KR102044030B1 - Filter incluing carbon nanofiber and manufacturing mehtod thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a filter using a carbon nanofiber and a manufacturing method thereof. The filter comprises: a first substrate including a stainless steel net; and a web-phase first carbon nanofiber layer stacked on the first substrate, having the fiber diameter of 5-50 nm and a network structure. According to the filter using the carbon nanofiber and the manufacturing method thereof, the collection efficiency of PM 0.1 particles is excellent; thermal resistance is excellent at high temperature; energy consumption and noises are reduced due to low pressure loss; filtering blocking does not occur through back washing; and mass production is possible due to low manufacturing costs.

Description

탄소나노섬유를 이용한 필터 및 그 제조방법{FILTER INCLUING CARBON NANOFIBER AND MANUFACTURING MEHTOD THEREOF}Filter using carbon nanofiber and manufacturing method thereof {FILTER INCLUING CARBON NANOFIBER AND MANUFACTURING MEHTOD THEREOF}

본 발명은 탄소나노섬유를 이용한 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열성이 우수하고, 300nm 이하의 미세 오염물에 대한 포집 효율이 우수하며, 압력 손실이 낮은 것은 물론, 필터망 막힘이 발생하지 않는 탄소나노섬유를 이용한 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a filter using carbon nanofibers and a method of manufacturing the same, more particularly, excellent heat resistance, excellent collection efficiency for fine contaminants less than 300nm, low pressure loss, as well as clogging of the filter network The present invention relates to a filter using carbon nanofibers that do not occur, and a method of manufacturing the same.

공기 중의 미세 오염물질은 사람들의 삶의 질에 굉장한 영향을 미치며, 대중에게 중대한 건강상의 위협이 될 뿐만 아니라 시계, 직간접적 복사선 강제, 기후 및 생태계에도 영향을 미친다. Micro-pollutants in the air have a tremendous impact on people's quality of life and are not only a significant health threat to the public, they also affect clocks, direct and indirect radiation forcing, climate and ecosystems.

상기 미세 오염물질은 아주 작은 입자와 액체 소적의 복합 혼합물인데, 입자의 크기에 기초하여 PM2.5 및 PM10로 분류되고, 이들은 각각 2.5㎛ 및 10㎛ 이하의 입자 크기를 말한다. PM2.5의 오염물질은 그것의 작은 크기로 인해 사람의 기관지와 폐에 침투할 수 있으므로 특히 해롭다. The fine contaminants are complex mixtures of very small particles and liquid droplets, which are classified into PM2.5 and PM10 based on the size of the particles, which refer to particle sizes of 2.5 μm and 10 μm or less, respectively. Pollutants of PM2.5 are particularly harmful because their small size can penetrate the human bronchus and lungs.

공기 중의 PM2.5 오염물질은 차량의 배기가스, 석탄 연소, 이차 에어로졸, 산업 배출물, 화전경작, 비료의 노천 소각, 바이오매스 연소 등을 포함하는 다양한 출처로부터의 발생한다. 이 중 도시지역에 집중되는 것은 석탄의 연소 및 각종 공장의 굴뚝에서 발생하는 연기, 차량의 배기가스이다.PM2.5 pollutants in the air come from a variety of sources, including vehicle emissions, coal combustion, secondary aerosols, industrial emissions, fire cultivation, open burning of fertilizers, and biomass combustion. Among these, concentrated in urban areas are the combustion of coal, smoke generated from the chimneys of various factories, and the exhaust gas of vehicles.

따라서, 상기 굴뚝 또는 차량의 배기구에 필터를 설치하여 PM2.5의 입자를 제거하는 것이 효과적이다. Therefore, it is effective to install the filter in the exhaust port of the chimney or the vehicle to remove the particles of PM2.5.

종래 이러한 PM2.5 입자를 포집하기 위한 필터로, 두꺼운 물리적 장벽과 밀착의 조합에 의해 PM2.5의 입자를 포집하는 섬유질 공기 필터를 사용하였다. 이 종류의 필터는 일반적으로 기공도가 높으며, 수 마이크론 내지 수십 마이크론의 다양한 직경을 가진 두꺼운 섬유의 많은 층으로 제조된다. 높은 효율을 얻기 위해 이 종류의 필터는 일반적으로 매우 두껍게 제조된다. 이러한 필터의 결점은 부피가 크고, 압력 손실이 높다는 점이었다.As a filter for collecting such PM2.5 particles, a fibrous air filter for collecting particles of PM2.5 by a combination of a thick physical barrier and adhesion was used. This type of filter is generally high porosity and is made of many layers of thick fibers with varying diameters of several microns to several tens of microns. To achieve high efficiency, this type of filter is usually made very thick. The drawback of this filter was that it was bulky and had a high pressure loss.

또한, PM2.5 입자 중 포집이 가장 어려운 입자 크기는 도 1과 같이, 100~300nm 크기를 갖는 PM0.1 수준의 입자이나, 종래 이러한 섬유질 필터로는 PM0.1의 입자를 포집할 수 없었다.In addition, the most difficult particle size among the PM2.5 particles is a particle of PM0.1 level having a size of 100 to 300 nm, as shown in FIG. 1, but conventionally, such a fibrous filter could not capture particles of PM0.1.

한편, 탄소나노섬유(carbon nano fiber, CNF)는 섬유상 탄소재료의 하나로, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀나노리본(Graphen Nanoribbon: GNR), 풀러렌 나노위스커 등의 나노탄소재료와 탄소섬유와의 중간 크기에 위치하는 재료이다. 따라서, 이러한 탄소나노섬유는 탄소섬유의 특징인 고열전도성, 경량, 강도, 내약품성, 내마모성, 내열성, 열신축성, 전기전도성, 고탄성율, 뛰어난 진동감쇠는 물론, 나노섬유의 특징인 비표면성, 나노사이즈, 초분자 배열의 특징을 갖는다. 이에 따라 다양한 제품의 제조가 가능하게 된다. Meanwhile, carbon nano fiber (CNF) is one of fibrous carbon materials, and carbon nanotubes (CNT), graphene nanoribbon (GNR), fullerene nano whiskers and other carbon materials such as carbon fiber It is a medium sized material. Therefore, the carbon nanofibers are characterized by high thermal conductivity, light weight, strength, chemical resistance, abrasion resistance, heat resistance, thermal elasticity, electrical conductivity, high elastic modulus, excellent vibration damping, as well as the specific surface characteristics of the nanofibers. Nano size, supramolecular arrangement. This makes it possible to manufacture a variety of products.

이러한 장점에도 불구하고 종래 탄소나노섬유를 필터에 적용할 수 없었던 이유는, 카본나노필터는 PAN이나 핏치를 압출한 장섬유의 구조이기 때문에 시트 형태로 만드는 것이 곤란하고, 섬유경도 5㎛ 정도로 컸기 때문에 PM0.1의 입자를 포짐할 수 없으며, 현재 대표적인 탄소나노섬유의 제조방법인 ESD(Electro Spray Deposition)법으로는 섬유경이 200nm 수준의 탄소나노섬유가 제조될 뿐 아니라, 양산이 어려워 제조 코스트가 증가하기 때문이었다.In spite of these advantages, the conventional carbon nanofibers could not be applied to the filter because the carbon nanofilters have a structure of long fibers extruded from PAN or pitch, which makes it difficult to form a sheet and the fiber diameter is about 5 μm. Particles of PM0.1 cannot be included, and the current method of manufacturing carbon nanofibers, ESD (Electro Spray Deposition), produces not only carbon nanofibers with a fiber diameter of 200 nm, but also increases production costs due to difficulty in mass production. It was because.

따라서, 탄소나노섬유를 이용하여 PM0.1입자의 포집 효율이 우수하면서도, 압력 손실이 낮고, 내열성이 우수하며, 클리닝 기능에 의해 필터망 막힘이 방지되는 필터의 개발이 요구되고 있다. Accordingly, there is a demand for the development of a filter that is excellent in collecting efficiency of PM0.1 particles using carbon nanofibers, has low pressure loss, excellent heat resistance, and prevents clogging of the filter network by a cleaning function.

KR 10-2017-0097066 AKR 10-2017-0097066 A WO 2015-145880 A1WO 2015-145880 A1 JP 05637479 B1JP 05637479 B1 CN 106133213 ACN 106133213 A

따라서, 본 발명의 목적은 내열성이 우수하여 자동차의 배기구나 굴뚝에의 설치가 가능하며, 300nm 이하의 미세 오염물에 대한 포집 효율이 우수함은 물론, PM0.1 입자의 포집이 가능하며, 압력 손실이 낮아 에너지 소모와 소음이 저감되고, 필터망 막힘을 일으키지 않으며, 양산이 가능한 탄소나노섬유를 이용한 필터 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the object of the present invention is excellent heat resistance can be installed in the exhaust or chimney of the vehicle, excellent collection efficiency for fine contaminants of less than 300nm, as well as the collection of PM0.1 particles, pressure loss Low energy consumption and noise is reduced, does not cause filter network clogging, and provides a filter and a manufacturing method using carbon nanofibers that can be mass-produced.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소나노섬유를 이용한 필터는, 스테인리스 망을 포함하는 제1 기재와, 상기 제1 기재 상에 적층되는 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제1 탄소나노섬유층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The filter using the carbon nanofiber of the present invention for achieving the above object, the first substrate comprising a stainless steel mesh, the fiber diameter of 5 to 50nm laminated on the first substrate and having a network structure It characterized in that it comprises a carbon nanofiber layer.

상기 제1 탄소나노섬유층은, 섬유 전구체가 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치에 의해 웹상의 나노섬유로 제조되고, 상기 제조된 나노섬유가 가열수증기의 순환방식으로 불융화 및 탄화처리된 것으로, 상기 섬유 전구체는 PAN 또는 페놀수지임을 특징으로 한다.In the first carbon nanofiber layer, the fiber precursor is made of nanofibers on the web by a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning manufacturing method, and the manufactured nanofibers are infusible and carbonized by a circulation method of heated steam, The fiber precursor is characterized in that the PAN or phenol resin.

상기 제1 탄소나노섬유층 상에 적층되는 스테인리스 망을 포함하는 제2 기재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.It further comprises a second substrate comprising a stainless steel mesh laminated on the first carbon nanofiber layer.

상기 제1 기재와 제1 탄소나노섬유층의 사이에, 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제2 탄소나노섬유층이 추가로 개재된 것을 특징으로 한다.Between the first substrate and the first carbon nanofiber layer, the fiber diameter is 500 ~ 1,000nm, characterized in that the second carbon nanofiber layer on the web having a network structure is further interposed.

상기 제1 기재, 또는 제1 기재와 제2 기재는, 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결되고, 상기 제1 기재 및 제2 기재가 접철되어 상기 필터가 전체적으로 병풍 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The first base material, or the first base material and the second base material is connected so that two or more unit stainless steel nets are collapsible, and the first base material and the second base material are folded so that the filter is formed in a screen shape as a whole. do.

상기 병풍 형상의 필터의 하부에 보조 필터가 구비되되, 상기 보조 필터는 스테인리스 망을 포함하는 제3 기재에 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제3 탄소나노섬유층이 적층된 것임을 특징으로 한다. An auxiliary filter is provided below the screen-shaped filter, wherein the auxiliary filter is a third carbon nanofibrous layer having a web diameter of 500 to 1,000 nm and a network structure laminated on a third substrate including a stainless steel mesh. It features.

본 발명의 탄소나노섬유를 이용한 필터의 제조방법은, 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조하는 단계와, 상기 제조된 웹상의 나노섬유를 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제1 기재 상에 적층하는 단계와, 상기 적층된 적층체를 가열수증기의 순환방식을 이용하여 불융화 및 탄화처리하는 단계와, 상기 불융화 및 탄화처리된 적층체에 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제2 기재를 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for producing a filter using carbon nanofibers of the present invention comprises the steps of: preparing a fiber precursor using a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning manufacturing method as nanofibers on a web having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure; Stacking the manufactured nanofibers on the web on a first substrate connected to be foldable by at least two unit stainless steel meshes, and dissolving and carbonizing the stacked laminates using a circulation method of heating steam; And laminating a second substrate to which at least two unit stainless steel nets are foldable on the infusible and carbonized laminate.

상기 불융화 및 탄화처리 단계는, 가열 수증기를 순환방식으로 상기 적층체 의 나노섬유에 공급하여 불용화 및 탄화하되, 열처리장치 내 다수개의 상기 적층체를 배치하고, 가열수증기를 발생시켜 200~300℃에서 상기 적층체의 나노섬유를 불융화처리한 후, 상기 가열수증기의 온도를 1000~1,200℃로 상승시키고, 상기 가열수증기에 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 되도록 함으로써, 1,200~1500℃에서 탄화처리하는 것을 특징으로 한다. In the infusible and carbonization step, by heating the steam to the nanofibers of the laminate in a circulating manner insolubilized and carbonized, the plurality of the laminate in the heat treatment apparatus is disposed, and the heated steam is generated 200 ~ 300 After impregnating the nanofibers of the laminate at 占 폚, the temperature of the heated water vapor was raised to 1000-1,200 占 폚, and the microwaves were added to the heated water vapor so as to be in a plasma state. Characterized in that.

본 발명에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터 및 그 제조방법은, PM0.1 입자의 포집 효율이 우수하며, 고온에서 내열성이 우수하고, 압력 손실이 낮아 에너지 소모와 소음이 저감되고, 역세(逆洗)가 가능하여 필터망의 막힘을 방지할 수 있으며, 낮은 제조 코스트로 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. The filter using the carbon nanofiber according to the present invention and a manufacturing method thereof are excellent in collecting efficiency of PM0.1 particles, excellent in heat resistance at high temperatures, low pressure loss, low energy consumption and noise, and backwashing. ), It is possible to prevent clogging of the filter network, and it has the advantage that mass production is possible with low manufacturing cost.

도 1은 종래 섬유 필터의 미세 오염물의 입자 크기별 포집 효율을 나타낸 그래프.
도 2는 종래 섬유 필터의 미세 오염물을 포집하는 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 제타 스피닝 제조장치를 이용하여 나노섬유를 웹상으로 제조하는 원리를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 가열장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 필터의 탄소나노섬유층의 표면에 미세물질 이 흡착되고, 그물망 구조로 포집된 상태를 나타낸 전자현미경 사진.
도 8은 본 발명에 의한 필터의 역세에 의해 오염물질을 제거하는 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 단면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 단면도.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 개략적인 구조를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 개략적인 구조를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 의한 탄소나노섬유를 이용한 필터의 설치 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 의한 필터의 포집 효율을 테스트한 결과를 나타낸 도면.
1 is a graph showing the collection efficiency according to the particle size of the fine contaminants of the conventional fiber filter.
Figure 2 schematically shows a structure for collecting fine contaminants of a conventional fiber filter.
3 is a cross-sectional view of a filter using carbon nanofibers according to a first embodiment of the present invention.
Figure 4 schematically shows the principle of producing a nanofiber on the web using the zeta spinning production apparatus according to the present invention.
5 is a view schematically showing a heating apparatus according to the present invention.
6 and 7 are electron micrographs showing a state that the fine material is adsorbed on the surface of the carbon nanofiber layer of the filter according to the present invention, the state is collected in a network structure.
8 is a view schematically showing a structure for removing contaminants by backwashing a filter according to the present invention.
9 is a cross-sectional view of a filter using carbon nanofibers according to a second embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a filter using carbon nanofibers according to a third embodiment of the present invention.
11 is a view showing a schematic structure of a filter using carbon nanofibers according to a fourth embodiment of the present invention.
12 is a view showing a schematic structure of a filter using carbon nanofibers according to a fifth embodiment of the present invention.
13 is a view schematically showing an installation state of a filter using carbon nanofibers according to a fourth embodiment of the present invention.
14 is a view showing the results of testing the collection efficiency of the filter according to the present invention.

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

본 발명에 의한 필터는, 도 3과 같이, 스테인리스 망을 포함하는 제1 기재(1)와, 상기 제1 기재(1) 상에 적층되는 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제1 탄소나노섬유층(2)(이하, 제 1탄소나노섬유층(2)이라 약칭한다.)을 포함하는 것을 특징으로 한다. As for the filter by this invention, as shown in FIG. 3, the 1st base material 1 which consists of a stainless steel net, and the web-shaped agent which has a fiber diameter of 5-50 nm laminated on the said 1st base material 1, and has a network structure. 1 carbon nanofiber layer 2 (hereinafter, abbreviated as first carbon nanofiber layer 2).

이는 종래 전기방사법에 의해 제조되는 탄소나노섬유는 장섬유의 구조이기 때문에 시트 형태, 즉 웹상으로 만드는 것이 곤란한 것은 물론, 섬유직경을 50nm의 수준으로 제조할 수 없어 300nm 이하, 특히 PM0.1 수준의 입자를 포집하기 어려웠는바, 본 발명은 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제1 탄소나노섬유층(2)을 통해 이러한 단점을 모두 해소하는 것이다. This is because the carbon nanofibers manufactured by the conventional electrospinning method have a long fiber structure, which makes it difficult to form a sheet, that is, a web, and can not produce a fiber diameter of 50 nm. It was difficult to collect the particles, the present invention is to solve all these disadvantages through the first carbon nanofiber layer 2 on the web having a fiber diameter of 5 ~ 50nm and a network structure.

즉, 본 발명의 제1 탄소나노섬유층(2)은 섬유직경이 5~50nm 정도이므로 300nm 이하의 미세 입자의 포집이 가능하여 PM0.1에 대응 가능하고, 압력 손실이 낮아 에너지 소모와 소음이 저감되고, 네트워크 구조를 갖는 웹상이므로 미세 입자를 그물망 형식으로 포집할 수 있으며, 나노섬유의 청정도(cleanability)의 특성을 이용하여 역세 또는 진동을 통해 섬유망의 막힘을 방지할 수 있는 것이다. That is, since the first carbon nanofiber layer 2 of the present invention has a fiber diameter of about 5 to 50 nm, it is possible to collect fine particles of 300 nm or less, so as to cope with PM0.1, and to reduce energy consumption and noise due to low pressure loss. In addition, since the web has a network structure, fine particles may be collected in a mesh form, and the clogging of the fiber network may be prevented through backwashing or vibration by using the properties of the cleanability of the nanofibers.

이러한, 섬유직경 5~50nm, 네트워크 구조를 갖는 웹상의 제1 탄소나노섬유층(2)의 제조는 종래 일반적인 ESD법에 의해서는 제조될 수 없는바, 섬유 전구체가 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치에 의해 웹상의 나노섬유로 제조되고, 상기 제조된 나노섬유가 가열수증기의 순환방식으로 불융화 및 탄화처리된 것이다. 여기서, 상기 제타 스피닝(Zetta spinnig) 제조방식의 나노섬유 제조장치란 본 발명자가 개발한 장치로써, WO 2015-145880 A1(이하 '선공개 특허'이라 한다.)에 상세히 기술되어 있다. 따라서, 상기 제타 스피닝 제조장치를 이용하여 나노섬유를 제조하는 구체적인 방법에 대한 설명은 생략하며, 이러한 방법은 선공개 특허에 의하는 것임을 밝혀둔다.The fabrication of the first carbon nanofiber layer 2 on the web having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure cannot be prepared by a conventional general ESD method, and the fiber precursor is a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning manufacturing method. It is made of nanofibers on the web, and the prepared nanofibers are infusible and carbonized by a circulation method of heated water vapor. Here, the apparatus for producing nanofibers of the Zeta spinnig manufacturing method is a device developed by the present inventor, and is described in detail in WO 2015-145880 A1 (hereinafter, referred to as a 'published patent'). Therefore, a description of a specific method for manufacturing nanofibers using the zeta spinning manufacturing apparatus is omitted, and it is to be noted that such a method is based on a published patent.

상기의 제타 스피닝 제조방식의 원리에 대해 도 4을 참고하여 간략하게 설명하면, 출발물질인 중합체를 가열하거나 용매에 용해시켜 액상의 폴리머 용액을 제조한 후, 이를 에어 히터 노즐을 통해 고온의 공기를 고속으로 분사함으로써, 고속, 고온의 에어 기류와 상기 고속, 고온의 에어 기류 주변부에 상기 고속, 고온의 에어 기류에 의해 유인된 완만한 기압층을 발생시킨다. 이때, 상기 고온의 공기는 250~350℃ 온도 및 200~350m/s의 속도로 분사되며, 상기 완만한 기압층은 고온의 공기보다 대기압이 낮으며, 완만한 형태의 스트림로 형성된다. 그리고 상기 발생된 완만한 기압층에 상기 폴리머 용액을 분사 노즐을 통해 분사하면, 상기 분사된 액상의 폴리머 용액이 완만한 기압층 내에서 상기 고속, 고온의 공기에 얹혀진 상태로 이동하면서 상기 고속, 고온의 공기 내로 유입되고, 이동 중 완만한 기압층 및 고속, 고온의 공기 내에서 연신되어 상기 연신된 폴리머가 수집기에 나노섬유로 수집되는 것이다. The principle of the zeta spinning method described above will be briefly described with reference to FIG. 4. After preparing a liquid polymer solution by heating the polymer as a starting material or dissolving it in a solvent, hot air is supplied through the air heater nozzle. By spraying at a high speed, a high pressure, high temperature air stream and a gentle pressure layer attracted by the high speed, high temperature air stream are generated around the high speed, high temperature air stream. At this time, the hot air is injected at a temperature of 250 ~ 350 ℃ and a speed of 200 ~ 350m / s, the gentle air pressure layer is lower than the atmospheric air atmospheric pressure, is formed of a gentle stream. When the polymer solution is injected into the generated gentle pressure layer through an injection nozzle, the injected liquid polymer solution moves in a state of being placed on the high speed and high temperature air in the gentle pressure layer, and thus the high speed and high temperature. It is introduced into the air, and is drawn in a gentle pressure layer during movement and in a high-speed, hot air to collect the stretched polymer as nanofibers in the collector.

이러한 방식의 제타 스피닝 방식의 나노섬유 제조장치는 종래와 달리 고전압이 요구되지 않아 제조환경에 영향을 받지 않으면서도, 나노섬유의 제조비용이 저렴하면서도 대량생산이 가능하다는 장점을 갖는다. 또한, 섬유경을 5~1000nm의 범위 내에서 조절하여 제조할 수 있는 것은 물론, 종래 방법과 달리 나노섬유가 랜덤으로 적층된 네트워크 구조를 가지므로 웹상으로의 제조가 가능하고, 나노섬유층의 두께 제어가 가능하다는 장점이 있다.The zeta spinning method of the nanofiber manufacturing apparatus of this type has the advantage that the high cost is not required, unlike the prior art without the influence of the manufacturing environment, the production cost of the nanofibers can be mass produced. In addition, it can be manufactured by controlling the fiber diameter within the range of 5 ~ 1000nm, of course, unlike the conventional method has a network structure in which the nanofibers are randomly laminated, it is possible to manufacture on the web, the thickness control of the nanofiber layer There is an advantage that it is possible.

여기서, 상기 섬유 전구체로는 PAN 또는 페놀수지임이 바람직한데, 이는 필터로의 사용을 위해서는 1,000℃ 이상의 내열성이 요구되기 때문이다.Here, the fiber precursor is preferably PAN or phenol resin, because the heat resistance of 1,000 ℃ or more is required for use as a filter.

그리고 상기 나노섬유의 제조장치의 이용시 사용되는 용매는 제한하지 않는바, 메탄올, 에탄올, 1- 프로판올, 2- 프로판올, 헥사플루오로이소프로판올, 테트라에틸렌글리콜, 트리 에틸렌 글리콜, 디벤질 알코올, 디 프로필렌 글리콜, 디 프로필렌 글리콜, 메틸 이소 부틸 케톤, 메틸 -n- 헥실 케톤, 메틸 -n- 프로필 케톤, 디 이소 프로필케톤, 디 이소 부틸 케톤, 아세톤, 헥사 플루오로 아세톤, 페놀, 포름산, 포름산메틸 메틸 포르 메이트, 프로필 포르 메이트, 메틸 벤조 에이트, 디메틸, 프탈산디 에틸, 프탈산 디 프로필, 염화 메틸, 염화 에틸, 염화 메틸렌, 클로로포름, 브롬화 메틸, 브롬화 에틸, 브로마이드, 아세트산, 벤젠, 톨루엔, 헥산 및 시클로 헥산 등을 모두 사용할 수 있다. 아울러, 용매의 사용량 역시 제한하지 않는바, 섬유 전구체 100중량부에 대하여 1~1,000중량부의 비율로 사용 가능하다.And the solvent used in the use of the production apparatus of the nanofiber is not limited, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, hexafluoroisopropanol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, dibenzyl alcohol, dipropylene glycol , Dipropylene glycol, methyl isobutyl ketone, methyl -n-hexyl ketone, methyl -n-propyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, acetone, hexafluoroacetone, phenol, formic acid, methyl formate methyl formate Propyl formate, methyl benzoate, dimethyl, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, methyl bromide, ethyl bromide, bromide, acetic acid, benzene, toluene, hexane and cyclohexane All can be used. In addition, the amount of the solvent is not limited, too, and may be used in a ratio of 1 to 1,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the fiber precursor.

또한, 상기 제조된 웹상의 나노섬유는 가열수증기의 순환방식을 이용한 불융화 및 탄화처리를 통해 탄소나노섬유로 제조하는 것이다. 이를 위하여 상기 웹상의 나노섬유를 스테인리스 망을 포함하는 거치망에 거치한 후, 다수 개의 거치망을 가열장치 내 횡방향으로 적층하여 배치한다. 그리고 상기 가열장치 내로 가열수증기를 발생시켜 200~300℃에서 상기 거치망에 거치된 웹상의 나노섬유를 불융화처리한다. 이때, 상기 불융화처리 시간은 종래 개시된 방법에 따른다.  In addition, the prepared nanofibers on the web is to produce carbon nanofibers through infusibilization and carbonization treatment using a circulation method of heated steam. To this end, the nanofibers on the web are mounted on a mounting network including a stainless steel net, and then a plurality of mounting networks are laminated and arranged in a transverse direction in the heating apparatus. Then, heat water vapor is generated into the heating apparatus to infusify the nanofibers on the web placed on the holding network at 200 to 300 ° C. At this time, the insolubilization time is according to the conventionally disclosed method.

그리고 상기 불융화처리된 나노섬유를 탄화처리하기 위하여, 상기 가열수증기의 온도를 1,000~1,200℃로 상승시키고, 상기 가열수증기에 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 되도록 함으로써, 가열장치 내 온도가 1,200~1500℃가 되도록 하여 탄화처리한다. 즉, 수증기만으로 상기 가열장치 내 온도를 탄화온도까지 올리고자 할 경우 과도한 에너지가 요구되어 제조비용을 낮출 수 없는바, 플라즈마를 이용하는 것이다. 가열수증기의 온도가 약 1,000℃가 되면 수증기의 임계점을 넘기 때문에 마이크로웨이브로 플라즈마 상태를 만들 수 있고, 플라즈마 상태가 되면 전류가 흐르게 되므로 가열장치 내 온도가 1500℃까지 손쉽게 도달하게 된다. 상기 페놀수지는 도전성이 나타나지 않는 재료로써, 탄화과정을 통해 도전성이 나타나므로, 가열수증기로 1,000℃까지 가열처리하여 전도성이 발현되도록 한 후, 마이크로웨이브로 플라즈마 상태를 만들어 전류를 흐르게 하는 것이다.In order to carbonize the infusified nanofibers, the temperature of the heated steam is raised to 1,000 to 1,200 ° C., and microwaves are added to the heated steam to bring the plasma into a plasma state, so that the temperature in the heating apparatus is 1,200 to 1500. Carbonization is carried out at 占 폚. In other words, if you want to raise the temperature in the heating device to the carbonization temperature only by steam, excessive energy is required, and thus the manufacturing cost cannot be lowered. When the temperature of the heated steam reaches about 1,000 ° C., the plasma state can be created by microwaves because the temperature exceeds the critical point of the steam. When the plasma state is reached, the current flows easily to the temperature of the heating device up to 1500 ° C. The phenolic resin is a material that does not exhibit conductivity, and thus conductivity appears through a carbonization process. Thus, the phenol resin is heated to 1,000 ° C. with heated water so that conductivity can be expressed, and then a current is generated by making a plasma state with microwaves.

아울러, 약 3시간 정도 상기와 같은 방법으로 탄화처리한 후, 이를 다공화처리할 수도 있는데, 플라즈마만으로 3,000℃까지 가열이 불가능할 경우, 불활성 가스인 아르곤 또는 질소가스를 장치 내로 주입함으로써, 2,000~3,000℃에서의 다공화처리가 가능해진다.In addition, after the carbonization treatment in the same manner as described above for about 3 hours, it may be porous treatment. If heating to 3,000 ℃ by plasma alone is not possible, by injecting inert gas argon or nitrogen gas into the device, 2,000 ~ 3,000 The porosity treatment at 占 폚 is possible.

즉, 이러한 방법에 의하면 가열 수증기가 계속적으로 순환하므로 에너지가 적게 들고, 장치 내 불활성 가스를 봉입할 수 있으며, 플라즈마를 이용하여 적은 에너지만으로 탄화처리가 가능하다는 장점을 갖는다. 또한, 단기간 내 탄소나노섬유의 대량생산이 가능하다는 장점을 갖는다. That is, according to this method, the heating water vapor continuously circulates, and thus has less energy, can encapsulate inert gas in the apparatus, and has a merit that carbonization can be performed with only a small amount of energy using plasma. In addition, it has the advantage that mass production of carbon nanofibers is possible in a short time.

이를 위한 가열장치는 도 5와 같이, 나노섬유를 횡방향으로 적층시켜 불융화 및 탄화처리하기 위한 가열공간부와, 가열공간부로 가스가 순환할 수 있도록 하는 가스순환라인을 포함하며, 상기 가스순환라인 상에 가열수증기를 공급하기 위한 가열수증기발생부, 마이크로웨이브의 발생을 위한 마이크로웨이브발생부, 가열수증기의 순환을 위한 펌프가 구비되고, 불활성 가스 및 수증기의 공급을 위한 가스공급부가 더 구비되는 정도면 족하다. The heating device for this purpose, as shown in Figure 5, by laminating the nanofibers in the transverse direction and comprises a heating space for dissolution and carbonization treatment, and a gas circulation line to allow gas to circulate to the heating space, the gas circulation A heated steam generator for supplying heated steam on the line, a microwave generator for generating microwaves, a pump for circulation of the heated steam, and a gas supply unit for supplying inert gas and steam is further provided. That's enough.

즉, 상기 가열공간부 내 나노섬유를 적층시키고, 가열수증기발생부를 통해 가열수증기를 발생시켜 가스순환라인 내에서 펌프에 의해 순환되도록 하여 상기 나노섬유를 불융화처리하고, 탄화를 위하여 가열수증기의 온도를 약 1,000℃로 올리고, 마이크로웨이브발생부를 통해 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 되도록 하여 1200~1500℃에서 탄화한 후, 목적에 따라 불활성 기체를 가스공급부를 통해 공급하여 다공화하는 것이다. That is, the nanofibers are laminated in the heating space part, and the heated water vapor is generated through the heated water vapor generating part to be circulated by the pump in the gas circulation line to infusify the nanofibers and the temperature of the heated steam for carbonization. After raising to about 1,000 ℃, by applying a microwave through the microwave generating unit to be in a plasma state and carbonized at 1200 ~ 1500 ℃, to supply the inert gas through the gas supply unit according to the purpose to be porous.

여기서, 상기 스테인리스 망을 포함하는 거치망은 본 발명의 제1 기재(1)로서 그대로 사용할 수 있다. 아울러, 나노섬유의 제조장치의 수집기에 구비되는 기재를 상기 스테인리스 망을 포함하는 거치망으로 할 수도 있는 것으로, 이의 실시를 제한하지 않는다.Here, the mounting net including the stainless steel net can be used as it is as the first base material 1 of the present invention. In addition, the base material provided in the collector of the apparatus for manufacturing nanofibers may be a mounting network including the stainless steel net, and the implementation thereof is not limited.

상기와 같이 제조된 탄소나노섬유는 내열온도가 약 3000℃에 달하며, 약 50nm 수준, 바람직하게 5~50nm 수준의 섬유직경을 가질 수 있으므로, 미세 입자가 소재의 섬유 공간 내로 포획되는 것이 아닌 분자 간 힘에 의해 탄소나노섬유 상에 흡착되게 되므로, 높은 포집 효율, 낮은 압력 손실 및 많은 포집량을 나타낼 수 있게 된다. 또한, 이러한 방법에 의하면 낮은 제조비용으로 섬유직경이 작은 탄소나노섬유를 대량 생산할 수 있게 된다. The carbon nanofibers prepared as described above have a heat resistance temperature of about 3000 ° C., and may have a fiber diameter of about 50 nm level, preferably 5 to 50 nm level, so that the fine particles are not trapped in the fiber space of the material. Since it is adsorbed on the carbon nanofibers by force, it is possible to exhibit high collection efficiency, low pressure loss and large collection amount. In addition, according to this method, it is possible to mass-produce carbon nanofibers having a small fiber diameter at low manufacturing cost.

한편, 본 발명은 제1 기재(1)로서 스테인리스 망을 사용할 수 있는바, 통상적으로 부직포 기재에 탄소나노섬유를 흡착시키지만, 본 발명은 나노섬유를 스테인리스 망에 거치, 즉 흡착시킨 후, 고열로 탄화할 것이므로, 고열에 의해 녹는 부직포가 아닌, 가열 수증기가 원활히 이동할 수 있으며, 고열에서도 우수한 내구성을 갖는 스테인리스 망을 사용한다. 즉, 앞서 설명된 바와 같이 상기 가열장치에 거치되는 거치망을 제1 기재(1)로서 그대로 사용하는 것이다. 아울러 상기 제1 기재(1)는 상기 강도를 위하여 그 테두리부에 스테인리스 틀이 구비될 수 있음은 당연하며, 상기 제1 기재(1)는 가열장치 내 횡방향으로 적층되므로 별도의 거치수단이 없더라도 시트 상의 탄소나노섬유 전구체가 거치될 수 있다.On the other hand, the present invention can use a stainless steel mesh as the first base material (1), usually carbon nanofibers are adsorbed on the nonwoven fabric base material, but the present invention is a high temperature furnace after the nanofibers, As it will be carbonized, a non-woven fabric that melts by high heat can move smoothly with heated water vapor and uses a stainless steel mesh having excellent durability even at high heat. That is, as described above, the mounting network mounted on the heating apparatus is used as it is as the first base material 1. In addition, the first base material 1 may be provided with a stainless steel frame at the edge portion for the strength, the first base material 1 is laminated in the transverse direction in the heating apparatus even if there is no separate mounting means The carbon nanofiber precursor on the sheet may be placed.

상기와 같은 구조의 필터는 앞서 설명된 바와 같이, 제1 탄소나노섬유층(2)의 표면에 PM 0.1의 입자가 흡착되고, PM 2.5의 입자 역시 표면에 그물망 구조로 포집된 상태가 되는바, 첨부된 도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 필터의 제1 탄소나노섬유층(2)의 표면에 PM 0.1와 PM 2.5의 입자가 흡착, 포집된 상태를 나타낸 전자현미경 사진이다. As described above, the filter having the structure as described above, PM 0.1 particles are adsorbed on the surface of the first carbon nanofiber layer 2, and the particles of PM 2.5 are also collected in a mesh structure on the surface, 6 and 7 are electron micrographs showing a state in which particles of PM 0.1 and PM 2.5 are adsorbed and collected on the surface of the first carbon nanofiber layer 2 of the filter according to the present invention.

본 발명은 상기와 같이 표면에 오염물질이 흡착되는 구조이므로, 대부분의 이물질은 역세에 의해 제거가 가능한 바, 도 8과 같이, 제1 탄소나노필터층(2)에 오염물질이 흡착되고, 이에 역세 또는 진동을 실시하면 표면의 오염물질이 제거되게 되고, 필터망 막힘 현상이 방지되므로, 장기간 안정적으로 사용할 수 있게 된다. 이에 반해, 종래의 필터는 도 2와 같이, 오염물질이 필터의 내부로 혼힙되는 구조이므로 역세 또는 진동으로 인한 제거가 불가능하다. Since the present invention has a structure in which contaminants are adsorbed on the surface as described above, most foreign matters can be removed by backwashing. As shown in FIG. 8, contaminants are adsorbed on the first carbon nanofilter layer 2 and thus backwashing. Alternatively, the vibrating removes contaminants on the surface and prevents clogging of the filter net, so that it can be used stably for a long time. On the other hand, the conventional filter, as shown in Figure 2, because the contaminants are mixed inside the filter is impossible to remove due to backwash or vibration.

본 발명에 의한 필터는, 도 9와 같이, 상기 제1 기재(1)에 적층 형성된 제1 탄소나노섬유층(2)을 고정하기 위하여, 상기 제1 탄소나노섬유층(2) 상에 상기 제1 기재(1)와 동일한 구성을 갖는 제2 기재(1')가 적층될 수 있다. In the filter according to the present invention, as shown in FIG. 9, the first base material is formed on the first carbon nanofiber layer 2 so as to fix the first carbon nanofiber layer 2 formed on the first base material 1. The second base material 1 'having the same configuration as in (1) can be laminated.

아울러, 도 10과 같이, 제1 탄소나노섬유층(2)의 강도를 유지하고, 상기 제1 탄소나노섬층(2)의 탄소나노섬유가 스테인리스 망으로 구성되는 제1 기재(1)를 관통하는 것을 방지하기 위하여, 상기 제1 기재(1)와 상기 제1 탄소나노섬유층(2)의 사이에 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제2 탄소나노섬유층(2')이 추가로 개재될 수도 있다. 또한, 상기 도 10의 필터의 제1 탄소나노섬유층(2) 상에 제2 기재(1')가 추가로 적층될 수 있음은 당연하다. 여기서, 상기 제2 탄소나노섬유층(2')은 나노섬유의 직경만이 상이할 뿐 제1 탄소나노섬유층(2)과 동일한 구조이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상기 제1 탄소나노섬유층(2) 역시 제타 스피닝 방식의 나노섬유 제조장치를 이용함은 당연하다. In addition, as shown in FIG. 10, the strength of the first carbon nanofiber layer 2 is maintained, and the carbon nanofibers of the first carbon nanofibrous layer 2 penetrate the first base material 1 made of a stainless steel mesh. In order to prevent, the second carbon nanofiber layer 2 'on the web having a network structure of 500 to 1,000 nm in diameter and a network structure between the first base material 1 and the first carbon nanofiber layer 2 is further added. It may be intervened. In addition, it is obvious that the second substrate 1 ′ may be further stacked on the first carbon nanofiber layer 2 of the filter of FIG. 10. Here, the second carbon nanofiber layer 2 ′ has the same structure as the first carbon nanofiber layer 2 only with different diameters of the nanofibers, and thus a detailed description thereof will be omitted. Of course, the first carbon nanofiber layer 2 also uses a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning method.

한편, 본 발명에 의한 필터는 도 11과 같이, 압력 손실을 최소화하기 위하여 전체적으로 병풍 형상으로 형성됨이 바람직하다. 이를 위해서는 상기 제1 기재(1), 또는 제2 기재(1')가 적용된 경우 제1 기재(1)와 제2 기재(1') 모두 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 경첩(11) 등으로 연결된 구조를 가짐으로써, 상기 단위 스테인리스 망의 접철을 통해 도 11과 같이 필터가 전체적으로 병풍 형상으로 형성되도록 할 수도 있다. 본 발명은 이러한 병풍 구조를 통해 압력 손실을 30Pa이하로 낮출 수 있게 된다. 이때, 상기 병풍구조를 구성하는 필터는 앞선 실시예들과 같이, 제2 탄소나노섬유층(2') 등을 추가로 개재할 수 있는바, 이에 대한 실시를 제한하지 않는다.On the other hand, the filter according to the present invention, as shown in Figure 11, in order to minimize the pressure loss is preferably formed in a screen shape as a whole. To this end, when the first base material 1 or the second base material 1 'is applied, the hinge 11 or the like so that at least two unit stainless steel meshes can be folded in both the first base material 1 and the second base material 1'. By having a structure connected to the, through the folds of the unit stainless steel mesh, as shown in Figure 11, the filter may be formed as a whole screen shape. The present invention allows the pressure loss to be lowered to 30 Pa or less through this folding structure. At this time, the filter constituting the screen structure may be additionally interposed with the second carbon nanofiber layer (2 '), as in the previous embodiments, bar implementation is not limited thereto.

본 발명에 의한 필터는 도 12와 같이, 도 11의 상기 병풍 형상의 필터 하부에 보조 필터(100)가 더 구비될 수도 있다. 이때, 상기 보조 필터(100)는, 스테인리스 망을 포함하는 제3 기재(1")에 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제3 탄소나노섬유층(2")이 적층된 형태이다. 앞서 도 11과 같은 병풍 형상의 필터는 그 하부에 보조 필터(100)가 구비될 경우 필수적으로 상기 병풍 형상의 필터와 보조 필터가 상호 이격되게 되는데, 먼저 하부에 위치되는 제3 탄소나노섬유층(2")을 갖는 보조 필터(100)에 의해 PM2.5의 입자를 흡착한 후, 상기 제3 탄소나노섬유층을 통과한 PM 0.1의 입자는 병풍 형태의 필터에 의해 제1 탄소나노섬유층(2)의 표면에 흡착되게 된다.In the filter according to the present invention, as shown in FIG. 12, an auxiliary filter 100 may be further provided below the screen of the screen shape of FIG. 11. In this case, the auxiliary filter 100 is a form in which a third carbon nanofiber layer 2 ″ having a fiber diameter of 500 to 1,000 nm and a web structure having a network structure is stacked on a third substrate 1 ″ including a stainless steel net. to be. In the case of the filter having a screen shape as shown in FIG. 11, the filter having the screen shape and the auxiliary filter are essentially spaced apart from each other when the auxiliary filter 100 is provided at the bottom thereof. After adsorbing the particles of PM2.5 by the auxiliary filter 100 having " ", the particles of PM 0.1 that have passed through the third carbon nanofiber layer are separated from the first carbon nanofiber layer 2 by a filter having a folding screen. Will be adsorbed on the surface.

따라서, 상기 보조 필터(100)의 일측에 바이브레이터를 부착하여 보조 필터(100)의 오염물질은 진동으로 제거하고, 상기 병풍 구조의 필터는 역세에 의해 오염물질을 제거함으로써, 필터망의 막힘 현상 없이 필터를 장기간 사용할 수 있게 된다. 진동으로 제거된 PM 2.5의 입자는 굴뚝 내에서 순환할 수 있으나, 미세하므로 필터망 막힘의 원인이 되지 않는다. Accordingly, by attaching a vibrator to one side of the auxiliary filter 100, the contaminants of the auxiliary filter 100 are removed by vibration, and the filter of the folding screen structure removes the contaminants by backwashing, without clogging the filter network. The filter can be used for a long time. Particles of PM 2.5 removed by vibration can circulate in the chimney, but are fine and do not cause filter network clogging.

이때, 도 13와 같이, 상기 병풍 구조의 메인 필터와 상기 보조 필터(100)는 상, 하로 개방된 하우징에 구비된 형태일 수 있음은 당연하며, 상기 하우징 상부에는 팬이 구비되어 평소에는 배기압을 올려 원활한 배기를 돕고, 일정한 주기에 따라 팬을 역가동하여 역세할 수 있음은 당연하다. At this time, as shown in Figure 13, the main filter and the auxiliary filter 100 of the folding structure may be in the form provided in the housing opened up and down, of course, the top of the housing is provided with a fan is usually exhaust pressure It is natural that it can be backed up by boosting the fan to help smooth exhaust and reverse the fan at regular intervals.

또한, 상기 보조 필터(100)는 필요에 따라 설치되는 것으로, 그 설치가 생략될 수 있음은 당연하다. In addition, the auxiliary filter 100 is installed as needed, it is natural that the installation can be omitted.

아울러, 이를 굴뚝에 설치하는 방법은 종래 게시된 방법에 의하는 바, 대형드론을 이용하여 설치할 수 있다. In addition, the method of installing it on the chimney can be installed using a large drone, according to the conventionally published method.

이하, 본 발명에 의한 필터의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the filter by this invention is demonstrated in detail.

본 발명에 의한 필터의 제조방법은, 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조하는 단계와, 상기 제조된 웹상의 나노섬유를 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제1 기재(1) 상에 적층하는 단계와, 상기 적층된 적층체를 가열수증기의 순환방식을 이용하여 불융화 및 탄화처리하는 단계와, 상기 불융화 및 탄화처리된 적층체에 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제2 기재(1')를 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing a filter according to the present invention comprises the steps of preparing a fiber precursor using a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning method, using a nanofiber on a web having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure, and the web phase Laminating the nanofibers on the first base material 1 to which two or more unit stainless steel nets are foldable, and dissolving and carbonizing the stacked laminates using a circulation method of heating steam; And laminating second substrates 1 'to which the at least two unit stainless steel nets are foldable on the infusible and carbonized laminate.

즉, 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조하는 방법은 앞서 충분히 설명되었으며, 선공개 특허에 의해서도 충분히 설명되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.That is, the method for producing a fiber precursor from the web nanofibers having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure using the nano-fiber manufacturing apparatus of the zeta spinning method has been described above sufficiently, and is also fully described by the disclosure patent. The detailed description thereof will be omitted.

그리고 상기 제조된 웹상의 나노섬유를 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제1 기재(1) 상에 적층한다. 이때, 상기 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용할 시, 장치의 기재로서 상기 제1 기재(1)를 사용하면 첫 번째 단계와 두 번째 단계가 동시에 실행될 수 있다. And the nanofibers on the web prepared above are laminated on the first base material 1 connected so that two or more unit stainless steel meshes can be folded. At this time, when using the nano-fiber manufacturing apparatus of the zeta spinning manufacturing method, the first step and the second step can be performed simultaneously using the first substrate (1) as the substrate of the device.

다음으로, 적층된 적층체를 가열수증기의 순환방식을 이용하여 불융화 및 탄화처리하면, 상기 나노섬유가 제1 탄소나노섬유층(2)이 된다. 상기 불융화 및 탄화처리는, 가열 수증기를 순환방식으로 상기 적층체의 나노섬유에 공급하여 불용화 및 탄화하되, 열처리장치 내 다수개의 상기 적층체를 배치하고, 가열수증기를 발생시켜 200~300℃에서 상기 적층체의 나노섬유를 불융화처리한 후, 상기 가열수증기의 온도를 1000~1,200℃로 상승시키고, 상기 가열수증기에 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 되도록 함으로써, 1,200~1500℃에서 탄화처리하는 것이다.Next, when the laminated laminate is infusified and carbonized using a circulation method of heated steam, the nanofibers become the first carbon nanofiber layer 2. The dissolution and carbonization treatment is performed by supplying heated water vapor to the nanofibers of the laminate in a circulating manner, insolubilizing and carbonizing it, and placing a plurality of the laminates in a heat treatment apparatus and generating heated water vapor at 200 to 300 ° C. After impregnating the nanofibers of the laminate in, the temperature of the heated steam is raised to 1000 ~ 1,200 ℃, by applying a microwave to the heated steam to be in a plasma state, the carbonization treatment at 1,200 ~ 1500 ℃ will be.

그리고 상기 제1 탄소나노섬유층(2)에 제2 기재(1')를 적층하여 필터의 제조를 완료하는 것이다.The second base material 1 'is laminated on the first carbon nanofiber layer 2 to complete the manufacture of the filter.

여기서, 상기 가열장치를 이용한 불융화 및 탄화처리방법, 제1 기재(1), 제2 기재(1') 및 제1 탄소나노섬유층(2)에 대한 설명은 앞서 충분히 이루어졌으므로, 그 설명을 생략한다.Here, the description of the infusibilization and carbonization treatment method using the heating device, the first base material 1, the second base material 1 'and the first carbon nanofiber layer 2 have been sufficiently made, and thus the description thereof will be omitted. do.

아울러, 상기 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조하고, 이를 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제1 기재(1) 상에 적층하기 전, 상기 제1 기재 상에 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조된 나노섬유를 적층할 수 있음은 당연하다. In addition, by using the nano-fiber manufacturing apparatus of the zeta spinning manufacturing method, the fiber precursor is made of nanofibers on the web having a fiber diameter of 5 ~ 50nm and a network structure, the first connected to the two or more unit stainless steel mesh foldable Before laminating onto the substrate (1), using a nano-fiber manufacturing apparatus of the zeta spinning manufacturing method on the first substrate, the fiber precursor is made of nanofibers on the web having a fiber diameter of 500 ~ 1,000nm and a network structure Naturally, it is possible to stack nanofibers.

또한, 상기 제1 기재(1)와 제2 기재(1')의 접철을 통해 병풍 구조를 형성한 후, 병풍 구조의 메인 필터 하부에 앞서 설명한 보조 필터(100)와, 상기 보조 필터(100)의 일측에 바이브레이터를 추가로 설치할 수 있음은 당연하다. In addition, after the folding screen structure is formed through the folding of the first substrate 1 and the second substrate 1 ', the auxiliary filter 100 and the auxiliary filter 100 described above in the lower part of the main filter of the folding structure. Of course, you can install an additional vibrator on one side of the.

또한, 상기 필터는 상, 하가 개방된 하우징에 내장된 형태일 수 있으며, 상기 하우징은 병풍 구조의 필터를 용이하게 설치하기 위하여, 사각 기둥 형상이고, 상기 하우징 하부에는 설치되는 대상물의 형상과 대응되는 어댑터가 추가로 구비될 수 있는 것 역시 이 기술이 속하는 분야에서의 자명한 상항이므로 이에 대한 실시를 제한하지 않음을 밝혀둔다.In addition, the filter may be embedded in the housing, the upper and lower open, the housing is a square pillar shape in order to easily install the filter of the screen structure, the shape of the object to be installed below the housing corresponding to It is also clear that the additional adapter may be provided, which is obvious in the field to which the technology belongs, and thus does not limit the implementation thereof.

상기와 같은 본 발명의 필터는 도 14에서와 같이, ASTM F 2299법에 의한 테스트 결과 PM0.1에 대응되는 포집 효율을 보임을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 14, the filter of the present invention, as shown in the test results by the ASTM F 2299 method, it could be confirmed that the display shows the collection efficiency corresponding to PM0.1.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to help the overall understanding of the present invention. In addition, the present invention is limited to the above-described embodiments. In other words, various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiment, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

1: 제1 기재 1': 제2 기재
1": 제3 기재
2: 제1 탄소나노섬유층 2': 제2 탄소나노섬유층
2": 제3 탄소나노섬유층
100: 보조 필터
1: 1st base material 1 ': 2nd base material
1 ": third substrate
2: first carbon nanofiber layer 2 ': second carbon nanofiber layer
2 ": third carbon nanofiber layer
100: secondary filter

Claims (8)

스테인리스 망을 포함하는 제1 기재;
상기 제1 기재 상에 적층되는 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제1 탄소나노섬유층;
상기 제1 탄소나노섬유층 상에 적층되는 스테인리스 망을 포함하는 제2 기재;를 포함하며,
상기 제1 기재와 제2 기재는 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결되고,
상기 제1탄소나노섬유층은 웹상의 나노섬유가 가열수증기에 의해 불융화처리된 후, 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 된 가열수증기에 의해 탄화처리된 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터.
A first substrate comprising a stainless steel mesh;
A first carbon nanofiber layer on a web having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure laminated on the first substrate;
And a second substrate including a stainless steel mesh stacked on the first carbon nanofiber layer.
The first substrate and the second substrate is connected so that two or more unit stainless steel mesh is foldable,
The first carbon nanofiber layer is a filter using carbon nanofibers, characterized in that the nanofibers on the web are infusified by heated water vapor, and then carbonized by heated water vapor in a plasma state by applying microwaves.
제1항에 있어서,
상기 제1 탄소나노섬유층은,
섬유 전구체가 제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치에 의해 웹상의 나노섬유로 제조되고, 상기 제조된 나노섬유가 가열수증기의 순환방식으로 불융화 및 탄화처리된 것으로,
상기 섬유 전구체는 PAN 또는 페놀수지임을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터.
The method of claim 1,
The first carbon nanofiber layer is,
The fiber precursor is made of nanofibers on the web by a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning method, and the prepared nanofibers are infusible and carbonized by a circulation method of heated steam,
The fiber precursor is a filter using carbon nanofibers, characterized in that the PAN or phenol resin.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제1 기재와 제1 탄소나노섬유층의 사이에,
섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제2 탄소나노섬유층이 추가로 개재된 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터.
The method of claim 2,
Between the first substrate and the first carbon nanofiber layer,
A filter using carbon nanofibers, wherein the second carbon nanofiber layer on the web having a fiber diameter of 500 to 1,000 nm and a network structure is further interposed.
제1항에 있어서,
상기 제1 기재 및 제2 기재가 접철되어 상기 필터가 전체적으로 병풍 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터.
The method of claim 1,
A filter using carbon nanofibers, wherein the first base material and the second base material are folded together so that the filter is formed in a screen shape as a whole.
제5항에 있어서,
상기 병풍 형상의 필터의 하부에 보조 필터가 구비되되,
상기 보조 필터는 스테인리스 망을 포함하는 제3 기재에 섬유직경이 500~1,000nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 제3 탄소나노섬유층이 적층된 것임을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터.
The method of claim 5,
An auxiliary filter is provided below the screen of the screen shape,
The auxiliary filter is a filter using carbon nanofibers, characterized in that the third carbon nanofiber layer on the web having a network structure of 500 ~ 1,000nm fiber diameter is laminated on a third substrate including a stainless steel net.
제타 스피닝 제조방식의 나노섬유 제조장치를 이용하여 섬유 전구체를 섬유직경이 5~50nm이고 네크워크 구조를 갖는 웹상의 나노섬유로 제조하는 단계와,
상기 제조된 웹상의 나노섬유를 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제1 기재 상에 적층하는 단계와,
상기 적층된 적층체를 가열수증기의 순환방식을 이용하여 불융화 및 탄화처리하는 단계와,
상기 불융화 및 탄화처리된 적층체에 둘 이상의 단위 스테인리스 망이 접철 가능하도록 연결된 제2 기재를 적층하는 단계를 포함하며,
상기 불융화 및 탄화처리 단계는,
열처리장치 내 다수개의 상기 적층체를 배치하고, 가열수증기를 발생시켜 200~300℃에서 상기 적층체의 나노섬유를 불융화처리한 후, 상기 가열수증기의 온도를 1000~1,200℃로 상승시키고, 상기 가열수증기에 마이크로웨이브를 가하여 플라즈마 상태가 되도록 함으로써, 1,200~1500℃에서 탄화처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유를 이용한 필터의 제조방법.
Preparing a fiber precursor using a nanofiber manufacturing apparatus of a zeta spinning manufacturing method as nanofibers on a web having a fiber diameter of 5 to 50 nm and a network structure;
Stacking the prepared nanofibers on the web on a first substrate connected to be foldable at least two unit stainless steel networks;
Dissolving and carbonizing the laminated laminate using a circulation method of heated water vapor;
Laminating a second substrate to which the at least two unit stainless steel nets are foldable on the infusible and carbonized laminate,
The infusibilization and carbonization step,
After disposing a plurality of the laminate in the heat treatment apparatus, generating the heating steam to infusify the nanofibers of the laminate at 200 ~ 300 ℃, the temperature of the heated steam is raised to 1000 ~ 1,200 ℃, Method of producing a filter using carbon nanofibers, characterized in that the carbonization treatment at 1,200 ~ 1500 ℃ by adding a microwave to the heated steam to a plasma state.
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