the surface of the metal hollow fiber precursor after spinning Preparing a metal hollow fiber precursor coated with a polymer;
(3) treating the polymer-coated metal hollow fiber precursor at a high temperature to oxidize the polymer binder and the coated polymer to produce a metal hollow fiber precursor having porosity; And
(4) sintering the metal hollow fiber precursor in which the polymer binder and the coated polymer are oxidized.
제1항에 있어서,
상기 고분자 바인더는 상기 (3) 단계의 산화온도에서 산화되는 합성 고분자인 것을 특징으로 하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer binder is a method for producing a metal hollow fiber filter medium, characterized in that the synthetic polymer is oxidized at the oxidation temperature of the step (3).
제2항에 있어서,
상기 고분자 바인더는 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 및 폴리에테르계로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The polymer binder is at least one selected from the group consisting of polysulfone, polyamide, polyolefin, polyimide, cellulose acetate, polyvinyl, polystyrene, and polyether. Method for producing four filter media.
제1항에 있어서,
상기 고분자 코팅액의 고분자는 상기 (3)단계의 산화온도에서 열분해될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer of the polymer coating solution is a method of manufacturing a metal hollow fiber filter medium to prevent the bending, characterized in that the material that can be pyrolyzed at the oxidation temperature of the step (3).
제4항에 있어서,
상기 고분자 코팅액의 고분자는 500℃ 이하에서 열분해될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The polymer of the polymer coating solution is a method of producing a metal hollow fiber filter medium to prevent the bending, characterized in that the material that can be pyrolyzed at 500 ℃ or less.
제1항에 있어서,
상기 고분자 코팅액의 고분자는 폴리술폰계, 폴리아미이드계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 셀룰로스 아세테이트계, 폴리비닐계, 폴리스티렌계, 폴리에테르계 및 열가소성 엘라스토머로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer of the polymer coating solution may be any one or more selected from the group consisting of polysulfone, polyamide, polyolefin, polyimide, cellulose acetate, polyvinyl, polystyrene, polyether and thermoplastic elastomer. A method for producing a metal hollow fiber filter medium, characterized in that it prevents warping.
제6항에 있어서,
상기 열가소성 엘라스토머는 나일론계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머, 폴리올레핀계 알라스토머, PET계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, PVC계 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method according to claim 6,
The thermoplastic elastomer is a nylon elastomer, a silicone elastomer, a polyolefin elastomer, a PET elastomer, a polyurethane elastomer, a PVC elastomer manufacturing method of preventing metal hollow fiber filter material, characterized in that the elastomer.
제1항에 있어서,
상기 (2)단계와 (3)단계 사이에 상기 고분자로 코팅된 금속 중공사 전구체를 보빈에 권취 및 권출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
Between (2) and (3) step of winding the metal hollow fiber precursor coated with the polymer in the bobbin and unwinding the method of manufacturing a metal hollow fiber filter medium to prevent the warp.
제1항에 있어서,
상기 다중방사노즐은 내부에 중공을 형성하기 위한 내부응고액 주입부가 구비된 경우 3중 방사노즐, 4중 방사노즐 또는 5중 방사노즐인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
When the multi-spinning nozzle is provided with an internal coagulating solution injection unit for forming a hollow therein, the method of manufacturing the metal hollow fiber filter medium to prevent bending, characterized in that the triple spinning nozzle, quadruple spinning nozzle or five spinning nozzle. .
제1항에 있어서,
상기 다중방사노즐은 내부에 중공을 형성하기 위한 밀폐부가 구비된 경우 2중 방사노즐, 3중 방사노즐 또는 4중 방사노즐인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the multi-spinning nozzle is a method of manufacturing a metal hollow fiber filter medium to prevent bending, characterized in that the double spinneret, triple spinneret or quadruple spinneret when the seal is provided to form a hollow therein.
제1항에 있어서,
상기 전이금속은 3주기 내지 5주기 전이금속인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The transition metal is a method of producing a metal hollow fiber filter medium to prevent the warp, characterized in that the 3 to 5 cycle transition metal.
제11항에 있어서,
상기 전이금속은 니켈, 티타늄, 알루미늄, 구리, 철 및 스테인레스스틸 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The transition metal is nickel, titanium, aluminum, copper, iron and stainless steel, the method of manufacturing a metal hollow fiber filter medium to prevent bending, characterized in that any one.
제1항에 있어서,
상기 금속분말의 평균입경이 0.005 ~ 20 ㎛인 것을 특징으로 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The average particle diameter of the metal powder is 0.005 ~ 20 ㎛ characterized in that the manufacturing method of the metal hollow fiber filter medium to prevent the bending.
제1항에 있어서,
상기 용매는 극성용매인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The solvent is a polar solvent, characterized in that the bending method for producing a metal hollow fiber filter medium.
제14항에 있어서,
상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 1-트리데칸올 및 테르핀올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the polar solvent is any one or more selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, 1-tridecanol and terpinol. Method of producing a metal hollow fiber filter medium to prevent.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 금속 전구체 용액은 금속분말 100 중량부에 대하여 고분자 5 ~ 50 중량부 및 용매 34 ~ 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The metal precursor solution of step (1) is a method for producing a metal hollow fiber filter medium to prevent bending, characterized in that it comprises 5 to 50 parts by weight of polymer and 34 to 80 parts by weight of solvent with respect to 100 parts by weight of the metal powder.
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계의 고분자 코팅층의 두께는 0.1 ~ 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 휘어짐을 방지하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
Method of producing a hollow fiber filter medium to prevent bending, characterized in that the thickness of the polymer coating layer of the step (2) is 0.1 ~ 500 ㎛.
제1항에 있어서,
상기 (3) 단계에서 300 ~ 700 ℃에서 고분자를 산화시키는 것을 특징으로 하는 다층 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
Method of producing a multi-layer hollow fiber filter medium, characterized in that for oxidizing the polymer at 300 ~ 700 ℃ in the step (3).
제1항에 있어서,
상기 (4) 단계의 소결온도는 700 ~ 1400 ℃인 것을 특징으로 하는 금속 중공사 여과재의 제조방법.
The method of claim 1,
The sintering temperature of step (4) is a method for producing a metal hollow fiber filter medium, characterized in that 700 ~ 1400 ℃.
(1) 전이금속, 이들의 산화물 및 합금으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속분말, 고분자 바인더를 용매에 분산시켜 금속 전구체 용액을 제조하는 단계;
(2) 상기 금속 전구체 용액 및 고분자 코팅액을 다중방사노즐을 이용하여 동시에 방사하되, 방사 후 고분자 코팅액이 금속 중공사 전구체의 표면에 코팅될 수 있도록 고분자 코팅액을 다중방사노즐의 최외곽 주입부로 주입하여 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계;
(3) 상기 고분자가 코팅된 금속 중공사 전구체를 고온에서 처리하여 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자를 산화시켜 다공성을 갖는 금속 중공사 전구체를 제조하는 단계;
(4) 상기 고분자 바인더 및 코팅된 고분자가 산화된 금속 중공사 전구체를 소결시켜서 금속 중공사 여과재를 제조하는 단계; 및
(5) 상기 금속 중공사 여과재를 선박 밸러스트수 처리용 장치에 장착하는 단계;를 포함하는 선박 밸러스트(ballast)수 처리용 장치 제조방법.
(1) preparing a metal precursor solution by dispersing any one or more metal powders and polymer binders selected from the group consisting of transition metals, their oxides and alloys in a solvent;
(2) while simultaneously spinning the metal precursor solution and the polymer coating solution using the multi-radiation nozzle, injecting the polymer coating solution into the outermost injection portion of the multi-radiation nozzle so that the polymer coating solution can be coated on the surface of the metal hollow fiber precursor after spinning Preparing a metal hollow fiber precursor coated with a polymer;
(3) treating the polymer-coated metal hollow fiber precursor at a high temperature to oxidize the polymer binder and the coated polymer to produce a metal hollow fiber precursor having porosity;
(4) preparing a metal hollow fiber filter medium by sintering the metal hollow fiber precursor in which the polymer binder and the coated polymer are oxidized; And
(5) mounting the metal hollow fiber filter medium in the vessel ballast water treatment apparatus; manufacturing method for a vessel ballast water treatment comprising a.
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