KR102172284B1 - 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 나권형 분리막 모듈은 유출관; 상기 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체; 및 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 와인딩된 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되어 필터집합체에 융착되어 고정된 융착부;를 포함하여 구현된다. 이에 의하면, 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법은 불량률과 공정시간을 현격히 감소시킬 수 있고, 사용 후 폐기처리 시에도 친환경적인 효과를 동시에 발현할 수 있다.

Description

나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법{Spiral wound type membrane module and manufacturing methof thereof}
본 발명은 나권형 분리막 모듈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
분리막은 기공크기에 따라 정밀 여과막(MF), 한외여과막(UF), 나노분리막(NF) 및 역삼투막(RO)로 분류된다.
이와 같은 분리막을 이용하여 산업적 규모의 액체분리에 적용시키려면 상당히 넓은 막면적이 요구된다. 넓은 막면적을 컴팩트한 규모로 집적시킨 장치 단위를 분리막 모듈이라 하며, 현재 평판형 모듈, 관형모듈, 중공사형 모듈, 나권형 모듈 등 여러 종류의 막모듈 형식이 개발되어 있고, 특히 최근 상업화되고 있는 삼투막 모듈은 나권형(spiral wound type) 모듈이 주로 쓰이고 있다.
나권형 모듈은 외부면에 소정의 섬유로 와인딩하여 의 랩핑공정을 수행하는데, 종래에는 섬유를 와인딩하면서 에폭시 수지와 경화제의 혼합액을 분사하여 랩핑공정을 수행하였으나, 에폭시 수지와 경화제가 비산되고 경화불량이 빈번히 발생함에 따라 불량률이 증가되며, 경화시간이 매우 길기 때문에 공정시간이 과도하게 길어지고, 더불어 에폭시 수지와 경화제의 혼합액을 사용함에 따라 사용 후 폐기처리 시에도 매우 친환경적이지 못한 문제가 있었다.
이에 따라, 불량률과 공정시간을 현격히 감소시킬 수 있고, 사용 후 폐기처리 시에도 친환경적인 효과를 동시에 발현할 수 있는 랩핑공정 조건과 이를 위한 재료 및 이를 통해 구현된 나권형 분리막 모듈에 대한 연구가 시급한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0406735호(공고일: 2003.11.21)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 불량률과 공정시간을 현격히 감소시킬 수 있고, 사용 후 폐기처리 시에도 친환경적인 효과를 동시에 발현할 수 있는 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유출관; 상기 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체; 및 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 와인딩된 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되어 필터집합체에 융착되어 고정된 융착부;를 포함하는 나권형 분리막 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 필터집합체는, 적어도 하나의 리프를 형성하도록 절곡되어 구비되는 분리막; 상기 리프 내에 배치되는 내부 스페이서; 및 상기 리프 외에 배치되는 외부 스페이서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 스페이서는 메쉬시트를 포함할 수 있고, 상기 외부 스페이서는 트리코트 여과수로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열융착사는, 지지섬유 및, 상기 지지섬유 표면에 형성되고 상기 지지섬유에 비하여 융점 또는 연화점이 낮은 열융착성 폴리머를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지섬유는 PET섬유, 유리섬유 및 카본섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 열융착성 폴리머는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열융착사는 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 1 ~ 4겹으로 와인딩될 수 있다.
또한, 상기 필터집합체 외부면 중 유출관의 길이방향 양끝단 상에는 상기 열융착사가 1겹 이상 더 와인딩될 수 있다.
또한, 상기 열융착사는 상기 열융착사는 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 1겹 당, 단위길이 1m 당 290 ~ 320회 와인딩될 수 있다.
또한, 상기 열융착사는 지지섬유 및 열융착성 폴리머를 20:80 ~ 80:20의 중량비로 포함하는 심초형 열융착사일 수 있다.
또한, 본 발명은, 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체에, 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 열융착사를 와인딩하는 단계; 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되도록 열처리시키는 단계; 및 용융된 열융착사를 고화시켜서 필터집합체에 융착되어 고정된 융착부를 형성시키는 단계;를 포함하는 나권형 분리막 모듈 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열처리시키는 단계는 100 ~ 250℃에서 30초 ~ 2분 동안 수행할 수 있다.
또한, 상기 고화는 3 ~ 20분 동안 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법은 불량률과 공정시간을 현격히 감소시킬 수 있고, 사용 후 폐기처리 시에도 친환경적인 효과를 동시에 발현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 나권형 분리막 모듈에 구비되는 유출관과 필터집합체의 단면모식도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 나권형 분리막 모듈의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 나권형 분리막 모듈의 열처리 전후를 나타낸 사진, 그리고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 나권형 분리막 모듈에 구비되는 융착부의 SEM 이미지이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나권형 분리막 모듈(1000)은 유출관(100); 상기 유출관(100) 상에 나권형으로 권취된 필터집합체(200); 및 유출관(100)의 길이방향으로 필터집합체(200)의 외부면을 감싸도록 와인딩된 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되어 필터집합체(200)에 융착되어 고정된 융착부(300);를 포함하여 구현된다.
먼저, 상기 유출관(100)은 양단 중 어느 하나의 단부 또는 양단이 개구되고, 생산수가 유입되는 적어도 하나 이상의 홀을 포함하는 중공형 파이프부재로 이루어질 수 있다.
상기 나권형 분리막 모듈에 적용될 수 있는 공지된 유출관이라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
다음, 상기 필터집합체(200)에 대하여 설명한다.
상기 필터집합체(200)는 적어도 하나의 리프를 형성하도록 절곡되어 구비되는 분리막(210); 상기 리프 내에 배치되는 내부 스페이서(220); 및 상기 리프 외에 배치되는 외부 스페이서(230);를 포함한다.
나권형 분리막 모듈(1000)에 의한 원수 처리 과정을 살펴보면, 유입수가 내부 스페이서(220)를 거쳐 분리막(210)을 통과하게 되는데, 분리막(210)을 통과하는 과정에서 용존염 및 유기물 등이 배제되고 순수한 물이 분리된다. 분리된 물은 외부 스페이서(230)를 따라 흐르게 되고, 이 분리된 물은 중심에 위치한 유출관(100)에 모여서 나권형 분리막 모듈(1000) 외부로 배출된다.
상기 분리막(210)은 당업계에서 나권형 분리막 모듈에 통상적으로 적용할 수 있는 분리막이라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 내부 스페이서(220)는 리프 내부의 유로를 형성하는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는, 상기 내부 스페이서(220)는 분리막(210)이 절곡되어 형성된 리프 내에 배치됨에 따라, 유입수유로(feed channel)로서 리프 내부에 유로의 형성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 내부 스페이서(220)는 당업계에서 나권형 분리막 모듈에 통상적으로 적용할 수 있는 내부 스페이서라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 메쉬시트를 포함할 수 있다.
상기 메쉬시트는 필터집합체의 내부 스페이서로 사용 가능한 메쉬시트(mesh sheet)인 경우 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌이 일정비율로 혼합되어 있는 폴리올레핀계 공중합체가 메쉬시트의 소재로 사용될 수 있다.
상기 내부 스페이서(220)는 유로형성을 원활하게 하기 위해 평균공극이 6㎟ ~ 20㎟, 바람직하게는 9㎟ ~ 17㎟일 수 있다. 만일 공극이 6㎟ 미만인 경우 유로 형성에 방해하는 문제점이 있을 수 있고, 20㎟를 초과하는 경우 고압운전에서 분리막 변형 및 파울링을 저하시킬 수 있는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 내부 스페이서(220)의 평균두께는 0.2㎜ ~ 3㎜, 바람직하게는 0.2㎜ ~ 2.0㎜일 수 있다. 만일 내부 스페이서(220)의 평균두께가 0.2㎜ 미만인 경우 충분한 유로 확보를 할 수 없고, 3㎜을 초과할 경우 단위부피당 유효막면적을 감소시켜 모듈 성능 저하에 영향을 줄 수 있다.
상기 외부 스페이서(230)는 리프 외에 배치되어 리프 외부의 유로를 형성하는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는, 상기 외부 스페이서(230)는 리프 외에 배치되고, 리프가 2개 이상인 경우에는 리프와 리프 사이에 배치됨에 따라, 투과수유로(permeate spacer)로서 역할을 수행할 수 있다.
상기 외부 스페이서(230)는 당업계에서 나권형 분리막 모듈에 통상적으로 적용할 수 있는 외부 스페이서라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 트리코트 여과수로를 포함할 수 있다.
상기 트리코트 여과수로는 필터집합체의 외부 스페이서로 사용 가능한 트리코트(tricot)인 경우에는 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-4-메틸펜텐, 프로필렌-α 올레핀 결정성 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 나일론, 폴리프로필렌 또는 에폭시 수지가 공중합체되어 개질된 폴리에스테르(low melting polyethylene terephyhalate, LMP)로 형성될 수 있다.
다음, 상기 융착부(300)에 대하여 설명한다.
상기 융착부(300) 상술한 바와 같이 유출관(100)의 길이방향으로 필터집합체(200)의 외부면을 감싸도록 와인딩된 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되어 필터집합체(200)에 융착되어 고정되어 구비된다.
이에 따라, 상기 열융착사는 일부 또는 전부에 열융착성 폴리머를 포함할 수 있고, 바람직하게는 지지섬유 및, 상기 지지섬유 표면에 형성되고 상기 지지섬유에 비하여 융점 또는 연화점이 낮은 열융착성 폴리머를 포함하는 심초형 열융착사일 수 있다.
이때, 상기 지지섬유는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 섬유라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 PET섬유, 유리섬유 및 카본섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지섬유는 모노 필라멘트 또는 섬유 다발로 형성된 멀티 필라멘트일 수 있으며, 상기 지지섬유가 멀티 필라멘트일 경우 상기 멀티 필라멘트는 상기 PET섬유, 유리섬유 및 카본섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종을 단독으로 포함할 수도 있고, PET섬유, 유리섬유 및 카본섬유로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 복합적으로 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 열융착성 폴리머는 상기 지지섬유 보다 낮은 융점 또는 연화점을 가지는 열융착성 폴리머라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열융착사는 상기 지지섬유에 열융착성 폴리머를 포함하는 섬유가 연사되어 형성될 수도 있고, 상기 지지섬유 표면에 열융착성 폴리머가 코팅되어 형성될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 열융착사는 상기 지지섬유 및 열융착성 폴리머를 20:80 ~ 80:20의 중량비로, 바람직하게는 지지섬유 및 열융착성 폴리머를 25:75 ~ 75:25의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 지지섬유 및 열융착성 폴리머의 중량비가 20:80 미만이면 고압조건에서 불량이 발생하는 등 나권형 분리막 모듈의 내구성이 저하될 수 있고, 중량비가 80:20을 초과하면 열융착사가 필터집합체의 외부면에 고정되지 않을 수 있으며 불량이 발생하는 등 나권형 분리막 모듈의 내구성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 열융착사는 유출관(100)의 길이방향으로 필터집합체(200)의 외부면을 감싸도록 1 ~ 4겹으로 와인딩될 수 있고, 바람직하게는 유출관(100)의 길이방향으로 필터집합체(200)의 외부면을 감싸도록 1 ~ 3겹으로 와인딩될 수 있다. 만일 상기 와인딩된 열융착사가 4겹을 초과하면 외경이 커짐에 따라 하우징에 장착 시 문제가 발생하거나 기준 무게를 초과함에 따라 장착 시 문제가 발생하는 등 작업성이 저하될 수 있고, 열융착사를 포함하지 않으면 고화가 되지 않음에 따라 외부면에 고정되지 않을 수 있으며 불량이 발생하는 등 나권형 분리막 모듈의 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 필터집합체 외부면 중 유출관의 길이방향 양끝단 상에는 상기 열융착사가 1겹 이상 더 와인딩될 수 있다. 만일 상기 필터집합체 외부면 중 유출관의 길이방향 양끝단 상에 상기 열융착사가 1겹 이상 더 와인딩되지 않으면 고압 공정시 내부 원부재를 보호할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 열융착사는 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 1겹 당, 단위길이 1m 당 290 ~ 320회, 바람직하게는 1겹 당, 단위길이 1m 당 300 ~ 310회 와인딩될 수 있다. 만일 상기 열융착사가 1겹 당, 단위길이 1m 당 290회 미만으로 와인딩되면 고압조건에서 불량이 발생하는 등 나권형 분리막 모듈의 내구성이 저하될 수 있고, 1겹 당, 단위길이 1m 당 320회를 초과하여 와인딩되면 외경이 커짐에 따라 하우징에 장착 시 문제가 발생하거나 기준 무게를 초과함에 따라 장착 시 문제가 발생하는 등 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 나권형 분리막 모듈은, 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체에, 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 열융착사를 와인딩하는 단계; 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되도록 열처리시키는 단계; 및 용융된 열융착사를 고화시켜서 필터집합체에 융착되어 고정된 융착부를 형성시키는 단계;를 포함하여 제조된다.
나권형 분리막 모듈의 제조방법에 대한 설명에서, 상술한 나권형 분리막 모듈에서 설명한 각 구성에 대한 동일한 설명에 대해서는 생략하고 설명하도록 한다.
상기 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되도록 열처리시키는 단계;는 100 ~ 250℃에서, 바람직하게는 120 ~ 220℃에서 30초 ~ 2분, 바람직하게는 30초 ~ 1.5분 동안 수행할 수 있다. 만일 상기 열처리시키는 단계의 온도가 100℃ 미만이거나, 열처리 시간이 30초 미만이면 목적하는 수준으로 융착부가 필터집합체에 고정되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 온도가 250℃를 초과하거나, 열처리 시간이 2분을 초과하면 불량률이 증가하거나, 공정시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 고화는 3 ~ 20분 동안, 바람직하게는 5 ~ 15분 동안 수행할 수 있다. 만일 상기 고화 시간이 3분 미만이면 목적하는 수준으로 융착부가 필터집합체에 고정되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 고화 시간이 20분을 초과하면 공정시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 열처리시키는 단계 및 융착부를 형성시키는 단계를 수행함에 따라, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 융착부를 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 나권형 분리막 모듈 및 이의 제조방법은 불량률과 공정시간을 현격히 감소시킬 수 있고, 사용 후 폐기처리 시에도 친환경적인 효과를 동시에 발현할 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
먼저, 직경이 8 inch인 유출관 상에, 막(Poly Amide막)이 순차적으로 계단식 구조로 단차간격5 mm 수준으로 적층된 분리막을 절곡시켜서 분리막 내에 내부 스페이서인 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 복합소재의 메쉬시트가 배치되도록 23개의 리프를 형성하고, 형성된 리프 사이 영역에 외부 스페이서인 트리코트가 배치되도록 형성한 필터집합체를 도 1과 같은 구조로 롤링시킨 나권형 모듈을 제조하였다.
그리고, 나권형 모듈에 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 열융착사를 1겹으로 와인딩하고, 필터집합체 외부면 중 유출관의 길이방향 양끝단 상에는 열융착사를 2겹으로 와인딩한 후, 2000W 열풍기를 이용하여 온도 120℃에서 1분 동안 열처리시킨 뒤, 용융된 열융착성 폴리머의 고화를 위해 상온에서 10분 동안 대기하여 필터집합체에 융착되어 고정된 융착부를 형성시켜서 나권형 분리막 모듈을 제조하였다.
이때, 상기 열융착사는 PET 소재의 지지섬유 및 융점이 100℃인 폴리올레핀계 열융착성 폴리머를 50:50의 중량비로 포함하는 심초형 열융착사를 사용하였고, 상기 열융착사는 1겹 당 단위길이 1m당 305회 와인딩되었다.
<실시예 2 ~ 17 및 비교예 1 ~ 2>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 와인딩된 열융착사 겹수, 양끝단 상에 와인딩된 열융착사 겹수, 열융착사의 꼬임수, 지지섬유와 열융착성 폴리머 중량비, 열처리 온도와 시간 및 고화 시간 등을 변경하여 표 1 내지 표 4와 같은 나권형 분리막 모듈을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 융착부 대신 에폭시수지와 경화제의 혼합액에 접촉된 유리섬유를 나권형 모듈에 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 와인딩하고, 60℃의 큐어링룸에서 6시간 동안 경화시켜서 나권형 분리막 모듈을 제조하였다.
<비교예 4>
상기 비교예 3과 동일하게 실시하여 제조하되, 60℃의 큐어링룸에서 1분 동안 경화시켜서 나권형 분리막 모듈을 제조하였다.
<실험예>
실시예 및 비교예에서 제조된 나권형 분리막 모듈에 대하여 하기의 항목을 평가하여 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
1. 불량률 평가
실시예 및 비교예에 따른 나권형 분리막 모듈에 대하여 불량률을 평가하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에 따라 제조한 나권형 분리막 모듈에 대하여 해당 분야 10년 이상 경력자 15명에 의해 각각 육안 및 촉각으로 불량률을 평가하였다. 이때, 10점 만점으로 평균치를 산정한 후, 8점 이상 - ○, 4점 이상 ~ 8점 미만 - △, 4점 미만 - ×로 하여 불량률을 평가하였다.
2. 고압 내구성 평가
600 psi 조건으로 가동하였을 때, 아무런 문제가 없는 경우 - ○, 내부 원부재가 튀어나오는 채널링 현상 등의 어떠한 문제라도 발생하는 경우 - ×로 하여 고압 내구성을 평가하였다.
3. 유량 및 제거율 평가
농축수(2000 mg/L NaCl)에 대하여 압력 225 psi, 온도 25℃ 및 15% 리커버리(recovery = (생산수유량/인입유량)×100(%))의 조건으로 LTT-1(Long Term Tester)을 통해 유량 및 제거율을 평가하였다.
4. 차압 평가
농축수(2000 mg/L NaCl)에 대하여 압력 225 psi의 조건에서 LTT-1(Long Term Tester)을 통해 농축수 유량을 증가시키면서 통수량 별 차압을 측정하였다.
5. 작업성 평가
하우징 장착 시, 아무런 문제가 없는 경우 - ○, 외경 및 기준 무게 초과 등의 어떠한 문제라도 발생하는 경우 - ×로 하여 작업성을 평가하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
열융착사 와인딩된 열융착사(겹) 1 5 1 1 1
양끝단 상 열융착사(겹) 2 6 1 2 2
1겹,1m당 와인딩 수(회) 305 305 305 282 300
지지섬유, 열융착성 폴리머 중량비 50:50 50:50 50:50 50:50 50:50
열처리
단계		 온도 120 120 120 120 120
시간(분) 1 1 1 1 1
고화단계 시간(분) 10 10 10 10 10
불량률 평가 ○ ○ ○ △ ○
고압 내구성 평가 ○ ○ × × ○
유량(GPD) 2361 2352 2588 2361 2361
제거율(%) 99.66 99.66 99.52 99.66 99.66
차압(psi) 40(lpm) 4.3 4.1 4.5 4.3 4.3
60(lpm) 8.9 8.6 9.1 8.9 8.9
80(lpm) 9.2 8.9 9.4 9.2 9.2
작업성 평가 ○ × ○ × ○
총 공정 시간(분) 11 11 11 11 11
구분 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10
열융착사 와인딩된 열융착사(겹) 1 1 1 1 1
양끝단 상 열융착사(겹) 2 2 2 2 2
1겹,1m당 와인딩 수(회) 310 328 305 305 305
지지섬유, 열융착성 폴리머 중량비 50:50 50:50 10:90 25:75 75:25
열처리단계 온도 120 120 120 120 120
시간(분) 1 1 1 1 1
고화단계 시간(분) 10 10 10 10 10
불량률 평가 ○ △ △ ○ ○
고압 내구성 평가 ○ ○ × ○ ○
유량(GPD) 2361 2361 2361 2361 2361
제거율(%) 99.66 99.66 99.66 99.66 99.66
차압(psi) 40(lpm) 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3
60(lpm) 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9
80(lpm) 9.2 9.2 9.2 9.2 9.2
작업성 평가 ○ × ○ ○ ○
총 공정 시간(분) 11 11 11 11 11
구분 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14 실시예15
열융착사 와인딩된 열융착사(겹) 1 1 1 1 1
양끝단 상 열융착사(겹) 2 2 2 2 2
1겹,1m당 와인딩 수(회) 305 305 305 305 305
지지섬유, 열융착성 폴리머 중량비 90:10 50:50 50:50 50:50 50:50
열처리단계 온도 120 70 220 280 120
시간(분) 1 1 1 1 15초
고화단계 시간(분) 10 10 10 10 10
불량률 평가 × × ○ × ×
고압 내구성 평가 × × ○ × ×
유량(GPD) 2361 2361 2361 2361 2361
제거율(%) 99.66 99.66 99.66 99.66 99.66
차압(psi) 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3
8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9
9.2 9.2 9.2 9.2 9.2 9.2
작업성 평가 ○ ○ ○ ○ ○
총 공정 시간(분) 11 11 11 11 10.25
구분 실시예
16		 실시예
17		 비교예1 비교예21) 비교예3 비교예4
열융착사 와인딩된 열융착사(겹) 1 1 - 1 1 1
양끝단 상 열융착사(겹) 2 2 - 2 2 2
1겹,1m당 와인딩 수(회) 305 305 - 305 305 305
지지섬유, 열융착성 폴리머 중량비 50:50 50:50 50:50 50:50 50:50 50:50
열처리단계 온도 120 120 - - 60℃에서 6시간 에폭시 경화 60℃에서 1분 에폭시 경화
시간(분) 5 1 - -
고화단계 시간(분) 10 1 - -
불량률 평가 △ × × × ○ ×
고압 내구성 평가 ○ × × × ○ ×
유량(GPD) 2353 2353 2353 2353 2353 2353
제거율(%) 99.66 99.66 99.66 99.66 99.66 99.66
차압(psi) 40(lpm) 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2
60(lpm) 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9 8.9
80(lpm) 9.2 9.2 9.2 9.2 9.2 9.2
작업성 평가 ○ ○ ○ ○ ○ ○
총 공정 시간(분) 15 2 0 0 60 1
1) 상기 비교예 2는 열융착사를 일반 지지섬유 단독으로 대체하여 제조한 것임
상기 표 1 내지 표 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 와인딩된 열융착사 겹수, 양끝단 상에 와인딩된 열융착사 겹수, 열융착사의 꼬임수, 지지섬유와 열융착성 폴리머 중량비, 열처리 온도와 시간, 고화 시간 및 섬유가 필터집합체의 외부면을 감싸도록 고정시키는 성분 등을 모두 만족하는 실시예 1, 5, 6, 9, 10 및 13이, 이 중에서 하나라도 누락된 실시예 2 ~ 4, 7, 8, 11, 12, 14 ~ 17 및 비교예 1 ~ 4에 비하여, 동일 수준의 유량, 제거율 및 차압을 나타내면서도, 불량률이 현격히 낮고, 고압 내구성 및 작업성이 현격히 우수한 동시에, 공정시간이 현격히 짧은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 유출관
200: 필터집합체
210: 분리막
220: 내부 스페이서
230: 외부 스페이서
300: 융착부
1000: 나권형 분리막 모듈

Claims (12)

  1. 유출관;
    상기 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체; 및
    유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 와인딩된 열융착사의 일부 또는 전부가 용융되어 필터집합체에 융착되어 고정된, 불량 발생 및 내구성 저하를 방지하는 융착부;를 포함하는 나권형 분리막 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터집합체는,
    적어도 하나의 리프를 형성하도록 절곡되어 구비되는 분리막;
    상기 리프 내에 배치되는 내부 스페이서; 및
    상기 리프 외에 배치되는 외부 스페이서;를 포함하는 나권형 분리막 모듈.
  3. 제2항에 있어서
    상기 내부 스페이서는 메쉬시트를 포함하고,
    상기 외부 스페이서는 트리코트 여과수로를 포함하는 나권형 분리막 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열융착사는,
    지지섬유 및, 상기 지지섬유 표면에 형성되고 상기 지지섬유에 비하여 융점 또는 연화점이 낮은 열융착성 폴리머를 포함하는 나권형 분리막 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지섬유는 PET섬유, 유리섬유 및 카본섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 열융착성 폴리머는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 나권형 분리막 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열융착사는 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 1 ~ 4겹으로 와인딩된 나권형 분리막 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필터집합체 외부면 중 유출관의 길이방향 양끝단 상에는 상기 열융착사가 1겹 이상 더 와인딩된 나권형 분리막 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 열융착사는 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 1겹 당, 단위길이 1m 당 290 ~ 320회 와인딩된 나권형 분리막 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열융착사는 지지섬유 및 열융착성 폴리머를 20:80 ~ 80:20의 중량비로 포함하는 심초형 열융착사인 나권형 분리막 모듈.
  10. 유출관 상에 나권형으로 권취된 필터집합체에, 유출관의 길이방향으로 필터집합체의 외부면을 감싸도록 열융착사를 와인딩하는 단계;
    열융착사의 일부 또는 전부가 용융되도록 열처리시키는 단계; 및
    용융된 열융착사를 고화시켜서 필터집합체에 융착되어 고정된, 불량 발생 및 내구성 저하를 방지하는 융착부를 형성시키는 단계;를 포함하는 나권형 분리막 모듈 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열처리시키는 단계는 100 ~ 250℃에서 30초 ~ 2분 동안 수행하는 나권형 분리막 모듈 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고화는 3 ~ 20분 동안 수행하는 나권형 분리막 모듈 제조방법.
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