KR101723904B1 - Preparation Method of Hollow Fiber Membrane With Improved Processing Efficiency And Manufacturing System Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중공사막의 제조방법 및 중공사막을 방사하는 설비에 관한 것으로, 이중 노즐의 내부 노즐로 내부 응고액을 토출하는 동시에 외부 노즐로 방사원액을 토출하여 원사를 방사하는 단계;
상기 단계에서 방사된 원사를 응고조에서 응고하여 중공사를 형성하는 단계;
상기 단계에서 형성된 중공사를 수세조에서 수세하는 단계; 및
상기 단계에서 수세된 중공사를 권취롤에서 권취하는 단계를 포함하며,
수세조와 권취롤 사이의 거리는 10 m 이내이고,
수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tension)을 100 내지 700 g/mm2 범위로 일정하게 유지하는 중공사막의 제조방법을 제공한다.
The present invention relates to a hollow fiber membrane manufacturing method and an apparatus for spinning hollow fiber membranes, the method comprising the steps of: discharging an inner coagulating solution into an inner nozzle of a double nozzle and discharging a spinning solution to an outer nozzle;
Forming a hollow fiber by solidifying the yarn radiated in the step in a coagulation bath;
Washing the hollow fiber formed in the step in a water bath; And
Winding the hollow fiber washed in the step in a take-up roll,
The distance between the water bath and the winding roll is within 10 m,
The present invention provides a method for producing a hollow fiber membrane in which the tension of a hollow fiber is uniformly maintained in a range of 100 to 700 g / mm 2 between a water bath and a winding roll.

Description

공정효율이 향상된 중공사막의 제조방법 및 방사설비 {Preparation Method of Hollow Fiber Membrane With Improved Processing Efficiency And Manufacturing System Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a hollow fiber membrane,

중공사막의 제조방법 및 중공사막을 방사하는 설비에 관한 것이다.
A manufacturing method of the hollow fiber membrane, and a facility for radiating the hollow fiber membrane.

분리막 기술은 막의 기공크기, 기공분포 및 막 표면 전하에 따라 처리수 중에 존재하는 처리 대상물질을 거의 완벽하게 분리 제거하기 위한 고도의 분리기술이다. 또한, 상기 분리막 기술은, 수처리 분야에 있어서는 양질의 음용수 및 공업용수의 생산, 하/폐수 처리 및 재이용, 무방류 시스템 개발과 관련된 청정생산공정 등 그 응용범위가 확대되고 있다. Membrane technology is a highly sophisticated separation technique for almost completely separating and removing the material to be treated present in the treatment water according to pore size, pore distribution and membrane surface charge of the membrane. In addition, the separation membrane technology has been widely applied in the field of water treatment, such as production of drinking water and industrial water of good quality, purification / reuse of waste water / wastewater, and clean production process related to the development of a no-discharge system.

특히, 중공사막을 이용한 분리막 기술은 21세기에 주목 받게 될 핵심기술의 하나로서 자리잡고 있다. 수처리 공정에 적용되는 중공사막은 수처리 능력에 영향을 주는 특성으로 사용 수명을 연장하기 위한 기계적 강도; 처리비용과 관련이 있는 수투과도 등의 다양한 물성이 요구된다.In particular, membrane technology using hollow fiber membranes has become one of the key technologies that will be noticed in the 21st century. The hollow fiber membrane used in the water treatment process is a characteristic that affects the water treatment ability and has a mechanical strength to prolong the service life; Various water properties such as water permeability associated with the treatment cost are required.

이러한 중공사막의 요구 물성과는 별도로, 중공사막을 제조하는 과정에서 발생되는 단사 현상은 제조수율을 현저히 저하시키는 원인으로 작용하고 있다. 방사 과정에서 발생되는 단사 현상은 중공사막의 제조 공정을 연속적으로 진행하는 것을 저해하는 원인이며, 이로 인해 중공사막의 제조수율은 현저히 낮아지는 문제점이 있다.
Apart from the required properties of such a hollow fiber membrane, the monofilament phenomenon generated in the process of producing the hollow fiber membrane causes the production yield to be significantly lowered. The single yarn phenomenon occurring in the spinning process is a cause of inhibiting the continuous progress of the manufacturing process of the hollow fiber membrane, and thus the production yield of the hollow fiber membrane is significantly lowered.

대한민국 특허공개 제2014-0037761호Korean Patent Publication No. 2014-0037761

본 발명은 중공사막의 물성저하를 유발하지 않으면서, 제조공정에서 단사를 효과적으로 예방할 수 있는 중공사막의 제조방법 및 중공사막 방사설비를 제공하고자 한다.
Disclosed is a hollow fiber membrane manufacturing method and a hollow fiber membrane spinning apparatus capable of effectively preventing a single yarn in a manufacturing process without causing deterioration of physical properties of the hollow fiber membrane.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 중공사막의 제조방법은,A method of manufacturing a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention includes:

이중 노즐의 내부 노즐로 내부 응고액을 토출하는 동시에 외부 노즐로 방사원액을 토출하여 원사를 방사하는 단계;Discharging the inner coagulating solution with the inner nozzle of the double nozzle and discharging the spinning solution to the outer nozzle to spin the yarn;

상기 단계에서 방사된 원사를 응고조에서 응고하여 중공사를 형성하는 단계;Forming a hollow fiber by solidifying the yarn radiated in the step in a coagulation bath;

상기 단계에서 형성된 중공사를 수세조에서 수세하는 단계; 및Washing the hollow fiber formed in the step in a water bath; And

상기 단계에서 수세된 중공사를 권취롤에서 권취하는 단계를 포함하며, Winding the hollow fiber washed in the step in a take-up roll,

수세조와 권취롤 사이의 거리는 10 m 이내이고,The distance between the water bath and the winding roll is within 10 m,

수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tension)은 100 내지 700 g/mm2 범위이다.
The tension of the hollow fiber between the water bath and the winding roll is in the range of 100 to 700 g / mm 2 .

본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 중공사막 방사설비는,According to another embodiment of the present invention,

방사원액 및 내부 응고액을 각각 저장하는 제1 및 제2 저장탱크;First and second storage tanks for storing the spinning stock solution and the inner coagulating solution, respectively;

제1 저장탱크로부터 공급되는 방사원액을 외부 노즐로 토출하는 동시에 제2 저장탱크로부터 공급되는 내부 응고액을 내부 노즐로 토출하여 원사를 방사하는 이중 노즐;A double nozzle for discharging the spinning stock solution supplied from the first storage tank to the outer nozzle and discharging the inner coagulating solution supplied from the second storage tank to the inner nozzle to spin the yarn;

이중 노즐로부터 방사된 원사를 응고하여 중공사를 형성하는 응고조;A coagulation tank for coagulating the yarn radiated from the double nozzle to form a hollow fiber;

응고조에서 형성된 중공사를 수세하는 수세조; A water bath for washing the hollow fiber formed in the coagulation bath;

수세조와 10 m 이내로 이격되어 설치된 권취롤; 및A winding roll installed within 10 m of the water bath; And

상기 수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tnesion)을 100 내지 700 g/mm2 범위로 일정하게 제어하는 덴서를 포함한다.
And a condenser for constantly controlling the tension of the hollow fiber between the water bath and the winding roll in the range of 100 to 700 g / mm 2 .

본 발명은, 중공사막 제조시 중공사의 단사를 방지하고 공정효율을 높이며, 신도가 향상된 중공사막을 제조할 수 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [10] The present invention provides a hollow fiber membrane having improved elongation, preventing the single yarn of the hollow fiber yarn during the production of the hollow fiber membrane, improving the process efficiency, and the like.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방사설비를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 3은 각각 실시예 또는 비교예에 따른 중공사막의 단면을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과를 나타낸 이미지들이다.
1 is a schematic view schematically showing a radiation facility according to one embodiment of the present invention.
2 to 3 are images showing the results of observing the cross section of the hollow fiber membrane according to the embodiment or the comparative example with an electron microscope (SEM).

본 발명에서 "강도"란, 절단점에서의 하중을 초기 단위 면적으로 나눈 값을 의미하며, "신도"란, 제조된 중공사막의 신장율을 의미하며, 본 발명에서는 KS K 0520 그래브법을 이용하여 신도를 측정하였다. 또한, 본 발명에서 "수투과도"란, 단위 면적에 일정 압력을 가하여 통과된 초순수의 양을 측정한 값을 의미하고, "응력"이란, 중공사 제조시에 중공사에 생기는 힘을 의미하며, 텐션(tension) 이라고도 한다.In the present invention, "strength" means a value obtained by dividing the load at the breaking point by the initial unit area, and "elongation" means elongation percentage of the produced hollow fiber membrane. In the present invention, The elongation was measured. In the present invention, "water permeability" means a value obtained by measuring the amount of ultrapure water that has passed through a unit area with a certain pressure applied thereto, and "stress" means a force generated in the hollow fiber at the time of producing the hollow fiber, Also called tension.

나아가, 본 발명에서 "비대칭 구조"란, 중공사의 내부 표면층의 임의의 지점과 그에 대응되는 외부 표면층의 지점 사이의 중간점을 기준으로, 외부 표면층 방향과 내부 표면층 방향으로 각각 형성된 기공들의 평균 사이즈 변화값이 상이한 것을 의미한다.The term "asymmetric structure" in the present invention means an average size variation of pores formed in the direction of the outer surface layer and the inner surface layer, respectively, with reference to a midpoint between an arbitrary point of the inner surface layer of the hollow fiber and the corresponding point of the outer surface layer Which means that the values are different.

이와 더불어, 본 발명에서 "중량부"란, 각 성분간의 중량 비율을 의미한다.
In addition, in the present invention, "weight portion" means a weight ratio between the components.

본 발명은 신도 및 수투과도가 향상된 중공사막의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a hollow fiber membrane with improved elongation and water permeability.

하나의 예로서, 상기 중공사막의 제조방법은,As one example, the method for producing the hollow fiber membrane includes:

이중 노즐의 내부 노즐로 내부 응고액을 토출하는 동시에 외부 노즐로 방사원액을 토출하여 원사를 방사하는 단계;Discharging the inner coagulating solution with the inner nozzle of the double nozzle and discharging the spinning solution to the outer nozzle to spin the yarn;

상기 단계에서 방사된 원사를 응고조에서 응고하여 중공사를 형성하는 단계;Forming a hollow fiber by solidifying the yarn radiated in the step in a coagulation bath;

상기 단계에서 형성된 중공사를 수세조에서 수세하는 단계; 및Washing the hollow fiber formed in the step in a water bath; And

상기 단계에서 수세된 중공사를 권취롤에서 권취하는 단계를 포함하며, Winding the hollow fiber washed in the step in a take-up roll,

수세조와 권취롤 사이의 거리는 10 m 이내이고,The distance between the water bath and the winding roll is within 10 m,

상기 수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tension)은 100 내지 700 g/mm2 범위일 수 있다.The tension of the hollow fiber between the water bath and the winding roll may be in the range of 100 to 700 g / mm 2 .

본 발명에서는 수세조와 권취롤 사이의 거리를 10 m 이내로 제어하고, 수세조와 귄취롤 사이에서 중공사의 평균 응력 제어함으로써, 중공사막 제조시 신도를 향상시키며, 단사율을 현저히 감소시킬 수 있다. 수세된 중공사가 권취롤에서 권취되는 과정에서 외기에 노출되는 시간이 길어지면, 길이별로 온도 편차가 발생할 수 있다. 이러한 온도 편차는 중공사막의 품질을 저하시키고, 경우에 따라서는 단사를 유발하는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 수세조와 권취롤의 거리를 짧게 제어하여, 외기에 노출되는 시간을 감소시키며, 온도 편차의 발생을 줄일 수 있다. 상기 수세조와 권취롤 사이의 거리는 8 m 이내 또는 5 m 이내로 제어할 수 있으며, 상기 권취롤은 권취조 내부에 위치할 수 있다.In the present invention, the distance between the water bath and the winding roll is controlled within 10 m, and the average stress of the hollow yarn between the water bath and the winding roll is controlled, thereby improving the elongation at the time of producing the hollow fiber membrane and significantly reducing the single yarn ratio. If the time during which the washed hollow fiber is exposed to the outside air in the winding process in the winding roll is prolonged, a temperature deviation may occur by the length. Such a temperature deviation may deteriorate the quality of the hollow fiber membrane and, in some cases, may act as a cause of causing single yarn. Therefore, the distance between the water bath and the winding roll can be controlled to be short, the time to be exposed to the outside air can be reduced, and the occurrence of the temperature deviation can be reduced. The distance between the water bath and the winding roll can be controlled within 8 m or within 5 m, and the winding roll can be located inside the winding drum.

또한, 수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tension)은 100 내지 700 g/mm2 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 응력은 100 내지 700 g/mm2, 100 내지 650 g/mm2, 120 내지 400 g/mm2 또는 130 내지 300 g/mm2 범위일 수 있다. 수세조와 권취롤 사이의 중공사의 응력은, 응력을 일정하게 유지시키는 장치인 덴서를 이용하여 제어할 수 있다. 본 발명은 수세조와 권취조 사이에서 중공사의 평균 응력을 상기 범위로 조절함으로써, 방사 과정에서 원사에 가해지는 응력과 인장력을 제어하여 단사율을 현저히 감소시키며, 중공사막의 신도를 향상시킬 수 있다. 만약 중공사의 응력이 100 g/mm2 미만일 경우에는 원사가 권취되지 않으며, 응력이 700 g/mm2 를 초과할 경우에는 신도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 평균 응력을 본 발명에 의한 범위로 제어함으로써, 상기 문제점들을 방지할 수 있다.The tension of the hollow fiber between the water bath and the winding roll may be in the range of 100 to 700 g / mm 2 . Specifically, the stress may be in the range of 100 to 700 g / mm 2 , 100 to 650 g / mm 2 , 120 to 400 g / mm 2, or 130 to 300 g / mm 2 . The stress of the hollow fiber between the water bath and the winding roll can be controlled by using a denser which is a device for keeping the stress constant. By adjusting the average stress of the hollow yarn between the water bath and the winding yarn to the above range, the yarn ratio can be remarkably reduced by controlling the stress and tensile force applied to the yarn during the spinning process, and the elongation of the hollow fiber membrane can be improved . If the stress of the hollow fiber is 100 g / mm 2 , The yarn is not wound, and when the stress exceeds 700 g / mm 2 , the elongation may be lowered. Therefore, by controlling the average stress of the hollow yarn between the water washing tank and the winding roll in the range according to the present invention, the above problems can be prevented.

또 다른 하나의 예로서, 중공사의 방사 속도는, 수세조 및 권취롤에서 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.As another example, the spinning speed of the hollow fiber may satisfy the following general formula (1) in the water bath and the winding roll.

[일반식 1][Formula 1]

1.1 ≤ WS/RS ≤ 2.5 1.1 ≤ W S / R S ≤ 2.5

상기 식에서, WS는 귄취롤에서 원사의 방사 속도(m/min)를 나타내고, RS는 수세조에서 원사의 방사 속도(m/min)를 나타낸다.In the above formula, W S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the winding roll, and R S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the spinning bath.

구체적으로, 상기 귄취롤에서 원사의 방사 속도와 수세조에서 원사의 방사 속도 비율은, 수세조 및 권취롤에서 원사의 연신비를 의미하는 것이며, 상기 연신비는 1.1 내지 2.5, 1.1 내지 2.3, 1.2 내지 2.1 혹은 1.3 내지 2.0의 범위일 수 있다. 귄취롤에서 원사의 방사 속도와 수세조에서 원사의 방사 속도 비율을 상기 범위로 제어함으로써, 신도 및 강도가 향상된 고품질의 중공사막 제조가 가능하며, 제조공정에서 단사되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. Specifically, the spinning speed of the yarn in the spinning roll and the spinning speed ratio of the yarn in the spinning bath means the spinning ratio of the yarn in the spinning bath and the spinning roll, and the spinning ratio is 1.1 to 2.5, 1.1 to 2.3, 1.2 to 2.1 Or in the range of 1.3 to 2.0. By controlling the yarn spinning speed in the kneading roll and the yarn spinning speed ratio in the water bath in the above range, it is possible to manufacture a high quality hollow fiber membrane with improved elongation and strength, and effectively prevent a single yarn phenomenon in the manufacturing process.

하나의 예로서, 귄취롤에서 원사의 방사 속도(RS)는 10 내지 55 m/min, 15 내지 53 m/min, 20 내지 50 m/min 또는 25 내지 45 m/min 범위일 수 있다. 또한, 수세조에서 원사의 방사 속도(WS)는 10 내지 40 m/min, 15 내지 35 m/min, 또는 20 m/min일 수 있다. As an example, the yarn spinning rate R S in the winding roll may range from 10 to 55 m / min, from 15 to 53 m / min, from 20 to 50 m / min or from 25 to 45 m / min. The spinning speed (W S ) of the yarn in the water bath may be 10 to 40 m / min, 15 to 35 m / min, or 20 m / min.

또 다른 하나의 예로서, 상기 수세조와 권취롤 사이에서, 중공사막이 노출되는 외기의 온도 편차는 2 ℃ 이내로 제어하고, 습도 편차는 5 % 이내로 제어할 수 있다. 구체적으로 상기 온도 편차는 1 ℃ 이내로 제어하고, 습도 편차는 3 % 이내로 제어할 수 있다. 수세된 중공사가 권취롤에서 권취되는 과정에서 외기에 노출되는 시간이 길어지면, 길이별로 온도 및 습도 편차가 발생할 수 있다. 이러한 온도 및 습도 편차는 중공사막의 품질을 저하시키고, 경우에 따라서는 단사를 유발하는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 중공사막이 노출되는 외기의 온도 및 습도의 편차를 상기 범위와 같이 최소화하여 일정한 조건으로 유지함으로써, 신도가 현저히 향상된 중공사막을 제조 가능하고, 제조공정에서 원사가 단사되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. As another example, the temperature deviation of the outside air through which the hollow fiber membrane is exposed can be controlled within 2 占 폚, and the humidity deviation can be controlled within 5% between the water bath and the winding roll. Specifically, the temperature deviation can be controlled within 1 占 폚, and the humidity deviation can be controlled within 3%. If the time during which the washed hollow fiber is exposed to the air during the winding process in the winding roll is prolonged, temperature and humidity deviations may occur by length. Such temperature and humidity deviations may deteriorate the quality of the hollow fiber membrane, and in some cases may act as a cause of inducing single yarn. Therefore, it is an object of the present invention to provide a hollow fiber membrane capable of producing a hollow fiber membrane having remarkably improved elongation by minimizing the temperature and humidity deviation of the outside air through which the hollow fiber membrane is exposed, Can be effectively prevented.

또 다른 하나의 예로서, 본 발명에 따른 중공사막의 신도는, 55 내지 80 % 범위일 수 있다. 구체적으로 상기 신도는 60 % 이상, 65 % 이상 또는 70 % 이상일 수 있다. 본 발명은 수세조와 권취롤을 10 m 이내로 이격되도록 하고, 수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력을 제어하며, 외기의 온도 및 습도를 일정하게 조절함으로써, 중공사막의 신도가 70 % 이상으로 현저히 향상되며, 이에 따라 중공사가 단사되는 현상을 효과적으로 방지한다.As yet another example, the elongation of the hollow fiber membrane according to the present invention may range from 55 to 80%. Specifically, the elongation may be 60% or more, 65% or more, or 70% or more. In the present invention, the water bath and the winding roll are spaced within 10 m, the stress of the hollow fiber is controlled between the water bath and the winding roll, and the temperature and humidity of the outside air are controlled to be constant. Thereby effectively preventing the phenomenon that the hollow fiber is wound in a single direction.

상기 중공사막의 제조방법의 하나의 예로서, 방사원액은 매트릭스 수지; 가교형성 수지; 기공 형성제; 용매; 및 비용매를 포함하며, 상기 방사원액의 평균 토출속도는 20 g/min 내지 40 g/min일 수 있다. 구체적으로 상기 방사원액의 평균 토출속도는 20 g/min 내지 30 g/min, 20 g/min 내지 25 g/min, 25 g/min 내지 35 g/min, 혹은 35 g/min 내지 40 g/min 범위일 수 있다. 방사원액의 평균 토출속도에 대응하여 내부 방사액의 토출속도를 조절하게 된다. 예를 들어, 방사원액의 평균 토출속도를 30 g/min으로 제어하고, 동시에 내부 방사액의 평균 토출속도를 10 g/min으로 제어할 수 있다.As an example of the method for producing the hollow fiber membrane, the spinning solution may be a matrix resin; A crosslinking resin; Pore formers; menstruum; And non-solvent, and the average discharge speed of the spinning stock solution may be 20 g / min to 40 g / min. Specifically, the average spinning rate of the spinning liquid is 20 g / min to 30 g / min, 20 g / min to 25 g / min, 25 g / min to 35 g / min, or 35 g / min to 40 g / min Lt; / RTI > The discharge speed of the inner spinning liquid is controlled in accordance with the average discharge speed of the spinning stock solution. For example, the average discharge speed of the spinning stock solution can be controlled to 30 g / min and the average discharge speed of the internal spinning solution can be controlled to 10 g / min.

이때, 상기 방사원액의 방사 시 점도는 20,000 내지 30,000 cps 범위일 수 있다. 구체적으로는, 상기 점도는 21,000 내지 28,000 cps, 21,000 내지 27,000 cps, 22,000 내지 25,500 cps, 22,000 내지 25,000 cps, 22,500 내지 25,000 cps 또는 23,000 내지 24,500 cps 범위일 수 있다. 방사원액의 방사시 점도를 상기 범위로 제어함으로써, 기공의 크기 및 기공의 분포를 적절히 조절하고, 우수한 수투과도를 구현할 수 있다.At this time, the spinning viscosity of the spinning solution may be in the range of 20,000 to 30,000 cps. Specifically, the viscosity may range from 21,000 to 28,000 cps, 21,000 to 27,000 cps, 22,000 to 25,500 cps, 22,000 to 25,000 cps, 22,500 to 25,000 cps, or 23,000 to 24,500 cps. By controlling the spinning viscosity of the spinning stock solution in the above range, the pore size and pore distribution can be controlled appropriately and excellent water permeability can be realized.

본 발명에 따른 중공사막의 제조방법으로 제조된 중공사막은 대칭 구조의 기공을 포함하며, 상기 기공은 외부 표면층 및 내부 표면층에 형성된 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 중공사막의 기계적 강도, 신도 및 수투과도를 동시에 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 중공사막은 친수성이 높아서 수투과도 향상이 가능하며, 더불어 파울링 저감 효과가 우수하여, 중공사막 내/외부 표면층에 형성된 기공의 과도한 화학처리로 인한 크기 및 형태 변형을 방지할 수 있다.The hollow fiber membrane produced by the method of manufacturing a hollow fiber membrane according to the present invention includes pores having a symmetrical structure, and the pores may include a structure formed on an outer surface layer and an inner surface layer. Accordingly, the mechanical strength, elongation and water permeability of the hollow fiber membrane can be improved at the same time. In addition, the hollow fiber membrane has high hydrophilicity, and water permeability can be improved, and the fouling reduction effect is excellent, so that size and shape deformation due to excessive chemical treatment of pores formed in the inner and outer hollow fiber membranes can be prevented.

이때, 상기 매트릭스 수지는 중공사막을 형성할 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 매트릭스 수지로는 폴리설폰(polysulfone), 폴리이서설폰(polyethersulfone) 또는 이들의 혼합물을 기초수지로 사용할 수 있다. 폴리설폰계 수지는 내열성이 우수하고, 적용되는 pH 범위가 넓으며 용매에 대한 용해도가 우수하여 방사원액(dope)의 조액이 용이한 장점을 가진다. 본 발명에서, 매트릭스 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)를 포함하는 수지일 수 있다.At this time, the matrix resin is not particularly limited as long as it can form a hollow fiber membrane. As one example, polysulfone, polyethersulfone, or a mixture thereof may be used as the base resin as the matrix resin. Polysulfone resins are excellent in heat resistance, have a wide pH range to be applied, and are excellent in solubility in solvents, thus facilitating conditioning of a spinning dope. In the present invention, the type of the matrix resin is not particularly limited and may be, for example, a resin containing polyvinylidene fluoride.

또한, 상기 가교형성 수지는 매트릭스 수지 내에 가교를 형성할 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 가교형성 수지는, 폴리설폰계 중공사막의 가교형성을 유도하고, 친수성 부여에 영향을 미치며 수투과도와 밀접한 관련이 있다. 예를 들어, 가교형성 수지는 폴리설폰계 수지 내부에 친수화기가 가교화(Cross-Linkage)되어 폴리설폰계 중공사의 친수화도를 높여주는 효과를 제공한다. 가교형성 수지의 종류로는, 예를 들어, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide, PAAm) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl Alcohol, PVA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The crosslinking resin is not particularly limited as long as it can form a crosslink in the matrix resin. The crosslinking resin induces crosslinking of the polysulfone-based hollow fiber membrane, affects hydrophilicity imparting, and is closely related to water permeability. For example, the crosslinking resin provides cross-linkage of the hydrophilic group inside the polysulfone resin to increase the hydrophilicity of the polysulfone-based hollow fiber. Examples of the type of the crosslinking resin include polyvinylpyrrolidone, cellulose acetate, polyacrylamide (PAAm), and polyvinyl alcohol (PVA) And may include at least one kind selected.

나아가, 상기 기공 형성제는 비용매와의 상전환을 통해 기공을 형성하는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 기공 형성제는 중공사막의 기공형성에 영향을 미치며, 수투과도와 밀접한 관련이 있다. 하나의 예로서, 방사원액이 이중 노즐에서 토출된 후 응고조에 체류하는 동안 방사원액 내부에 존재하는 기공 형성제가 응고조의 비용매를 흡수하여 방사원액의 용매와 상전환이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 기공 형성제가 팽윤제의 역할을 하여 기공크기를 증가시키는 효과를 제공한다. 기공 형성제의 종류는, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 글리세린(glycerin), 폴리프로필렌글리콜(polypropyleneglycol) 및 피마자유(castor oil)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 기공 형성제로는 중량평균분자량이 800 이하인 폴리에틸렌글리콜을 사용할 수 있다. 상기 기공 형성제는 방사된 원사가 응고액으로 빠져나오면서 비용매와 상전환을 이루면서 기공을 형성하게 된다. 만약 기공 형성제의 중량평균분자량이 지나치게 큰 경우에는 상전환 속도가 느려지게 되고, 그로 인해 형성되는 기공의 크기가 커지게 된다. 예를 들어, 중공사막 제조 시, 중량평균분자량이 큰 기공 형성제를 사용할 경우에는, 핑거 구조의 기공이 형성된 중공사막이 제조될 수 있다.Further, the pore-forming agent is not particularly limited as long as it forms pores through phase conversion with non-solvent. Pore-forming agents affect pore formation of hollow fiber membranes and are closely related to water permeability. As one example, the pore forming agent present in the spinning stock solution may absorb the non-solvent of the coagulation tank while the spinning stock solution is discharged from the double nozzle and then stays in the coagulation tank, so that the spinning stock solution can be easily converted into the solvent. In addition, the pore-forming agent serves as a swelling agent and provides an effect of increasing the pore size. The pore-forming agent may be at least one selected from the group consisting of polyethyleneglycol, glycerin, polypropyleneglycol, and castor oil, for example. For example, as the pore-forming agent, polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 800 or less may be used. The pore-forming agent forms a pore by converting the spinning yarn into a coagulating solution and converting it into a non-solvent. If the weight average molecular weight of the pore-forming agent is excessively large, the phase change speed is slowed, and the pore size formed thereby becomes large. For example, when a pore-forming agent having a large weight average molecular weight is used in the production of a hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane having a pore structure of a finger structure can be produced.

또한, 상기 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 다이메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc), 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF), 클로로포름(chloroform), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-Pyrrolidone, NMP) 및 다이메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매로는 다이메틸아세트아마이드(DMAc)가 사용될 수 있다.The type of the solvent is not particularly limited and includes, for example, dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), chloroform, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), and dimethylsulfoxide (DMSO). For example, dimethylacetamide (DMAc) may be used as the solvent.

아울러, 상기 비용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 물, 알코올, 메틸알코올 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 비용매로는, 예를 들어, 초순수가 사용될 수 있다.In addition, the type of the non-solvent is not particularly limited, and water, alcohol, methyl alcohol or a mixture thereof may be used. For example, ultrapure water can be used as a non-solvent.

상기 방사원액은, Wherein the spinning stock solution comprises:

매트릭스 수지 10 내지 35 중량부;10 to 35 parts by weight of a matrix resin;

기공 형성제 10 내지 30 중량부;10 to 30 parts by weight of a pore-forming agent;

가교형성 수지 2 내지 10 중량부;2 to 10 parts by weight of a crosslinking resin;

용매 40 내지 65 중량부; 및40 to 65 parts by weight of a solvent; And

비용매 2 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.And 2 to 10 parts by weight of the non-solvent.

보다 구체적으로는, 상기 방사원액은 매트릭스 수지로서 폴리설폰계 매트릭스 수지를 사용할 수 있으며, 방사원액 100 중량부에 대하여 매트릭스 수지 10 내지 30 중량부; 10 내지 28 중량부; 15 내지 30 중량부; 28 내지 30 중량부; 19 내지 25 중량부; 20 내지 27 중량부; 또는 19 내지 22 중량부를 포함할 수 있으며, 이는 하나의 예로서 개시한 것으로, 본 발명의 범주가 이에 제한되는 것은 아니다.More specifically, the spinning stock solution may be a polysulfone-based matrix resin as a matrix resin, 10 to 30 parts by weight of a matrix resin per 100 parts by weight of the spinning solution; 10 to 28 parts by weight; 15 to 30 parts by weight; 28 to 30 parts by weight; 19 to 25 parts by weight; 20 to 27 parts by weight; Or 19 to 22 parts by weight, which is disclosed as an example, and the scope of the present invention is not limited thereto.

나아가, 상기 내부 응고액은, 비용매 3 내지 60 중량부; 및 용매 40 내지 97 중량부를 배합하여 제조 가능하다.Further, the internal coagulating liquid may be prepared by adding 3 to 60 parts by weight of non-solvent; And 40 to 97 parts by weight of a solvent.

상기 중공사막의 제조방법은, 원사를 방사하는 과정에서, 방사원액의 온도는 20 내지 35℃이고, 내부 응고액의 온도는 40 내지 60℃ 범위로 제어할 수 있다. 본 발명에서는, 방사원액 및 내부 응고액의 온도를 제어함으로써, 기공의 크기 내지 분포를 적절히 조절할 수 있다. 즉, 상전환 시, 용매 유도 상 분리법과 열 유도 상 분리법이 동시에 수행될 수 있는 하이브리드 상 분리법을 적용함으로써, 중공사막의 외부 표면층에 내부 표면층에 형성된 기공과 대비하여 비교적 큰 직경의 기공을 형성하여 중공사막의 기계적 강도 성능을 높이고, 수투과 및 여과 성능을 증진시키는 기공의 비대칭 구조를 구현할 수 있다.
In the method of manufacturing the hollow fiber membrane, the temperature of the spinning solution may be controlled to be in the range of 20 to 35 占 폚 and the temperature of the inner coagulating solution may be controlled in the range of 40 to 60 占 폚. In the present invention, the size and distribution of pores can be appropriately controlled by controlling the temperature of the spinning stock solution and the inner coagulating solution. That is, by applying the hybrid phase separation method in which the solvent-induced phase separation method and the heat-induced phase separation method can be performed at the time of phase change, pores having a relatively large diameter are formed in the outer surface layer of the hollow fiber membrane as compared with the pores formed in the inner surface layer It is possible to enhance the mechanical strength of the hollow fiber membrane and realize an asymmetric structure of pores for improving water permeation and filtration performance.

하나의 실시예에서, 본 발명은 중공사막 방사설비를 제공한다. In one embodiment, the present invention provides a hollow fiber spinning facility.

상기 중공사막 방사설비는,The hollow fiber membrane spinning apparatus includes:

방사원액 및 내부 응고액을 각각 저장하는 제1 및 제2 저장탱크;First and second storage tanks for storing the spinning stock solution and the inner coagulating solution, respectively;

제1 저장탱크로부터 공급되는 방사원액을 외부 노즐로 토출하는 동시에 제2 저장탱크로부터 공급되는 내부 응고액을 내부 노즐로 토출하여 원사를 방사하는 이중 노즐;A double nozzle for discharging the spinning stock solution supplied from the first storage tank to the outer nozzle and discharging the inner coagulating solution supplied from the second storage tank to the inner nozzle to spin the yarn;

이중 노즐로부터 방사된 원사를 응고하여 중공사를 형성하는 응고조;A coagulation tank for coagulating the yarn radiated from the double nozzle to form a hollow fiber;

응고조에서 형성된 중공사를 수세하는 수세조; A water bath for washing the hollow fiber formed in the coagulation bath;

수세조와 10 m 이내로 이격되어 설치된 권취롤; 및A winding roll installed within 10 m of the water bath; And

상기 수세조와 권취조 사이에서 중공사의 응력(tnesion)을 100 내지 700 g/mm2 범위로 일정하게 제어하는 덴서를 포함할 수 있다.And a condenser for uniformly controlling the tensile strength of the hollow fiber between the water bath and the winding drum in the range of 100 to 700 g / mm 2 .

상기 수세조와 권취롤의 거리는 상대적으로 짧은 경우가 바람직하다. 수세조에서 수세된 중공사가 권취되는 과정에서 외기에 노출되는 시간이 길어지면, 길이별로 온도 편차가 발생할 수 있다. 이러한 온도 편차는 중공사막의 품질을 저하시키고, 경우에 따라서는 단사를 유발하는 원인으로 작용할 수 있다. It is preferable that the distance between the water bath and the winding roll is relatively short. When the hollow fiber washed in a water bath is wound up and exposed to the outside air for a long time, a temperature deviation may occur depending on the length. Such a temperature deviation may deteriorate the quality of the hollow fiber membrane and, in some cases, may act as a cause of causing single yarn.

또한, 본 발명에 의한 중공사막 방사 설비에서 중공사 방사 속도는, 수세조 및 권취롤에서 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.The hollow fiber spinning speed in the hollow fiber membrane spinning apparatus according to the present invention can satisfy the following general formula 2 in the water bath and the winding roll.

[일반식 2] [Formula 2]

1.1 ≤ WS/RS ≤ 2.5 1.1 ≤ W S / R S ≤ 2.5

상기 식에서, WS는 귄취롤에서 원사의 방사 속도(m/min)를 나타내고, RS는 수세조에서 원사의 방사 속도(m/min)을 나타낸다.In the above equation, W S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the spinning roll, and R S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the spinning bath.

귄취롤에서 원사의 방사 속도와 수세조에서 원사의 방사 속도 비율은, 권취롤 및 수세조에서 원사의 연신비를 의미하며, 원사의 연신비를 상기 범위로 제어함으로써, 신도 및 강도가 향상된 고품질의 중공사막 제조가 가능하며, 제조공정에서 중공사가 단사되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
The ratio of the spinning speed of the yarn in the spinning roll and the spinning speed of the yarn in the spinning bath means the spinning ratio of the yarn in the spinning roll and the spinning bath. By controlling the stretching ratio of the yarn in the above range, a high quality hollow fiber membrane And it is possible to effectively prevent the phenomenon that the hollow fiber is united in the manufacturing process.

본 발명의 방사공정 모식도를 도 1에 일례로서 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방사 설비는 방사원액(Dope)을 저장 및 공급하는 제1 저장탱크(11) 및 내부 응고액(Core)을 저장 및 공급하는 제2 저장탱크(12), 제1 기어펌프(21) 및 제2 기어펌프(22)가 연동되며 내부 및 외부로 이루어진 이중관형 구조의 이중 노즐(30), 에어갭(40), 응고조(50), 수세조(60), 연신조(70) 및 권취롤이 형성된 권취조(80)를 포함한다.A schematic representation of the spinning process of the present invention is shown in Fig. 1 as an example. 1, a spinning apparatus according to the present invention includes a first storage tank 11 for storing and supplying a spinning dope, a second storage tank 12 for storing and supplying an inner coagulating liquid, The double nozzle 30, the air gap 40, the coagulation tank 50, the water tank 60, and the first and second gear pumps 21, A stretching tank 70, and a winding-up tank 80 in which a winding roll is formed.

상기 제1 및 제2 저장탱크(11, 12), 이중 노즐(30) 공정라인에는 열매 시스템을 구축하여 25 내지 200℃의 범위에서 온도를 조절 및 유지할 수 있다. In the first and second storage tanks 11 and 12 and the double nozzle 30 process line, a temperature system can be constructed to control and maintain the temperature in the range of 25 to 200 ° C.

상기 제1 기어펌프(21)는 제1 저장탱크(11)로부터 공급되는 방사원액이 이중 노즐(30)을 통해 토출되는 속도를 30 g/min으로 제어한다. 또한, 상기 제2 기어펌프(22)는 제2 저장탱크(12)로부터 공급되는 내부 응고액이 이중 노즐(30)을 통해 토출되는 속도를 10 g/min으로 제어한다.The first gear pump 21 controls the rate at which the spinning stock solution supplied from the first storage tank 11 is discharged through the double nozzle 30 to 30 g / min. The second gear pump 22 controls the rate at which the internal coagulation liquid supplied from the second storage tank 12 is discharged through the double nozzle 30 at a rate of 10 g / min.

상기 제1 저장탱크(11)으로부터 제1 기어펌프(21) 사이의 거리(La1)와 제1 기어펌프(21)와 이중 노즐(31) 사이의 거리(La2)는 4:1의 비율로 제어한다. 또한, 상기 제2 저장탱크(12)으로부터 제2 기어펌프(22) 사이의 거리(Lb1)와 제2 기어펌프(22)와 이중 노즐(31) 사이의 거리(Lb2) 역시 4:1의 비율로 제어한다.A distance L a1 between the first storage tank 11 and the first gear pump 21 and a distance L a2 between the first gear pump 21 and the double nozzle 31 are in a ratio of 4: . The distance L b1 between the second storage tank 12 and the second gear pump 22 and the distance L b2 between the second gear pump 22 and the double nozzle 31 are also 4: .

상기 이중 노즐(30)은 외부 노즐을 기준으로 단면적은 1.33 mm2 이다. 상기 이중 노즐(30)은 거치대 내에서 상하좌우로 이동이 가능하게 제조하여 이중관형 노즐(30)과 응고조(50) 사이의 에어갭(40, Air Gap)을 조절할 수 있다. 상기 에어갭(40)은 1차 상전환이 일어나는 구간으로, 대기 중 수분과 방사원액 내의 유기용매가 교환되어 상전환이 이루어진다.The double nozzle 30 has a sectional area of 1.33 mm 2 with respect to the external nozzle. The double nozzle 30 can be manufactured to move vertically and horizontally in the cradle to adjust the air gap 40 between the double pipe type nozzle 30 and the coagulation bath 50. The air gap 40 is a section in which the first-order phase change occurs, and the water in the air and the organic solvent in the spinning liquid are exchanged for phase change.

상기 응고조(50)는 이중 노즐(30)로부터 방사된 원사를 응고하여 중공사를 형성하며 동시에 2차 상전환이 일어나는 곳으로, 상전환 시간을 연장시키기 위해서 응고조(50) 내에 다단 고뎃 롤러(Godet Roller)를 설치하여 분리막의 체류시간을 연장시켰다. The coagulation tank 50 coagulates the yarn radiated from the double nozzle 30 to form a hollow fiber and at the same time a secondary phase change occurs. In order to extend the phase change time, the coagulation tank 50 is provided with a multi- (Godet Roller) was installed to extend the residence time of the separator.

또한, 상기 수세조(60) 내에도 다단 고뎃 롤러를 설치함으로써 체류시간을 조절할 수 있다. 상기 수세조(60)의 체류단계는 응고조(50)에서 상전환이 미처 완료되지 못한 방사원액의 상전환이 이루어지는 3차 상전환 과정 및 내부 응고액의 수세가 이루어지는 단계이다.Also, by providing a multi-stage godet roller in the water tank 60, the residence time can be adjusted. The retention stage of the water treatment tank (60) is a stage where the phase of the spinning stock solution, in which the phase change in the coagulation tank (50) is not completed, is converted into a tertiary phase and washing of the inner coagulating solution is performed.

총 체류시간이 길수록 상전환과 세정에는 유리하지만 생산 공정 시간이 길어져 생산성이 낮아지기 때문에 적절한 수준에서 최적 조건을 선택하는 것이 바람직하다.The longer the total residence time, the more advantageous for phase change and cleaning, but the longer the production process time and the lower the productivity, so it is desirable to select the optimum condition at an appropriate level.

구체적인 방사공정 조건으로는 준비된 상기 방사원액과 내부 응고액을 이중 노즐(30)을 이용하여 토출함으로써 원사가 방사되고, 에어갭(40, Air Gap)에서 1차 상전환이 이루어진다. 다음으로 응고조(50)를 통과하며 2차 상전환이 이루어진다. 이후 수세조(60)에서 첨가제 및 잔류 유기용매를 제거한 후 권취조(80)로 이송하여 권취됨으로써 방사공정이 완료된다.As the specific spinning process condition, the prepared spinning stock solution and inner coagulating solution are discharged by using the double nozzle 30 to spin the yarn, and the first phase is changed in the air gap (40, air gap). And then passes through the coagulation bath (50) to perform the second phase conversion. Thereafter, the additive and residual organic solvent are removed from the water treatment tank 60, and the water is transferred to the winding drum 80 and wound, thereby completing the spinning process.

상기 수세조(60)와 권취조(80) 사이의 거리는 10 m 이내로 제어한다.
The distance between the water treatment tank (60) and the winding drum (80) is controlled within 10 m.

나아가, 본 발명은 앞서 설명한 제조방법 혹은 방사설비로 제조된 중공사막을 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a water treatment module including a hollow fiber membrane manufactured by the manufacturing method or the spinning facility described above.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 수처리 모듈은,As one example, a water treatment module according to the present invention comprises:

복수의 중공사막과 상기 중공사막의 일단 또는 양단을 고정하는 포팅부를 포함하는 중공사막 모듈;A hollow fiber membrane module including a plurality of hollow fiber membranes and a potting portion for fixing one or both ends of the hollow fiber membranes;

중공사막 모듈이 삽입되는 중공 하우징; 및A hollow housing into which the hollow fiber membrane module is inserted; And

중공 하우징의 일측 또는 양측 끝단에 위치하며, 유체 연결 파이프가 결착되는 파이프 결착부가 형성된 하우징 캡 등을 포함한다.And a housing cap which is located at one or both ends of the hollow housing and has a pipe connecting portion to which the fluid connecting pipe is connected.

상기 유체 연결 파이프는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 수처리 대상수 공급 라인, 공기 주입 라인, 정제수 배출 라인 및 농축수 배출 라인 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
The fluid connection pipe is not particularly limited and may include, for example, at least one of a water supply target water supply line, an air injection line, a purified water discharge line, and a concentrated water discharge line.

이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples and the like according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 내지 3,  1 to 3, 비교예Comparative Example 1 및 2 1 and 2

먼저, 하기 표 1의 조성으로 매트릭스 수지를 포함하는 방사원액 및 내부 응고액을 각각 제조하였다. 이때, 표 1의 폴리이서설폰(PES), 다이메틸아세트아마이드(DMAc), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 물에 대한 함량은 중량부를 기준으로 나타낸 것이다.First, a spinning stock solution containing a matrix resin and an inner coagulating solution were prepared with the composition shown in Table 1 below. The contents of polyisocyanurate (PES), dimethylacetamide (DMAc), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG) and water in Table 1 are shown in parts by weight.

성분ingredient 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 방사원액Spinning liquid PESPES 2020 2020 2020 2020 2020 DMAcDMAc 5050 5050 5050 5050 5050 PVPPVP 55 55 55 55 55 PEGPEG 1919 1919 1919 1919 1919 water 66 66 66 66 66 점도(cps)Viscosity (cps) 2400024000 2400024000 2400024000 2400024000 2400024000 내부 응고액Internal coagulation amount DMAc/물의 함량(중량부)DMAc / water content (parts by weight) 80/2080/20 80/2080/20 80/2080/20 80/2080/20 80/2080/20

그 후, 제조된 방사원액 및 내부 응고액을 하기 표 2의 조건 하에서 방사하였다.Thereafter, the prepared spinning solution and inner coagulating solution were spun under the conditions shown in Table 2 below.

방사조건Radiation condition 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 방사온도
(℃)
Radiation temperature
(° C)
방사원액Spinning liquid 2525 2525 2525 2525 2525
내부 응고액Internal coagulation amount 5050 5050 5050 5050 5050 방사속도
(m/min)
Spinning speed
(m / min)
세정조Washing machine 2020 2020 2020 2020 2020
권취조Winding 3030 4040 5050 6060 2121 연신비Stretching cost 1.51.5 22 2.52.5 33 1.051.05 응력(g/mm2)Stress (g / mm 2 ) 150150 200200 600600 800800 5050

실험예Experimental Example 1: 전자현미경( 1: Electron microscope ( SEMSEM ) 관찰) observe

실시예 1 및 2에서 제조된 폴리설폰계 중공사막의 단면을 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 이때, 전자현미경의 배율(SEM)은 100배 배율이었으며, 관찰된 결과는 각각 도 2 내지 3에 도시하였다.
Sections of the polysulfone-based hollow fiber membranes prepared in Examples 1 and 2 were observed with an electron microscope (SEM). At this time, the magnification (SEM) of the electron microscope was 100 times magnification, and the observed results are shown in Figs. 2 to 3, respectively.

도 2는 실시예 1에 따른 중공사막을 관찰한 결과로서, 상기 중공사막은 외부 표면층에서 내부 표면층으로 갈수록 연속적으로 기공크기가 증대되는 비대칭 다공성 구조임을 확인할 수 있다. 아울러, 외부 표면층에 형성된 기공의 평균 직경은 0.01 내지 0.2 μm인 것으로 확인되었다.FIG. 2 shows the results of observation of the hollow fiber membrane according to Example 1. It can be confirmed that the hollow fiber membrane has an asymmetric porous structure in which the pore size is continuously increased from the outer surface layer to the inner surface layer. In addition, it was confirmed that the average diameter of the pores formed in the outer surface layer was 0.01 to 0.2 μm.

나아가, 도 3은 비교예 2에 따른 폴리설폰계 중공사막을 관찰한 결과로서, 비교예 2에 따른 중공사막은 단면에 불규칙적인 거대 기공들이 형성된 것을 확인할 수 있다.
Further, FIG. 3 shows the result of observing the polysulfone-based hollow fiber membrane according to Comparative Example 2, and it can be confirmed that the hollow fiber membrane according to Comparative Example 2 has irregular macropores on its cross section.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 폴리설폰계 중공사막은 중공사막 제조 시 방사조건을 조절함으로써, 외부 표면층에서 내부 표면층으로 갈수록 연속적으로 기공크기가 증대되는 비대칭 다공성 구조의 중공사막을 효과적으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.
From these results, the polysulfone-based hollow fiber membrane according to the present invention can effectively produce an asymmetric porous hollow fiber membrane whose pore size is continuously increased from the outer surface layer to the inner surface layer by controlling the spinning conditions in the production of the hollow fiber membrane .

실험예Experimental Example 2: 중공사막의 신도 및  2: elongation of hollow fiber membrane and 단사cinnabar 횟수 평가 Frequency rating

실시예 1 내지 3, 비교예 1에 따른 방법으로 중공사막을 제조하는 과정에서, 원사의 단사 횟수를 평가하였다. 평가는 원사를 24 시간 동안 방사하고, 방사하는 과정에서 단사가 일어난 횟수를 산출하였다. 또한, 제조된 중공사막을 대상으로 KSKISO 5079 섬유의 인장강도 및 신도 시험방법을 이용하여 신도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.In the process of manufacturing hollow fiber membranes by the methods according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the number of single yarns was evaluated. The evaluation was conducted by irradiating the yarn for 24 hours, and calculating the number of times the single yarn occurred during the spinning. The tensile strength and elongation test of KSKISO 5079 fiber were measured for the elongation of the hollow fiber membrane. The results are shown in Table 3 below.

물성Properties 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 단사횟수
(회, 24hr 기준)
Number of single yarns
(Times, based on 24hr)
00 00 00 1010 --
신도(%)Shinto (%) 7575 6565 5757 3030 --

표 3의 결과를 참조하면, 실시예 1 내지 3에 따른 방법으로 방사를 진행한 경우에는 단사가 일어나지 않았으며, 신도가 현저히 향상되었음을 확인하였다. 그러나 비교예 1의 경우에는 10회의 단사가 발생되었고, 신도는 30 %로 매우 낮았으며, 비교예 2의 경우에는 수세조 및 권취롤 사이에서의 응력을 50 g/mm2으로 제어하여, 원사가 권취되지 않아서 단사 횟수 및 신도를 평가할 수 없었다.Referring to the results of Table 3, it was confirmed that single spinning did not occur when the spinning was carried out according to the methods of Examples 1 to 3, and the elongation was remarkably improved. However, in the case of Comparative Example 1, ten yarns were produced and the elongation was as low as 30%. In Comparative Example 2, the stress between the water bath and the winding roll was controlled to be 50 g / mm 2 , The number of yarn counts and elongation could not be evaluated.

이를 통해, 본 발명에 따른 제조방법 및 방사설비는 원사의 응력을 적절하게 제어하고, 세정조와 권취조에서의 원사의 방사속도 및 연신비를 조절함으로써, 신도를 향상시키며, 이에 따라 단사 현상을 현저히 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
Accordingly, the manufacturing method and the spinning apparatus according to the present invention can improve the elongation by appropriately controlling the stress of the yarn, adjusting the spinning speed and the stretching ratio of the yarn in the washing tank and the winding drum, .

11: 제1 저장 탱크 12: 제2 저장 탱크
21: 제1 기어펌프 22: 제2 기어펌프
30: 이중 노즐 40: 에어갭
50: 응고조 60: 수세조
70: 연신조 80: 권취조
11: first storage tank 12: second storage tank
21: first gear pump 22: second gear pump
30: double nozzle 40: air gap
50: coagulation bath 60: water bath
70: drawing machine 80: winding machine

Claims (7)

이중 노즐의 내부 노즐로 내부 응고액을 토출하는 동시에 외부 노즐로 매트릭스 수지; 가교형성 수지; 기공 형성제; 용매; 및 비용매를 포함하는 방사원액을 토출하여 원사를 방사하는 단계;
상기 단계에서 방사된 원사를 응고조에서 응고하여 중공사를 형성하는 단계;
상기 단계에서 형성된 중공사를 수세조에서 수세하는 단계; 및
상기 단계에서 수세된 중공사를 권취롤에서 권취하는 단계를 포함하되,
원사의 방사 시, 방사원액 및 내부 응고액의 온도는 각각 20 내지 35 ℃ 및 40 내지 60 ℃이고, 방사원액의 점도는 20,000 내지 30,000cps이며,
상기 가교형성 수지는 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리아크릴아마이드 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고,
상기 기공 형성제는 폴리에틸렌글리콜, 글리세린, 폴리프로필렌글리콜 및 피마자유로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
수세조와 권취롤 사이의 거리는 10 m 이내이고,
수세조와 권취롤 사이에서, 중공사막이 노출되는 외기의 온도 편차는 2 ℃ 이내로 제어하고, 습도 편차는 5 % 이내로 제어하며,
수세조와 권취롤 사이에서 중공사의 응력(tension)을 150 내지 600 g/mm2 범위로 일정하게 유지하고,
중공사 방사 속도는, 수세조 및 권취롤에서 하기 일반식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 중공사막의 제조방법:
[일반식 1]
1.3 ≤ WS/RS ≤ 2.5
상기 식에서, WS는 귄취롤에서 원사의 방사 속도(m/min)를 나타내고, RS는 수세조에서 원사의 방사 속도(m/min)를 나타낸다.
The inner coagulating liquid is discharged by the inner nozzle of the double nozzle, and the matrix resin is injected into the outer nozzle. A crosslinking resin; Pore formers; menstruum; And discharging a spinning stock solution containing a non-spinning agent to spin the yarn;
Forming a hollow fiber by solidifying the yarn radiated in the step in a coagulation bath;
Washing the hollow fiber formed in the step in a water bath; And
Winding the hollow fiber washed in the step in a winding roll,
The temperature of the spinning liquid and the inner coagulating liquid at the time of spinning of the yarn is 20 to 35 DEG C and 40 to 60 DEG C respectively and the viscosity of the spinning liquid is 20,000 to 30,000 cps,
The crosslinking resin is at least one selected from the group consisting of polyvinyl pyrrolidone, cellulose acetate, polyacrylamide and polyvinyl alcohol,
The pore-forming agent may be at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, glycerin, polypropylene glycol, and castor oil,
The distance between the water bath and the winding roll is within 10 m,
Between the water bath and the winding roll, the temperature deviation of the outside air through which the hollow fiber membrane is exposed is controlled within 2 占 폚, the humidity deviation is controlled within 5%
The tension of the hollow fiber between the water bath and the winding roll was kept constant in the range of 150 to 600 g / mm 2 ,
Wherein the hollow fiber spinning speed satisfies the following general formula (1) in the water bath and the winding roll:
[Formula 1]
1.3 ≤ W S / R S ≤ 2.5
In the above formula, W S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the winding roll, and R S represents the spinning speed (m / min) of the yarn in the spinning bath.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
중공사막의 신도는, 55 내지 80 % 범위인 중공사막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The elongation of the hollow fiber membrane is in the range of 55 to 80%.
제 1 항에 있어서,
방사원액은 매트릭스 수지; 가교형성 수지; 기공 형성제; 용매; 및 비용매를 포함하며,
상기 방사원액의 평균 토출속도는 20 g/min 내지 40 g/min 범위인 중공사막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The spinning liquid may be a matrix resin; A crosslinking resin; Pore formers; menstruum; And non-payment,
Wherein the average spinning rate of the spinning solution is in the range of 20 g / min to 40 g / min.
삭제delete 삭제delete
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