KR102171393B1 - 활성탄소섬유 어망 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원사강도가 5~30g/d인 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트들이 메쉬(Mesh) 형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 650~950℃의 온도에서 활성화처리하여 필라멘트형 활성탄소섬유들이 메쉬(Mesh)형태로 제직된 구조를 갖고, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 원사강도가 0.1~2.0g/d인 활성탄소섬유 어망을 제조한다.
상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적은 600~1,300㎡/g이다.
본 발명의 활성탄소섬유 어망은 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 직경 1~2㎚의 미세기공이 잘 발달되어 세슘 등과 같은 미세금속 흡착성능이 우수하다.
그로인해, 본 발명의 활성탄소섬유 어망은 해양 가두리 양식장용 그물로 특히 유용하다.
상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적은 600~1,300㎡/g이다.
본 발명의 활성탄소섬유 어망은 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 직경 1~2㎚의 미세기공이 잘 발달되어 세슘 등과 같은 미세금속 흡착성능이 우수하다.
그로인해, 본 발명의 활성탄소섬유 어망은 해양 가두리 양식장용 그물로 특히 유용하다.
Description
본 발명은 활성탄소섬유 어망 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 세슘 등과 같은 미세금속 흡착성능이 뛰어난 활성탄소섬유 어망 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에서는 활성탄소섬유들로 이루어진 어망을 "활성탄소섬유 어망"이라고 한다.
후쿠시마 원전 사고 이후 해양 방사능 오염에 대한 공포가 증가하고 있다. 특히 세슘에 의한 어패류 오염이 방사능 오염의 척도로 관리되고 있다. 이러한 상황에서 해양 양식장에서는 세슘 등과 같은 미세금속을 효과적으로 흡착할 수 있는 방사능 오염 방지용 어망에 대한 수요가 급속하게 증가하고 있다.
활성탄소섬유(Activity carbon fiber)는 전체 면적의 90% 이상이 세슘 등과 같은 미세금속의 흡착에 적합한 직경 1~2㎚의 미세공극들로 이루어져 있어서 방사능 오염 방지용 어망 소재로 유용하다.
세슘 등과 같은 미세금속의 흡착성능이 우수한 어망을 제조하는 종래기술로는 활성탄소섬유용 전구체 단섬유(Staple)들로 제조된 활성탄소섬유 어망용 전구체 부직포를 내열화 처리, 저온 탄화처리 및 고온 활성화 처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
그러나, 상기 종래기술로 제조된 활성탄소섬유 어망은 단섬유 형태인 활성탄소섬유들로 구성되어 내구성이 떨어져 해수 흐름에 의해 쉽게 손상되는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 세슘등과 같은 미세금속 흡착성능이 뛰어나 방사능 오염 방지에 적합한 활성탄소섬유 어망 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 원사강도가 5~30g/d인 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트들이 메쉬(Mesh) 형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 650~950℃의 온도에서 활성화처리하여 필라멘트형 활성탄소섬유들이 메쉬(Mesh)형태로 제직된 구조를 갖고, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 원사강도가 0.1~2.0g/d인 활성탄소섬유 어망을 제조한다.
본 발명의 활성탄소섬유 어망은 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 직경 1~2㎚의 미세기공이 잘 발달되어 세슘 등과 같은 미세금속 흡착성능이 우수하다.
그로인해, 본 발명의 활성탄소섬유 어망은 해양 가두리 양식장용 그물로 특히 유용하다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 활성탄소섬유 어망은 필라멘트형 활성탄소섬유들이 메쉬(Mesh)형태로 제직된 구조를 갖고, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 원사강도가 0.1~2.0g/d 이다.
스테이플(Staple) 형태의 활성탄소섬유는 강도가 0.1g/d 미만으로 너무 낮아 제조방법상 적용이 불가능하다.
상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적은 600~1,300㎡/g이다.
본 발명에서는 원사강도가 5~30g/d인 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트들이 메쉬(Mesh) 형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 650~950℃의 온도에서 활성화처리하여 상기 활성탄소섬유 어망을 제조한다.
상기 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트는 폴리아크릴로니트릴계 필라멘트, 폴리비닐알코올계 필라멘트, 피치계 필라멘트, 셀룰로오스계 필라멘트 또는 페놀계 필라멘트 등이다.
상기 활성화 온도가 650℃ 미만인 경우에는 활성화된 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적이 600㎡/g 미만으로 낮아져 미세금속의 흡착성능이 저하되고, 상기 활성화 온도가 950℃를 초과하는 경우에는 직경 1~2㎚의 미세기공 대신에 직경 3㎚ 이상의 큰 기공이 형성될 확율이 높아져 미세금속의 흡착성능이 저하되고 강도도 떨어진다.
상기 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트의 원사강도가 5g/d 미만일 경우에는 활성화 처리된 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도가 0.1g/d 이하로 떨어져 해수 흐름에 대한 내구성이 저하된다.
상기 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트의 원사강도가 30g/d를 초과하는 경우에는 활성화 처리 공정이 길어져 생산성이 저하된다.
본 발명의 활성탄소섬유 어망은 내구성이 우수하여 해수 흐름에도 쉽게 손상되지 않고 직경 1~2㎚의 미세기공이 잘 발달되어 세슘 등과 같은 미세금속 흡착성능이 우수하다.
그로인해, 본 발명의 활성탄소섬유 어망은 해양 가두리 양식장용 그물로 특히 유용하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 구현일례일뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예
1
강도가 5g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 670℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.55g/d 이였고, 비표면적은 1,200㎡/g이었다.
실시예
2
강도가 25g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 900℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 1.8g/d 이였고, 비표면적은 650이었다.
실시예
3
강도가 10g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 900℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.43g/d 이였고, 비표면적은 1,100㎡/g이었다.
실시예
4
강도가 20g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 900℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 1.25g/d 이였고, 비표면적은 800㎡/g이었다.
실시예
5
강도가 30g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 900℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 2g/d 이였고, 비표면적은 600㎡/g이었다.
실시예
6
강도가 10g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 650℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 1.05g/d 이였고, 비표면적은 800㎡/g이었다.
실시예
7
강도가 10g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 800℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.51g/d 이였고, 비표면적은 1,100㎡/g이었다.
실시예
8
강도가 10g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 950℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.16g/d 이였고, 비표면적은 1,300㎡/g이었다.
비교실시예
1
강도가 35g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 600℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 2.1g/d 이였고, 비표면적은 200㎡/g이었다.
비교실시예
2
강도가 5g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 1,000℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.01g/d 이였고, 비표면적은 1,500㎡/g이었다.
비교실시예
3
강도가 3g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 800℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 0.01g/d 이였고, 비표면적은 600㎡/g이었다.
비교실시예
4
강도가 35g/d인 폴리아크릴로니트릴계 모노 필라멘트(활성탄소섬유용 전구체 필라멘트)들이 메쉬형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 800℃의 온도에서 활성화처리하여 활성탄소섬유 어망을 제조하였다.
제조된 활성탄소섬유 어망을 구성하는 필라멘트형 활성탄소섬유의 강도는 2.03g/d 이였고, 비표면적은 300㎡/g이었다.
상기 실시예 1 내지 실시예 9로 제조된 필라멘트형 활성탄소섬유는 강도가 높고 비표면적이 높아 내구성과 흡착효율이 동시에 우수하였다.
그러나, 비교실시예 1 및 비교실시예 4로 제조된 필라멘트형 활성탄소섬유는 강도는 높지만 비표면적이 낮아 흡착효율이 저하되었다.
또한 비교실시예 2 및 비교실시예 3으로 제조된 필라멘트형 활성탄소섬유는 비표면적은 높으나 강도가 낮아 흡착효율은 우수하나 내구성이 떨어졌다.
Claims (4)
- 필라멘트형 활성탄소섬유들이 메쉬(Mesh)형태로 제직된 구조를 갖고, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 원사강도가 1.05g/d 초과 2.0g/d 이하이며, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적이 600㎡/g 이상 800㎡/g 미만이고, 직경 1~2 nm의 미세기공이 형성된 것을 특징으로 하는 활성탄소섬유 어망.
- 삭제
- 원사강도가 10g/d 초과 30g/d 이하인 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트들이 메쉬(Mesh) 형태로 제직된 활성탄소섬유 어망용 전구체 원단을 650~950℃의 온도에서 활성화처리하는 단계를 포함하며,
상기 활성화처리를 통해 제조된 필라멘트형 활성탄소섬유의 원사강도가 1.05g/d 초과 2.0g/d 이하이고, 상기 필라멘트형 활성탄소섬유의 비표면적이 600㎡/g 이상 800㎡/g 미만이며,
상기 활성탄소섬유용 전구체 필라멘트는 폴리아크릴로니트릴계 필라멘트, 폴리비닐알코올계 필라멘트, 피치계 필라멘트, 셀룰로오스계 필라멘트 및 페놀계 필라멘트 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 활성탄소섬유 어망의 제조방법. - 삭제
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