KR101530666B1 - Micro filter and manufacture method thereof - Google Patents

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KR101530666B1
KR101530666B1 KR1020130099197A KR20130099197A KR101530666B1 KR 101530666 B1 KR101530666 B1 KR 101530666B1 KR 1020130099197 A KR1020130099197 A KR 1020130099197A KR 20130099197 A KR20130099197 A KR 20130099197A KR 101530666 B1 KR101530666 B1 KR 101530666B1
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Abstract

정밀여과장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 폴리비닐리덴 디플루오라이드(Polyvinylidene difluoride) 나노 섬유(nano fiber) 소재를 절곡해서 원통 형상으로 제조되는 여과재 및 내부에 상기 여과재가 수용되는 공간이 마련되는 케이스부를 포함하는 구성을 마련하여, PVDF 나노 섬유 소재의 여과재를 이용해서 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제작하여 여과전액에 포함된 1㎛ 이하의 고형입자를 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다. The present invention relates to a microfiltration apparatus and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a microfiltration apparatus and a method of manufacturing the same, in which a filter medium, which is formed into a cylindrical shape by bending a polyvinylidene difluoride nanofiber material and a space in which the filter medium is accommodated, And a capsule-type microfiltration apparatus using the filter material of the PVDF nanofiber material can be produced to remove the solid particles having a size of 1 占 퐉 or less contained in the filtration liquid.

Description

정밀여과장치 및 그의 제조방법{MICRO FILTER AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microfilter,

본 발명은 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노섬유를 이용하여 1㎛ 이하의 고형입자를 제거하는 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microfiltration apparatus and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a microfiltration apparatus for removing solid particles of 1 μm or less using nanofibers and a method of manufacturing the same.

일반적으로 필터는 액체나 기체 상태의 유체에 포함된 불순물이나 인체에 유해한 각종 오염물질을 여과(filtration)하는 것으로, 일상 생활, 공장, 사업장 등 다양한 분야에서 사용된다.Generally, a filter is used for filtration of impurities contained in liquid or gaseous fluid or various contaminants harmful to human body, and is used in various fields such as daily life, factory, and workplace.

산업이 복합화, 전문화, 정밀화됨에 따라 모든 산업군에 선택적 여과 기술 등 필터의 기능 향상이 불가피한 상황이고, 정밀여과분야(MF)에 있어서 경제성과 효율성을 겸비한 새로운 방식의 필터개발이 요구되고 있다. As the industry becomes complex, specialized and refined, it is inevitable to improve the function of filters such as selective filtration technology in all industries, and it is required to develop a new type of filter that combines economy and efficiency in the field of fine filtration (MF).

일반적으로, 정밀여과를 위해서 고분자분리막(Membrane), 멜트브로운(Melt-blown) 부직포, 기타 부직포, 유리섬유(Glass fiber) 등의 여과재가 사용되고 있다. Generally, a filter material such as a polymer membrane, a melt-blown nonwoven fabric, other nonwoven fabric, or glass fiber is used for microfiltration.

고분자분리막(Membrane)의 경우 가격이 고가이며, 처리대상이 고점도, 고농도의 경우 즉각적으로 막힘 현상이 발생함에 따라, 사용대상에 한계성을 가지는 단점이 있었다. In the case of a polymer membrane, the price is high, and when the object to be treated has a high viscosity and a high concentration, clogging occurs instantaneously, there is a disadvantage that the object to be used is limited.

멜트브로운 부직포는 고분자분리막에 비하여 가격이 저렴하다는 장점이 있지만, 제거성능에 한계가 두드러지는 단점이 있었다.The melt blown nonwoven fabric is advantageous in that it is less expensive than the polymer separator, but has a disadvantage that the removal performance is markedly limited.

유리섬유는 제거성능이 탁월한 소재로 알려져 있으나, 유리 재질의 특성상 깨지는 위험을 동반하고 있어 제거효율에 한계를 가지는 단점이 있었다.Glass fiber is known as an excellent material to remove, but it has a disadvantage in that it has a limitation in removal efficiency because it is accompanied with the risk of breaking due to the nature of the glass material.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1에는 다기능 복합필터의 제조방법 기술에 관한 기술이 개시되어 있다. For example, the following Patent Document 1 discloses a technology relating to a manufacturing method of a multifunctional composite filter.

특허문헌 1에는 소정 융점을 갖는 제1 열가소성 고분자와 상기 제1 열가소성 고분자보다 저융점을 갖는 제2 열가소성 고분자로 된 2성분계 복합방사섬유 또는 제1 열가소성 고분자로 된 고융점 단섬유와 제2 열가소성 고분자로 된 저융점 단섬유가 혼합된 혼합 단섬유들로 이루어진 열융착성 부직포 지지체를 준비하는 단계, 부직포 지지체의 상면에 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제1 웹을 적층하는 단계, 열융착성 제1 웹의 상면에 탈취분말들을 산포하는 단계, 산포된 탈취분말들의 상면에 복합방사섬유로 된 단섬유 또는 혼합 단섬유로 이루어진 열융착성 제2 웹을 적층하는 단계 및 적층체의 제2 열가소성 고분자 성분을 용융시키도록 열처리하여 적층체를 일체화하는 단계를 포함한다.Patent Document 1 discloses a two-component composite spinning fiber comprising a first thermoplastic polymer having a predetermined melting point and a second thermoplastic polymer having a melting point lower than that of the first thermoplastic polymer or a high melting point staple fiber composed of a first thermoplastic polymer and a second thermoplastic polymer A step of preparing a heat-sealable nonwoven fabric support made of mixed short fibers having low melting point short fibers mixed with the low melting point short fibers, a first heat-sealable web composed of short fibers or mixed short fibers made of composite spinning fibers on the upper surface of the non- A step of laminating deodorant powders on the top surface of the heat-sealable first web, a step of laminating a second heat-sealable web composed of short fibers or mixed short fibers made of composite spinning fibers on the top surface of the deodorized powders dispersed And heat-treating the second thermoplastic polymer component of the laminate to melt the laminate, thereby integrating the laminate.

대한민국 특허 등록번호 제10-0888276호(2009년 3월 11일 공고)Korean Patent Registration No. 10-0888276 (published on March 11, 2009)

그러나 특허문헌 1을 포함하는 종래기술에 따른 필터 제조방법은 열용융 접착법이나 초음파 접착법을 이용해서 여과재를 가열하여 필터를 성형함에 따라, 열에 의한 여과재의 변형이 발생하게 된다. However, in the conventional filter manufacturing method including Patent Document 1, the filter medium is deformed by heating by heating the filter medium by using the hot melt adhesive method or the ultrasonic adhesive method.

이로 인해, 종래기술에 따른 필터 제조방법은 열에 의한 여과재의 변형으로 인해 여과재의 손상이 발생하고, 여과막의 모폴로지(morphology) 변형이 발생하는 문제점이 있었다. Therefore, the filter manufacturing method according to the related art has a problem that the filter medium is damaged due to the deformation of the filter medium due to heat, and morphology deformation of the filtration film occurs.

그리고 종래기술에 따른 필터 제조방법은 여과막과 앤드캡을 사출방식으로 접착함에 따라 폴리프로필렌 레진(polypropylene resin)에 의해 여과막이 오염되는 문제점이 있었다.In the filter manufacturing method according to the related art, there is a problem that the filtration membrane is contaminated by the polypropylene resin as the filtration membrane and the end cap are bonded by the injection method.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 나노섬유(nano fiber)를 이용하여 1㎛ 이하의 고형입자를 제거할 수 있는 정밀여과장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention An object of the present invention is to provide a microfiltration device capable of removing solid particles of 1 탆 or less by using polyvinylidene difluoride nanofibers, .

본 발명의 다른 목적은 여과재의 성형과정에서 열에 의한 여과재의 변형을 최소화할 수 있는 정밀여과장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a microfiltration apparatus capable of minimizing the deformation of the filter medium due to heat during the molding of the filter medium, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 캡슐 형상의 정밀여과장치 제조 과정에서 여과재의 오염을 방지하고, 제조작업의 편리성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 정밀여과장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a microfiltration apparatus and a method of manufacturing the microfiltration apparatus, which can prevent contamination of a filter medium in the process of manufacturing a capsule-type microfiltration apparatus, and improve convenience and stability of a manufacturing operation.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 정밀여과장치는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(Polyvinylidene difluoride) 나노 섬유(nano fiber) 소재를 절곡해서 원통 형상으로 제조되는 여과재 및 내부에 상기 여과재가 수용되는 공간이 마련되는 케이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microfiltration apparatus comprising: a filter material formed by bending a polyvinylidene difluoride nanofiber material into a cylindrical shape; And a case part provided with a space to be accommodated.

상기 케이스부는 상부에 노즐이 마련되고 내부에 상기 여과재가 수용되는 공간이 마련되도록 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 케이스 및 상기 케이스의 하단에 결합되는 앤드캡을 포함하고, 상기 케이스와 앤드캡은 고용량의 히터를 이용해서 복사열을 발생시켜 직접 용융시킨 후 접합되는 것을 특징으로 한다.The case includes a case formed with a nozzle at an upper portion thereof, a case formed into a cylindrical shape with a space for accommodating the filter medium therein, and an end cap coupled to a lower end of the case, Radiant heat is generated by using a high-capacity heater and is directly melted and then bonded.

본 발명은 상기 케이스부 외부를 차폐하고 여과하고자 하는 여과전액이 유입되는 유입구와 상기 여과재에 의해 여과된 여과액을 배출하는 배출구가 형성되는 하우징부를 더 포함하고, 상기 하우징부는 내부에 상기 케이스부가 수용되는 공간이 마련되도록 상면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 상면을 차폐하고 상기 유입구와 배출구가 형성되는 상부캡, 여과전액의 유입 압력을 일정하게 유지하도록 여과전액의 유입 유량에 기초해서 상기 유입구를 개폐하는 제1 밸브조립체 및 상기 배출구를 개폐하는 제2 밸브조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention further includes a housing part having an inlet port through which the filtration fluid to be filtered flows and a discharge port through which the filtrate filtered by the filter medium is formed, the housing part shielding the outside of the case part, The upper cap which shields the upper surface of the housing and forms the inlet and the outlet, and the upper cap which is formed on the basis of the inflow flow rate of the filtration fluid so as to keep the inflow pressure of the filtration fluid constant. A first valve assembly for opening and closing the inlet port, and a second valve assembly for opening and closing the outlet port.

상기 제1 밸브조립체는 여과전액의 유입 압력에 따라 탄성 변형되는 판 스프링과 상기 판 스프링의 탄성 변형에 따라 상기 유입구를 개방 또는 폐쇄하는 댐퍼를 포함하는 체크밸브로 마련되는 것을 특징으로 한다.The first valve assembly is provided with a check valve including a plate spring elastically deformed according to an inflow pressure of the filtration fluid and a damper for opening or closing the inflow port according to elastic deformation of the leaf spring.

상기 제2 밸브 조립체는 상기 배출구에 설치되는 밸브바디, 일단이 상기 케이스 상부에 마련된 노즐에 결합되는 링 스프링 및 상기 링 스프링의 선단에 일체로 결합되어 상기 밸브바디에 형성된 배출공을 개폐하는 개폐볼을 포함하는 체크밸브로 마련되는 것을 특징으로 한다.The second valve assembly includes a valve body installed at the discharge port, a ring spring whose one end is coupled to a nozzle provided at an upper portion of the case, and a valve body integrally coupled to a distal end of the ring spring, And a check valve is provided.

또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 정밀여과장치의 제조방법은 (a) 나노 섬유 소재를 절곡해서 원통 형상으로 여과재를 제조하는 단계, (b) 상기 여과재의 양단을 실링하는 단계 및 (c) 내부에 상기 여과재가 수용되는 케이스부의 케이스와 앤드캡을 접합하는 단계를 포함하고, 상기 나노 섬유 소재는 폴리비닐리덴 디플루오라이드 나노 섬유 소재로 마련되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating a microfiltration device, comprising: (a) bending a nanofiber material to produce a filter material in a cylindrical shape; (b) And (c) joining the case of the case portion in which the filter medium is accommodated and the end cap, wherein the nanofiber material is formed of polyvinylidene difluoride nanofiber material.

본 발명은 (d) 내부에 상기 케이스부가 수용되는 하우징부의 하우징과 상부캡을 접합하는 단계를 더 포함하여 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제조하는 것을 특징으로 한다.(D) The step (d) further comprises the step of joining the housing of the housing part in which the case part is received and the upper cap, thereby manufacturing a capsule-type microfiltration device.

상기 (a)단계는 (a1) 상기 나노 섬유 소재의 굵기와 기공이 일정해지도록 캘린더링하는 단계 및 (a2) 상기 나노 섬유 소재를 더블유 형상으로 다단 절곡하여 원통 형상의 주름필터 형상으로 여과재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step (a) comprises the steps of (a1) calendering the nanofiber material so that the thickness and the pore become constant, and (a2) bending the nanofiber material in a W-shaped manner to form a filter material in the form of a cylindrical wrinkle filter The method comprising the steps of:

상기 (b)단계는 상기 여과재의 양단을 임펄스 접착 방식으로 충격전류에 의한 열을 이용해서 실링하고, 충격전류 노출시간은 0.3 내지 1.5초로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the step (b), both ends of the filter material are sealed by using an impulse adhesion method using heat by an impact current, and the impact current exposure time is set to 0.3 to 1.5 seconds.

상기 (c)단계는 상기 케이스와 앤드캡에 히터에서 발생하는 300 내지 500℃의 복사열을 5 내지 20초 동안 가해서 상기 케이스와 앤드캡의 접합부분을 용융시켜 접합해서 카트리지 형상의 정밀여과장치를 제조하는 것을 특징으로 한다.In the step (c), radiant heat of 300 to 500 ° C generated in the heater is applied to the case and the end cap for 5 to 20 seconds to melt and bond the joint part of the case and the end cap to manufacture a cartridge- .

상기 (d)단계는 (d1) 상기 상부캡의 하면에 유입구를 개폐하는 제1 밸브조립체와 배출공을 개폐하는 제2 밸브조립체를 조립하는 단계 및 (d2) 상기 상부캡과 하우징에 히터에서 발생하는 200 내지 500℃의 복사열을 3 내지 10초 동안 가해서 상기 상부캡과 하우징의 접합부분을 용융시켜 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(D1) assembling a first valve assembly that opens and closes an inlet port on a lower surface of the upper cap and a second valve assembly that opens and closes an exhaust hole, and (d2) And then radiating heat at 200 to 500 DEG C for 3 to 10 seconds to melt and join the joint portion of the upper cap and the housing.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, PVDF 나노 섬유 소재의 여과재를 이용해서 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제작하여 여과전액에 포함된 1㎛ 이하의 고형입자를 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the microfiltration apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, a capsule-type microfiltration apparatus using a filter material of PVDF nanofiber material is manufactured, and solid particles of 1 μm or less contained in the filtrate are removed Can be obtained.

특히, 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, 일정한 굵기 및 기공을 갖는 PVDF 나노 섬유 소재를 이용함에 따라 정밀한 여과성능을 가질 수 있다는 효과가 얻어진다.Particularly, according to the microfiltration apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, the PVDF nanofiber material having a certain thickness and pore size can be used to obtain a precise filtration performance.

그리고 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, 원통 형상으로 형성되는 여과재의 양단을 임펄스 접착(impulse current welding) 방식을 이용해서 충격전류를 이용한 순간적인 열을 가해 실링한다.According to the microfiltration apparatus and the method of manufacturing the same according to the present invention, the both ends of the cylindrical filter material are impulse-current-welded to seal instantaneously using impact current.

이에 따라, 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, 기존의 초음파 접착법이나 열용융접착법으로 실링하는 과정에서 열에 의해 여과막의 구조가 미세하게 변화하는 문제점을 해소하고, 여과막의 모폴로지(morphology) 변형을 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다. Accordingly, the microfiltration apparatus and the method of manufacturing the same according to the present invention solve the problem that the structure of the filtration membrane is finely changed by the heat during the sealing process by the conventional ultrasonic bonding method or hot melt bonding method, the morphology distortion can be minimized.

또 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, 캡슐 형상의 정밀여과장치 제조 과정에서 여과재의 오염을 방지하고, 제조작업의 편리성 및 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.Further, according to the microfiltration apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to prevent contamination of the filter medium in the process of manufacturing a capsule-type microfiltration apparatus, and to improve the convenience and stability of the manufacturing operation.

또한 본 발명에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법에 의하면, 여과재의 내구성을 향상시켜 여과시간이 경과 하더라도 균일한 여과성능을 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.
Further, according to the microfiltration apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention, the durability of the filter medium is improved, and even when the filtration time has elapsed, uniform filtration performance can be obtained.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 정밀여과장치의 분해 사시도,
도 3은 종래의 마이크로 섬유로 구성된 여재의 캘린더링 후 상태를 보인 확대도,
도 4 및 도 5는 나노 섬유 여재의 캘린더링 후 상태를 보인 확대도 및 단면도,
도 6 및 도 7은 종래의 마이크로 섬유로 구성된 여과재와 본 실시 예에 따른 나노 섬유로 구성된 여과재의 기공도를 보인 도면,
도 8은 종래의 마이크로 섬유와 본 실시 예에 따른 PVDF 나노 섬유의 기공분포도 그래프,
도 9는 종래의 마이크로 섬유와 본 실시 예에 따른 PVDF 나노 섬유의 기공분포를 반복적으로 실험한 결과 그래프,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 제조방법을 단계별로 설명하는 공정도.
1 is a perspective view of a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exploded perspective view of the microfiltration apparatus shown in FIG. 1,
Fig. 3 is an enlarged view showing a post-calendering state of a conventional filter material composed of micro fibers,
4 and 5 are an enlarged view and a cross-sectional view showing the state after calendering of the nanofiber filter media,
6 and 7 are diagrams showing the porosity of the conventional filter material made of microfibers and the filter material made of the nanofibers according to the present embodiment,
8 is a graph showing the pore distribution of the conventional microfibers and the PVDF nanofibers according to the present embodiment,
9 is a graph showing the results of repeated experiments on the pore distribution of the conventional microfibers and the PVDF nanofibers according to the present embodiment,
FIG. 10 is a process diagram for explaining steps of a method for manufacturing a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a microfiltration apparatus and a method of manufacturing the same according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 정밀여과장치의 분해 사시도이다. FIG. 1 is a perspective view of a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the microfiltration apparatus shown in FIG. 1.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 나노 섬유(nano fiber) 소재를 절곡해서 원통 형상으로 제조되는 여과재(10) 및 내부에 여과재(10)가 수용되는 공간이 마련되는 케이스부(20)를 포함한다.1 and 2, a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a filter medium 10 formed into a cylindrical shape by bending a nanofiber material, and a filter medium 10 And a case part 20 provided with a space to be accommodated.

이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치는 케이스부(20) 외부를 차폐하고 여과하고자 하는 여과전액이 유입되는 유입구(31)와 여과재(10)에 의해 여과된 여과액을 배출하는 배출구(32)가 형성되는 하우징부(30)를 포함한다. In addition, the microfiltration apparatus according to the preferred embodiment of the present invention includes an inlet 31 through which the entire filtrate to be filtered is shielded and a filtrate filtered by the filter medium 10, And a housing part (30) in which an outlet (32) is formed.

즉, 본 실시 예에서 정밀여과장치는 여과부(10)와 케이스부(20)로 구성되어 카트리지 필터 형태로 제조될 수 있고, 하우징부(30)를 더 포함하여 캡슐 필터 형태로 제조될 수도 있다. That is, in the present embodiment, the microfiltration apparatus may be formed in the form of a cartridge filter composed of the filtration part 10 and the case part 20, and may be manufactured in the form of a capsule filter further including the housing part 30 .

여과재(10)는 동일한 조건하에서 여과전액과의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해, 나노 섬유 소재를 더블유(W) 형상으로 다단 절곡하여 형성되는 원통 형상의 주름필터(Pleated filter)로 마련될 수 있다. The filter material 10 may be a pleated filter having a cylindrical shape formed by bending the nanofiber material into a W shape in order to maximize the contact area with the filtration liquid under the same conditions.

여과재(10)의 내측 및 외측에는 여과재(10)의 변형을 방지하도록 지지부재(도면 미도시)가 마련될 수 있다. Support members (not shown) may be provided on the inside and outside of the filter medium 10 to prevent the filter medium 10 from being deformed.

상기 지지부재는 폴리프로필렌(PP) 재질의 재료를 이용해서 제작되고, 여과전액 또는 여과액이 용이하게 이동할 수 있도록 메시(mesh) 구조로 형성될 수 있다. The support member may be made of a polypropylene (PP) material, and may be formed in a mesh structure so that the filtration liquid or the filtrate can be easily moved.

이러한 지지부재는 처리수와 여과재 사이에 공간을 확보하여 각 층에 처리수가 이동할 수 있는 유로를 형성하고, 처리수를 고르게 분포시키는 기능을 한다.Such a support member secures a space between the process water and the filter material, forms a flow path through which the process water can flow to each layer, and distributes the process water evenly.

이와 함께, 지지부재는 각 층에 케이크(cake)가 형성되는 것을 방지하고, 과도하게 높은 압력의 처리수가 유입되는 경우 여과재의 손상을 방지하도록 완충하는 기능을 한다.In addition, the support member functions to prevent the formation of a cake in each layer and to buffer the filter medium to prevent damage to the filter medium when excessively high-pressure treatment water is introduced.

여과재(10)의 양단은 임펄스 접착(impulse current welding) 방식을 이용해서 충격전류를 이용한 순간적인 열을 가해 실링된다. Both ends of the filter element 10 are sealed by impulse current welding using instantaneous heat using an impact current.

이에 따라, 본 발명은 기존의 초음파 접착법이나 열용융접착법으로 실링하는 과정에서 열에 의해 여과막의 구조가 미세하게 변화하는 문제점을 해소하고, 여과막의 모폴로지(morphology) 변형을 최소화할 수 있다. Accordingly, the present invention can solve the problem that the structure of the filtration membrane is finely changed by the heat during the sealing process by the conventional ultrasonic bonding method or the hot melt bonding method, and morphology deformation of the filtration membrane can be minimized.

나노 섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터(㎚)에 불과한 초극세실로서, 전기방사(Electrospinning) 방식으로 제조될 수 있다. Nanofibers are ultra-fine yarns with diameters ranging from tens to hundreds of nanometers (nm), and can be fabricated by electrospinning.

이와 같이, 본 발명은 나노 섬유 소재를 여과재로 사용함에 따라 상전환 또는 이축 연신 방식으로 제조되는 기존의 고분자분리막(Membrane)의 문제점을 개선하고, 고정밀여과를 가능하게 한다. As described above, the present invention improves the problems of existing membrane separators (membranes) produced by phase-switching or biaxial stretching by using nanofiber materials as filter media, and enables high-precision filtration.

특히, 본 실시 예에서 여과재는 폴리비닐리덴 디플루오라이드(Polyvinylidene difluoride, 이하 'PVDF'라 함) 나노 섬유 소재로 마련될 수 있다. Particularly, in this embodiment, the filter material may be made of polyvinylidene difluoride (PVDF) nanofiber material.

PVDF 나노 섬유는 생성과 동시에 3차원의 네트워크로 용착(welding , 鎔着)되어 적층된 다공성 웹(nanoweb)으로 제작되고, 초박막, 초경량이며, 기존 섬유에 비해 부피 대비 표면적비가 지극히 높고, 높은 기공도를 가진다. PVDF nanofibers are produced with a three-dimensional network by welding, and they are made of laminated porous nanowebs. They are ultra-thin, light-weight, have a very high volume-to-surface ratio compared to conventional fibers, .

PVDF 나노 섬유 웹은 내산성 및 내약품성이 매우 우수하고, 양호한 기계적, 열적, 전기적 특성을 겸비함에 따라, 화학, 전자, 제약, 식품, 제지 등 각종 분야에 널리 사용되고, 특히 여과막으로 각광받고 있다.The PVDF nanofiber web is excellent in acid resistance and chemical resistance, and has good mechanical, thermal and electrical properties. Therefore, it is widely used in various fields such as chemical, electronics, pharmaceutical, food, paper and the like.

예를 들어, PVDF 나노 섬유 웹은 0.01 내지 1㎜의 두께를 가지고, 2.0㎛ 이하의 섬유 기공(pore)을 가지도록 제조될 수 있다.For example, PVDF nanofiber webs can be made to have fiber pores of 2.0 μm or less, with a thickness of 0.01 to 1 mm.

이러한 PVDF 나노 섬유 웹은 기공 크기를 낮추고 기공의 안정성을 부여하도록 캘린더링(Calendering) 작업을 거쳐 제조될 수 있다. Such PVDF nanofiber webs can be fabricated by calendering to reduce pore size and provide pore stability.

도 3은 종래의 마이크로 섬유로 구성된 여과재의 캘린더링 후 상태를 보인 확대도이고, 도 4 및 도 5는 나노 섬유 여과재의 캘린더링 후 상태를 보인 확대도 및 단면도이다.FIG. 3 is an enlarged view showing a state after calendering of a conventional filter material composed of micro fibers, and FIGS. 4 and 5 are an enlarged view and a cross-sectional view showing the state after calendering of the nanofiber filter material.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로 섬유(micro fiber)로 구성된 여과재는 가공 전 기공을 형성하는데, 1㎛ 이하의 기공을 형성하기 위해 과도한 캘린더 가공을 할 경우, 기공 막힘 현상이 발생하였다.As shown in FIG. 3, a conventional filter material composed of micro fibers forms pores before processing. When excessive calendering is performed to form pores of 1 μm or less, pore clogging occurs.

반면, 나노 섬유로 구성된 여과재는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 가공 전 기공을 형성하는 과정에서 나노 웹 섬유의 굵기 조절이 가능하며, 미세섬유의 두꺼운 층으로 구성됨에 따라 캘린더 가공 조건을 약하게 조절해서 우수한 여과성능을 갖는 여과재의 제조가 가능하다. On the other hand, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the filter material composed of nanofibers can control the thickness of the nanofiber web fibers in the course of forming the pores before processing, and is formed of a thick layer of fine fibers, It is possible to prepare a filter material having excellent filtration performance.

도 6 및 도 7은 종래의 마이크로 섬유로 구성된 여과재와 본 실시 예에 따른 나노 섬유로 구성된 여과재의 기공도를 보인 도면이다.6 and 7 are graphs showing the porosity of the conventional filter material composed of microfibers and the filter material composed of the nanofibers according to the present embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 멜트블로운(melt-blown, 이하 'MB'라 함) 부직포 소재의 마이크로 섬유의 굵기는 약 1 내지 3㎛이고, 기공도(porosity)는 약 20 내지 35%로 제작되지만, 섬유의 굵기를 조절하는데 한계가 있었다. As shown in FIG. 6, a microfiber of a melt-blown non-woven fabric material has a thickness of about 1 to 3 μm and a porosity of about 20 to 35% , But there was a limit in controlling the thickness of the fibers.

반면, PVDF 나노 섬유로 구성된 여과재는 도 7에 도시된 바와 같이, 약 0.2 내지 0.3㎛의 일정한 굵기로 제조되어 약 65 내지 70%의 우수한 기공도를 가진다.On the other hand, as shown in FIG. 7, the filter material composed of the PVDF nanofibers is made to have a constant thickness of about 0.2 to 0.3 μm and has an excellent porosity of about 65 to 70%.

그리고 도 8은 종래의 마이크로 섬유(B)와 본 실시 예에 따른 PVDF 나노 섬유(A)의 기공분포도 그래프이다.And FIG. 8 is a graph showing the pore distribution of the conventional microfibers (B) and the PVDF nanofibers (A) according to the present embodiment.

도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로 섬유의 기공분포는 약 1 내지 1.4㎛로 범위가 넓다(bulk).As shown in FIG. 8, the pore distribution of conventional microfibers is in the range of about 1 to 1.4 mu m (bulk).

반면, PVDF 나노 섬유 소재는 평균 굵기에 따른 기공분포 범위(A)가 마이크로 섬유 소재의 기공분포 범위(B)에 비해 매우 좁게 나타남에 따라, 더욱 정밀한 여과효과를 가진다.On the other hand, the pore distribution range (A) of the PVDF nanofiber material according to the average thickness is narrower than the pore distribution range (B) of the microfiber material, so that it has a more precise filtration effect.

그리고 PVDF 나노 섬유 소재는 구성이 성하고, 사슬이 나란하면서 강하게 결합되어 있어 높은 인장 강도를 가진다.And, PVDF nanofiber materials have a high tensile strength because they are composed and tightly bonded together in a chain.

이와 같이, 본 발명은 PVDF 나노 섬유 소재의 여과재를 이용함에 따라, 정밀한 여과성능을 가질 수 있고, 여과재의 내구성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by using the filter material of the PVDF nanofiber material, it is possible to have a precise filtration performance and to improve the durability of the filter material.

또 도 9는 종래의 마이크로 섬유(B)와 본 실시 예에 따른 PVDF 나노 섬유(A)의 기공분포를 반복적으로 실험한 결과그래프이다. 9 is a graph showing a result of repetitive experiments on the pore distribution of the conventional microfibers (B) and the PVDF nanofibers (A) according to the present embodiment.

도 9에 도시된 바와 같이, PVDF 나노 섬유 소재는 반복적인 실험결과, 일정한 결과 데이터가 나타남에 따라 다른 소재에 비해 재현성이 우수함을 알 수 있다. As shown in FIG. 9, the PVDF nanofiber material exhibits excellent reproducibility in comparison with other materials as a result of repeated experiments.

다시 도 1 및 도 2에서, 케이스부(20)는 내부에 여과재(10)가 수용되는 공간이 마련되도록 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되고 상부에 여과재(10)에 의해 여과된 여과액을 배출하는 노즐(22)이 마련되는 케이스(21) 및 케이스(21)의 하단에 결합되는 앤드캡(23)을 포함할 수 있다. 1 and 2, the case 20 is formed into a cylindrical shape having a space in which the filter medium 10 is received, and the filtrate filtered by the filter medium 10 is discharged And an end cap 23 coupled to a lower end of the case 21. The end cap 22 may be provided with a plurality of nozzles 22,

케이스(21)는 내부에 수용된 여과재(10)의 변형을 방지하고, 하우징부(30) 내부로 유입된 여과전액을 여과재(10)로 전달하는 기능을 한다.The case 21 serves to prevent deformation of the filter medium 10 accommodated therein and to transfer the entire filtrate introduced into the housing section 30 to the filter medium 10. [

이를 위해, 케이스(21)의 외주면에는 여과전액을 여과재(10)로 전달하도록 복수의 전달공(24)이 형성될 수 있다.To this end, a plurality of transmission holes 24 may be formed on the outer circumferential surface of the case 21 to transmit the filtration fluid to the filter medium 10.

앤드캡(23)은 케이스(21)의 하단에 결합되어 케이스(21)의 하부를 차폐하도록 케이스(21)의 직경과 동일한 직경으로 형성될 수 있다. The end cap 23 may be formed to have the same diameter as the case 21 so as to shield the lower portion of the case 21 by being coupled to the lower end of the case 21.

케이스(21)와 앤드캡(23)은 고용량의 히터(heater)를 이용해서 복사열을 발생시켜 직접 용융시킨 후 접합된다. The case 21 and the end cap 23 generate radiant heat by using a heater of a high capacity and are directly melted and bonded.

예를 들어, 상기 복사열의 온도는 약 300 내지 500℃로 설정되고, 용착시간은 약 5 내지 20초로 설정될 수 있다. For example, the temperature of the radiant heat may be set to about 300 to 500 DEG C, and the deposition time may be set to about 5 to 20 seconds.

이와 같이, 본 발명은 케이스와 앤드캡의 접합 부분만을 순간적으로 용융시켜 접합함에 따라, 종래의 사출에 의한 부착 방식의 단점인 폴리프로필렌 레진에 의한 여과막의 오염을 방지하고, 여과재의 완성성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by merely instantaneously melting and joining only the joint portion of the case and the end cap, contamination of the filtration membrane by the polypropylene resin which is a disadvantage of the conventional injection molding method is prevented, .

하우징부(30)는 내부에 케이스부(20)가 수용되는 공간이 마련되도록 상면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 하우징(33), 하우징(33)의 상면을 차폐하고 유입구(31)와 배출구(32)가 형성되는 상부캡(34), 상부캡(34)에 형성된 유입구(31)를 개폐하는 제1 밸브조립체(35) 및 상부캡(34)에 형성된 배출구(32)를 개폐하는 제2 밸브조립체(36)를 포함할 수 있다. The housing part 30 includes a housing 33 formed in a cylindrical shape having an opened upper surface so as to provide a space for accommodating the case part 20 therein. The housing part 30 shields the upper surface of the housing 33, A first valve assembly 35 for opening and closing an inlet 31 formed in the upper cap 34 and a second valve assembly 35 for opening and closing an outlet 32 formed in the upper cap 34. [ Assembly 36. As shown in FIG.

제1 밸브조립체(35)는 여과전액의 유입 압력에 따라 유입구(31)를 개방 또는 폐쇄하는 판 스프링(351)과 판 스프링(351)을 상부캡(34)에 고정하는 댐퍼(352)를 포함할 수 있다. The first valve assembly 35 includes a leaf spring 351 that opens or closes the inlet 31 according to inflow pressure of the filtrate and a damper 352 that fixes the leaf spring 351 to the upper cap 34 can do.

판 스프링(351)은 하방을 향해 볼록하게 형성되고, 여과전액의 유입 압력이 높아지면 평면에 가깝게 탄성 변형되면서 유입구(31)의 개도량을 감소시킬 수 있다.The plate spring 351 is formed to be convex downward. When the inflow pressure of the filtration liquid is increased, the leaf spring 351 is elastically deformed to be close to the plane, and the amount of opening of the inlet 31 can be reduced.

그리고 판 스프링은(351)은 여과전액의 유입 압력이 낮아지면 본래의 형상으로 복원되면서 유입구(31)의 개도량을 증가시켜 하우징(33) 내부로 유입되는 여과전액의 압력을 일정하게 유지하는 기능을 한다. In addition, the plate spring 351 has a function of maintaining the pressure of the filtration liquid flowing into the housing 33 constant by increasing the opening amount of the inlet 31 while restoring the original shape when the inflow pressure of the filtration liquid is lowered .

댐퍼(352)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판 형상으로 형성되고, 댐퍼(352)의 양측에는 각각 상부캡(34)에 결합되도록 결합공(353)이 형성될 수 있다. The damper 352 may be formed in a plate shape as shown in FIG. 2, and a coupling hole 353 may be formed on both sides of the damper 352 to be coupled to the upper cap 34, respectively.

이를 위해, 상부캡(34)의 유입구(31) 주변에는 댐퍼(352)의 결합공(353)과 대응되는 위치에 한 쌍의 결합돌기(341)가 형성될 수 있다. A pair of coupling protrusions 341 may be formed at a position corresponding to the coupling hole 353 of the damper 352 around the inlet 31 of the upper cap 34. [

이에 따라, 제1 밸브조립체(35)는 하우징(33) 내부로 유입되는 여과전액의 압력을 일정하게 유지시킨다. Accordingly, the first valve assembly 35 keeps the pressure of the filtration liquid flowing into the housing 33 constant.

제2 밸브 조립체(36)는 상부캡(34)의 배출구(32)에 설치되는 밸브바디(361), 일단이 케이스(21) 상부에 마련된 노즐(22)에 결합되는 링 스프링(362) 및 링 스프링(362)의 선단에 일체로 결합되어 밸브바디(361)에 형성된 배출공(364)을 개폐하는 개폐볼(363)을 포함할 수 있다. The second valve assembly 36 includes a valve body 361 installed at the discharge port 32 of the upper cap 34, a ring spring 362 having one end coupled to the nozzle 22 provided at the upper portion of the case 21, And an opening / closing ball 363 integrally coupled to the tip of the spring 362 to open / close the discharge hole 364 formed in the valve body 361.

이를 위해, 상부캡(34)의 배출구(32) 주변에는 밸브바디(361)가 삽입되도록 내부에 공간이 형성되는 결합통부(342)가 마련될 수 있다. To this end, a coupling cylinder 342 may be provided around the discharge port 32 of the upper cap 34. The coupling cylinder 342 may have a space formed therein for the valve body 361 to be inserted therein.

이와 같이, 제2 밸브조립체(36)는 여과 동작시 여과액을 하우징(33) 외부로 배출하고, 정밀여과장치의 폐기시에는 개폐볼(363)에 의해 배출구(32)를 폐쇄한다. Thus, the second valve assembly 36 discharges the filtered liquid to the outside of the housing 33 during the filtration operation, and closes the discharge port 32 by the opening and closing ball 363 when disposing the microfiltration apparatus.

이에 따라, 본 발명은 폐기시 하우징 내부에 남아 있는 여과액이나 여과전액 배출을 차단하여 작업자의 안정성을 높이고, 용이하게 폐기할 수 있다.
Accordingly, the present invention can prevent the filtrate and the filtrate remaining in the housing from being discarded during disposal, thereby enhancing the stability of the operator and facilitating disposal thereof.

다음, 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 제조방법을 상세하게 설명한다. Next, a method of manufacturing a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 제조방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.FIG. 10 is a process diagram for explaining steps of a method for manufacturing a microfiltration apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 10에서, 작업자는 PVDF 나노 섬유 소재의 캘린더링 작업을 통해 일정한 굵기 및 기공의 여과재(10)를 제작하고, 절곡장치(도면 미도시)를 이용해서 여과재(10)를 다단으로 절곡한다(S10). 10, the operator fabricates the filter material 10 having a predetermined thickness and pore through calendering of the PVDF nanofiber material, and bends the filter material 10 in multiple stages using a bending device (not shown) (S10 ).

이때, 여과재(10)는 동일한 조건하에서 여과전액과의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해, PVDF 나노 섬유 소재를 더블유(W) 형상으로 다단 절곡하여 원통 형상으로 제작된다. At this time, in order to maximize the contact area with the filtration liquid under the same conditions, the filter material 10 is formed into a cylindrical shape by bending the PVDF nanofiber material in a W (W) shape.

물론, 여과재(10)의 내측 및 외측에는 지지부재가 마련될 수도 있다. Of course, a supporting member may be provided on the inner side and the outer side of the filter medium 10.

S20단계에서 작업자는 원통 형상으로 제작된 여과재(10)의 양단을 실링한다. In step S20, the operator seals both ends of the cylindrical filter member 10 formed into a cylindrical shape.

이때, 여과재(10)의 내측 및 외측에는 여과재(10)의 변형을 방지하도록 지지부재가 설치될 수 있다. At this time, a support member may be installed on the inside and the outside of the filter medium 10 to prevent the filter medium 10 from being deformed.

여과재(10)의 양단은 임펄스 접착 방식을 이용해서 순간적으로 열을 가해 실링된다. Both ends of the filter material 10 are momentarily heated and sealed by impulse bonding.

예를 들어, 표 1은 실링된 부분의 버블 테스트 결과 테이블이다. For example, Table 1 is a bubble test result table of the sealed part.

충격전류 노출시간(s)Impact Current Exposure Time (s) 공기압(bar)Air pressure (bar) 버블 포인트(bar)Bubble point (bar) 표준편차Standard Deviation 1.21.2 2.52.5 1.81.8 0.860.86 1.21.2 3.03.0 3.73.7 0.260.26 1.21.2 4.04.0 4.24.2 0.120.12 1.31.3 2.52.5 4.24.2 0.130.13 1.31.3 3.23.2 4.34.3 0.210.21 1.31.3 4.04.0 3.23.2 0.540.54

표 1의 테스트 결과에 따라, 본 실시 예에서 공기압은 약 1 내지 5bar로 설정되고, 충격전류 노출시간은 약 0.3 내지 1.5초로 설정될 수 있다. According to the test results in Table 1, the air pressure in this embodiment is set to about 1 to 5 bar, and the impact current exposure time can be set to about 0.3 to 1.5 seconds.

S30단계에서 작업자는 케이스(21)의 내부 공간에 여과재(10)를 삽입하고, 개구된 케이스(21)의 하단에 앤드캡(23)을 접합한다. The operator inserts the filter element 10 into the inner space of the case 21 and joins the end cap 23 to the lower end of the opened case 21. [

이때, 케이스(21)와 앤드캡(23)은 고용량의 히터에서 발생하는 약 300 내지 500℃의 복사열이 약 5 내지 20초의 시간 동안 순간적으로 직접 가해짐에 따라 용융되어 접합될 수 있다. At this time, the case 21 and the end cap 23 can be melted and bonded as the radiant heat of approximately 300 to 500 ° C generated in a high-capacity heater is momentarily applied directly for about 5 to 20 seconds.

물론, 케이스(21)와 앤드캡(23)의 크기에 따라 가열시간은 가변될 수 있다.Of course, the heating time may vary depending on the size of the case 21 and the end cap 23.

S40단계에서 작업자는 상부캡(34)의 하면에 제1 및 제2 밸브조립체(35,36)를 조립한 후, 하우징(33)의 상단에 상부캡(34)을 접합한다.The operator assembles the first and second valve assemblies 35 and 36 on the lower surface of the upper cap 34 and then joins the upper cap 34 to the upper end of the housing 33 in step S40.

이때, 하우징(33)과 상부캡(34)은 고용량의 히터에서 발생한 약 200 내지 500℃의 복사열에 의해 약 3 내지 10초의 시간 동안 순간적으로 용융되어 접합될 수 있다.At this time, the housing 33 and the upper cap 34 may be momentarily melted and bonded by the radiant heat of about 200 to 500 DEG C generated in the high-capacity heater for about 3 to 10 seconds.

물론, 하우징(33)과 상부캡(34)의 크기에 따라 가열시간은 가변될 수 있다. Of course, the heating time may vary depending on the size of the housing 33 and the upper cap 34. [

이와 같은 과정을 통해서, 정밀여과장치는 캡슐 형상을 이루게 되고, 여과재(10)를 이용해서 유입구(31)를 통해 유입된 여과전액을 여과하여 배출구(32)를 통해 여과액을 배출한다. Through the above process, the microfiltration apparatus forms a capsule shape, and the filtration liquid which has flowed through the inlet port 31 is filtered using the filter medium 10, and the filtrate is discharged through the discharge port 32.

여기서, 제1 밸브조립체(35)는 유입되는 여과전액의 유압을 일정하게 유지한다.Here, the first valve assembly 35 keeps the hydraulic pressure of the entire filtration fluid flowing therein constant.

그리고 제2 밸브조립체(36)는 여과 동작시 배출구(32)에 결합된 지그(도면 미도시)에 의해 개폐볼(363)이 개방됨에 따라 여과액을 배출하고, 지그에서 분리되면 개폐볼(363)이 링 스프링(362)의 복원력에 의해 배출구(32) 측으로 이동면서 배출구(32)를 폐쇄한다. The second valve assembly 36 discharges the filtrate as the open / close ball 363 is opened by a jig (not shown) coupled to the discharge port 32 during the filtration operation. When the open / close ball 363 is separated from the jig, Is moved to the discharge port 32 side by the restoring force of the ring spring 362, and the discharge port 32 is closed.

표 2는 종래기술에 따른 마이크로 섬유 소재를 이용한 여과장치와 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치의 여과성능 테스트를 수행한 결과 테이블이다.Table 2 is a table showing filtration performance tests of a microfibre material filter according to the prior art and a microfiltration device according to a preferred embodiment of the present invention.

측정시간(min)Measurement time (min) 대조예 여과효율(%)Control Example Filtration Efficiency (%) 본 발명 여과효율(%) Filtration efficiency (%) 22 99.2299.22 99.6199.61 55 99.5599.55 99.7299.72 1010 96.8396.83 99.6899.68 2020 96.7796.77 99.5699.56 3030 96.3596.35 99.5299.52 4040 94.6694.66 99.4799.47 5050 94.8494.84 99.4599.45 6060 94.8094.80 99.5699.56 평균Average 96.6396.63 99.5699.56

표 2에서, 종래기술에 따른 마이크로 섬유 소재를 이용한 여과장치와 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치는 동일한 샘플 포인트인 경우, 초기에는 유사한 여과성능을 가짐을 알 수 있다. In Table 2, it can be seen that the filtration apparatus using the microfiber material according to the prior art and the microfiltration apparatus according to the preferred embodiment of the present invention have similar filtration performance at the initial sample point.

여기서, 마이크로 섬유 섬유와 PVDF 나노 섬유의 평균 기공이 약 0.6㎛로 거의 유사하지만, 마이크로 섬유의 최대 기공은 약 2.4 내지 2.8㎛이고, PVDF 나노 섬유의 최대 기공은 약 0.9㎛이다. Here, the average pores of the microfiber fibers and the PVDF nanofibers are about 0.6 탆, but the maximum pores of the microfibers are about 2.4 to 2.8 탆, and the maximum pores of the PVDF nanofibers are about 0.9 탆.

이와 같은 마이크로 섬유와 PVDF 나노 섬유의 최대 기공 크기 차이로 인해, 마이크로 섬유 소재를 이용한 여과장치는 측정시간이 경과 할수록 큰 입자들이 기공을 통과하면서 여과효율이 저하됨에 따라 균일한 여과성능을 얻을 수 없었다.Due to the difference between the maximum pore sizes of the microfibers and the PVDF nanofibers, the filtration efficiency of the filtration apparatus using the microfibre material decreases as the large particles pass through the pores and the uniform filtration performance can not be obtained .

반면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정밀여과장치는 균일한 기공 크기로, 측정 초기뿐만 아니라, 측정시간이 경과하더라도 균일한 여과효율을 얻을 수 있었다.On the other hand, the microfiltration apparatus according to the preferred embodiment of the present invention has a uniform pore size, and uniform filtration efficiency can be obtained not only at the initial stage but also over a measurement time.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 PVDF 나노 섬유 소재의 여과재를 이용해서 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제작하여 여과전액에 포함된 1㎛ 이하의 고형입자를 제거할 수 있다.Through the process as described above, the present invention can produce a capsule-type microfiltration device using a filter material of PVDF nanofiber material to remove solid particles of 1 μm or less contained in the filtrate.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 PVDF 나노 섬유 소재의 여과재를 이용해서 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제작하여 반도체(CMP), 전자(MLCC), 식음료, 의약품 원료 중 1㎛이하의 고형입자를 제거하는 정밀여과 기술에 적용된다. The present invention is applied to a microfiltration technology that removes solid particles of 1 μm or less in the semiconductor (CMP), electron (MLCC), food and beverage, and pharmaceutical materials by producing a capsular microfiltration device using a PVDF nanofiber filter material do.

10: 여과재 20: 케이스부
21: 케이스 22: 노즐
23: 앤드캡 24: 전달공
30: 하우징부 31: 유입구
32: 배출구 33: 하우징
34: 상부캡 341: 결합돌기
342: 결합통부 35: 제1 밸브조립체
351: 판 스프링 352: 댐퍼
353: 결합공 36: 제2 밸브조립체
361: 밸브바디 362: 링 스프링
363: 개폐볼 364: 배출공
10: filter medium 20: case portion
21: Case 22: Nozzle
23: End cap 24: Forwarding ball
30: housing part 31: inlet
32: outlet 33: housing
34: upper cap 341: engaging projection
342: engagement barrel 35: first valve assembly
351: leaf spring 352: damper
353: engagement hole 36: second valve assembly
361: valve body 362: ring spring
363: opening / closing ball 364: exhausting hole

Claims (11)

폴리비닐리덴 디플루오라이드(Polyvinylidene difluoride) 나노 섬유(nano fiber) 소재를 절곡해서 원통 형상으로 제조되는 여과재 및
내부에 상기 여과재가 수용되는 공간이 마련되는 케이스부를 포함하고,
상기 여과재는 섬유 굵기를 조절해서 여과성능을 향상시키도록 상기 폴리비닐리덴 디플루오라이드 나노 섬유 소재를 미리 설정된 두께 및 섬유 기공의 크기를 가지도록 제조해서 기존 섬유 소재에 비해 부피 대비 표면적비 및 기공도가 높은 다공성 웹으로 제조되며,
상기 여과재의 양단은 열에 의한 여과막의 구조 변화를 방지하고 및 여과막의 모폴로지 변형을 최소화하도록 임펄스 접착 방식으로 미리 설정된 공기압 및 충격전류 노출시간에 따라 실링되고,
여과부와 케이스부로 구성되어 카트리지 필터 형태로 제조되거나,
상기 케이스부 외부를 차폐하고 여과하고자 하는 여과전액이 유입되는 유입구와 상기 여과재에 의해 여과된 여과액을 배출하는 배출구가 형성되는 하우징부를 더 포함하여 캡슐 필터 형태로 제조되고,
상기 하우징부는 내부에 상기 케이스부가 수용되는 공간이 마련되도록 상면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 하우징,
상기 하우징의 상면을 차폐하고 상기 유입구와 배출구가 형성되는 상부캡,
여과전액의 유입 압력을 일정하게 유지하도록 상기 유입구를 개폐하는 제1 밸브조립체 및
상기 배출구를 개폐하는 제2 밸브조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치.
A filter material manufactured by bending polyvinylidene difluoride nanofiber material into a cylindrical shape, and
And a case having a space in which the filter medium is accommodated,
The filter material is prepared so that the polyvinylidene difluoride nanofiber material has a predetermined thickness and fiber pore size so as to improve the filtration performance by controlling the fiber thickness. The volume ratio, the surface area ratio, and the porosity Is made of a highly porous web,
Both ends of the filter material are sealed in accordance with a preset air pressure and impact current exposure time by an impulse adhesion method in order to prevent the structural change of the filtration membrane due to heat and minimize the morphological deformation of the filtration membrane,
A filter portion and a case portion,
And a housing part having an inlet port through which the entire filtration fluid to be filtered flows and a discharge port through which the filtrate fluid filtered by the filter medium is formed is formed in the form of a capsule filter,
Wherein the housing part includes a housing having a cylindrical shape with an upper surface opened to provide a space for accommodating the case part therein,
An upper cap which shields an upper surface of the housing and has an inlet and an outlet,
A first valve assembly for opening and closing the inlet so as to keep the inflow pressure of the filtration constant,
And a second valve assembly for opening and closing the outlet.
제1항에 있어서,
상기 케이스부는 내부에 상기 여과재가 수용되는 공간이 마련되도록 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되며 상기 여과재에 의해 여과된 여과액을 상기 배출구 측으로 배출하도록 상부에 노즐이 마련되는 케이스 및
상기 케이스의 하단에 결합되는 앤드캡을 포함하고,
상기 케이스와 앤드캡은 고용량의 히터를 이용해서 복사열을 발생시켜 직접 용융시킨 후 접합되는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치.
The method according to claim 1,
The casing may have a cylindrical shape and may have a space in which the filter medium is received. The casing may have a nozzle at an upper portion thereof to discharge the filtrate filtered by the filter medium to the discharge port.
And an end cap coupled to a lower end of the case,
Wherein the case and the end cap are radiant heat generated by using a heater of a high capacity to be directly melted and then bonded.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 밸브조립체는
여과전액의 유입 압력에 따라 탄성 변형되는 판 스프링과
상기 판 스프링의 탄성 변형에 따라 상기 유입구를 개방 또는 폐쇄하는 댐퍼를 포함하는 체크밸브로 마련되는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치.
3. A valve assembly according to claim 1 or 2, wherein the first valve assembly
The leaf spring which is elastically deformed according to the inflow pressure of the filtration whole
And a damper for opening or closing the inlet according to the elastic deformation of the leaf spring.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 밸브 조립체는
상기 배출구에 설치되는 밸브바디,
일단이 상기 케이스부 상부에 마련된 노즐에 결합되는 링 스프링 및
상기 링 스프링의 선단에 일체로 결합되어 상기 밸브바디에 형성된 배출공을 개폐하는 개폐볼을 포함하는 체크밸브로 마련되는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치.
3. A valve assembly according to claim 1 or 2, wherein the second valve assembly
A valve body installed at the discharge port,
A ring spring whose one end is coupled to a nozzle provided on the upper portion of the case,
And a check valve which is integrally coupled to the tip of the ring spring and includes an opening / closing ball for opening / closing an exhaust hole formed in the valve body.
(a) 나노 섬유 소재를 절곡해서 원통 형상으로 여과재를 제조하는 단계,
(b) 상기 여과재의 양단을 실링하는 단계 및
(c) 내부에 상기 여과재가 수용되는 케이스부의 케이스와 앤드캡을 접합하는 단계를 포함하여 카트리지 필터 형태로 제조하거나,
(d) 내부에 상기 케이스부가 수용되는 하우징부의 하우징과 상부캡을 접합하는 단계를 더 포함하여 캡슐 형상의 정밀여과장치를 제조하고,
상기 (a)단계는 (a1) 상기 나노 섬유 소재의 굵기와 기공이 일정해지도록 더캘린링하는 단계 및
(a2) 상기 나노 섬유 소재를 더블유 형상으로 다단 절곡하여 원통 형상의 주름필터 형상으로 여과재를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 나노 섬유 소재는 섬유 굵기를 조절해서 여과성능을 향상시키도록 폴리비닐리덴 디플루오라이드 나노 섬유 소재를 미리 설정된 두께 및 섬유 기공의 크기를 가지도록 제조해서 기존 섬유 소재에 비해 부피 대비 표면적비 및 기공도가 높은 다공성 웹으로 제조되고,
상기 여과재의 양단은 열에 의한 여과막의 구조 변화를 방지하고 및 여과막의 모폴로지 변형을 최소화하도록 임펄스 접착 방식으로 미리 설정된 공기압 및 충격전류 노출시간에 따라 실링되는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치의 제조방법.
(a) bending a nanofiber material to produce a filter material in a cylindrical shape,
(b) sealing both ends of the filter media; and
(c) joining the case of the case portion in which the filter medium is accommodated and the end cap,
(d) joining the housing of the housing part and the upper cap to the inside of which the case part is accommodated, thereby manufacturing a capsule-type microfiltration device,
The step (a) may include: (a1) performing a de-aeration process so that the thickness and pore of the nanofiber material become constant; and
(a2) bending the nanofiber material in a W-shaped manner to produce a filter material in a cylindrical wrinkle filter shape,
The nanofiber material is prepared so as to have a predetermined thickness and fiber pore size so as to improve the filtration performance by controlling the thickness of the fiber. As compared with the conventional fiber material, the volume-to-surface ratio and the porosity A high-porosity web,
Wherein both ends of the filter medium are sealed according to an air pressure and an impact current exposure time set in advance by an impulse adhesion method in order to prevent the structural change of the filtration membrane due to heat and minimize the morphological deformation of the filtration membrane.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 (b)단계에서 공기압은 1 내지 5bar로 설정되고,
충격전류 노출시간은 0.3 내지 1.5초로 설정되는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치의 제조방법.
The method according to claim 6,
In the step (b), the air pressure is set to 1 to 5 bar,
And the impact current exposure time is set to 0.3 to 1.5 seconds.
제9항에 있어서,
상기 (c)단계는 상기 케이스와 앤드캡에 히터에서 발생하는 300 내지 500℃의 복사열을 5 내지 20초 동안 가해서 상기 케이스와 앤드캡의 접합부분을 용융시켜 접합해서 카트리지 형상의 정밀여과장치를 제조하는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치의 제조방법.
10. The method of claim 9,
In the step (c), radiant heat of 300 to 500 ° C generated in the heater is applied to the case and the end cap for 5 to 20 seconds to melt and bond the joint part of the case and the end cap to manufacture a cartridge- Wherein said microfiltration device is a microfiltration device.
제6항에 있어서, 상기 (d)단계는
(d1) 상기 상부캡의 하면에 형성된 유입구를 개폐하는 제1 밸브조립체와 배출구를 개폐하는 제2 밸브조립체를 조립하는 단계 및
(d2) 상기 상부캡과 하우징에 히터에서 발생하는 200 내지 500℃의 복사열을 3 내지 10초 동안 가해서 상기 상부캡과 하우징의 접합부분을 용융시켜 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀여과장치의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein step (d)
(d1) assembling a first valve assembly for opening and closing an inlet formed on the lower surface of the upper cap and a second valve assembly for opening and closing the outlet,
(d2) applying a radiant heat of 200 to 500 DEG C generated in the heater to the upper cap and the housing for 3 to 10 seconds to melt and join the joint portion of the upper cap and the housing. ≪ / RTI >
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