KR101433774B1 - A triple layers filter media for dust collection - Google Patents

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KR101433774B1
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이명화
김연상
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a filter media which efficiently removes ultrafine particles, and to the filter media for capturing ultrafine dust whose range is less than 2.5 μm so as to display chemical resistance and heat resistance by including: an inorganic fiber supporter; a PTFE layer coated with foam on the inorganic fiber supporter, whose porous is less than equal to 30 μm; and a PTFE film laminated on the coated PTFE layer, whose porous is less than equal to 2.5 μm.

Description

3중층으로 구성된 먼지포집용 여과체{A triple layers filter media for dust collection}A triple layer filter media for dust collection comprising three layers,

본 발명은 초미세먼지를 효과적으로 제거하기 위한 3중층 구조의 여과체에 관한 것이다.
The present invention relates to a triple-layered filter body for effectively removing ultrafine dust.

산업체의 연소공정에서 배출되는 배기가스 중의 먼지를 제거하기 위하여 여과집진장치가 가장 일반적으로 사용되고 있다. 여과집진장치의 성능은 내부에 장착되는 여과백에 의해 좌우된다. 또한, 배기가스의 온도범위에 따라 사용되는 여과백의 종류가 달라지게 되는데, 약 120℃ 이하의 저온에는 Polyester, Polypropylene 여과백, 120~230℃의 범위에서는 NOMEX, PPS, P84, Laminated Membrane Filter, 그 이상의 온도에서는 금속필터(~500℃) 및 세라믹 필터(~1000℃)가 사용된다. 일반적으로 연소로에서 연소가 이루어지고 보일러를 거쳐 나오는 배기가스의 온도는 약 500℃ 영역이 되며, 이들이 다시 공기예열기를 거치면 약 350℃가 된다. 그러나 금속필터나 세라믹필터는 너무 고가이기 때문에 350℃의 열을 다시 열교환하여 온도를 200℃ 전후까지 떨어뜨린 후 여과집진을 실시하고 있다.
A filtration and dust collecting apparatus is most commonly used to remove dust in the exhaust gas discharged from a combustion process of an industrial company. The performance of the filtration and dust collecting apparatus is influenced by the filtration bag mounted therein. Polyester and polypropylene filter bags are used at low temperatures of about 120 ° C or lower. NOMEX, PPS, P84, Laminated Membrane Filter, etc. are used in the range of 120 to 230 ° C. A metal filter (~ 500 ° C) and a ceramic filter (~ 1000 ° C) are used at above temperature. Generally, the temperature of the exhaust gas which is burned in the combustion furnace and exits through the boiler becomes about 500 ° C, and when they are again passed through the air preheater, it becomes about 350 ° C. However, since the metal filter or the ceramic filter is too expensive, the temperature of 350 ° C is re-exchanged again, the temperature is dropped to about 200 ° C, and filtration and dust collection is performed.

그러나, 이러한 시스템은 경제성 및 환경성 측면에서 문제점을 가지고 있다. 즉, 배기가스 내에는 먼지가 포함되어 있기 때문에, 이들이 열교환기 표면에 부착되어 파울링을 일으켜 열교환 효율을 떨어뜨리게 된다. 그러므로 비교적 고온에서 먼지를 제거한 후 열교환을 시키는 것이 효과적이다. 최근에는 여과집진장치를 열교환기의 전단에 위치시켜 먼지를 제거한 후 열교환을 하여 열교환효율을 높이는 연구가 진행되고 있다.
However, such a system has problems in terms of economy and environment. That is, since dust is contained in the exhaust gas, they are attached to the surface of the heat exchanger to cause fouling, thereby lowering heat exchange efficiency. Therefore, it is effective to remove the dust at a relatively high temperature before heat exchange. In recent years, studies have been made to increase the efficiency of heat exchange by placing the filtration and dust collecting apparatus at the front end of a heat exchanger to remove dust and then performing heat exchange.

중온용으로 사용되는 여과체들(NOMEX, PPS, P84, Laminated Membrane Filter) 중 Laminated Membrane Filter가 비교적 높은 온도에서 여과집진을 할 수 있지만, 산성 및 알칼리성 오염물질이 다량 존재하는 조건에서 온도가 250℃ 이상이 되면 얇은 멤브레인층이 없어지는 문제점이 발생하게 된다. 최근에 폼코팅 공정을 이용하여 유리섬유 원단에 PTFE를 발포시켜 250℃ 이상에서 사용할 수 있는 여과체가 개발되었다(대한민국 등록특허 제10-0934699호). 상기 여과체는 PTFE층의 두께가 100㎛이기 때문에 5㎛ 이하의 멤브레인층을 가지는 Laminated Membrane Filter에 비해 훨씬 뛰어난 내화학성, 내열성을 보이고 있다.
Laminated Membrane Filter (NOMEX, PPS, P84, Laminated Membrane Filter) used for medium temperature can filter and collect at a relatively high temperature. However, when the temperature is 250 ° C in the presence of a large amount of acidic and alkaline contaminants A problem arises in that the thin membrane layer disappears. Recently, a filtration body capable of foaming PTFE at a temperature of 250 ° C or higher by foaming a glass fiber fabric using a foam coating process has been developed (Korean Patent No. 10-0934699). Since the thickness of the PTFE layer is 100 μm, the filter body shows much better chemical resistance and heat resistance than a laminated membrane filter having a membrane layer of 5 μm or less.

그러나, 상기 여과체는 기공의 크기가 10㎛이상으로서 초미세먼지의 제거를 위해서는 그다지 효과적이지 못한 문제점이 있다. 그러므로 이러한 모든 문제점, 즉 내화학성, 내열성, 고성능을 해결할 수 있는 새로운 여과체의 개발이 요구된다.
However, the filter has a pore size of 10 mu m or more, which is not effective for removal of ultrafine dust. Therefore, it is required to develop a new filter body that can solve all these problems, namely, chemical resistance, heat resistance and high performance.

이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 PTFE 거품 코팅 여과체 표면에 얇은 PTFE 막을 열융착 또는 초음파융착법으로 라미네이트시켜 3중층 구조의 여과체를 제조함으로써 2.5㎛ 이하의 초미세먼지도 포집할 수 있는 먼지포집용 여과체를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Under these circumstances, the present inventors have found that, by producing a triple-layered filter body by laminating a thin PTFE membrane on the surface of a PTFE foam-coated filtration body by thermal welding or ultrasonic fusing, a dust collector capable of collecting ultra- And thus the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 2.5㎛ 이하의 초미세먼지도 포집할 수 있는 먼지포집용 여과체를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a dust collector for dust collection capable of collecting ultrafine dust of 2.5 탆 or less.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 무기질 섬유 지지체, 상기 지지체 상에 거품 코팅된 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 층, 및 상기 거품 코팅된 PTFE 층 상에 라미네이트된 평균 기공 크기가 2.5㎛ 이하인 PTFE 막을 포함하는, 먼지포집용 여과체를 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a foamed PTFE layer comprising an inorganic fiber support, a polytetrafluoroethylene (PTFE) layer having an average pore size of 30 탆 or less foam coated on the support, And a PTFE membrane having an average pore size of 2.5 m or less.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 먼지포집용 여과체는 무기질 섬유 지지체(1), 상기 지지체 상에 거품 코팅된 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 PTFE 층(2), 및 상기 거품 코팅된 PTFE 층 상에 라미네이트된 평균 기공 크기가 2.5㎛ 이하인 PTFE 막(3)을 포함한다.
As shown in Fig. 1, the dust collector for filtration according to the present invention comprises an inorganic fiber support 1, a PTFE layer 2 having an average pore size of 30 탆 or less foam-coated on the support, And a PTFE film (3) having an average pore size of 2.5 탆 or less laminated on the substrate.

본 발명에서 사용되는 용어 "무기질 섬유 지지체"는 연소 배가스의 먼지포집용 여과체에 적합한 내열성 및 내화학성을 갖는 무기질 섬유상의 지지체를 의미한다.
The term "inorganic fiber support" used in the present invention means a support in the form of an inorganic fiber having heat resistance and chemical resistance suitable for a dust collector for filtration of a combustion exhaust gas.

본 발명에서 사용된 무기질 섬유 지지체로는 시판되고 있는 유리섬유가 바람직하다.
As the inorganic fiber support used in the present invention, commercially available glass fibers are preferable.

본 발명에서, 상기 무기질 섬유 지지체의 두께는 400 내지 1000㎛ 일 수 있다.
In the present invention, the thickness of the inorganic fiber support may be 400 to 1000 mu m.

본 발명에서 사용되는 용어 "폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)"는 폴리에틸렌의 수소를 모두 불소(fluorine)로 바꾸어 놓은 하기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 포함하는 불소계 수지를 의미한다. PTFE는 테플론(Teflon)이라는 상품명으로 알려져 있으며, 거의 모든 화학약품에 대해 내화학성이 있으며, 매끄러운 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.The term "polytetrafluoroethylene (PTFE) " used in the present invention means a fluorine resin containing a fluorine compound represented by the following general formula (1) in which all hydrogen of polyethylene is replaced with fluorine. PTFE is known under the trade name Teflon and is chemically resistant to almost all chemicals and has a smooth surface.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

-(CF2CF2)n-- (CF 2 CF 2) n-

상기 화학식 1에서, n은 100~10,000 사이의 정수이다.
In the above formula (1), n is an integer between 100 and 10,000.

본 발명에서 사용되는 용어 "PTFE 층"은 내열성 수용성 수지인 PTFE 수지를 포함하는 코팅액이 상기 무기질 섬유 지지체 상에 거품 코팅되어 형성되는 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 층을 의미한다.
The term "PTFE layer" used in the present invention means a layer having a mean pore size of 30 탆 or less formed by foam coating on a coating liquid containing a PTFE resin, which is a heat resistant water-soluble resin, on the inorganic fiber support.

본 발명에서, 상기 PTFE 층의 평균 기공 크기는 바람직하기로 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
In the present invention, the average pore size of the PTFE layer may preferably be 10 to 30 占 퐉.

본 발명에서, 상기 PTFE 층은 바람직하기로 PTFE, 거품안정제, 발포제 및 증점제를 포함하는 코팅액을 사용하여 거품 코팅하여 형성시킨 것일 수 있다.
In the present invention, the PTFE layer may preferably be formed by foam coating using a coating liquid containing PTFE, a foam stabilizer, a foaming agent and a thickener.

본 발명에서 사용되는 용어 "거품안정제"는 수지거품의 유지제로서 작용하는 물질을 의미한다.
The term "foam stabilizer " as used in the present invention means a substance acting as a preservative of a resin foam.

본 발명에서 사용되는 용어 "발포제"는 수지 코팅액의 기포를 만들어내는 물질을 의미한다.
The term "foaming agent " as used in the present invention means a substance that produces bubbles in a resin coating liquid.

본 발명에서 사용되는 용어 "증점제"는 수지거품이 섬유에 부착된 상태를 유지시키는 작용을 하는 물질을 의미한다.
The term "thickener" as used in the present invention means a substance that acts to keep the resin foam adhered to the fiber.

본 발명에서, 상기 증점제는 아크릴계 증점제일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, the thickener may be an acrylic thickener, but is not limited thereto.

본 발명에서, 상기 코팅액은 먼저 거품 발생기로 처리하여 거품액을 만든 후, 이를 무기질 섬유 지지체 표면에 도포하여 거품상의 PTFE 층을 형성시킬 수 있다.
In the present invention, the coating liquid may be first treated with a foam generator to form a foam liquid, which is then applied to the surface of the inorganic fiber support to form a foamed PTFE layer.

그 다음, 상기 거품액이 도포된 지지체를 건조시켜 건조된 거품상의 PTFE 층을 형성시킬 수 있다.
The support to which the foam liquid has been applied may then be dried to form a dried foamed PTFE layer.

본 발명에서, 상기 거품액이 도포된 지지체의 건조는 1차 건조 및 2차 건조로 2단계에 걸져 수행될 수 있다. 이러한 1차 및 2차 건조과정에서 안정한 미세 다공질 표면층이 형성되게 된다.
In the present invention, drying of the supporter coated with the foam liquid may be carried out in two steps of primary drying and secondary drying. In this first and second drying process, a stable microporous surface layer is formed.

본 발명에서, 상기 거품액이 도포된 지지체의 건조에서 바람직하기로 1차 건조는 80℃ 내지 120℃, 2차 건조는 180℃ 내지 220℃에서 수행할 수 있다.
In the present invention, the drying of the support coated with the foam liquid is preferably carried out at a temperature of 80 ° C to 120 ° C, and a second drying may be carried out at a temperature of 180 ° C to 220 ° C.

그 다음, 상기 건조된 지지체를 압착처리하여 미세 다공질 PTFE 층의 강도를 높이고 이의 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 이러한 압착처리는 선택적으로 수행될 수 있으며, 필수적인 과정은 아니다.
The dried support may then be pressed to increase the strength of the microporous PTFE layer and smooth its surface. Such a pressing process can be performed selectively and is not an essential process.

본 발명에서, 상기 건조된 지지체의 압착처리는 바람직하기로 200 psi 내지 700 psi의 압력으로 수행할 수 있다.
In the present invention, the pressing treatment of the dried support is preferably carried out at a pressure of 200 psi to 700 psi.

그 다음, 상기 압착처리된 지지체를 열처리하여 경화시킴으로써 표면 강도가 우수한 표면층을 형성시킬 수 있다.
Next, the surface layer having excellent surface strength can be formed by curing the support subjected to the pressing treatment by heat treatment.

본 발명에서, 상기 열처리는 바람직하기로 340℃ 내지 400℃에서 처리하여 경화할 수 있다.
In the present invention, the heat treatment is preferably cured at 340 to 400 캜.

그 다음, 상기 열처리된 지지체를 냉각하여 일차적으로 거품 코팅된 PTFE 층을 얻을 수 있다.
The heat treated support may then be cooled to obtain a first foam coated PTFE layer.

상기와 같이 무기질 섬유 지지체 표면 상에 일차적으로 PTFE 층을 거품 코팅시킴으로써 2중층 구조의 여과체를 얻을 수 있다.
As described above, the PTFE layer is first foam-coated on the surface of the inorganic fiber support to obtain a filter body of a double-layer structure.

상기와 같이 무기질 섬유 지지체 표면 상에 거품 코팅된 PTFE 층을 갖는 2중층 구조의 여과체는 PTFE층의 두께가 100㎛이기 때문에 5㎛ 이하의 멤브레인층을 가지는 Laminated Membrane Filter에 비해 훨씬 뛰어난 내화학성, 내열성을 보인다. 그러나, 상기 여과체는 기공의 크기가 10㎛ 이상, 대략 10㎛ 내지 30㎛로서 2.5㎛이하의 초미세먼지의 제거를 위해서는 그다지 효과적이지 못하다.
As described above, since the PTFE layer has a thickness of 100 mu m, the double-layered filter body having the PTFE layer coated on the surface of the inorganic fiber support has a better chemical resistance, Heat resistance. However, the filtration body is not effective for the removal of ultrafine dust having a pore size of 10 탆 or more, about 10 탆 to 30 탆 and 2.5 탆 or less.

이에 따라, 본 발명에서는 상기 PTFE 거품 코팅 여과체 표면에 PTFE 막을 추가로 라미네이트시키는 것을 특징으로 한다.
Accordingly, the present invention is characterized in that a PTFE membrane is further laminated on the surface of the PTFE foam coating filtration body.

즉, 본 발명에서는 상기 일차적으로 얻은 거품 코팅된 PTFE 층 상에 이차적으로 PTFE 막을 라미네이트시킨 여과체를 제공한다.
That is, the present invention provides a filter body in which a PTFE membrane is secondarily laminated on the foam-coated PTFE layer obtained first.

바람직하기로, 본 발명에서는 거품 코팅된 PTFE 층의 표면 상에 이보다 얇은 PTFE 막을 이차적으로 라미네이트시켜 무기질 섬유 지지체층을 포함하여 총 3중층 구조의 여과체를 제조할 수 있다.
Preferably, in the present invention, a thinner PTFE membrane is secondarily laminated on the surface of the foam coated PTFE layer to produce a total triple-layered filter body including an inorganic fiber support layer.

본 발명에서, 상기 라미네이트 수행시, 하부의 거품 코팅된 PTFE 층과 상부의 PTFE 막은 동일한 폴리머 소재로 이루어져 있어 이들간의 접착력이 우수하여 서로 잘 붙게 된다.
In the present invention, when performing the lamination, the lower foamed PTFE layer and the upper PTFE layer are made of the same polymer material, so that the adhesion between them is excellent and they stick together.

본 발명에서, 상기 거품 코팅된 PTFE 층의 두께는 바람직하기로 5 내지 100㎛ 일 수 있다.
In the present invention, the thickness of the foam coated PTFE layer may preferably be 5 to 100 탆.

본 발명에서, 상기 라미네이트되는 PTFE 막의 두께는 바람직하기로 1 내지 50㎛ 일 수 있다.
In the present invention, the thickness of the laminated PTFE membrane may preferably be 1 to 50 mu m.

본 발명에서, 상기 라미네이트되는 PTFE 막은 PTFE 섬유로 이루어진 다공성 웹(web)의 구조이다. 이러한 다공성 웹의 구조를 통해 본 발명의 여과체는 초미세먼지도 포집할 수 있게 된다.
In the present invention, the laminated PTFE membrane is a structure of a porous web composed of PTFE fibers. Through the structure of such a porous web, the filtration body of the present invention can also capture ultrafine dust.

본 발명에서, PTFE막은 PTFE 분말 및 윤활제를 포함하는 혼합물을 압출성형하여 PTFE 필름을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 PTFE 필름을 2축 연신하는 단계(단계 2)를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
In the present invention, the PTFE membrane is produced by extruding a mixture containing PTFE powder and a lubricant to prepare a PTFE film (step 1); And biaxially stretching the PTFE film (step 2).

본 발명에서, 상기 PTFE 분말과 윤활제의 혼합비는 중량 기준으로 9:1 ~ 7:1일 수 있다.
In the present invention, the mixing ratio of the PTFE powder and the lubricant may be 9: 1 to 7: 1 by weight.

본 발명에서, 상기 윤활제는 이소파라핀계 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 윤활제는 ISOPAR M(Exxon Mobile, 미국)을 사용할 수 있다.
In the present invention, the lubricant may be an isoparaffin-based compound. Specifically, the lubricant may be ISOPAR M (Exxon Mobile, USA).

본 발명에서, 상기 2축 연신은 먼저 종축방향으로 1차 연신하고, 그 다음 횡축방향으로 2차 연신하여 수행될 수 있다.
In the present invention, the biaxial stretching may first be performed by first elongating in the longitudinal direction and then by second elongation in the transverse direction.

바람직한 일 양태로서, PTFE막은 PTFE powder(F104, Daikin사, 일본)와 윤활제(ISOPAR M, Exxon Mobile, 미국)를 9:1 ~ 7:1의 비율로 혼합하고, Paste상태로 고압에서 압출성형하고 카렌다 가공으로 PTFE 필름을 만든 후, 종축방향으로 1차 연신하고 횡축방향으로 2차 연신하여 제조한다.
In a preferred embodiment, the PTFE membrane is prepared by mixing a PTFE powder (F104, Daikin Company, Japan) and a lubricant (ISOPAR M, Exxon Mobile, USA) at a ratio of 9: 1 to 7: 1, extruding at a high pressure in a paste state A PTFE film is produced by calendering, firstly stretched in the longitudinal direction and secondarily stretched in the transverse direction.

본 발명에서, PTFE 막의 두께를 조절하기 위하여 압출하는 PTFE 필름의 두께는 50 내지 500㎛로 한 후, 종축방향의 1차 연신과 횡축방향의 2차 연신에 의해 두께를 1/3~1/10로 얇아지게 한다. 따라서 최종적으로 PTFE막의 두께는 약 1~50㎛가 된다.
In the present invention, in order to adjust the thickness of the PTFE film, the thickness of the PTFE film to be extruded is made 50 to 500 탆, and then the thickness is reduced by 1/3 to 1/10 by the primary stretching in the longitudinal direction and the secondary stretching in the transverse direction . Therefore, the thickness of the PTFE film finally becomes about 1 to 50 탆.

본 발명에서, PTFE 막의 기공 크기는 PTFE막의 두께 및 PTFE 웹에서 섬유 한가닥의 직경 및 충진율에 의해 결정된다.
In the present invention, the pore size of the PTFE membrane is determined by the thickness of the PTFE membrane and the diameter and filling rate of one fiber in the PTFE web.

바람직하기로, 상기 PTFE 막의 평균 기공 크기는 2.5㎛ 이하, 더욱 바람직하기로 0.1㎛ 내지 2.5㎛일 수 있다.
Preferably, the average pore size of the PTFE membrane may be less than or equal to 2.5 占 퐉, more preferably, between 0.1 占 퐉 and 2.5 占 퐉.

본 발명에서, 상기 PTFE 섬유의 직경은 바람직하기로 0.01 내지 1㎛일 수 있다. 만일 동일한 PTFE 충진율에서 상기 PTFE 섬유의 직경이 상기 하한보다 작으면 초미세먼지의 제거 효율이 높아지게 되고, 상기 PTFE 섬유의 직경이 상기 상한보다 크면 집진효율이 낮아지게 된다. 그렇지만 압력손실은 섬유의 직경과 반비례하는 특성을 가진다. 반면, 같은 양의 PTFE를 가지고 연신시키게 되면, 연신할수록 PTFE 섬유의 직경이 작아지게 된다. 이렇게 만들어진 필터의 경우 상기 PTFE 섬유의 직경이 상기 하한보다 작게 되어 다공성 웹의 기공이 너무 커서 초미세먼지의 제거 효율이 떨어지게 되고, 상기 PTFE 섬유의 직경이 상기 상한보다 크면 다공성 웹의 기공이 너무 작아서 포집되는 먼지로 인해 여과체가 막힐 수 있다.
In the present invention, the diameter of the PTFE fiber may be preferably 0.01 to 1 占 퐉. If the diameter of the PTFE fiber is smaller than the lower limit at the same PTFE filling rate, the efficiency of removing ultrafine dust increases. If the diameter of the PTFE fiber is larger than the upper limit, the dust collection efficiency is lowered. However, the pressure loss is inversely proportional to the diameter of the fiber. On the other hand, if the same amount of PTFE is stretched, the diameter of the PTFE fiber becomes smaller as it is stretched. If the diameter of the PTFE fiber is larger than the upper limit, the porosity of the porous web becomes too small, and if the diameter of the PTFE fiber is larger than the upper limit, the pores of the porous web become too small The filter can clog up due to the dust collected.

본 발명에서, 상기 라미네이트는 열융착 또는 초음파융착법으로 수행할 수 있다.
In the present invention, the laminate can be thermally welded or ultrasonic welded.

본 발명에 따른 여과체는 기존 여과체에 비해 내열성이 우수하고 열수축에 강하며, 1㎛이상의 먼지 입경에서 98% 이상의 개수농도 기준의 부분집진효율, 99.8% 이상의 질량집진효율 및 우수한 탈진효율을 나타낸다. 또한, 거품 코팅된 PTFE 층에 30㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 기공들이 고르게 분포되어 있고, 라미네이트된 PTFE 막에 2.5㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 기공들이 고르게 분포되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 여과체는 2.5㎛ 이하의 초미세먼지의 포집에 적합하며 아울러 중·고온 영역(250~300℃)의 배가스 처리에 충분히 적용가능하다.
The filter body according to the present invention exhibits excellent heat resistance and resistance to heat shrinkage, exhibits a partial dust collection efficiency of 98% or more on the basis of number density, a mass dust collection efficiency of 99.8% or more, and excellent dust removal efficiency at a dust particle size of 1 μm or more . In addition, pores having an average pore size of 30 mu m or less are uniformly distributed in the foam-coated PTFE layer, and pores having an average pore size of 2.5 mu m or less are evenly distributed in the laminated PTFE film. Accordingly, the filter according to the present invention is suitable for trapping ultrafine dusts of 2.5 μm or less, and is sufficiently applicable to the treatment of flue gas in the middle and high temperature regions (250 to 300 ° C.).

본 발명은 무기질 섬유 지지체 표면에 일차적으로 PTFE 층을 거품 코팅하고 상기 거품 코팅된 PTFE 층의 표면에 얇은 PTFE 막을 열융착 또는 초음파융착법으로 라미네이트시켜 3중층 구조의 여과체를 제조함으로써 내화학성 및 내열성을 나타낼 뿐만 아니라 2.5㎛ 이하의 초미세먼지도 포집할 수 있는 먼지포집용 여과체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
The present invention is characterized in that a PTFE layer is first foam coated on the surface of an inorganic fiber support and a thin PTFE membrane is laminated on the surface of the foam coated PTFE layer by thermal welding or ultrasonic welding to produce a triple- There is an advantageous effect that it is possible to provide a filter body for dust collection capable of collecting ultrafine dust of not more than 2.5 mu m.

도 1은 본 발명의 먼지포집용 여과체의 3중층 구조를 간략히 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 여과체의 기공분포 측정결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 여과체의 부분집진효율 측정결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 여과체와 비교예 1의 여과체의 탈진특성을 나타내는 접촉각 측정 결과이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a triple-layer structure of a dust collecting filter according to the present invention; FIG.
Fig. 2 shows the result of observing the surface of the filter according to the present invention by magnifying it 300 times with an electron microscope.
Fig. 3 shows the measurement results of the pore distribution of the filtrate according to the present invention.
Fig. 4 shows the result of measuring the partial dust collection efficiency of the filter according to the present invention.
Fig. 5 shows the contact angle measurement results showing the exhausting characteristics of the filter according to the present invention and the filter of Comparative Example 1. Fig.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for describing the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1 : 본 발명의  1: 3중층Triple layer 구조의 여과체의 제조 Preparation of filter bodies of structure

거품코팅 여과체(GL-TEX-790, 창명산업, 한국) 표면에 아래와 같이 PTFE막을 라미네이션시켜 3중층 구조의 여과체를 완성하였다.
Bubble-coated filter body (GL-TEX-790, Changryong Industry, Korea) A PTFE membrane was laminated on the surface to complete a triple-layered filter body.

PTFE막을 만들기 위하여 먼저 PTFE powder(F104, Daikin사, 일본)와 윤활제(ISOPA M, Exxon Mobile, 미국)를 8:1의 비율로 혼합하여 압출기로 Paste 형태의 PTFE 원료를 만들었다. 이렇게 만들어진 PTFE 원료를 350?의 고온과 일정한 장력이 유지된 calendering roll을 통과시켜 PTFE필름을 만들었다. 그리고 PTFE 필름을 종축방향과 횡축방향으로 연신시켜 약 5㎛ 두께의 PTFE막을 만들었다. Foam coating된 glass 직물원단(GL-TEX-790)과 PTFE막을 두 개의 UNWINDER에서 unwinding하면서 함께 calendering roll에 공급하고 4 kgf/cm2의 압력으로 압착하여 3중층 구조의 여과체를 만들었다. 이 때의 작업속도는 12 m/min로 하였다.
In order to make the PTFE membrane, PTFE powder (F104, Daikin, Japan) and lubricant (ISOPA M, Exxon Mobile, USA) were mixed at a ratio of 8: 1. The PTFE raw material was passed through a calendering roll maintained at a high temperature of 350 ° C and a constant tension to produce a PTFE film. The PTFE film was stretched in the longitudinal and transverse directions to form a PTFE film having a thickness of about 5 탆. Foam-coated glass woven fabric (GL-TEX-790) and PTFE membrane were unwound from two UNWINDERS and fed to a calendering roll together and pressed at a pressure of 4 kgf / cm 2 to produce a triple-layered filter. The working speed at this time was 12 m / min.

실험예Experimental Example 1 : 표면 및 단면 특성 시험 1: Surface and cross-sectional properties test

본 발명에 따른 여과체의 표면 및 단면 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조한 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰하였다.
In order to confirm the surface and cross-sectional characteristics of the filter material according to the present invention, the surface of the filter material prepared in Example 1 was magnified 300 times by an electron microscope.

본 발명에 따른 여과체의 표면을 전자현미경으로 300배 확대하여 관찰한 결과는 도 2에 나타내었다.
The surface of the filter body according to the present invention was observed by an electron microscope 300 times magnification, and the results are shown in Fig.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 표면에 라미네이션을 통해 형성된 PTFE web들이 거품코팅에 의해 형성된 기공 위에 균일하게 분포되어 있음을 확인하였다.
As shown in FIG. 2, PTFE webs formed by lamination on the surface of the filter according to the present invention were uniformly distributed on the pores formed by the foam coating.

또한, 상기 여과체에 대한 기공크기분포 측정결과를 도 3에 나타내었다.
The results of measuring the pore size distribution of the filtrate are shown in FIG.

도 3의 측정결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 평균 기공의 크기가 1.3㎛로서 거품코팅 여과체의 평균기공크기 13㎛의 1/10로 작아졌음을 알 수 있다. 이 결과로부터 본 발명에 의해 완성된 여과체는 2.5㎛ 이하의 초미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.
As can be seen from the measurement results of FIG. 3, it can be seen that the average pore size is 1.3 μm, which is one tenth of the average pore size of the foam coating filtrate of 13 μm. From this result, it can be understood that the filter material completed by the present invention can effectively remove ultrafine dust of 2.5 탆 or less.

실험예Experimental Example 2: 집진효율 분석 2: Dust collection efficiency analysis

본 발명에 따른 여과체의 집진효율을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
In order to analyze the dust collecting efficiency of the filter according to the present invention, the following experiment was conducted.

본 발명에 따른 여과체는 석탄화력발전소에서 발생되는 연소가스 중에 함유된 먼지를 포집하기 위한 것으로, 여과체의 성능평가에 석탄화력발전소에서 발생한 비산재를 이용하였다. 본 실험을 위하여 먼저 가스의 온도는 250±10℃로 설정하였으며, 사용한 테스트용 먼지는 2㎛의 기하평균입경과 1.5의 기하표준편차를 나타냈다. 여과집진장치에 장착된 여과백의 전, 후단에서 테스트용 먼지의 입경분포를 파티클카운터(APS 3321, TSI Inc.)로 개수농도로 측정하였다. 여과체의 질량집진효율은 먼지의 크기와 개수농도로부터 질량농도를 환산하여 얻었다.
The filter body according to the present invention is used for collecting dust contained in the combustion gas generated from a coal-fired power plant, and a fly ash generated from a coal-fired power plant was used for evaluating the performance of the filter body. For this experiment, the temperature of the gas was set at 250 ± 10 ° C, and the test dust used had a geometric mean particle size of 2 μm and a geometric standard deviation of 1.5. The particle size distributions of the test dusts were measured by particle counts (APS 3321, TSI Inc.) at the front and rear ends of the filter bags mounted on the filter dust collectors. The mass collection efficiency of the filter was obtained by converting the mass concentration from the dust size and the water concentration.

본 발명에 따른 여과체의 개수농도 기준의 집진효율을 도 4에 나타내었고, 본 발명에 따른 여과체의 질량집진효율은 표 1에 나타내었다.The dust collecting efficiency based on the number density of the filter according to the present invention is shown in FIG. 4, and the mass collecting efficiency of the filter according to the present invention is shown in Table 1.

여과체의 초기 집진효율The initial dust collection efficiency 측정치Measure (인입농도-인출농도)/인입농도 * 100(Inlet concentration - Outlet concentration) / Inlet concentration * 100 99.8%99.8%

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체는 1㎛ 이상의 먼지 입경에서 98% 이상의 개수농도 기준의 집진효율을 나타내었다. 본 발명에 따른 여과체는 입경 크기가 작아질수록 집진효율이 감소하고, 입경 크기가 클수록 더 높은 집진효율을 보이는 전형적인 집진여과체의 특징을 나타내었다.
As shown in FIG. 4, the filter according to the present invention exhibited a dust collection efficiency of 98% or more on the basis of the number density at a dust particle size of 1 μm or more. The filtration body according to the present invention exhibits characteristics of a typical dust collecting filter having a smaller dust collection efficiency and a higher dust collecting efficiency as the particle size becomes larger.

또한 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 질량집진효율은 99.8%로 매우 높은 집진효율을 나타내었다. 이는 여과 초기상태에서의 집진효율을 나타내므로, 먼지가 포집됨에 따라 집진효율이 높아진다는 여과이론에 근거한다면, 아주 짧은 시간 내에 99.9%이상의 집진효율을 나타냄을 알 수 있다.
Also, as shown in Table 1, the mass collecting efficiency of the filter according to the present invention was 99.8%, which is very high. This indicates that the dust collection efficiency in the initial state of filtration is higher than 99.9% in a very short period of time based on the theory of filtration that dust collection efficiency increases as dust collects.

실험예Experimental Example 3 : 탈진효율 예측을 위한  3: To estimate the effluent efficiency 접촉각Contact angle 분석 analysis

본 발명에 따른 여과체의 탈진효율을 예측하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
In order to estimate the exhaustion efficiency of the filter according to the present invention, the following experiment was conducted.

상기 실시예 1에서 제조한 여과체를 이용하여 접촉각 측정을 하였다. 측정에는 접촉각 측정기(DSA 100, Kruss사)를 이용하였다. 결과는 도 5에 나타내었다.
The contact angle was measured using the filter prepared in Example 1 above. A contact angle meter (DSA 100, Kruss) was used for the measurement. The results are shown in Fig.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 여과체의 접촉각은 143도로서 상용 여과체인 GL-TEX-790의 접촉각 133도보다 10도 높은 값을 보임을 알 수 있다. 이 결과는 본 발명에 의해 완성된 여과체의 탈진효율이 더 뛰어남을 의미한다.As shown in FIG. 5, the contact angle of the filter according to the present invention is 143 degrees, which is higher than the contact angle of GL-TEX-790, which is a conventional filtration filter, of 133 degrees. This result means that the exhaustion efficiency of the filter completed by the present invention is better.

Claims (14)

무기질 섬유 지지체,
상기 지지체 상에 거품 코팅된 평균 기공 크기가 30㎛ 이하인 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 층, 및
상기 거품 코팅된 PTFE 층 상에 라미네이트된 평균 기공 크기가 2.5㎛ 이하인 PTFE 막을 포함하는, 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
Inorganic fiber support,
A polytetrafluoroethylene (PTFE) layer having an average pore size of 30 탆 or less foam-coated on the support, and
And a PTFE membrane having an average pore size of 2.5 m or less laminated on the foam-coated PTFE layer.
제1항에 있어서, 상기 무기질 섬유 지지체는 유리섬유인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection according to claim 1, wherein the inorganic fiber support is glass fiber.
제1항에 있어서, 상기 무기질 섬유 지지체의 두께는 400 내지 1000㎛ 인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection according to claim 1, wherein the inorganic fiber support has a thickness of 400 to 1000 占 퐉.
제1항에 있어서, 상기 PTFE 층은 PTFE, 거품안정제, 발포제 및 증점제를 포함하는 코팅액을 사용하여 거품 코팅하여 형성시킨 것인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection according to claim 1, wherein the PTFE layer is formed by foam coating using a coating liquid containing PTFE, a foam stabilizer, a foaming agent and a thickener.
제4항에 있어서, 상기 증점제는 아크릴계 증점제인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
5. The dust collector according to claim 4, wherein the thickener is an acrylic thickener.
제1항에 있어서, 상기 거품 코팅된 PTFE 층의 두께는 5 내지 100㎛ 인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collecting according to claim 1, wherein the foam coated PTFE layer has a thickness of 5 to 100 占 퐉.
제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 PTFE 막의 두께는 1 내지 50㎛ 인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection according to claim 1, wherein the thickness of the laminated PTFE membrane is 1 to 50 占 퐉.
제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 PTFE 막은 PTFE 섬유로 이루어진 다공성 웹(web)의 구조인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection of medium and high-temperature flue gas according to claim 1, wherein the laminated PTFE membrane is a structure of a porous web composed of PTFE fibers.
제1항에 있어서, 상기 라미네이트되는 PTFE 막은 PTFE 분말 및 윤활제를 포함하는 혼합물을 압출성형하여 PTFE 필름을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 PTFE 필름을 2축 연신하는 단계(단계 2)를 포함하는 제조방법으로 제조된 것인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The method of claim 1, wherein the laminated PTFE membrane comprises: (1) preparing a PTFE film by extrusion molding a mixture comprising PTFE powder and a lubricant; And a step of biaxially stretching the PTFE film (step 2). The filter medium for dust collection of medium- and high-temperature flue gas according to claim 1,
제9항에 있어서, 상기 PTFE 분말과 윤활제의 혼합비는 중량 기준으로 9:1 ~ 7:1인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
10. The filter medium for dust collection according to claim 9, wherein the mixing ratio of the PTFE powder and the lubricant is 9: 1 to 7: 1 by weight.
제9항에 있어서, 상기 윤활제는 이소파라핀계 화합물인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
10. The dust collector according to claim 9, wherein the lubricant is an isoparaffin-based compound.
제1항에 있어서, 상기 PTFE 막의 평균 기공 크기는 0.1㎛ 내지 2.5㎛ 인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filtering medium for dust collecting according to claim 1, wherein the PTFE membrane has an average pore size of 0.1 mu m to 2.5 mu m.
제8항에 있어서, 상기 PTFE 섬유의 직경은 0.01 내지 1㎛ 인 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.
The filter medium for dust collection according to claim 8, wherein the PTFE fiber has a diameter of 0.01 to 1 占 퐉.
제1항에 있어서, 상기 라미네이트는 열융착 또는 초음파융착법으로 수행되는 중·고온 배가스의 먼지포집용 여과체.The filter medium for dust collection of medium and high-temperature flue gas according to claim 1, wherein the laminate is subjected to heat welding or ultrasonic welding.
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