KR101628899B1 - Liquid Treating Chemical Filter Using Sulfonated Nano-Fiber Web and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

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본 발명은 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 3차원의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹으로 액체를 표면여과 및 심층여과할 수 있는 수처리 필터 기능을 수행할 수 있고, 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 도입하여 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있으며, 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부, 및 제1 및 제2 나노 섬유 웹 내부의 나노 섬유 외측에 분산되어 있는 이온교환수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링에 참여하게 되어 필터링 효율을 향상시킬 수 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web and a method for producing the same, and more particularly, to a nanofiber web having three-dimensional fine pores, which performs a water treatment filter function capable of surface filtration and deep filtration It is also possible to filter specific ions of chemical substances contained in the liquid by introducing sulfonic acid groups introduced into the multi-layer nanofiber web, and the inside of the nanofiber of the multi-layer nanofiber web, and the nanofibers inside the first and second nanofiber web The ion exchange resin particles dispersed outside the fiber participate in the filtering of specific ions of the chemical substance contained in the liquid, thereby improving the filtering efficiency.

Description

술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법 {Liquid Treating Chemical Filter Using Sulfonated Nano-Fiber Web and Method of Manufacturing the Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web,

본 발명은 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 나노 섬유 웹의 3차원의 네트워크 구조의 미세 기공으로 액체를 표면여과 및 심층여과할 수 있는 수처리 필터 기능을 구비함과 동시에, 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기, 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부에 분산된 이온교환수지 입자, 및 제1 및 제2 나노 섬유 웹 내부의 나노 섬유 외측에 분산되어 있는 이온교환수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링에 하는 케미컬 필터 기능을 구비하여 필터링 효율을 향상시키고, 필터에 다양한 기능을 부여시킬 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web and a method for producing the same, and more particularly, to a microfluidic structure having a three-dimensional network structure of a nanofiber web, which functions as a water treatment filter capable of surface filtration and deep filtration The ion exchange resin particles dispersed in the nanofibers of the multi-layer nanofiber web and the ions dispersed in the nanofibers inside the first and second nanofiber webs A liquid chemical filter using a sulfonated nanofiber web that improves the filtering efficiency and imparts various functions to the filter by having a chemical filter function for filtering specific ions of the chemical substance contained in the liquid by the exchange resin particles And a process for producing the same.

최근 경제 성장에 의한 산업규모의 확대와 대도시 및 공장 집중화 등에 의하여 환경오염의 문제가 크게 증대되고 있으며, 수질오염이 심각한 문제로 대두되어 식수의 경우 필수적으로 정수기를 통해 정수한 후 사용하는 실정이다. Recently, the problem of environmental pollution has been greatly increased due to the expansion of industrial scale due to economic growth and the concentration of large cities and factories. Water pollution has become a serious problem, and in the case of drinking water, it is essential to purify water through a water purifier.

정수기는 그 내부에 원수를 필터링 하기 위한 필터가 필수적으로 설치되며, 상기 필터는 부직포 필터, 활성탄 필터, 활성탄소섬유(ACF) 필터, 중공사막 필터, 이온교환수지 필터, 역삼투압 필터 등 물을 여과하는 방법 및 단계에 따라 다양한 정수 필터가 적용되고 있다.The water purifier is essentially provided with a filter for filtering raw water, and the filter is formed by filtering water such as a nonwoven filter, an activated carbon filter, an activated carbon fiber (ACF) filter, a hollow fiber membrane filter, an ion exchange resin filter, Various water filters are applied according to the method and step.

현재 정수기에서 물에 존재하는 중금속 및 금속성 이온성분을 제거하는 소재나 필터는 보통 탄소 필터(Carbon Filters)를 이용하고 있다. Currently, carbon filters are used as materials or filters that remove heavy metals and metallic ion components present in water from water purifiers.

활성탄소는 주로 야자껍질, 목재, 석탄 등을 원료로 사용하여 고온에서 소성시킨 특수탄소로서 활성화 과정에서 형성된 분자 크기 정도의 미세 세공이 잘 발달된 무정형탄소의 집합체를 의미한다. 활성탄소의 넓은 내부표면적을 바탕으로 한 흡착특성으로 물속에 존재하는 다양한 오염물질의 흡착제거가 가능하며, 특히 잔유염소, 유기물흡착, 탈취성능이 우수하여 이 분야에 많이 사용되고 있다.Activated carbon is a special carbon that is calcined at high temperature using mainly coconut shell, wood, coal, etc. as a raw material. It means a collection of amorphous carbon with well-developed fine pores of molecular size formed during the activation process. It is possible to adsorb and remove various pollutants present in the water due to the adsorption characteristics based on the wide internal surface area of activated carbon, and it is widely used in this field due to excellent residual chlorine, organic matter adsorption and deodorization performance.

일반적인 활성탄은 1g당 800~1200㎥의 내부표면적을 갖고 있는 흡착제로 부분적인 화학흡착이 일어나지만, 대부분이 흡착은 활성카본 내부에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체나 기체에 인력을 가하여 흡착질 분자를 포집하는 물리흡착이다. 이러한 물리흡착이 아닌 좀 더 효과적으로 특정 이온을 화학흡착시켜 물에 존재하는 중금속 및 금속성 이온성분을 제거할 수 있는 필터가 필요하다.In general, activated carbon is an adsorbent having an internal surface area of 800 to 1200 m < 3 > / g. However, most of the adsorption occurs when the functional group of the carbon atom existing in the activated carbon exerts an attractive force on the surrounding liquid or gas, Is a physical adsorption. There is a need for a filter capable of chemically adsorbing specific ions rather than physical adsorption, thereby removing heavy metals and metallic ion components present in water.

일반적으로 수질 오염물질의 처리방법에는 폐수처리 응집제를 이용한 공침법, 비중차에 의한 부선법, 생물 농축법 및 이온교환 흡착법 등이 있으나, 이온교환 흡착법이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다.In general, the treatment methods of water pollutants include coprecipitation using wastewater treatment coagulant, flotation method by specific gravity difference, bioconcentration method, and ion exchange sorption method, but ion exchange sorption method is known as the most effective method.

한국 공개특허공보 제2011-85096호는, 활성탄소섬유 및 이온교환섬유가 하우징의 측벽에 적층된 복합필터가 제안되어 있으나, 정수기를 소형화할 수 있는 복합 필터의 형태로 필터의 크기가 크다는 것이 단점이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-85096 proposes a composite filter in which activated carbon fibers and ion exchange fibers are laminated on the side wall of the housing. However, the size of the filter is large in the form of a composite filter capable of downsizing the water purifier, to be.

한국 등록특허공보 제507969호는, 이온교환부직포 위에 이온교환섬유로 웹을 만들고, 그 위에 이온교환수지를 뿌려 넣은 후 이온교환부직포를 그 위에 올려놓고 니들펀칭을 이용하여 부직포 형태의 복합이온교환필터로 반도체 제조 공정의 클린룸에 존재하는 산성, 알카리성 등의 이온가스를 제거하는 기술이 제안되어 있으나, 이온가스만 필터링하고 액체에 포함된 화학적 이온을 필터링하지 못하는 단점이 있다.Korean Patent Registration No. 507969 discloses a method of producing a web by forming a web of ion exchange fiber on an ion exchange nonwoven fabric, sprinkling ion exchange resin on the web, placing an ion exchange nonwoven fabric thereon, There has been proposed a technique of removing ionic gas such as acidic or alkaline present in a clean room of a semiconductor manufacturing process. However, it has a disadvantage in that it can not filter ionic gas and filter chemical ions contained in the liquid.

한편, 미세 다공성 멤브레인(membrane)은 물질 분리 공정에 활용되고 있으며, 다양한 구조와 기능을 가지도록 다양한 방법에 의하여 제조되고 있다. 그 중에서, 수처리용 분리막에 관한 연구는 오래 전부터 시작되었다.On the other hand, microporous membranes have been used in material separation processes and are manufactured by various methods to have various structures and functions. Among them, research on water treatment membranes has been started for a long time.

멤브레인(membrane) 제조기술 및 적용기술이 획기적으로 발달함에 따라 액체 중의 오염물질을 제거하거나 유용한 물질의 분리, 농축 및 회수 분야와 같은 액체 처리 분야에 멤브레인 기술이 널리 이용되고 있다. BACKGROUND ART [0002] Membrane technology has been widely used in the field of liquid treatment such as removal of contaminants in liquids or separation, concentration and recovery of useful substances as membrane manufacturing technology and application technology are developed remarkably.

멤브레인 공극 크기에 따른 일정한 성능과 안정성 및 자동화로 인한 편의성, 간결한 시스템으로 인해 기존의 기술들이 멤브레인 기술로 대체되고 있다. Membrane technology is replacing existing technologies due to constant performance and stability due to membrane pore size, convenience due to automation, and simple system.

기존에 액체 필터에 사용되는 멤브레인으로는 포러스(porous) 멤브레인과 캘린더된(calendered) 부직포(nonwovens)가 있다. Conventionally, membranes used in liquid filters include porous membranes and calendered nonwovens.

포러스 멤브레인은 고분자 재료 예를 들면, PTFE계, 나일론, 폴리설폰 등을 사용하여 막을 성형한 후, 화학적, 물리적 방법으로 기공을 형성하는 멤브레인이다. 이때의 기공구조는 2차원 형상을 갖는 닫힌 기공구조(closed pore structure)를 이루므로 필터 효율이 낮다. The porous membrane is a membrane that forms a membrane by using a polymer material such as PTFE, nylon, or polysulfone, and then forms pores by a chemical or physical method. Since the pore structure at this time is a closed pore structure having a two-dimensional shape, the filter efficiency is low.

또한, 종래에는 PTFE와 같은 소수성 고분자를 사용하는 경우에는 기공구조가 2차원 형상을 갖는 닫힌 기공구조를 이루고 있어, 액체가 잘 통과되지 않으므로 가압을 요하는 필터로 사용하여 높은 에너지 비용과 잦은 필터 교체, 낮은 통수량이 문제로 지적되고 있다.In the past, when a hydrophobic polymer such as PTFE is used, since the pore structure has a closed pore structure having a two-dimensional shape, since the liquid does not pass therethrough, it is used as a filter requiring pressure, , And low volume is pointed out as a problem.

더욱이, 이러한 포러스 멤브레인은 소재에 따라 여재의 두께가 100㎛이므로 두께가 두꺼워 중량이 많이 나간다. 따라서, 포러스 멤브레인 여재를 절곡하여 많은 산수를 필터 안에 넣기 어려운 문제가 있다. Furthermore, the thickness of the porous membrane is thicker because the thickness of the porous material is 100 μm depending on the material. Therefore, there is a problem that it is difficult to bend the porous membrane filter material and to introduce a large amount of arsenic into the filter.

한편, 캘린더 부직포는 고분자 재료로서 예를 들면, 폴리프로필렌을 멜트블로운(melt-blown) 방사를 통해 파이버를 형성하나, 크기가 마이크로 단위이므로, 극미세 기공을 갖지 못하며, 파이버가 균일하게 분포되지도 않아 기공이 불균일하며, 큰 기공을 통해 오염물질들이 집중적으로 빠져나가 필터 효율이 낮다. On the other hand, the calendered nonwoven fabric forms fibers by, for example, melt-blown spinning of polypropylene as a polymer material, but since the size is in micro units, it does not have microscopic pores and fibers are not uniformly distributed The pores are uneven, and the pollutants are concentrated through the large pores and the filter efficiency is low.

또한, 캘린더 부직포는 평균기공 크기가 5~20㎛이며, 필터의 평균기공을 3㎛이하로 줄여 주기 위해서는 과도한 캘린더링을 수행하여야 한다. 그러나, 과도한 캘린더링은 기공을 막아 공극률이 적어지므로 캘린더 부직포를 액체 처리용 필터로 사용하게 되면 필터 압력이 높고 빠르게 기공이 막혀 필터 수명에 문제로 작용한다.In addition, the calender nonwoven fabric has an average pore size of 5 to 20 μm, and excessive calendering is required to reduce the average pore size of the filter to 3 μm or less. However, since excessive calendering prevents voids and reduces porosity, if the calendered nonwoven fabric is used as a liquid treatment filter, the filter pressure is high and the pores are blocked quickly, which causes problems in the filter life.

따라서, 기존 멤브레인 기술을 이용하여 액체 처리 모듈을 제작한다 하더라도 멤브레인 막힘현상으로 유체흐름이 저하되고 운전압력이 상승하는 문제가 있다. Therefore, even if a liquid processing module is manufactured using existing membrane technology, there is a problem that fluid flow is reduced due to membrane clogging and operation pressure is increased.

이러한 막힘현상은 고농도 유체에서 특히 심하며, 고농도 고탁도 유체에 대해서는 멤브레인 기술의 적용이 불가능하였으며, 기공이 점차 벌어져 내구성이 떨어지는 문제가 있었다.This clogging phenomenon is particularly serious in high concentration fluids, and it is impossible to apply the membrane technology to high concentration and high turbidity fluids, and the pores are gradually widened, resulting in poor durability.

따라서, 액체처리용으로 사용될 수 있도록 미세 기공구조의 박막으로 공극 크기에 따른 일정한 필터링 성능과 안정성을 가지는 고수명 및 고효율의 멤브레인 개발이 시급한 실정이다. Accordingly, it is urgently required to develop a membrane having a high filtration efficiency and a high filtration efficiency depending on the pore size as a thin membrane having a micropore structure so that it can be used for liquid treatment.

그리고, 한국 공개특허공보 제2008-60263호는, 약 1㎛ 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 중합체 나노섬유의 나노섬유 층을 1개 이상 포함하고, 평균 흐름 공극 크기가 약 0.5㎛ 내지 약 5.0㎛이고, 고형도가 약 15 부피% 내지 약 90 부피%이며, 10 psi (69 kPa)의 차동압력에서 매체를 통한 물의 흐름 속도가 약 0.055 L/분/cm2를 초과하는 여과 매체를 제안하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-60263 discloses a nonwoven fabric comprising at least one nanofiber layer of polymer nanofibers having an average fiber diameter of less than about 1 占 퐉 and having an average flow pore size of about 0.5 占 퐉 to about 5.0 占 퐉 , A solids content of from about 15% to about 90% by volume, and a flow rate of water through the medium at differential pressures of 10 psi (69 kPa) greater than about 0.055 L / min / cm 2 .

상기 공개특허공보 제2008-60263호에 제안된 여과 매체의 제조방법은 방사 노즐, 블로잉 기체 주입 노즐 및 수집기를 포함하는 방사 빔을 1개 이상 포함하는 방사 빔을 포함하고, 방사 빔과 수집기 사이에 높은 전압의 전기장이 유지되는 미세 섬유 방사 장치를 사용하여, 방사 노즐로부터 중합체 용액을 압축 배출시키면서 기체 주입 노즐로부터 배출되는 블로잉 기체와 함께 블로잉시켜 나노섬유의 섬유질 웹을 형성하며, 형성된 섬유질 웹을 단일 방사 빔 아래의 단일통과로 이동 수집 장치 상에 수집하는 것을 특징으로 하고 있다.The manufacturing method of the filtration medium proposed in the above-mentioned Patent Publication No. 2008-60263 includes a radiation beam including at least one radiation beam including a radiation nozzle, a blowing gas injection nozzle and a collector, Blown together with a blowing gas discharged from a gas injection nozzle while compressing and discharging a polymer solution from a spinning nozzle to form a fibrous web of nanofibers using a fine fiber spinning apparatus in which a high voltage electric field is maintained, And is collected on the moving collecting device by a single pass under the radiation beam.

또한, 상기 공개특허공보 제2008-60263호에서는 중합체 용액으로서 포름산 중에 24중량%의 나일론을 함유하는 용액을 사용하여 일렉트로-블로운 방사 또는 전기블로잉 방법으로 나노섬유를 방사하여 웹을 형성하는 것을 예시하고 있다.In addition, in JP-A-2008-60263, there is illustrated an example of forming a web by spinning nanofibers using a solution containing 24% by weight of nylon in formic acid as a polymer solution by an electroblow spinning or an electric blowing method .

그러나, 상기 공개특허공보 제2008-60263호에서 나노섬유의 섬유질 웹을 형성하는 방법은 멀티-홀 방사팩을 사용한 제조기술이라고 할 수 없다. 또한, 생산성을 높이기 위해 다수의 행과 열에 다수의 방사노즐을 구비하고 각 노즐마다 방사가 이루어지는 멀티-홀 방사팩을 사용한 분사 전기방사장치에 의해 전기방사 방법으로 나노 섬유 웹을 제작하는 경우, 24중량%의 고분자를 포함하는 방사용액은 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없는 문제가 발생한다.However, the method of forming the fibrous web of nanofibers in the above-mentioned Patent Publication No. 2008-60263 can not be said to be a manufacturing technique using a multi-hole spinning pack. In order to increase the productivity, when a nanofiber web is manufactured by an electrospinning method using an electrospinning device equipped with a plurality of spinning nozzles in a plurality of rows and columns and using a multi-hole spinning pack in which each nozzle is spinning, The spinning solution containing the polymer in an amount of 10 to 30% by weight has a problem in that the viscosity of the spinning solution is increased to cause solidification on the surface of the solution, making it difficult to spin for a long period of time and increase the fiber diameter.

더욱이, 전기 방사에 의해 얻어지는 초극세 섬유 웹은 캘린더링이 이루어지기 전에 웹 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 적절하게 조절하는 전처리 공정을 거치지 않는 경우 기공이 증가하는 대신에 웹의 강도가 약해지거나 또는 용매의 휘발이 너무 느리게 이루어지는 경우 웹이 녹는 현상이 발생할 수 있게 된다.Moreover, ultrafine fiber webs obtained by electrospinning have a problem in that when the pretreatment process for appropriately adjusting the amounts of the solvent and moisture remaining on the web surface is not performed before calendering, the strength of the web is weakened Or if the volatilization of the solvent is made too slow, the phenomenon of melting of the web may occur.

한편, 본 출원인이 출원한 대한민국 공개특허공보 제2012-02491호에 기재된 전기방사된 나노 섬유 웹을 이용한 액체 필터용 필터여재와 그 제조방법 및 이를 이용한 액체 필터는 다층 구조의 3차원의 미세 기공구조를 갖도록 하여 고효율 및 고수명을 가지고 필터 효율을 극대화할 수 있다.On the other hand, a filter material for a liquid filter using electrospun nanofiber web described in Korean Patent Publication No. 2012-02491 filed by the present applicant, a method for producing the same, and a liquid filter using the filter material have a three-dimensional microporous structure So that the filter efficiency can be maximized with high efficiency and long life.

그러므로, 이러한 다층 나노 섬유 웹을 이용한 액체용 필터를 제조할 수 있으나, 이 액체용 필터는 액체에 포함된 화학적인 물질의 필터 기능은 존재하지 않아, 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 기능을 갖도록 액체용 필터를 제조할 수 있는 방향으로 연구를 진행하는 것이 요구된다. Therefore, it is possible to produce a filter for a liquid using such a multi-layered nanofiber web. However, the filter for liquid does not have a filter function of a chemical substance contained in the liquid, so that specific ions of a chemical substance contained in the liquid are filtered It is required to carry out research in a direction in which a liquid filter can be manufactured so as to have the function of being able

본 발명자들은 이러한 방향에 맞추어 다층 나노 섬유 웹을 이용한 액체용 필터에 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 특성을 갖는 연구를 진행하여 나노 섬유 웹에 화학적 물질의 필터 기능을 갖는 보다 경제적인 액체 케미컬 필터인 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have conducted research with a feature of filtering a specific ion of a chemical substance in a liquid filter using a multi-layered nanofiber web according to this direction, and have found that a more economical liquid chemical compound Thus completing the present invention.

한국공개특허 제2011-85096 호Korea Patent Publication No. 2011-85096 한국등록특허 제 507969 호Korean Patent No. 507969 한국공개특허 제2008-60263 호Korean Patent Publication No. 2008-60263 한국공개특허 제2012-02491 호Korean Patent No. 2012-02491

상기와 같이 이온교환섬유가 적용된 필터는 크기가 크고, 액체에 포함된 화학적 이온을 필터링하지 못하며, 액체처리용 멤브레인은 필터링 효율이 낮고, 전기 방사에 의해 얻어지는 섬유 웹은 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없는 문제점이 있다.As described above, the filter to which the ion-exchange fiber is applied is large in size and does not filter the chemical ions contained in the liquid. The filtration membrane of the liquid treatment membrane has a low filtering efficiency, and the fibrous web obtained by electrospinning has a fibrous shape There is a problem that can not be made.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 3차원의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹으로 액체를 표면여과 및 심층여과할 수 있고, 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 도입하여 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a nanofiber web having three-dimensional micropores capable of surface filtration and deep filtration of a liquid and introducing a sulfonic acid group introduced into the multi- A liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web capable of filtering specific ions of a chemical substance contained in a liquid, and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부, 및 제1 및 제2 나노 섬유 웹 내부의 나노 섬유 외측에 분산되어 있는 이온교환수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for filtering specific ions of a chemical substance contained in a liquid by ion exchange resin particles dispersed in nanofibers of a multilayer nanofiber web and nanofibers inside the first and second nanofiber webs And to provide a method of manufacturing a liquid chemical filter using the sulfonated nanofiber web.

본 발명의 또 다른 목적은 전기분사에 의해 유동될 수 있는 이온교환수지 입자의 움직임을 방지하여 케미컬 필터링의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web capable of improving the reliability of chemical filtering by preventing movement of ion exchange resin particles that can be flowed by electric spraying, .

본 발명의 또 다른 목적은 웹의 두께 및 나노 섬유의 직경을 다르게 설계하여 다양한 여과 기능을 수행할 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid chemical filter using a sulfonated nanofiber web capable of performing various filtration functions by designing the thickness of the web and the diameter of the nanofibers differently, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 에어(air) 방사 및 분사로 방사된 나노 섬유 또는 분사된 비드(bead)를 가이드하여, 방사 또는 분사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of forming nanofibers or nanofibers using a sulfonated nanofiber web that can guide nanofibers or injected beads emitted by air spinning and spraying to minimize spinning or jetting trouble Liquid chemical filter and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 미세 기공 사이즈를 갖도록 고온 고압의 캘린더링을 수행하므로 두께가 얇아 가벼우면서도, 다층구조로 인해 필터 효율의 저하를 방지할 수 있는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a liquid treating chemical using a sulfonated nanofiber web capable of preventing the deterioration of the filter efficiency due to the thin layer and thin structure, Filter and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원의 네트워크 구조를 갖는 나노 섬유 웹을 멤브레인으로 사용하여, 비표면적이 크고, 평균기공이 작으면서 최대기공이 큰 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web having a large specific surface area and a small average pore size and a large maximum pore size by using a nanofiber web having a three- And to provide a method for manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원의 네트워크 구조를 갖는 나노 섬유 웹을 멤브레인으로 사용하여, 불순물 입자 포집량이 크고, 불순물 제거율이 높으며, 필터 여과 특성이 우수한 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a nanofiber web having a three-dimensional network structure as a membrane, which has a large amount of impurity particles, a high impurity removal rate, Filter and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원의 네트워크 구조를 갖는 나노 섬유 웹을 멤브레인으로 사용하여, 높은 기공도와 높은 통수량을 갖는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web having a high pore size and a high flow rate by using a nanofiber web having a three-dimensional network structure as a membrane, and a process for producing the same There is.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 물질을 전기방사하여 얻어진 나노섬유가 다수층으로 적층되어 있고, 미세 기공을 갖으며, 상기 다수층 중 적어도 하나의 층의 나노섬유의 직경이 나머지 층의 나노섬유의 직경과 다른 다층 나노 섬유 웹; 및 상기 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, nanofibers obtained by electrospinning a polymer material are stacked in a plurality of layers and have fine pores, and at least one of the nano- A multi-layer nanofiber web in which the diameter of the fiber is different from the diameter of the nanofiber of the remaining layer; And a sulfonic acid group introduced into the multi-layered nanofiber web. The present invention also provides a liquid-treated chemical filter using the sulfonated nanofiber web.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 물질을 전기방사하여 얻어진 나노섬유가 적층되어 있고, 미세 기공을 갖는 다층 나노 섬유 웹; 상기 나노 섬유 내부 또는 외측에 분산되어 있는 이온 교환 수지 입자; 및 상기 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a multi-layer nanofiber web having fine pores, in which nanofibers obtained by electrospinning a polymer material are laminated; An ion exchange resin particle dispersed in the inside or outside of the nanofiber; And a sulfonic acid group introduced into the multi-layered nanofiber web. The present invention also provides a liquid-treated chemical filter using the sulfonated nanofiber web.

상기 다층 나노 섬유 웹 상부, 상기 다층 나노 섬유 웹 하부, 및 상기 다층 나노 섬유 웹 상부와 하부 모두 중 어느 하나에 지지체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.And a support is formed on the upper part of the multi-layered nanofiber web, the lower part of the multi-layered nanofiber web, and both the upper part and the lower part of the multi-layered nanofiber web.

상기 이온 교환 수지 입자는 이온 교환능이 있는 다공질의 유기 중합체의 입자 또는 폴리스티렌(Polystyrene)과 디비닐벤젠(Divinylbenzene)의 공중합체의 입자인 것을 특징으로 한다.The ion exchange resin particles are characterized by particles of a porous organic polymer having ion exchange ability or particles of a copolymer of polystyrene and divinylbenzene.

상기 이온 교환 수지 입자가 상기 나노 섬유 내부에 분산되어 있는 경우, 상기 이온 교환 수지 입자의 일부는 상기 나노 섬유 표면에 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.Wherein when the ion exchange resin particles are dispersed in the nanofiber, a part of the ion exchange resin particles is exposed on the surface of the nanofiber.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 물질을 전기방사하여 얻어진 나노섬유가 적층되어 있고, 미세 기공을 갖는 제1 다층 나노 섬유 웹; 상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 분산되어 있으며, 상기 나노 섬유 외측에 위치되어 있는 이온 교환 수지 입자; 상기 이온 교환 수지 입자의 움직임을 방지하기 위하여, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 적층된 제2 다층 나노 섬유 웹; 및 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a first multi-layered nanofiber web having micropores, in which nanofibers obtained by electrospinning a polymer material are stacked, and micropores; Ion exchange resin particles dispersed in the first multi-layer nanofiber web and positioned outside the nanofibers; A second multi-layer nanofiber web laminated to the first multi-layer nanofiber web to prevent movement of the ion exchange resin particles; And a sulfonic acid group introduced into the first and second nanofiber webs. The present invention also provides a liquid treatment chemical filter using the sulfonated nanofiber web.

상기 제1 다층 나노 섬유 웹, 상기 제2 다층 나노 섬유 웹, 및 상기 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹 양쪽 중 어느 하나에 지지체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Wherein a support is formed on either one of the first multi-layered nanofiber web, the second multi-layered nanofiber web, and the first and second multi-layered nanofiber webs.

상기 액체 처리 케미컬 필터는 상기 지지체가 합지된 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹이 다수 적층된 평판형 구조 또는 상기 지지체가 합지된 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹이 말려진 롤(roll)형 구조인 것을 특징으로 한다.The liquid treatment chemical filter may be a flat plate type structure in which a plurality of the first and second nanofiber webs are laminated with the support or a roll type in which the first and second nanofiber webs Structure.

상기 이온 교환 수지 입자는 양이온 교환 수지 입자 또는 음이온 교환 수지 입자인 것을 특징으로 한다.Wherein the ion exchange resin particles are cation exchange resin particles or anion exchange resin particles.

상기 제1 나노 섬유 웹의 두께와 상기 제2 나노 섬유 웹의 두께가 다른 것을 특징으로 한다.And the thickness of the first nanofiber web and the thickness of the second nanofibrous web are different from each other.

상기 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경과 상기 제2 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경이 동일하거나 또는 다른 것을 특징으로 한다.The diameter of the nanofiber of the first nanofiber web and the diameter of the nanofiber of the second nanofiber web are the same or different.

상기 제1 나노 섬유 웹의 평균기공 크기가 상기 제2 나노 섬유 웹의 평균기공 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.Wherein the average pore size of the first nanofiber web is greater than the average pore size of the second nanofiber web.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 물질, 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계; 적어도 하나의 직경이 다른 다수의 방사노즐로, 상기 방사용액을 전기방사하여, 나노섬유가 다수층으로 적층되어 있고, 미세 기공을 갖으며, 상기 다수층 중 적어도 하나의 층의 나노섬유의 직경이 나머지 층의 나노섬유의 직경과 다른 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 및 상기 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하는 단계를 포함하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a spinning solution, comprising: preparing a spinning solution by mixing a polymer material and a solvent; The spinning solution is electrospun with a plurality of spinning nozzles having at least one different diameter, and the nanofibers are stacked in a plurality of layers and have fine pores. The diameters of at least one layer of the nanofibers Forming a multi-layer nanofiber web different from the diameter of the nanofibers of the remaining layer; And introducing a sulfonic acid group into the multi-layered nanofiber web. The present invention also provides a method for producing a liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web.

상기 고분자 물질, 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계에서, 이온 교환 수지 입자를 더 혼합하여 방사용액을 제조하는 것을 특징으로 한다.Wherein the ion exchange resin particles are further mixed in the step of mixing the polymer material and the solvent to prepare a spinning solution to produce a spinning solution.

상기 술폰산기를 도입하는 단계는, 진한 황산, 발연황산, 클로로술폰산 중 하나와 탄화수소가 치환반응하는 술폰화(sulfonation) 반응이 일어나는 용액에 상기 다층 나노 섬유 웹을 디핑(dipping)하여 상기 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유에 술폰기를 붙여주는 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.The step of introducing the sulfonic acid group may include dipping the multi-layered nanofiber web into a solution in which a sulfonation reaction occurs in which one of concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, and chlorosulfonic acid is substituted with a hydrocarbon, And a step of attaching a sulfone group to the nanofibers of the nanofiber.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하는 단계; 상기 제1 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하는 단계; 상기 분사용액을 전기분사를 수행하여 제1 다층 나노 섬유 웹에 상기 이온 교환 수지 입자를 분산시키는 단계; 고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하는 단계; 상기 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 및 상기 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하는 단계를 포함하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for preparing a polymer solution, comprising: preparing a first spinning solution by mixing a polymer material and a solvent; Forming a first multilayer nanofiber web by first electrospinning the first spinning solution; Mixing the ion exchange resin particles with a solvent to prepare a solution for fractionation; Dispersing the ion exchange resin particles in the first multi-layered nanofiber web by electro-spraying the dispersion solution; Mixing a polymer material and a solvent to prepare a second spinning solution; Forming a second multi-layered nanofiber web on the first multi-layered nanofiber web in which the ion exchange resin particles are dispersed by second electrospinning the second spinning solution; And introducing a sulfonic acid group into the multi-layered nanofiber web. The present invention also provides a method for producing a liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web.

상기 제1 및 제2 전기방사 및 상기 전기분사 시, 방사된 나노 섬유 및 분사된 비드(bead)가 날리는 것을 방지하기 위하여 에어를 분사하는 것을 특징으로 한다.And air is sprayed to prevent the emitted nanofibers and injected beads from being blown during the first and second electrospinning and the electrospinning.

상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 인접된 비드의 크기는 상기 최초 전기분사된 비드의 크기보다 작은 것을 특징으로 한다.The size of the beads adjacent to the first multi-layered nanofiber web is smaller than the size of the first bead sprayed.

상기 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경과 상기 제2 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경이 동일하거나 또는 다른 것을 특징으로 한다.The diameter of the nanofiber of the first nanofiber web and the diameter of the nanofiber of the second nanofiber web are the same or different.

상기 술폰산기를 도입하는 단계 후에, 상기 나노 섬유 웹의 안정성 및 내구성 향상을 위하여 열처리 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.After the introduction of the sulfonic acid group, a heat treatment process is further performed to improve the stability and durability of the nanofiber web.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 3차원의 미세 기공을 갖는 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조로 액체를 표면여과 및 심층여과할 수 있고, 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 도입하여 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있다.As described above, in the present invention, the liquid can be subjected to surface filtration and deep filtration with a laminated structure of a multi-layered nanofiber web having three-dimensional micropores, and a sulfonic acid group introduced into the multi- Specific ions of matter can be filtered.

본 발명에서는 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기, 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부에 분산된 이온교환수지 입자, 및 제1 및 제2 나노 섬유 웹 내부의 나노 섬유 외측에 분산되어 있는 이온교환수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링함으로써, 케미컬 필터 효율을 향상시키고, 필터에 다양한 기능을 부여시킬 수 있다.In the present invention, the sulfonic acid group introduced into the multi-layered nanofiber web, the ion exchange resin particles dispersed in the nanofibers of the multi-layer nanofiber web, and the ion exchange resin dispersed outside the nanofibers inside the first and second nanofiber webs By filtering specific ions of chemical material contained in the liquid as particles, the chemical filter efficiency can be improved and various functions can be imparted to the filter.

본 발명에서는 전기분사에 의해 제1 나노 섬유 웹에 안착된 이온교환수지 입자의 움직임을 방지하기 위하여, 제1 나노 섬유 웹에 제2 나노 섬유 웹을 적층하여, 케미컬 필터링의 신뢰성을 확보할 수 있다. In the present invention, in order to prevent the movement of the ion exchange resin particles seated on the first nanofiber web by the electric spraying, the second nanofiber web may be laminated on the first nanofiber web to ensure the reliability of the chemical filtering .

본 발명에서는 제1 및 제2 나노 섬유 웹의 두께 및 나노 섬유의 직경 조건을 다르게 설계하여, 다양한 여과 기능을 수행할 수 있다.In the present invention, the thickness of the first and second nanofiber webs and the diameter of the nanofibers may be designed differently to perform various filtering functions.

본 발명에서는 에어(air) 분사를 수행하면서 방사 또는 분사하여, 나노 섬유 또는 분사 비드가 날아다니는 것을 방지하여 방사 또는 분사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있다.In the present invention, spinning or spraying while performing air injection can prevent the nanofibers or injection beads from flying, thereby minimizing radiation or jetting trouble.

본 발명에서는 전기방사된 3차원의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹을 멤브레인으로 사용하여 내구성이 좋고, 모세관 현상으로 인하여 친수성 수지뿐 아니라 소수성 수지도 적용할 수 있다.In the present invention, nanofiber web having electrospinning three-dimensional fine pores is used as a membrane, and durability is good, and hydrophilic resin as well as hydrophilic resin can be applied due to capillary phenomenon.

본 발명에서는 미세 기공 사이즈를 갖도록 고온 고압의 캘린더링을 수행하므로 두께가 얇아 가벼우면서도, 다층구조로 인해 필터 효율의 저하를 방지할 수 있다.In the present invention, because calendering is performed at a high temperature and a high pressure so as to have a fine pore size, the filter efficiency can be prevented from being reduced due to the thinness of the thickness and the multilayer structure.

본 발명에서는 3차원 네트워크 구조를 갖는 나노 섬유 웹을 멤브레인으로 사용하여, 비표면적이 크고, 평균기공이 작으면서 최대기공이 크다.In the present invention, when a nanofiber web having a three-dimensional network structure is used as a membrane, the specific surface area is large, the average pore is small, and the maximum pore is large.

본 발명에서는 불순물 입자 포집량이 크고, 불순물 제거율이 높으며, 필터 여과 특성이 우수하다.In the present invention, the amount of trapping of the impurity particles is large, the impurity removal rate is high, and the filter filtering property is excellent.

본 발명에서는 높은 기공도와 높은 통수량을 갖는 액체처리 케미컬 필터를 구현할 수 있다.In the present invention, it is possible to realize a liquid processing chemical filter having high pores and a high flow rate.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 전기방사장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하는 일례의 방법을 설명하기 위한 개념적인 공정 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 다층 나노 섬유 웹의 일례의 구조적 특징을 설명하기 위한 개념적인 공정 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 적용된 전기 방사 및 전기 분사장치의 개략도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 적용된 이온 교환 수지 입자를 갖는 나노 섬유 웹의 제조공정을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 액체처리 케미컬 필터의 제조공정에 선택적으로 추가할 수 있는 공정의 흐름도이다.
1 is a schematic view of an electrospinning device applied to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flow chart of a manufacturing process of a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web according to the first embodiment of the present invention,
3 is a conceptual process sectional view for explaining an example method of introducing a sulfonic acid group into a multi-layered nanofiber web applied to the first embodiment of the present invention,
4A and 4B are conceptual process sectional views for explaining structural characteristics of an example of a multi-layered nanofiber web applied to the first embodiment of the present invention,
5 is a schematic view of an electrospinning and electrospray device applied to a second embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a flow chart of a manufacturing process of a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web according to a second embodiment of the present invention,
7A to 7C are conceptual cross-sectional views illustrating a process for producing a nanofiber web having ion-exchange resin particles applied according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a flowchart of a process that can be selectively added to the manufacturing process of the liquid processing chemical filter according to the first and second embodiments of the present invention.

본 발명에서는 고분자물질과 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하고, 방사용액을 전기방사하여 다층 나노 섬유 웹을 형성하고, 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하여 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제작한다. In the present invention, a multi-layered nanofiber web is formed by mixing a polymer material and a solvent to prepare a spinning solution, electrospinning a spinning solution, introducing a sulfonic acid group into the multi-layered nanofiber web, Produce a filter.

본 발명에서는 고분자물질, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하고, 다수 행/다수 열의 멀티-홀 방사팩을 이용하여 전기방사를 수행하여 나노 섬유 웹을 형성한 후, 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하여 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제작한다. In the present invention, a spinning solution is prepared by mixing a polymer material, ion exchange resin particles and a solvent, and electrospinning is performed using a multi-hole spinning pack having a plurality of rows and a plurality of rows to form a nanofiber web, A liquid chemical filter using a sulfonated nanofiber web is prepared by introducing a sulfonic acid group into the web.

본 발명에서는 고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하고, 제1 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 다층 나노 섬유 웹을 형성하고, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하고, 상기 분사용액을 전기분사를 수행하여 제1 다층 나노 섬유 웹에 이온 교환 수지 입자를 분산시키고, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하고, 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성한 후, 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하여 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제작한다. In the present invention, a first spinning solution is prepared by mixing a polymer material and a solvent, a first spinning solution is first electrospun to form a first multi-layered nanofiber web, and ion exchange resin particles and a solvent are mixed to prepare a solution The ion exchange resin particles are dispersed in the first multi-layered nanofiber web by performing electrospray on the dispersing solution, the second spinning solution is prepared by mixing the polymer substance and the solvent, and the second spinning solution is mixed with the second electric spinning solution A second multi-layered nanofiber web is formed on the first multi-layered nanofiber web in which ion exchange resin particles are dispersed, and then a sulfonated polymer is introduced into the multi-layered nanofiber web to form a liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web do.

여기서, 분사된 이온 교환 수지 입자는 제1 다층 나노 섬유 웹에 분산되어 있으나, 이온 교환 수지 입자와 제1 다층 나노 섬유 웹의 결합력은 외력에 의해 감소될 수 있어, 제2 다층 나노 섬유 웹은 이온 교환 수지 입자를 제1 다층 나노 섬유 웹으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 한다.Here, the injected ion exchange resin particles are dispersed in the first multi-layered nanofiber web, but the bonding force between the ion exchange resin particles and the first multi-layered nanofiber web can be reduced by the external force, and the second multi- Thereby making it possible to prevent the exchange resin particles from being separated from the first multi-layered nanofiber web.

그러므로, 다층 나노 섬유 웹은 방사된 고분자 물질의 나노 섬유가 적층 배열되어 형성된 것으로, 나노 섬유 웹에는 3차원 네트워크 형상의 미세 기공이 형성되어 있어, 이 미세 기공으로 처리수가 통과될 때 처리수에 포함된 나노 단위의 미세 오염 물질을 여과하게 된다. 즉, 고분자물질의 나노 섬유로 이루어져 표면층에서 이루어지는 표면여과 및 내층에서 이루어지는 심층여과가 이루어진다. Therefore, the multi-layered nanofiber web is formed by laminating nanofibers of a spun polymer material. In the nanofiber web, three-dimensional network-shaped micropores are formed, and when the treated water passes through the microporous web, Thereby filtering the fine nanoparticles of the nanoparticles. That is, surface filtration consisting of the surface layer and deep filtration consisting of the inner layer are made of nanofibers of polymeric material.

그리고, 다층 나노 섬유 웹의 섬유 및 이온 교환 수지 입자에는 술폰산기(sulfonic acid group, -SO3H)가 붙어있고, 이 이온 교환 수지 입자 및 술폰기로 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 여과하게 된다. The fibers of the multi-layer nanofiber web and the ion exchange resin particles are attached with a sulfonic acid group (-SO 3 H), and specific ions of the chemical substance contained in the ion exchange resin particles and sulfone groups are filtered.

본 발명에서는 진한 황산, 발연황산, 클로로술폰산 중 하나와 탄화수소가 치환반응하는 술폰화(sulfonation) 반응이 일어나는 용액에 다층 나노 섬유 웹을 디핑(dipping)하여 다층 나노 섬유 웹의 섬유 및 이온 교환 수지 입자에 술폰기를 붙여주어, 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기의 도입하는 것이 바람직하다.In the present invention, a multi-layered nanofiber web is dipped into a solution in which a sulfonation reaction occurs in which one of concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, and chlorosulfonic acid is substituted with a hydrocarbon, To introduce a sulfonic acid group into the multi-layered nanofiber web.

본 발명에서는 제1 다층 나노 섬유 웹과 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성한 후 지지체로서 부직포 또는 모조지를 합지한 후 액체처리 케미컬 필터를 제작할 수 있다. In the present invention, after forming the first multi-layered nanofiber web and the second multi-layered nanofiber web, a liquid treatment chemical filter can be manufactured after the nonwoven fabric or the base paper is laminated as a support.

여기서 사용 가능한 부직포는 예를 들면, 멜트 블로운(melt-blown) 부직포, 스펀 본드(spun bond) 부직포, 서멀 본드 부직포, 케미컬 본드 부직포, 웨트 레이드(wet-laid) 부직포 중 어느 하나를 지지체로 사용할 수 있다. 부직포는 파이버의 직경이 40-50㎛이고, 기공이 100㎛ 이상인 것을 사용할 수 있다. The nonwoven fabric usable herein may be any of a melt-blown nonwoven fabric, a spun bond nonwoven fabric, a thermal bond nonwoven fabric, a chemical bond nonwoven fabric, and a wet-laid nonwoven fabric as a support . The nonwoven fabric may have a fiber diameter of 40-50 mu m and a pore size of 100 mu m or more.

본 발명에서 사용되는 고분자물질은 전기방사가 가능한 것으로 예를 들면, 친수성 고분자와 소수성 고분자 등을 들 수 있으며, 이러한 고분자들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The polymeric material used in the present invention is capable of electrospinning, for example, a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer, and one or more of these polymers may be used in combination.

본 발명에서 사용 가능한 고분자물질로는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고, 전기방사에 의해 나노 섬유를 형성할 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 이들의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. The polymer material usable in the present invention is not particularly limited as long as it is soluble in an organic solvent for electrospinning and is capable of forming nanofibers by electrospinning. For example, polyvinylidene fluoride (PVdF), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), perfluoropolymers, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride or copolymers thereof, polyethylene glycol di Polyoxyethylene-polyoxypropylene oxide, polyethylene glycol derivatives including alkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, polyoxides including poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene), polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyvinyl acetate, poly (vinylpyrrolidone- Vinyl acetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers, polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile copolymers including polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate Acrylate copolymer or a mixture thereof.

또한, 사용 가능한 고분자물질로는 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등이 있다. Examples of usable polymer materials include polyamide, polyimide, polyamideimide, poly (meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyetherimide, polyethylene terephthalate, , Aromatic polyesters such as polyethylene naphthalate, polyphosphazenes such as polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene, poly {bis [2- (2-methoxyethoxy) Polyurethane copolymers including polyether urethanes, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate.

상기 고분자물질 중에서 본 발명의 필터재료로 특히 바람직한 것은 PAN, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES: Polyester Sulfone), 폴리스티렌(PS)를 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane)을 혼합하여 사용할 수 있다. Of the above polymer materials, PAN, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyester sulfone (PES) and polystyrene (PS) may be used alone or polyvinylidene fluoride PVdF) and polyacrylonitrile (PAN), PVDF, PES, PVdF and thermoplastic polyurethane (TPU) may be mixed and used.

따라서, 본 발명에서 사용 가능한 고분자는 전기방사가 가능한 열가소성 및 열경화성 고분자로 특별히 제한되지 않는다. Accordingly, the polymer usable in the present invention is not particularly limited to thermosetting and thermosetting polymers capable of electrospinning.

방사용액을 준비하기 위하여 고분자 물질과 혼합되는 용매는 단성분계 용매, 예를 들면, 다이메틸포름아마이드(DMF: dimethylformamide)를 사용하는 것도 가능하나, 2성분계 용매를 사용하는 경우는 비등점(BP: boiling point)이 높은 것과 낮은 것을 혼합한 2성분계 용매를 사용하는 것이 바람직하다. For the solvent to be mixed with the polymer substance for preparing the spinning solution, a mono-component solvent such as dimethylformamide (DMF) may be used. In the case of using the two-component solvent, the boiling point it is preferable to use a two-component solvent in which the higher and the lower one are mixed.

본 발명에 따른 2성분계 혼합용매는 고비등점 용매와 저비등점 용매를 중량비로 7:3 내지 9:1 범위로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.In the two-component mixed solvent according to the present invention, the high boiling point solvent and the low boiling point solvent are preferably mixed in a weight ratio of 7: 3 to 9: 1.

본 발명에서는 이온 교환 수지는 양이온 교환수지 또는 음이온 교환수지를 사용할 수 있다. In the present invention, the ion exchange resin may be a cation exchange resin or an anion exchange resin.

즉, 본 발명에서 이온 교환 수지 입자는 내부 표면에 이온 교환능이 있는 관능기를 가지고 있는 것으로 정의할 수 있으며 교환하는 이온에 따라 양이온 교환 수지, 음이온 교환 수지, 양성의 교환 수지 등을 포함할 수 있다. That is, in the present invention, the ion-exchange resin particles may be defined as having an ion-exchangeable functional group on the inner surface and may include cation exchange resin, anion exchange resin, positive exchange resin and the like depending on the ion to be exchanged.

더 세부적으로, 본 발명에서는 이온 교환능이 있는 다공질의 유기 중합체 또는 폴리스티렌(Polystyrene)과 디비닐벤젠(Divinylbenzene)의 공중합체인 PSDVB를 입자로 만들고, 이 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조한다.More specifically, in the present invention, PSDVB, which is a porous organic polymer having an ion exchange capacity or a copolymer of polystyrene and divinylbenzene, is made into particles, and the particles and a solvent are mixed to prepare a liquid dispersion.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 전기방사장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an electrospinning apparatus applied to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 전기방사장치는 고분자 물질, 용매와 혼합된 방사용액이 저장되는 방사용액탱크(1)와, 고전압 발생기(미도시)가 연결된 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 다수 열/다수 행으로 배열된 멀티-홀(multi-hole)방사팩(40)을 포함한다. 방사용액탱크(1)에는 이온 교환 수지 입자가 더 혼합된 방사용액이 저장될 수 있다. 1, the electrospinning apparatus of the present invention includes a spinning liquid tank 1 for storing a polymer material, a spinning solution mixed with a solvent, and a plurality of spinning nozzles 41a, 41b, and 41c to which a high voltage generator (not shown) 41c, and 41d are arranged in a plurality of rows / a plurality of rows. The spinning liquid tank (1) may store a spinning solution in which ion exchange resin particles are further mixed.

방사팩(40)은 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6)의 상측에 배치되며, 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있고, 또한, 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향에 직교하는 방향(즉, 콜렉터의 폭방향)을 따라 간격을 두고 배열되어 있다. 도 1에는 설명의 편의상 4개의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있는 것을 나타낸 것이다.The radiation pack 40 is disposed above a grounded collector 6 in the form of a conveyor moving at a constant speed and a plurality of spinning nozzles 41a, 41b, 41c and 41d are arranged at intervals And the plurality of spinning nozzles 41a, 41b, 41c, and 41d are arranged at intervals along the direction orthogonal to the traveling direction of the collector 6 (i.e., the width direction of the collector). FIG. 1 shows that four spinning nozzles 41a, 41b, 41c and 41d are arranged at intervals along the advancing direction of the collector 6 for convenience of explanation.

콜렉터(6)의 진행방향을 따라 배열되는 방사노즐(41a,41b,41c,41d)은 예를 들어, 30-60개, 또는 필요에 따라 그 이상으로 배열될 수 있으며, 이와 같이 다수의 방사노즐을 사용하는 경우 콜렉터(6)의 회전속도를 증가시켜서 생산성 증대를 도모할 수 있다.The spinning nozzles 41a, 41b, 41c and 41d arranged along the traveling direction of the collector 6 can be arranged, for example, 30-60, or more if necessary, It is possible to increase the rotation speed of the collector 6 and to increase the productivity.

방사용액탱크(1)는 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장할 수 있으며, 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 각 열의 방사노즐(41~44)에 연결되어 있다.The spinning liquid tank 1 can contain an agitator 2 using a mixing motor 2a as a driving source and is connected to the spinning nozzles 41 to 44 of each row through a metering pump It is connected.

4열의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)로부터 순차적으로 토출되는 고분자 방사용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(41a,41b,41c,41d)을 통과하면서 각각 초극세 섬유(5)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위에 초극세 섬유가 순차적으로 축적되어 나노 섬유 웹(7)이 형성된다. 여기서, 이온 교환 수지 입자가 더 혼합된 방사용액이 방사된 경우, 이온 교환 수지 입자가 분산된 나노 섬유로 이루어진 다층 나노 섬유 웹을 형성할 수 있다.The polymer spinning solution sequentially discharged from the four spinning nozzles 41a, 41b, 41c and 41d is discharged to the ultrafine fibers 5 while passing through the spinning nozzles 41a, 41b, 41c and 41d charged by the high voltage generator. The nanofiber web 7 is formed by sequentially accumulating microfine fibers on a collector 6 of a conveyor type moving at a constant speed. Here, when the spinning solution in which the ion exchange resin particles are further mixed is radiated, a multi-layered nanofiber web composed of nanofibers in which ion exchange resin particles are dispersed can be formed.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하는 일례의 방법을 설명하기 위한 개념적인 공정 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 다층 나노 섬유 웹의 일례의 구조적 특징을 설명하기 위한 개념적인 공정 단면도이다. FIG. 2 is a flow chart illustrating a process of manufacturing a liquid chemical filter using a sulfonated nanofiber web according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- 4A and 4B are conceptual process sectional views for explaining structural characteristics of an example of a multi-layered nanofiber web applied to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 고분자 물질, 용매를 혼합하여 방사용액을 제조한다(S10). 방사용액에는 이온 교환 수지 입자가 더 혼합될 수 있다. 방사용액을 전기방사하기 위해 전술한 도 1의 방사용액탱크(1)에 넣어 전기방사를 수행하여, 다층 나노 섬유 웹(7)을 형성한다(S11). 전기방사가 다수의 방사노즐에서 수행될 때, 다수의 방사노즐 중, 적어도 하나의 방사노즐의 직경이 나머지 방사노즐의 직경과 다른 경우, 적층된 나노섬유의 다수층 중 적어도 하나의 층의 나노섬유의 직경이 나머지 층의 나노섬유의 직경과 다른 다층 나노 섬유 웹이 형성된다.Referring to FIG. 2, a spinning solution is prepared by mixing a polymer material and a solvent (S10). Ion exchange resin particles may be further mixed with the spinning solution. The spinning solution is placed in the spinning solution tank 1 of FIG. 1 for electrospinning and electrospinning is carried out to form a multi-layered nanofiber web 7 (S11). When the electrospinning is carried out in a plurality of spinning nozzles, the diameter of at least one spinning nozzle, of the plurality of spinning nozzles, differs from the diameter of the remaining spinning nozzles, the nanofibers of at least one of the multiple layers of laminated nanofibers Layer nanofiber web having a diameter different from the diameter of the nanofiber of the remaining layer is formed.

그 후, 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입한다(S12). 도 3과 같이, 진한 황산, 발연황산, 클로로술폰산 중 하나와 탄화수소가 치환반응하는 술폰화(sulfonation) 반응이 일어나는 용액(150)에 다층 나노 섬유 웹(100)을 디핑(dipping)하여 다층 나노 섬유 웹(100)의 나노 섬유 및 이온 교환 수지 입자에 술폰기를 붙여주여 술폰산기의 도입이 이루어지는 것이 바람직하다. 선택적인 추가 공정으로, 다층 나노 섬유 웹(100)의 안정성 및 내구성 향상을 위하여 열처리 공정을 수행할 수 있다. 열처리 공정은 UV조사가 바람직하다. 물론, 열처리 공정 전에 건조 공정도 필요할 수 있다.Thereafter, a sulfonic acid group is introduced into the multi-layer nanofiber web (S12). As shown in FIG. 3, the multi-layer nanofiber web 100 is dipped into a solution 150 in which a sulfonation reaction is performed in which one of concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, and chlorosulfonic acid is substituted with a hydrocarbon, It is preferable that a sulfonic acid group is introduced by attaching sulfone groups to the nanofibers and ion exchange resin particles of the web 100. As an optional additional step, a heat treatment process may be performed to improve the stability and durability of the multi-layer nanofiber web 100. The heat treatment process is preferably UV irradiation. Of course, a drying process may also be required prior to the heat treatment process.

이로써, 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 및 이온 교환 수지 입자에는 술폰산기(sulfonic acid group, -SO3H)가 붙어있고, 이 이온 교환 수지 입자 및 술폰기에 의해 처리수에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 여과하게 된다. As a result, the nanofiber of the multi-layered nanofiber web and the ion exchange resin particle are attached with a sulfonic acid group (-SO 3 H), and the ion exchange resin particle and the sulfone group cause specific ions Lt; / RTI >

아울러, 본 발명에서는 도 2 및 도 6에 에어 전기 방사 및 에어 전기 분사라 도시되어 있지만 이에 국한되는 것이 아니고, 에어 전기 방사라 도시한 것도 전기를 이용한 방사 공정이면 모두 적용할 수 있고, 특히 전기 분사 공정은 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 에어 전기 분사도 전기를 이용한 모든 분사 공정을 적용할 수 있다. In the present invention, the air electric discharge and the air electric discharge are shown in FIG. 2 and FIG. 6, but the present invention is not limited thereto. The air electric discharge may be applied to any spinning process using electricity, The process may use any one of electrospinning, air-electrospinning (AES), centrifugal electrospinning, flash-electrospinning, and air- All injection processes can be applied.

도 4a와 도 4b를 참고하면, 다층 나노 섬유 웹은 다수층으로 적층된 나노 섬유 웹으로 이루어져 있다. 예컨대, 도 4a와 같이, 방사노즐(41a)에서 제1 층의 나노 섬유 웹(101)을 형성한 후, 도 4b에 도시된 방사노즐(41b)에서 제1 층의 나노 섬유 웹(101)에 제2 층의 나노 섬유 웹(101)을 적층하여 형성하는 것이다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the multi-layer nanofiber web is composed of a nanofiber web laminated in multiple layers. For example, after the first layer of the nanofiber web 101 is formed in the spinning nozzle 41a as shown in FIG. 4A, the spinning nozzle 41b shown in FIG. 4B is coated with the nanofibrous web 101 of the first layer The nanofiber web 101 of the second layer is laminated and formed.

이때, 본 발명에서는 액체처리 케미컬 필터의 여과 기능을 다양하게 부여하기 위해 제1 층의 나노 섬유 웹(101)의 나노 섬유 직경과 제2 층의 나노 섬유 웹(102)의 나노 섬유 직경을 다르게 설계할 수 있다. 이를 위한 하나의 방편으로, 방사노즐(41a,41b)에서 방사되는 노즐 끝단의 직경을 다르게 설계한다. In the present invention, in order to impart various filtering functions of the liquid treatment chemical filter, the diameter of the nanofiber web 101 of the first layer and the diameter of the nanofiber of the nanofiber web 102 of the second layer are designed differently can do. For this purpose, the diameters of the nozzle tips radiated from the spinning nozzles 41a and 41b are designed differently.

그러므로, 제1 층의 나노 섬유 웹(101)의 나노 섬유 직경을 제2 층의 나노 섬유 웹(102)의 나노 섬유 직경보다 상대적으로 크게 설계하면, 제1 층의 나노 섬유 웹(101)의 평균기공 크기는 제2 층의 나노 섬유 웹(102)의 평균기공 크기보다 커질 수 있다. 여기서, 나노 섬유 직경은 평균기공 크기를 조절할 수 있는 인자가 될 수 있으나, 이 인자로만으로 평균기공 크기가 좌우되는 것은 아니다.Therefore, if the nanofiber diameter of the first layer nanofiber web 101 is designed to be larger than the nanofiber diameter of the second layer nanofiber web 102, the average of the nanofiber web 101 of the first layer The pore size may be larger than the average pore size of the nanofiber web 102 of the second layer. Here, the nanofiber diameter can be a factor that can control the average pore size, but the average pore size does not depend solely on this factor.

한편, 제1 층의 나노 섬유 웹(101)에서 제2 층의 나노 섬유 웹(102)으로 처리수가 통과되어 필터 기능을 수행하는 것을 가정해보자. 제1 층의 나노 섬유 웹(101)의 평균기공 크기가 제2 층의 나노 섬유 웹(102)의 평균기공 크기보다 상대적으로 큰 경우, 처리수에 포함된 큰 입자의 물질은 제1 층의 나노 섬유 웹(101)을 통과할때 여과된다. 그리고, 평균기공 크기보다 상대적으로 작은 평균기공을 갖는 제2 층의 나노 섬유 웹(102)에서 처리수에 포함된 작은 크기의 물질의 입자가 여과된다. 이로써, 본 발명의 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터는 나노 섬유 웹의 구조적인 특징을 이용하여 다단 여과 기능을 갖을 수 있는 것이다. On the other hand, suppose that the treated water is passed through the first layer of nanofiber web 101 to the second layer of nanofiber web 102 to perform a filter function. If the average pore size of the nanofiber web 101 of the first layer is relatively larger than the average pore size of the nanofiber web 102 of the second layer, And is filtered as it passes through the fibrous web 101. Particles of small-sized matter contained in the treated water are then filtered in the second layer of nanofiber web 102 having average pores that are relatively smaller than the average pore size. Thus, the liquid treatment chemical filter using the nanofiber web of the present invention can have a multistage filtration function by taking advantage of the structural characteristics of the nanofiber web.

본 발명에서는 나노 섬유의 직경이 작을수록 평균기공과 최대기공은 감소한다. 또한, 나노 섬유의 직경이 작을수록 밀도는 증가하므로 기초중량과 평균두께도 증가하며, 통기성(Air permeability)은 감소하지만, 더 미세한 오염물질을 여과할 수 있어 필터링 효과는 상승한다.In the present invention, as the diameter of the nanofiber decreases, the average pore and the maximum pore decrease. In addition, as the diameter of the nanofiber decreases, the density increases, so that the basis weight and the average thickness increase, while the air permeability decreases, but the finer pollutants can be filtered and the filtering effect increases.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 적용된 전기 방사 및 전기 분사장치의 개략도이다.5 is a schematic view of an electrospinning and electrospray device applied to a second embodiment of the present invention.

본 발명에 적용된 전기 방사 및 분사 방법은 제1 및 제2 방사 용액이 방사되는 방사노즐(41,43) 및 분사 용액이 분사되는 분사노즐(42)과 콜렉터(6) 사이에 고전압 정전기력을 인가함에 의해 콜렉터(6)에 제1 다층 나노 섬유 웹, 이온 교환 수지 입자, 제2 다층 나노 섬유 웹을 순차적으로 1차 방사, 분사, 2차 방사하여 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹이 적층된 내부에 이온 교환 수지 입자를 분산시킬 수 있게 된다.The electrospinning and spraying method applied to the present invention is characterized in that high voltage electrostatic force is applied between the spinning nozzles 41 and 43 through which the first and second spinning solutions are radiated and between the spraying nozzle 42 and the collector 6 through which the spinning solution is sprayed The first multi-layered nanofiber web, the ion exchange resin particles, and the second multi-layered nanofiber web are successively firstly radiated, sprayed, and secondly radiated to the collector 6 to form a first multi- It is possible to disperse the ion exchange resin particles.

여기서, 방사노즐(41,43)에서 방사 공정 및 분사노즐(42)에서 분사 공정 시, 에어(4a)를 분사시킴으로써, 방사된 나노 섬유(5) 및 분사된 비드(bead)가 콜렉터(6)에 포집되지 못하고 날리는 것을 방지할 수 있다. The injected nanofibers 5 and the injected beads are injected into the collector 6 by spraying the air 4a during the spinning process in the spinning nozzles 41 and 43 and the spinning process in the spinning nozzle 42. [ So that it can be prevented from being blown.

도 5를 참고하면, 본 발명의 전기 방사 및 분사 장치는 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장하고 있고 교반된 방사 용액을 공급하는 방사 노즐(41,43)과 연결되어 있는 제1 방사용액탱크(1)와, 상기 제1 방사용액탱크(1)와 유사하게 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장하고 있고 교반된 분사 용액을 공급하는 분사 노즐(42)과 연결되어 있는 제2 방사용액탱크(1a)를 포함하며, 방사 노즐(41,43) 및 분사 노즐(42)는 고전압 발생기와 연결되어 있다.5, the electrospinning and injecting apparatus of the present invention includes a stirrer 2 that uses a mixing motor 2a as a driving source and is connected to spinning nozzles 41 and 43 for supplying a stirred spinning solution And a stirrer 2 which uses a mixing motor 2a as a driving source similar to the first spinning solution tank 1 and which is provided with an injection nozzle And the second spinous liquid tank 1a connected to the spinning nozzle 42. The spinning nozzles 41 and 43 and the spinning nozzle 42 are connected to the high voltage generator.

여기서, 동일한 성분(고분자 물질과 용매)으로 이루어진 방사 용액에서 방사된 나노 섬유로 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 것을 전제로 하여 제1 방사용액탱크(1)에 두개의 방사 노즐(41,43)을 연결한 것이나, 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사 용액의 성분이 다른 경우, 두개의 방사용액탱크에서 다른 성분의 방사 용액을 넣고, 하나의 방사용액탱크에 방사 노즐 '41'을 연결하고, 다른 하나의 방사용액탱크에는 방사 노즐 '43'을 연결하여 구성할 수 있다.Here, assuming that the first and second multi-layered nanofiber webs are formed of the nanofibers radiated from the spinning solution composed of the same components (the polymer substance and the solvent), two spinning nozzles 41, 43), or when the components of the spinning solution for forming the first and second multi-layered nanofiber webs are different, the spinning solution of the other component is put in the two spinning solution tanks, And the spinning nozzle '41' is connected to the spinning nozzle '43', and the spinning nozzle '43' is connected to the other spinning solution tank.

방사노즐(40)은 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6)의 상측에 배치되며, 콜렉터(6)의 진행방향을 따라 간격을 두고 다수 열로 배치되어 있을 수 있고, 각 열마다 다수의 방사노즐로 이루어질 수 있다. The spinning nozzle 40 may be disposed on a conveyor-type grounded collector 6 moving at a constant speed and may be arranged in a plurality of rows spaced along the traveling direction of the collector 6, Of the spinneret.

제1 방사용액탱크(1)는 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 제1 및 제2 방사노즐(41,43)에 연결되며, 제2 방사용액탱크(1a)도 정량 펌프(미도시)와 이송관(미도시)을 통하여 분사노즐(42)에 연결되어 있다.The first spinning liquid tank 1 is connected to the first and second spinning nozzles 41 and 43 through a metering pump and a transfer tube 3 which are not shown and the second spinning liquid tank 1a is also connected to a metering pump (Not shown) and a delivery pipe (not shown).

방사 노즐(41,43)로부터 순차적으로 토출되는 고분자 방사용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(41,43)을 통과하면서 각각 나노 섬유(5)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위에 나노 섬유가 순차적으로 적층되어 다공성 나노 섬유 웹이 형성된다. The polymer spinning solution sequentially discharged from the spinning nozzles 41 and 43 is discharged to the nanofibers 5 while passing through the spinning nozzles 41 and 43 charged by the high voltage generator, The nanofibers are sequentially laminated on the grounded collector 6 to form a porous nanofiber web.

그리고, 분사용액은 하전된 분사 노즐(42)에서 비드화되어 제1 나노 섬유 웹에 분사되고, 분사된 비드(baea)는 제1 나노 섬유 웹에 도달시 대부분의 용매는 휘발되어 제1 나노 섬유 웹에는 이온 교환 수지 입자가 분산되어 안착된다.When the sprayed bead is injected into the first nanofiber web and the sprayed bead reaches the first nanofiber web, most of the solvent is volatilized so that the first nanofiber The ion exchange resin particles are dispersed and settled on the web.

본 발명에서는 방사노즐(41,43)마다 에어(4a) 분사가 이루어지는 에어 전기방사 방법에 의해 전기방사가 이루어질 때 방사노즐의 외주로부터 에어(Air) 분사가 이루어져서 휘발성이 빠른 고분자로 이루어진 섬유를 에어가 포집하고 집적시키는 데 역할을 해 줌으로써 보다 강성이 높은 분리막을 생산할 수 있다.In the present invention, air is injected from the outer periphery of the spinning nozzle when the spinning nozzle is sprayed by the air electrospinning method in which air 4a is sprayed for each spinning nozzle 41 and 43, It is possible to produce a membrane having a higher rigidity.

대량생산을 위해 복수의 멀티-홀 방사팩을 사용하는 경우 상호 간섭이 발생하여 섬유가 날려 다니면서 포집이 이루어지지 않게 되어 얻어지는 나노 섬유 웹은 너무 벌키(bulky)해짐에 따라 방사 트러블(trouble) 원인으로 작용한다. When a plurality of multi-hole radiation packs are used for mass production, mutual interference occurs and the fibers are blown away and are not collected. As a result, the nanofiber web obtained becomes too bulky and causes radiation trouble .

그러므로, 본 발명에서는 방사노즐(41,43) 주변에 에어(Air) 분사하여 섬유(fiber)가 날아다니면서 발생할 수 있는 방사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize radiation troubles that may occur when air is blown around the spinning nozzles 41 and 43 to fly the fibers.

동일하게, 분사노즐(42)에서도 에어 분사하게 되면, 제1 다층 나노 섬유 웹(7)으로 분사된 비드가 잘 안착될 수 있게 도와주고, 분사 용액의 비드가 날아다는 것을 방지할 수 있다.In the same manner, when air is jetted from the injection nozzle 42, the beads injected into the first multi-layered nanofiber web 7 can be well seated and the beads of the injection solution can be prevented from flying.

본 발명에서 사용하는 방사 노즐(41,43) 및 분사 노즐(42)의 외주에는 다수의 에어분사노즐(미도시)이 설치되어 있으며, 에어분사노즐은 방사 노즐(41,43)에서 방사된 나노 섬유 및 분사 노즐(42)에서 분사된 분사용액의 비드들을 가이드하여 집적할 수 있게 한다. 에어 분사의 에어압이 0.1~0.6MPa 범위로 설정된다. 이 경우 에어압이 0.1MPa 미만인 경우 포집/집적에 기여를 하지 못하며, 0.6MPa를 초과하는 경우 방사노즐의 콘을 굳게 하여 니들을 막는 현상이 발생하여 방사 트러블이 발생한다.A plurality of air injection nozzles (not shown) are provided on the outer circumference of the spinning nozzles 41 and 43 and the injection nozzles 42 used in the present invention. The fibers and the beads of the spray liquid sprayed from the spray nozzle 42 can be guided and integrated. The air pressure of the air injection is set in the range of 0.1 to 0.6 MPa. In this case, when the air pressure is less than 0.1 MPa, it can not contribute to the collection / accumulation. When the air pressure exceeds 0.6 MPa, the cone of the spinning nozzle is hardened, and the needle is closed to cause radiation trouble.

도 5에 도시된 전기 방사 및 전기 분사장치는 2개의 방사노즐(41,43)에 의해 2층으로 적층된 나노 섬유 웹(7)을 형성하는 것을 예시하고 있으나, 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 방사노즐(41)과 분사된 후(後) 공정의 방사노즐(43) 각각은 다수로 형성하여, 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 제1 다층 나노 섬유 웹과 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 후(後) 공정의 제2 다층 나노 섬유 웹 각각을 다수의 행과 다수의 열로 다수의 방사노즐이 배열된 멀티-홀 방사팩을 적용하여 각 층마다 초박막으로 이루어진 다층구조의 나노섬유 웹으로 구현할 수 있다.Although the electrospinning and electric spraying apparatus shown in Fig. 5 exemplifies formation of the two-layered nanofiber web 7 by the two spinning nozzles 41 and 43, The spinneret 41 of the previous process and the spinneret 43 of the post-process after the spinneret are formed in a plurality of ways so that the spinneret 42 is sprayed before the spinneret is sprayed. Layer nanofibrous web of the process and the second multi-layered nanofiber web of the (post) process after the spraying liquid is sprayed from the spray nozzle 42 are each passed through a multi-layered nanofiber web in which a plurality of spinning nozzles are arranged in a plurality of rows and a plurality of rows, Layered nanofibrous web composed of an ultra thin film for each layer by applying a hole spinning pack.

이렇게 하여 전기 방사 및 전기 분사에 의해 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 2층으로 적층된 나노 섬유 웹(7)을 형성한 후, 2층으로 적층된 나노 섬유 웹을 열압착하는 캘린더링 공정을 선택적으로 수행할 수 있다. 캘린더링 공정에서는 가열 압착롤러(미도시)를 사용하여 진행할 수 있다. 이 경우 라미네이션(Lamination) 온도가 너무 낮으면 웹(web)이 너무 벌키(Bulky)해져서 강성을 갖지 못하고 너무 높으면 웹이 녹아 기공(Pore)이 막히게 된다. Thus, a nanofiber web 7 laminated in two layers in which ion exchange resin particles are dispersed by electrospinning and electrospinning is formed, and then a calendering process for thermally pressing the laminated nanofiber web 2 layers is selected . ≪ / RTI > In the calendering step, a heating press roller (not shown) may be used. In this case, if the lamination temperature is too low, the web becomes too bulky and not rigid, and if it is too high, the web melts and the pores become clogged.

그리고, 외부 표면층을 형성하는 웹에 잔존해 있는 용매를 완전히 휘발할 수 있는 온도에서 열압착이 이루어져야 하며, 다층 구조의 나노 섬유 웹이므로 각 층별로 용매가 휘발되는 정도의 차이로 인해 웹의 구조적 차이가 있으므로, 여과정도에 있어서도 차이가 있어 양측의 표면층에서 이루어지는 표면여과 및 내층에서 이루어지는 심층여과가 이루어진다. In addition, since the nanofiber web having a multi-layer structure is required to be thermocompression-bonded at a temperature at which the solvent remaining in the web forming the outer surface layer can be completely volatilized, the structure difference of the web There is a difference in degree of filtration, so that surface filtration on the surface layers on both sides and deep filtration on the inner layer are performed.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 적용된 이온 교환 수지 입자를 갖는 나노 섬유 웹의 제조공정을 설명하기 위한 개념적인 단면도이다. FIG. 6 is a flow chart of a manufacturing process of a liquid treatment chemical filter using a sulfonated nanofiber web according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 7A to 7C are cross- FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a nanofiber web having a plurality of nanofibers.

고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하고, 제1 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 다층 나노 섬유 웹을 형성하고, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하고, 기분사를 수행하여 제1 다층 나노 섬유 웹에 이온 교환 수지 입자를 분산시키고, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하고, 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에 제2 다층 나노 섬유 웹을 적층하여 형성하고, 적층된 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기의 도입하여 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 제작한다. Preparing a first spinning solution by mixing the polymer material and a solvent, first spinning the first spinning solution to form a first multi-layered nanofiber web, mixing the ion exchange resin particles and the solvent to prepare a solution for dispersion, The ion exchange resin particles are dispersed in the first multi-layered nanofiber web by carrying out a mash-up, the second spinning solution is prepared by mixing the polymer material and the solvent, and the second spinning solution is subjected to the second spinning, Layered nanofiber web on a dispersed first multi-layered nanofiber web and introducing a sulfonic acid group into the first and second multi-layered nanofiber webs to form a liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web .

도 6을 참고하면, 먼저, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하고(S100), 제1 방사용액을 전기방사하여 제1 다층 나노 섬유 웹을 형성한다(S110). 그 후, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하고(S120), 전기분사를 수행하여 이온 교환 수지 입자를 제1 다층 나노 섬유 웹에 분산시킨다(S130). 그 다음, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하고(S140), 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에 제2 다층 나노 섬유 웹을 적층한다(S150). 그 후, 적층된 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하고(S160), 선택적으로 열처리 공정을 수행한다(S170).Referring to FIG. 6, first, a first spinning solution is prepared by mixing a polymer material and a solvent (S100), and a first spinning solution is electrospun to form a first multi-layered nanofiber web (S110). Thereafter, the ion exchange resin particles and the solvent are mixed to prepare a solution for dispersion (S120), and the ion exchange resin particles are dispersed in the first multi-layered nanofiber web (S130). Then, the second spinning solution is prepared by mixing the polymer material and the solvent (S140), and the second spinning solution is subjected to second electrospinning to form a first multilayer nanofiber web in which the ion exchange resin particles are dispersed and a second multilayer nanofiber The web is laminated (S150). Thereafter, sulfonic acid groups are introduced into the laminated first and second multi-layered nanofiber webs (S160), and a heat treatment process is selectively performed (S170).

전술된 공정을 수행하여 나노 섬유 외측에 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있고, 나노 섬유와 이온 교환 수지 입자에 술폰산기가 붙어 있는 액체처리 케미컬 필터를 제작하게 된다. The liquid processing chemical filter having the nanofibers and the sulfonic acid groups attached to the nanofibers and the ion exchange resin particles is produced.

여기서, 제1 방사용액과 제2 방사용액 성분이 동일하게 한 경우, 고분자물질과 용매를 혼합하여, 전기방사를 위해 전술한 도 5의 교반탱크(1)에 넣고, 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 방사노즐(41)과 분사된 후(後) 공정의 방사노즐(43) 각각으로 교반탱크(1)의 방사용액을 공급하고, 제1 방사용액과 제2 방사용액의 성분이 다른 경우, 하나의 교반탱크에 제1 방사용액을 넣고, 다른 하나의 교반탱크에 제2 방사용액을 넣어, 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 방사노즐(41)에 제1 방사용액이 공급되도록 하고, 분사용액이 분사된 후(後) 공정의 방사노즐(43)에 제2 방사용액이 공급되도록 한다.In this case, when the first spinning solution and the second spinning solution component are the same, the polymer material and the solvent are mixed and put into the stirring tank 1 of FIG. 5 for electrospinning and sprayed from the spraying nozzle 42 The spinning solution of the stirring tank 1 is supplied to the spinneret 41 of the previous process before the spinning solution is sprayed and to the spinning nozzle 43 of the spinning process after the spinning process, When the components of the spinning solution are different, the first spinning solution is put in one stirring tank, the second spinning solution is put in the other stirring tank, and the spinning solution is sprayed to the spinning nozzle 41 So that the first spinning solution is supplied and the second spinning solution is supplied to the spinning nozzle 43 of the (post) spinning process after the spinning solution is injected.

도 7a 내지 도 7c를 참고하면, 방사노즐(41)에서 제1 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유(110)로 이루어진 제1 나노 섬유 웹(100)을 형성하고(도 7a), 분사노즐(42)에서 분사용액을 전기분사하여 제1 나노 섬유 웹(100)에 이온교환수지 입자(300)을 분사시켜 안착시킨다.(도 7b) 여기서, 분사노즐(42)에서 분사용액은 비드(bead)(310) 상태로 분사되고, 대부분의 용매는 휘발되고 이온교환수지 입자(300)만 제1 나노 섬유 웹(100)에 안착된다. 그 후, 방사노즐(43)에서 제2 방사용액을 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹(100)에 나노 섬유(210)로 이루어진 제2 나노 섬유 웹(200)을 적층한다.(도 7c)7A to 7C, the first spinning solution is electrospun in the spinning nozzle 41 to form a first nanofibrous web 100 made of nanofibers 110 (FIG. 7A), and the injection nozzles 42 (FIG. 7B). Herein, in the injection nozzle 42, the liquid fraction is injected into a bead (not shown). The liquid is injected into the first nanofiber web 100, 310), most of the solvent is volatilized, and only the ion exchange resin particles 300 are deposited on the first nanofiber web 100. Thereafter, the second spinning solution is electrospun by the spinning nozzle 43 to laminate the second nanofiber web 200 made of the nanofibers 210 in the first nanofiber web 100 (Fig. 7C)

본 발명에서는 액체처리 케미컬 필터의 여과 기능을 다양하게 부여하기 위해 제1 나노 섬유 웹(100)의 두께와 제2 나노 섬유 웹(200)의 두께를 다르게 설계할 수 있으며, 제1 나노 섬유 웹(100)의 나노 섬유(110) 직경과 제2 나노 섬유 웹(200)의 나노 섬유(210) 직경을 동일하게 또는 다르게 설계할 수 있다.In the present invention, the thickness of the first nanofibrous web 100 and the thickness of the second nanofibrous web 200 may be designed differently in order to impart various filtering functions of the liquid chemical filter, The diameter of the nanofibers 110 of the second nanofibrous web 200 and the diameter of the nanofibers 210 of the second nanofibrous web 200 may be the same or different.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에서는, 이온교환수지 입자와 용매가 혼합된 분사용액은 분사노즐에서 비드 상태로 분사되고, 분사된 비드는 제1 나노 섬유 웹에 도달될 때 대부분의 용매는 휘발된다. 그러므로, 이온교환수지 입자가 흩터진 상태로 제1 나노 섬유 웹의 다양한 위치에 안착되어 분산되는 것이다. In the second embodiment of the present invention, the fractionating liquid in which the ion exchange resin particles and the solvent are mixed is injected in the bead state from the injection nozzle, and when the injected bead reaches the first nanofiber web, most of the solvent is volatilized do. Therefore, the ion exchange resin particles are segregated and dispersed in various positions of the first nanofiber web in a dispersed state.

분사노즐에서 분사된 비드는 용매가 이온교환수지 입자을 감싸고 있는 상태로, 이온교환수지 입자를 대부분 내포하고 있으며, 제1 나노 섬유 웹 방향으로 하강되면서 용매가 휘발되어 비드 크기는 작아지기 때문에, 분사노즐에서 최초 분사된 비드의 크기가 가장 크고, 제1 나노 섬유 웹에 인접된 비드 크기는 분사노즐에서 최초 분사된 비드의 크기보다 상대적으로 작다. 제1 나노 섬유 웹에 도달되면 대부분의 용매는 휘발되고 이온교환수지 입자는 제1 나노 섬유 웹 상의 다양한 위치에 안착되어 분포하게 된다. Since the beads injected from the injection nozzle contain most of the ion exchange resin particles in a state in which the solvent surrounds the ion exchange resin particles and the solvent is volatilized while descending toward the first nanofiber web, And the bead size adjacent to the first nanofiber web is relatively smaller than the size of the beads originally injected from the injection nozzle. Upon reaching the first nanofiber web, most of the solvent is volatilized and the ion exchange resin particles are deposited and distributed at various locations on the first nanofiber web.

한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 이온교환수지 입자가 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 외측에 무질서하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는데, 제1 나노 섬유 웹에 이온교환수지 입자가 안착되어 있는 상태로 액체처리 케미컬 필터를 구현하게 되면, 이온교환수지 입자는 외력에 의해 이동하여 국부적인 영역에 집중적으로 위치될 가능성이 있다. 이 경우, 이온교환수지 입자가 분포되어 있지 않은 영역에서는 케미컬 필터링되지 않은 처리수가 그대로 통과하게 되어 케미컬 필터링 효율을 저하시키게 된다. On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the ion exchange resin particles are randomly dispersed outside the nanofibers of the first nanofiber web. In the state where the ion exchange resin particles are seated on the first nanofiber web , It is possible that the ion exchange resin particles migrate due to external force and are concentrated in a local region. In this case, in the region where the ion exchange resin particles are not distributed, the treated water that has not been subjected to the chemical filtering passes as it is, and the chemical filtering efficiency is lowered.

이에, 본 발명에서는 분사된 이온교환수지 입자의 움직임을 최소화시키기 위하여 제1 나노 섬유 웹에 분사된 이온교환수지 입자가 안착된 최초 위치를 고정하기 위한 락킹(locking)용 제2 나노 섬유 웹을 제1 나노 섬유 웹에 더 형성하는 것이다.Accordingly, in order to minimize the movement of the sprayed ion exchange resin particles, a second nanofiber web for locking to fix the initial position where the ion exchange resin particles sprayed on the first nanofiber web is seated is provided. 1 < / RTI > nanofiber web.

도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 액체처리 케미컬 필터의 제조공정에 선택적으로 추가할 수 있는 공정의 흐름도이다.FIG. 8 is a flowchart of a process that can be selectively added to the manufacturing process of the liquid processing chemical filter according to the first and second embodiments of the present invention.

제1 및 제2 실시예의 공정으로 다층 나노 섬유 웹을 완성한 후, 도 8의 공정을 선택적으로 수행할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조를 1차 캘린더링(calendering)을 수행한 후(S200), 다공성 웹의 표면에 잔존하는 용매와 수분을 조절하여 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조의 강도와 다공성을 제어하기 위해 건조시킨다(S210). 여기서, 1차 캘린더링은 용매와 수분을 제거하고 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조를 압착하기 위한 것이다. 건조가 완료되면, 더 작은 기공을 구현하고 강도를 증가시키기 위해 2차 캘린더링을 수행한다(S220). 이어서, 2차 캘린더링이 수행된 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조 양면에 보호층 역할을 하도록 부직포를 부가하여 복합 여재를 형성한 후, 절곡이 이루어진다(S230). 그 다음, 절곡된 복합 여재에 대한 씰링과 케이싱 조립을 수행한다(S240).After completion of the multi-layer nanofiber web by the processes of the first and second embodiments, the process of FIG. 8 can be selectively performed. That is, the first and second multi-layered nano-fiber webs are subjected to primary calendering (S200), and the remaining solvent and moisture remaining on the surface of the porous web are controlled to form first and second multi- And dried to control the strength and porosity of the laminated structure of the fibrous web (S210). Here, the primary calendering is to remove the solvent and moisture and to squeeze the laminated structure of the first and second multi-layered nanofiber webs. When the drying is completed, secondary calendering is performed to realize smaller pores and increase the strength (S220). Next, a nonwoven fabric is added to both sides of the laminated structure of the first and second multi-layered nanofiber webs subjected to the second calendering to form a composite material, and then bending is performed (S230). Then, sealing and casing assembly are performed on the folded composite filter media (S240).

여기서, 2차 캘린더링이 완료되면, 지지체를 합지할 수 있다. 이때, 지지체는 다층 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조의 상부와 하부 각각에 합지하거나, 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에만 합지할 수 있다. 그 일례로, 도 7은 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹(100,200)의 적층 구조의 하부에만 지지체(500)가 합지되어 있는 것을 도시하였다. 지지체(500)는 부직포 또는 모조지를 적용할 수도 있다.Here, when the secondary calendering is completed, the support body can be joined. At this time, the support may be laminated on each of the upper and lower portions of the laminated structure of the multilayer first and second multilayer nanofiber webs, or may be laminated only on either the upper portion or the lower portion of the laminated structure of the first and second multilayer nanofiber webs . For example, FIG. 7 shows that the support 500 is joined to only the lower portion of the laminated structure of the first and second multi-layer nanofiber webs 100 and 200. The support 500 may be a nonwoven fabric or an imitation.

이러한 일련의 공정을 수행한 후, 부직포가 합지된 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조를 다수 적층하여 평판형 액체 처리 케미컬 필터를 구현할 수 있고, 부직포가 합지된 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹의 적층 구조를 말아서 롤(roll)형 액체 처리 케미컬 필터를 구현할 수 있다.After such a series of processes, a plurality of laminated structures of the first and second multi-layered nanofiber webs in which the nonwoven fabric is laminated can be laminated to form a flat-plate liquid-treated chemical filter, and the first and second multi- The laminated structure of the nanofiber web can be rolled to realize a roll type liquid processing chemical filter.

상술된 본 발명의 실시예들은 액체 처리 케미컬 필터의 여재로 정의하지 않았고, 상위 개념의 액체 처리 케미컬 필터로 정의하여 기술하였으며, 다양한 모듈화 공정 중 선택된 하나의 모듈화 공정을 추가로 수행하여 액체 처리 케미컬 필터를 완성할 수 있으므로, 모듈화 공정에 대해서는 구체적으로 기술하지 않았다.The embodiments of the present invention described above are not defined as a filter material of a liquid treatment chemical filter but are defined as a liquid treatment chemical filter of an upper concept and are further described as a modularization process selected from various modularization processes, The modularization process is not described in detail.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

1,1a:반사용액탱크 6:콜렉터
7:나노 섬유 웹 41,41a,41b,41c,41d,43:방사노즐
42:분사노즐 100,101,102,200:나노 섬유 웹
110,210:나노 섬유 300:이온교환수지 입자
1,1a: Reflective solution tank 6: Collector
7: nanofiber web 41, 41a, 41b, 41c, 41d, 43: spinning nozzle
42: injection nozzle 100,101,102,200: nanofiber web
110, 210: Nano fiber 300: ion exchange resin particle

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 고분자 물질을 전기방사하여 얻어진 나노섬유가 적층되어 있고, 미세 기공을 갖는 제1 다층 나노 섬유 웹;
상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 분산되어 있으며, 상기 나노 섬유 외측에 위치되어 있는 이온 교환 수지 입자;
상기 이온 교환 수지 입자의 움직임을 방지하기 위하여, 상기 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에, 고분자물질의 전기방사로 얻어진 나노 섬유가 적층되어 형성된 제2 다층 나노 섬유 웹; 및
상기 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹에 도입된 술폰산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.
A first multi-layered nanofiber web having micropores laminated with nanofibers obtained by electrospinning a polymer material;
Ion exchange resin particles dispersed in the first multi-layer nanofiber web and positioned outside the nanofibers;
A second multi-layered nanofiber web in which nanofibers obtained by electrospinning of a polymer material are laminated on a first multi-layered nanofiber web in which the ion-exchange resin particles are dispersed, for preventing movement of the ion-exchange resin particles; And
And a sulfonic acid group introduced into the first and second multi-layered nanofiber webs.
제6항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹, 상기 제2 다층 나노 섬유 웹, 및 상기 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹 양쪽 중 어느 하나에 지지체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.7. The method of claim 6, wherein a support is formed on either the first multi-layer nanofiber web, the second multi-layer nanofiber web, or both the first and second multi-layer nanofiber webs. Liquid treatment chemical filter using nanofiber web. 제7항에 있어서, 상기 액체 처리 케미컬 필터는 상기 지지체가 합지된 상기 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹이 다수 적층된 평판형 구조 또는 상기 지지체가 합지된 상기 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹이 말려진 롤(roll)형 구조인 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.[Claim 8] The method of claim 7, wherein the liquid treatment chemical filter comprises a plate-like structure in which a plurality of the first and second multi-layered nanofiber webs are laminated with the support, Characterized in that the polymer is a roll-type structure of a liquid-treated chemical filter using a sulfonated nanofiber web. 제6항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 입자는 양이온 교환 수지 입자 또는 음이온 교환 수지 입자인 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.7. The liquid treatment chemical filter according to claim 6, wherein the ion exchange resin particles are cation exchange resin particles or anion exchange resin particles. 제6항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹의 두께와 상기 제2 다층 나노 섬유 웹의 두께가 다른 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.The liquid treatment chemical filter according to claim 6, wherein the thickness of the first multi-layer nanofiber web and the thickness of the second multi-layer nanofiber web are different. 제6항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경과 상기 제2 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경이 동일하거나 또는 다른 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.7. The liquid treatment chemical filter according to claim 6, wherein the diameter of the nanofiber of the first multi-layer nanofiber web and the diameter of the nanofiber of the second multi-layer nanofiber web are the same or different. . 제6항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹의 평균기공 크기가 상기 제2 다층 나노 섬유 웹의 평균기공 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터.7. The liquid treatment chemical filter of claim 6, wherein the average pore size of the first multi-layer nanofiber web is greater than the average pore size of the second multi-layer nanofiber web. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하는 단계;
상기 제1 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 단계;
이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하는 단계;
상기 분사용액을 상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 전기분사를 수행하여 상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 상기 이온 교환 수지 입자를 분산시키는 단계;
고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하는 단계;
상기 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 얻어진 나노 섬유를 상기 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 다층 나노 섬유 웹에 적층하여 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 및
상기 다층 나노 섬유 웹에 술폰산기를 도입하는 단계를 포함하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.
Preparing a first spinning solution by mixing the polymer material and a solvent;
Forming a first multilayer nanofiber web by first electrospinning the first spinning solution;
Mixing the ion exchange resin particles with a solvent to prepare a solution for fractionation;
Dispersing the ion exchange resin particles in the first multi-layered nanofiber web by electrospinning the dispersion with the first multi-layered nanofiber web;
Mixing a polymer material and a solvent to prepare a second spinning solution;
Layering the nanofibers obtained by the second electrospinning of the second spinning solution onto a first multi-layer nanofiber web in which the ion exchange resin particles are dispersed to form a second multi-layer nanofiber web; And
And introducing a sulfonic acid group into the multi-layered nanofiber web. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기방사 및 상기 전기분사 시, 방사된 나노 섬유 및 분사된 비드(bead)가 날리는 것을 방지하기 위하여 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein air is sprayed to prevent the ejected nanofibers and injected beads from blowing during the first and second electrospinning and the electrospinning, (METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID - PROCESSED. 제16항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹에 인접된 비드의 크기는 상기 최초 전기분사된 비드의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein the size of the beads adjacent to the first multi-layer nanofiber web is smaller than the size of the beads initially sprayed. 제16항에 있어서, 상기 제1 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경과 상기 제2 다층 나노 섬유 웹의 나노 섬유 직경이 동일하거나 또는 다른 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein the nanofiber diameter of the first multi-layer nanofiber web and the nanofiber diameter of the second multi-layer nanofiber web are the same or different. ≪ / RTI > 제16항 내지 제19항 중 한 항에 있어서, 상기 술폰산기를 도입하는 단계 후에, 상기 나노 섬유 웹의 안정성 및 내구성 향상을 위하여 열처리 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.










The sulfonated nanofiber web according to any one of claims 16 to 19, further comprising a heat treatment step for improving the stability and durability of the nanofiber web after the step of introducing the sulfonic acid group Method of manufacturing a liquid treatment chemical filter.










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