KR102390788B1 - Filter media, method for manufacturing thereof and Filter unit comprising the same - Google Patents
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Abstract
필터여재가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재는 다공성 제1지지체, 및 상기 제1지지체의 일면에 배치되며, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 외부 표면을 둘러싸는 나노섬유에 의해 형성된 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹을 포함하여 구현된다. 이에 의하면 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 섬유형성성분 또는 기능성 첨가제로 사용하여 다양한 기능을 단일의 여재 내에서 복합적으로 구현할 수 있고, 나노섬유웹을 구성하는 나노섬유의 두께, 기공의 크기가 균일하고, 나노섬유의 사절율을 현저히 저하시킬 수 있다. 또한 수처리 운전 중 필터여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되며, 유로가 원활히 확보되어 높은 유량을 가질 수 있다. 또한, 역세척시 가해지는 높은 압력에도 필터여재의 뛰어난 내구성으로 인해 연장된 사용주기를 가짐과 동시에 친수 특성이 향상되어 우수한 수투과도를 가짐에 따라서 각종 수처리 분야에서 다양하게 응용될 수 있다.A filter medium is provided. The filter media according to an embodiment of the present invention has a three-dimensional network structure formed by a porous first support and nanofibers disposed on one surface of the first support, and a coating layer including a functional material surrounds the outer surface of the nanofiber. It is implemented including a fibrous web. According to this, various functions can be implemented complexly in a single filter media by using high molecular compounds with different functions as fiber-forming components or functional additives, and the thickness and pore size of the nanofibers constituting the nanofiber web are uniform and , it is possible to significantly reduce the yarn breakage rate of the nanofibers. In addition, the shape, structural deformation, and damage of the filter medium during water treatment operation are minimized, and the flow path is smoothly secured to have a high flow rate. In addition, it has an extended use cycle due to the excellent durability of the filter media even at high pressure applied during backwashing, and at the same time has improved hydrophilic properties and excellent water permeability, so it can be applied in various water treatment fields.
Description
본 발명은 필터여재에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 유리한 이종의 기능을 동시에 발현할 수 있는 필터여재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a filter media, and more particularly, to a filter media capable of simultaneously expressing advantageous heterogeneous functions, a manufacturing method thereof, and a filter unit including the same.
분리막은 기공크기에 따라 정밀 여과막(MF), 한외 여과막(UF), 나노분리막(NF) 또는 역삼투막(RO)으로 분류될 수 있다. Separation membranes can be classified into microfiltration membranes (MF), ultrafiltration membranes (UF), nano membranes (NF), or reverse osmosis membranes (RO) according to pore sizes.
상기 예시되는 분리막들은 용도, 기공의 크기 차이점을 가지고 있지만, 공통적으로 섬유로부터 형성된 여과매체 또는 다공성 고분자 여과매체이거나 이들이 복합화된 막의 형태를 가진다는 공통점이 있다.Although the separation membranes exemplified above have differences in use and pore size, they have in common that they are either a filter medium formed from fibers or a porous polymer filter medium, or have the form of a complex membrane.
상기 다공성 고분자 여과매체는 고분자 막 또는 고분자 중공사 내부에 형성되는 기공을 조액에 포함된 별도의 기공형성제를 통해서 상기 기공형성제를 소결시키거나 외부응고액에 용해시키는 등의 방법을 통해 형성시키는 것이 일반적이다. 이에 반하여 상기 섬유로부터 형성된 여과매체는 제조된 단섬유를 축적시킨 후 열/압력 등을 가하여 제조되거나 방사와 동시에 열/압력 등을 가하여 제조되는 것이 일반적이다.The porous polymer filter media is formed through a method such as sintering the pore-forming agent through a separate pore-forming agent contained in the crude solution or dissolving the pores formed inside the polymer membrane or the polymer hollow fiber in an external coagulating solution. it is common In contrast, the filter medium formed from the fibers is generally manufactured by accumulating the manufactured short fibers and then applying heat/pressure or the like or by applying heat/pressure at the same time as spinning.
상기 섬유로부터 형성된 여과매체의 대표적인 예가 부직포인데, 통상적으로 부직포의 기공은 단섬유의 직경, 매체의 평량 등으로 조절된다. 그러나 일반적인 부직포에 포함되는 단섬유의 직경은 마이크로 단위임에 따라 섬유의 직경, 평량을 조절하는 것만으로는 미세하고 균일한 기공구조를 가지는 분리막을 구현에 한계가 있었고, 이에 따라 통상의 부직포 만으로는 정밀여과막 정도의 분리막만 구현가능하고 그 보다 미세한 입자를 여과시기 위한 한외여과막, 나노분리막과 같은 분리막은 구현되기 어려웠다.A representative example of the filter media formed from the fibers is a nonwoven fabric, and in general, the pores of the nonwoven fabric are controlled by the diameter of the short fibers, the basis weight of the media, and the like. However, since the diameter of the short fibers included in the general nonwoven fabric is in the micro unit, there was a limit to realizing a separator having a fine and uniform pore structure only by adjusting the diameter and basis weight of the fiber. Only a separation membrane comparable to a filtration membrane could be implemented, and it was difficult to implement a separation membrane such as an ultrafiltration membrane or a nano-membrane for filtering finer particles.
이를 해결하기 위해 고안된 방법이 섬유의 직경이 나노단위인 극세섬유를 통해 제조된 분리막이다. 다만, 직경이 나노단위인 극세섬유는 일반적인 습식방사와 같은 섬유방사공정으로는 단 1회의 방사만으로 제조되기 어렵고, 해도사 등으로 방사된 후 해성분을 별도로 용출시켜 극세섬유인 도성분을 수득해야 하는 번거로움, 비용상승, 생산시간의 연장 문제가 있다. 이에 따라 최근에는 전기방사를 통해 직경이 나노단위인 섬유를 직접 방사하여 섬유로부터 형성된 여과매체를 많이 제조하고 있는 추세에 있다.A method devised to solve this problem is a separation membrane manufactured through microfibers with a diameter of nanoscale fibers. However, it is difficult to manufacture microfine fibers with a nano-unit diameter with only one spinning process with a fiber spinning process such as general wet spinning. There are problems of inconvenience, cost increase, and extension of production time. Accordingly, in recent years, there is a trend to manufacture a lot of filter media formed from fibers by directly spinning fibers having a diameter of nano units through electrospinning.
이와 같이 수처리 과정을 반복 수행한 여과매체의 기공에는 피처리수에 포함되었던 각종 이물질 중 일부가 남아있거나 여과매체 표면에 부착층을 형성할 수 있는데, 여과매체에 남아있는 이물질은 여과기능을 저하시키는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 전처리를 통해 위와 같은 파울링 현상 자체의 발생을 방지하는 방법이나 이미 파울링 현상이 발생한 여과매체를 세척하는 방법을 생각해볼 수 있는데, 여과매체의 세척은 당해 여과매체로 피처리수가 유입되어 여과 및 유출되는 경로와 정반대의 방향이 되도록 여과매체에 높은 압력을 가해주어서 여과매체에 남아있는 이물질을 제거하는 것이 일반적이다. 다만, 여과매체의 세척시 가해지는 높은 압력은 여과매체의 손상을 유발할 수 있고, 다층구조로 형성되는 여과매체의 경우 층간 분리의 문제가 발생할 수 있다.Some of the various foreign substances contained in the water to be treated remain in the pores of the filtration medium that has been repeatedly subjected to the water treatment process as described above, or an adhesion layer may be formed on the surface of the filtration medium. there is a problem. In order to solve this problem, a method of preventing the occurrence of the above fouling phenomenon itself through pretreatment or a method of washing the filter medium in which the fouling phenomenon has already occurred can be considered. It is common to remove foreign substances remaining in the filtration medium by applying a high pressure to the filtration medium so as to be in the opposite direction to the inflow, filtration and outflow path. However, high pressure applied during washing of the filter medium may cause damage to the filter medium, and in the case of a filter medium having a multi-layered structure, a problem of separation between layers may occur.
한편, 상술한 것과 같이 여과매체로써 섬유를 사용하는 경우, 섬유형성성분 또는 기능성 첨가제로써 다양한 고분자화합물을 포함하는 다기능성 여과매체를 구현할 수 있다. 이때, 상기 고분자화합물은 소단위인 단량체(monomer)가 중합되어 대단위인 고분자(polymer)화합물의 형태를 이루는데, 상기 고분자화합물은 단량체와는 다른 독특한 특성을 나타내게 된다. 즉 간단한 유기물질인 단량체를 중합함으로써 원하는 기능을 가진 고분자화합물을 섬유형성성분 또는 첨가제로 사용할 수 있다.On the other hand, as described above, when fibers are used as a filtration medium, a multifunctional filtration medium including various high molecular compounds as a fiber-forming component or a functional additive can be implemented. At this time, the polymer compound is formed by polymerization of a monomer as a subunit to form a polymer compound as a large unit, and the polymer compound exhibits unique properties different from those of the monomer. That is, a polymer compound having a desired function can be used as a fiber-forming component or an additive by polymerizing a monomer, which is a simple organic material.
상기 고분자화합물의 기능으로는 친수/소수 특성, 극성/비극성, 내열성 및 내화학성과 같이 고분자화합물 자체의 성질로 발현되는 기능성뿐만 아니라, 기계적 강도, 이온교환특성, 고정화 촉매효소 특성, 분리성, 분산성 및 선택적 투과성 등의 외부 요인과 상호작용을 통해 발현되는 기능도 포함한다.Functions of the polymer compound include not only the functional properties expressed by the properties of the polymer compound itself, such as hydrophilic/hydrophobic properties, polar/non-polarity, heat resistance and chemical resistance, but also mechanical strength, ion exchange properties, immobilized catalytic enzyme properties, separability, and minute It also includes functions expressed through interaction with external factors such as acidity and selective permeability.
이에 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 섬유형성성분으로 사용하여 다양한 기능을 복합적으로 가지고 있는 다기능성 여과매체를 구현하여 필터여재의 효율을 향상시키기 위한 시도가 계속되고 있으나, 일반적으로 서로 다른 기능을 가지고 있는 고분자화합물은 상용성이 부족하여 서로 균일하게 혼합되지 않고, 설사 혼합된다 하여도 서로 간의 화학적/물리적 반응으로 인해 고유의 기능성을 잃을 수 있기 때문에 목적하는 만큼의 필터여재의 복합적인 다기능성을 부여하기 어려운 문제가 있다. 나아가, 상기 고분자화합물들의 혼합과정 중 일종의 고분자화합물의 일부가 타종의 고분자화합물과 함께 혼합됨으로 인하여, 오히려 유리한 이종의 기능성이 발현되지 않고, 목적하지 않은 부차적인 불리한 효과 또는 반응을 유발할 수 있기 때문에, 이를 통해 구현된 필터여재의 신뢰성 및 예측성이 현저히 저하될 수 있는 우려가 있다. Accordingly, attempts are being made to improve the efficiency of filter media by realizing multifunctional filtration media having various functions in a complex manner by using high molecular compounds with different functions as fiber-forming components, but in general, they have different functions. Because the high molecular compounds present in the high molecular weight compounds are not uniformly mixed with each other due to lack of compatibility, and even if mixed, their inherent functionality may be lost due to chemical/physical reactions between each other. There is a problem that is difficult to do. Furthermore, because a part of a high molecular compound is mixed with another type of high molecular compound during the mixing process of the high molecular compound, advantageous heterogeneous functionality is not expressed, and undesired secondary adverse effects or reactions may be caused, There is a concern that the reliability and predictability of the implemented filter media may be significantly lowered through this.
이에 따라서 서로 다른 기능성을 가진 고분자화합물을 복합적으로 사용함으로써 다기능 여과매체를 구현함과 동시에, 높은 압력에 수행되는 역세척 공정에서도 여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되는 여과매체에 대한 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, it is urgent to develop a filter medium that realizes multifunctional filtration media by using polymer compounds with different functionalities in combination, and minimizes the shape, structural deformation, and damage of the filter media even in the backwashing process performed at high pressure. the current situation.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 적어도 두 가지 이상의 기능성을 갖는 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been devised in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a filter medium having at least two or more functions and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 기계적 강도가 향상되어 수처리 운전 중에 필터여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되는 동시에 유로가 원활히 확보됨에 따라서 큰 유량, 빠른 처리속도를 가지는 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention aims to provide a filter medium having a large flow rate and a fast processing speed as the mechanical strength is improved, thereby minimizing the shape, structural deformation, and damage of the filter medium during water treatment operation, and at the same time ensuring a smooth flow path and a method for manufacturing the same. There is this.
또한, 본 발명은 역세척 공정에서 가해지는 높은 압력에도 유로가 확보될 수 있는 동시에 층간 분리, 막의 손상 등이 최소화될 수 있는 내구성이 뛰어난 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a filter medium having excellent durability that can secure a flow path even at high pressure applied in the backwashing process and minimize interlayer separation and membrane damage, and a method for manufacturing the same.
더불어, 본 발명은 우수한 수투과도 및 내구성을 갖는 필터여재를 통하여 수처리 분야에서 다양하게 응용될 수 있는 평판형 필터유닛 및 필터모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a plate-type filter unit and filter module that can be variously applied in the water treatment field through a filter medium having excellent water permeability and durability.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다공성 제1지지체 및 상기 제1지지체의 일면에 배치되며, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 외부 표면을 둘러싸는 나노섬유에 의해 형성된 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹을 포함하는 필터여재를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a porous first support and a nanofiber web of a three-dimensional network structure disposed on one surface of the first support, and a coating layer comprising a functional material is formed by nanofibers surrounding the outer surface. It provides a filter medium comprising a.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 나노섬유는 제1섬유형성고분자화합물을 포함하고, 상기 기능성 물질은 제2섬유형성고분자화합물 및 기능성 고분자화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the nanofiber may include a first fiber-forming polymer compound, and the functional material may include any one or more polymer compounds of a second fiber-forming polymer compound and a functional polymer compound.
또한, 상기 나노섬유웹은 제1지지체와 접하는 면으로부터 두께방향으로 제1영역 내지 제3영역으로 구분되고, 상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 1 내지 수학식 3의 값이 모두 0.98 ~ 1.02을 만족할 수 있다.In addition, the nanofiber web is divided into first to third areas in the thickness direction from the surface in contact with the first support, and the first to third areas have all of the values of
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
또한, 상기 나노섬유웹은 나노섬유의 교차로 형성된 다수 개의 기공을 포함하고, 상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 4 내지 수학식 6의 값이 모두 0.98 ~ 1.02을 만족할 수 있다.In addition, the nanofiber web includes a plurality of pores formed by the intersection of nanofibers, and the values of
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
또한, 상기 제1섬유형성고분자화합물은 불소계화합물을 포함하며, 상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the first fiber-forming polymer compound includes a fluorine-based compound, the fluorine-based compound is polytetrafluoroethylene (PTFE)-based, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA)-based, tetrafluoro Roethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) type, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE) type, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) type, It may include any one or more compounds selected from the group consisting of polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF).
또한, 상기 나노섬유는 소수성 고분자화합물인 제1고분자화합물을 포함하고, 상기 피복층은 친수성 고분자화합물인 제2고분자화합물을 포함할 수 있다,.In addition, the nanofiber may include a first polymer compound that is a hydrophobic polymer compound, and the coating layer may include a second polymer compound that is a hydrophilic polymer compound.
또한, 상기 나노섬유웹은 에어 전기방사된 나노섬유웹일 수 있다.In addition, the nanofiber web may be an air electrospun nanofiber web.
또한, 상기 나노섬유웹은 상기 제1지지체의 상, 하부에 각각 배치되며, 상기 제1지지체 및 나노섬유웹 사이에 각각 개재된 다공성 제2지지체를 더 포함할 수 있다.In addition, the nanofiber web is disposed above and below the first support, respectively, and may further include a porous second support interposed between the first support and the nanofiber web, respectively.
또한, 상기 제1지지체의 두께는 상기 필터여재 전체 두께의 90% 이상일 수 있다.In addition, the thickness of the first support may be 90% or more of the total thickness of the filter medium.
또한, 상기 제1지지체 및 제2지지체는 부직포, 직물 및 편물 중 어느 하나일 수 있다.In addition, the first support and the second support may be any one of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric.
또한, 상기 제1지지체의 평량은 250 ~ 800g/㎡이고, 두께는 2 ~ 8㎜일 수 있다.In addition, the basis weight of the first support may be 250 ~ 800 g /
또한, 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제2복합섬유를 구비하고, 상기 제2복합섬유의 저융점 성분이 나노섬유웹에 융착될 수 있다.In addition, including a support component and a low melting point component, at least a portion of the low melting point component is provided with a second composite fiber disposed to be exposed to the outer surface, the low melting point component of the second composite fiber to be fused to the nanofiber web can
또한, 상기 필터여재의 제1지지체는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제1복합섬유를 구비하고, 상기 제1복합섬유의 저융점 성분 및 제2복합섬유의 저융점 성분 간 융착으로 제1지지체 및 제2지지체가 결착될 수 있다.In addition, the first support of the filter media includes a first composite fiber disposed such that at least a portion of the low-melting-point component is exposed on the outer surface, including a support component and a low-melting-point component, and the low-melting point of the first composite fiber The first support and the second support may be bound by fusion between the component and the low-melting component of the second composite fiber.
또한, 상기 나노섬유웹은 평균공경이 0.1 ~ 3㎛이고, 기공도가 60 ~ 90%일 수 있다.In addition, the nanofiber web may have an average pore diameter of 0.1 to 3 μm, and a porosity of 60 to 90%.
또한, 상기 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유는 평균직경이 50 ~ 450㎚일 수 있다.In addition, the nanofibers forming the nanofiber web may have an average diameter of 50 to 450 nm.
또한, 상기 제2지지체의 평량은 35 ~ 80g/㎡이며, 두께는 150 ~ 250㎛ 일 수 있다.In addition, the second support may have a basis weight of 35 to 80 g/
또한, 본 발명은, (1) 내측관 및 외측관을 포함하는 방사노즐의 외측관을 통해 기능성 물질을 포함하는 제1방사용액을 방사하여, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 형성된 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 나노섬유웹을 제1지지체의 양면에 배치하는 단계; 를 포함하는 필터여재의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, (1) by spinning a first spinning solution containing a functional material through the outer tube of the spinning nozzle including the inner tube and the outer tube, the nanofibers formed of the coating layer containing the functional material is formed manufacturing a fiber web; And (2) disposing the nanofiber web on both sides of the first support; It provides a method of manufacturing a filter medium comprising a.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방사노즐은 최외측관을 더 포함하고, 상기 (1) 단계는 상기 최외측관으로 에어를 더 분사하여 나노섬유웹을 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the spinning nozzle further includes an outermost tube, and in step (1), air is further sprayed into the outermost tube to manufacture a nanofiber web.
또한, 상기 (2) 단계는, 제2지지체 및 나노섬유웹을 합지하는 단계를 더 포함하고, 합지된 제2지지체 및 나노섬유웹의 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 배치될 수 있다.In addition, the step (2) further comprises laminating the second support and the nanofiber web, both surfaces of the first support so that the second support of the laminated second support and the nanofiber web comes into contact with the first support. can be placed in
또한, 상기 (1) 단계는 제1섬유형성고분자화합물을 포함하는 제2방사용액이 상기 내측관으로 방사되고, 기능성물질로서 제2섬유형성고분자화합물과 기능성 고분자화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 제1방사용액이 상기 외측관으로 방사될 수 있다.In addition, in step (1), a second spinning solution containing the first fiber-forming polymer compound is spun into the inner tube, and a second fiber-forming polymer compound and a functional polymer compound containing at least one of a functional material as a functional material. One spinning solution may be spun into the outer tube.
또한 본 발명은 상술한 필터여재 및 필터여재에서 여과된 여과액이 외부로 유출되도록 하는 유로를 구비하고, 상기 필터여재의 테두리를 지지하는 지지프레임을 포함하는 평판형 필터유닛을 제공한다.In addition, the present invention provides a plate-type filter unit including a support frame for supporting the edge of the filter medium and having a flow path through which the filtrate filtered from the filter medium and the filter medium flows out to the outside.
또한 본 발명은 상기 다수개의 평판형 필터유닛이 소정의 간격으로 이격 배치되어 구비된 필터모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a filter module provided with the plurality of plate-type filter units spaced apart from each other at a predetermined interval.
본 발명에 의하면, 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 섬유형성성분 또는 기능성 첨가제로 사용하여 다양한 기능을 단일의 여재 내에서 복합적으로 구현할 수 있고, 나노섬유웹을 구성하는 나노섬유의 두께, 기공의 크기가 균일하고, 나노섬유의 사절율을 현저히 저하시킬 수 있다. 또한 수처리 운전 중 필터여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되며, 유로가 원활히 확보되어 높은 유량을 가질 수 있다. 또한, 역세척시 가해지는 높은 압력에도 필터여재의 뛰어난 내구성으로 인해 연장된 사용주기를 가짐과 동시에 친수 특성이 향상되어 우수한 수투과도를 가짐에 따라서 각종 수처리 분야에서 다양하게 응용될 수 있다.According to the present invention, various functions can be implemented complexly in a single filter medium by using a polymer compound having different functions as a fiber-forming component or a functional additive, and the thickness of the nanofiber constituting the nanofiber web and the size of the pores is uniform, and can significantly reduce the yarn breakage rate of nanofibers. In addition, the shape, structural deformation, and damage of the filter medium during water treatment operation are minimized, and the flow path is smoothly secured to have a high flow rate. In addition, it has an extended use cycle due to the excellent durability of the filter media even at high pressure applied during backwashing, and at the same time has improved hydrophilic properties and excellent water permeability, so it can be applied in various water treatment fields.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재에 대한 도면으로써, 도 1a는 나노섬유웹이 제1지지체의 양면에 배치된 필터여재를 나타내는 단면도이고, 도 1b는 제2지지체를 더 포함하는 필터여재의 단면도이며, 도 1c는 피복층을 포함하는 나노섬유를 나타내는 사시도이고,
도 2는 역세척 공정으로 필터여재 내부에서 층분리가 된 후 세척액이 필터여재의 내부에 갇혀 부풀어 오른 필터여재의 사진,
도 3은 제1지지체와 나노섬유웹을 직접 합지시키는 것을 나타낸 모식도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명이 일실시예에 따른 필터여재를 합지시키는 모식도로써, 도 4a는 나노섬유웹과 제2지지체를 합지시키는 것을 나타낸 도면이고, 도 4b는 합지된 나노섬유웹과 제2지지체를 제1지지체 양면에 배치시켜 합지시키는 것을 나타낸 도면,
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 나노섬유웹에 대한 도면으로써, 도 5a는 나노섬유웹의 표면 전자현미경 사진이고, 도 5b는 나노섬유웹의 단면 전자현미경 사진이며, 도 5c는 나노섬유웹에 구비된 나노섬유의 섬도분포에 대한 그래프이고, 도 5d는 나노섬유웹의 공경분포에 대한 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 필터여재의 단면 전자현미경 사진,
도 7a은 필터유닛의 사시도, 도 7b는 도 7a의 X-X' 경계선에 따른 단면도를 기준으로 한 여과흐름을 나타낸 모식도, 그리고
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 노즐을 나타내는 모식도이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼중 노즐을 나타내는 모식도이다.1A to 1C are views of a filter medium according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view showing a filter medium having nanofiber webs disposed on both sides of a first support, and FIG. 1B is a second support. It is a cross-sectional view of the filter medium further comprising, Figure 1c is a perspective view showing the nanofiber including the coating layer,
2 is a photograph of the filter medium in which the washing liquid is trapped inside the filter medium and swells after the layers are separated inside the filter medium by the backwashing process;
Figure 3 is a schematic view showing that the first support and the nanofiber web directly laminated;
4A and 4B are schematic views of laminating a filter medium according to an embodiment of the present invention, FIG. 4A is a view showing laminating a nanofiber web and a second support, and FIG. 4B is a laminated nanofiber web and a second support. 2 A view showing the lamination by placing the support on both sides of the first support,
5a to 5b are views of a nanofiber web included in an embodiment of the present invention, FIG. 5a is a surface electron micrograph of the nanofiber web, and FIG. 5b is a cross-sectional electron micrograph of the nanofiber web, FIG. 5c is a graph for the fineness distribution of nanofibers provided in the nanofiber web, FIG. 5d is a graph for the pore diameter distribution of the nanofiber web,
6 is a cross-sectional electron microscope photograph of a filter medium included in an embodiment of the present invention;
7a is a perspective view of the filter unit, FIG. 7b is a schematic view showing the filtration flow based on a cross-sectional view taken along the boundary line XX' of FIG. 7a, and
8 is a schematic diagram illustrating a double nozzle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8b is a schematic diagram illustrating a triple nozzle according to another embodiment of the present invention.
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. 또한 본 명세서에 기재된 "나노"라는 용어는 나노 스케일을 의미하며, 마이크로 단위를 포함할 수도 있다. 본 발명에서 방사용액에서 전기방사를 통해 복수 개의 나노섬유가 방사되어 구조물을 형성한 것을 나노섬유웹으로 정의하며, 상기 나노섬유 분리막을 구성하는 나노섬유웹 사이의 빈 공간을 기공으로 정의한다. 또한, 본 발명의 수처리용 나노섬유-그래핀 분리막의 기공크기, 두께 및 기공도는 상기 나노섬유웹이 적층되어 열처리된 이후의 기공크기, 두께 및 기공도로 정의한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are added to the same or similar elements throughout the specification. In addition, the term "nano" as used herein refers to a nano scale, and may include a micro unit. In the present invention, a structure in which a plurality of nanofibers are spun from a spinning solution through electrospinning to form a structure is defined as a nanofiber web, and an empty space between the nanofiber webs constituting the nanofiber separation membrane is defined as a pore. In addition, the pore size, thickness and porosity of the nanofiber-graphene separator for water treatment of the present invention are defined as the pore size, thickness and porosity after the nanofiber web is laminated and heat-treated.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재(1000)는 다공성 제1지지체(130) 및 상기 제1지지체(130)의 일면에 배치되며, 기능성 물질을 포함하는 피복층(111a1, 112a1)이 외부 표면을 둘러싸는 나노섬유(111a, 112a)에 의해 형성된 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹(111,112)으로 구현된다.1A to 1C, the
이때, 상기 나노섬유웹(111,112)은 상기 제1지지체(130)의 상, 하부에 각각 배치될 수 있고, 상기 제1지지체(130) 및 나노섬유웹(111,112) 사이에 각각 개재된 다공성 제2지지체(121,122)를 더 포함하여 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 나노섬유웹(111,112)에서 여과된 여과액이 상기 제1지지체(130) 방향으로 흐르는 여과흐름을 가질 수 있다.In this case, the
일반적으로 상기 나노섬유웹(111,112)과 같이 수처리용 필터여재의 여과매체에 사용되는 소재는 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PSF), 셀룰로스아세테이트(CA), 테플론(PTFE) 등의 고분자화합물이나 세라믹 또는 금속이 선택될 수 있으나, 가격경쟁력과 제품소재의 가공성 및 생산성을 고려하여 수처리 산업에서 사용되는 여과매체의 90% 이상 고분자화합물로 구현되고 있다.In general, materials used for filtration media of filter media for water treatment such as the
이때, 상기 고분자화합물로 구현된 여과매체의 성능은 필터여재의 수투과도 및 선택도에 의해 결정되기 때문에, 다양한 기능성을 가지는 고분자화합물을 효율적으로 선택하여 여과매체의 효율을 향상시킬 수 있다. 즉 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 섬유형성성분 또는 기능성 첨가제로 사용하여 다양한 기능이 복합화된 다기능성 여과매체를 구현하여 필터여재의 효율성을 제고할 수 있다.At this time, since the performance of the filter medium implemented with the polymer compound is determined by the water permeability and selectivity of the filter medium, it is possible to improve the efficiency of the filter medium by efficiently selecting the polymer compound having various functionalities. In other words, it is possible to improve the efficiency of filter media by realizing a multifunctional filtration medium in which various functions are complex by using high molecular compounds having different functions as fiber-forming components or functional additives.
이에, 본 발명의 따른 필터여재(1000)에서 상기 나노섬유(111a, 112a)는 제1섬유형성고분자화합물을 포함하고, 상기 피복층(111a1, 112a1)은 제2섬유형성고분자화합물 및 기능성 고분자화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함하도록 구현됨으로써, 서로 다른 고분자화합물의 불균일한 혼합으로 인한 각 물성의 저하를 방지할 수 있고 나아가, 나노섬유(111a, 112a)와 피복층(111a1, 112a1)의 경계면을 기준으로 서로 다른 고분자화합물 각각이 분리된 채 균일하게 혼합되어, 필터여재의 효율성을 제고할 수 있는 기능성을 가지는 적어도 두 종 이상의 고분자화합물을 단일 여재 내에서 구현할 수 있다.Accordingly, in the
이때, 상기 기능성 첨가제는 내열성 및 내화학성과 같이 고분자화합물 자체의 성질로 발현되는 기능성뿐만 아니라, 기계적 강도, 이온 교환 특성, 고정화 촉매효소 특성, 분리성, 분산성 및 선택적 투과성 등의 외부 요인과 상호작용을 통해 발현되는 기능성을 가지는 공지의 기능성 첨가제일 수 있다. 즉 상기 기능성 첨가제는 내열성 개선제, 분산제, 내화학성 개선제, 강도 보강제, 촉매, 분리성 향상제, 투과성 향상제로 이루어진 군에서 선택되거나 이들 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 첨가제일 수 있다.In this case, the functional additive interacts with external factors such as mechanical strength, ion exchange properties, immobilized catalytic enzyme properties, separability, dispersibility and selective permeability, as well as functionality expressed by the properties of the polymer compound itself, such as heat resistance and chemical resistance. It may be a known functional additive having functionality expressed through action. That is, the functional additive may be an additive selected from the group consisting of a heat resistance improver, a dispersant, a chemical resistance improver, a strength enhancer, a catalyst, a separation enhancer, and a permeability improver, or an additive including at least one of them.
또한, 상기 제1섬유형성고분자화합물은 나노섬유(111a, 112a)를 형성하는 공지된 섬유형성성분이 사용될 수 있으며, 특히 불소계 화합물을 포함하는 섬유형성성분으로 선택된 것일 수 있다. 상기 불소계 화합물은 일 예로, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 제조 단가가 낮고 전기방사를 통하여 나노섬유(111a, 112a)의 대량생산이 용이하며, 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 측면에서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)일 수 있다. 이때, 상기 나노섬유(111a, 112a)가 섬유형성성분으로 PVDF를 포함할 경우 상기 PVDF의 중량평균분자량은 10,000 ~ 1,000,000일 수 있고, 바람직하게는 300,000 ~ 600,000일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, as the first fiber-forming polymer compound, a known fiber-forming component for forming the
한편, 일반적으로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 섬유형성성분으로 전기방사된 나노섬유로 형성된 여과매체는 소수 특성을 나타냄으로 인해 우수한 화학적 내성을 가지고 있으나, 물에 대한 친화도가 떨어지며 이로 인한 수투과도가 저하되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 있어, 필터여재에 친수 특성을 부여하는 친수화(hydrophilised) 또는 습윤화(wet out)처리에 대한 연구가 소개되었으나, 물 분자가 가소제의 역할을 할 수 있기 때문에 기계적 강도 및 열적 안정성이 요구되는 필터 분야에서 적합하지 않은 면이 있다. 마찬가지로 여과매체의 친수 특성을 부여하는 화학적 개질 방법이 있으나, 표면의 균일성과 내구성의 문제가 있을 수 있고, 추가적인 후처리 공정을 진행해야 하는 점에서 생산성이 떨어지며, 장시간이 소요되는 문제점이 있다. 나아가 화학적으로 개질된 필터여재의 경우 기계적 강도 및 화학적 안정성 면에서 불리하면 면이 있을 수 있다.On the other hand, in general, a filter medium formed of nanofibers electrospun with polyvinylidene fluoride (PVDF) as a fiber-forming component has excellent chemical resistance due to its hydrophobic properties, but has poor affinity for water, There is a problem that the transmittance is lowered. In order to solve this problem, research on hydrophilized or wet out treatment that gives hydrophilic properties to filter media has been introduced, but mechanical strength and thermal stability because water molecules can act as plasticizers. There are aspects that are not suitable for this demanding filter field. Similarly, there is a chemical modification method for imparting hydrophilic properties to the filtration medium, but there may be problems with the uniformity and durability of the surface, and there is a problem in that productivity is reduced in that an additional post-treatment process must be performed, and it takes a long time. Furthermore, in the case of chemically modified filter media, there may be aspects if it is disadvantageous in terms of mechanical strength and chemical stability.
이에 본 발명은 일 실시예로써, 상술한 친수 특성과 소수 특성의 장점을 모두 가지는 여과매체를 구현하기 위해 상기 나노섬유(111a, 112a)와 피복층(111a1, 112a1)은 각각 제1고분자화합물 및 제2고분자화합물을 포함하고, 상기 제1고분자화합물은 소수성 고분자화합물을 포함하고 상기 제2고분자화합물은 친수성 고분자화합물을 포함하여 구현될 수 있다. 이 경우 추가적인 친수화 공정이나 화학적 개질 공정을 거치지 않고도 친수 특성 및 소수 특성을 동시에 발현시킴으로써, 일정 수준 이상의 수투과도 및 여과효율을 나타냄과 동시에 내화학성, 내열성 및 기계적 강도가 담보할 수 있는 필터여재를 구현하여 보다 다양한 산업군으로의 이용도를 제고할 수 있다.Accordingly, the present invention is an embodiment, and in order to realize a filtration medium having both the hydrophilic and hydrophobic properties described above, the
이때 상술한 제1고분자화합물에 포함되는 섬유형성성분은 소수 특성을 나타내고, 여과매체의 수투과도 및 선택성에 저하를 유발하지 않으며, 여과매체의 내구성 및 기계적 강도에 영향을 미치지 않는 공지의 섬유형성성분이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에틸렌설폰, 폴리우레탄 등에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함하는 섬유형성성분이 선택될 수 있다. In this case, the fiber-forming component included in the above-described first polymer compound exhibits hydrophobic properties, does not cause deterioration in water permeability and selectivity of the filter medium, and does not affect durability and mechanical strength of the filter medium. It can be used without this limitation. For example, a fiber-forming component including any one or more polymer compounds selected from polyvinylidene fluoride, polyethylene sulfone, polyurethane, and the like may be selected.
또한, 상기 제2고분자화합물에 포함되는 섬유형성성분은 친수 특성을 가지고, 상술한 것과 같이 여과매체의 물성에 영향을 주지 않는 범위에서 공지의 섬유형성성분이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드 등에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함하는 섬유형성성분이 선택 될 수 있다. In addition, the fiber-forming component included in the second polymer compound has a hydrophilic property, and as described above, a known fiber-forming component may be used in a range that does not affect the physical properties of the filtration medium. For example, a fiber-forming component including any one or more polymer compounds selected from polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide, and the like may be selected.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 필터여재는 친수 특성을 가지는 피복층(111a1, 112a1) 및 소수 특성을 가지는 나노섬유(111a, 112a)로 구현된 나노섬유웹(111,112)을 여과매체로 사용함으로써, 소수성 여과매체의 장점과 친수성 여과매체의 장점을 동시에 이용할 수 있는 다기능성 필터여재의 구현이 가능하다. 즉 상술한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소수성 여과매체로써의 우수한 화학적, 열적 및 생물학적 안정성 또는 기계적 강도를 담보할 수 있으며, 친수성 여과매체로써의 오염물질에 대한 용이한 제어 및 높은 수투과도를 동시에 발현하는 다기능성 필터여재를 구현할 수 있다. As described above, the filter media according to an embodiment of the present invention uses a nanofiber web (111, 112) implemented with a coating layer (111a 1 , 112a 1 ) having hydrophilic properties and nanofibers (111a, 112a) having hydrophobic properties as a filter medium. By using it, it is possible to realize a multifunctional filter medium that can simultaneously utilize the advantages of a hydrophobic filtration medium and a hydrophilic filtration medium. That is, according to the above-described embodiment of the present invention, excellent chemical, thermal and biological stability or mechanical strength as a hydrophobic filtration medium can be guaranteed, and easy control of contaminants as a hydrophilic filtration medium and high water permeability It is possible to implement a multifunctional filter media that simultaneously expresses itself.
이때, 상기 나노섬유(111a, 112b)의 평균 직경 및 상기 피복층(111a1, 112a1)의 직경은 1: 0.2 ~ 0.8의 비율을 가질 수 있으며 바람직하게는 1: 0.3 ~ 0.6의 비율을 가질 수 있다. 상술한 것과 같이, 일 실시예에 따라 상기 나노섬유(111a, 112a)와 피복층(111a1, 112a1)이 각각 소수성 및 친수성 고분자화합물을 포함하는 경우, 소수성 여과매체로의 특성과 친수성 여과매체로의 특성을 모두 발현하기 위해 나노섬유(111a, 112b)를 이루는 나노섬유(111a, 112a) 및 피복층(111a1, 112a1)의 직경이 일정한 비율을 가져야 한다. 즉 만일 상기 나노섬유(111a, 112a) 직경 및 상기 피복층(111a1, 112a1)의 직경이 1: 0.2 미만의 비율을 가지는 경우, 피복층(111a1, 112a1)를 이루는 친수성 고분자화합물의 함량이 미미함으로 인해 화학적 및 기계적 안정성이 저하되어 필터여재의 내구성 및 안정성 면에 문제가 있을 수 있다. 또한 만일 상기 나노섬유(111a, 112b) 직경 및 상기 피복층(111a1, 112a1)의 직경 1: 0.8을 초과하는 비율을 가지는 경우, 나노섬유(111a, 112a)를 이루는 친수성 고분자화합물의 함량이 수투과도를 목적하는 만큼 향상시킬 수 없고, 오염물질에 대한 제어에 상대적으로 불리할 수 있다.At this time, the average diameter of the
한편, 본 발명에 따른 나노섬유웹(111,112)은 에어전기방사된 나노섬유웹(111,112)일 수 있다. 즉, 본 발명에서는 후술할 제조방법에 따라 에어 전기방사에 의해 전기방사가 이루어질 때 방사노즐의 외주로부터 에어(Air) 분사가 이루어져서 휘발성이 강한 섬유형성성분으로 이루어진 방사용액을 에어가 포집하고 집적시킴으로써, 보다 기계적 강도가 높은 나노섬유웹(111,112)을 생산할 수 있으며, 나노단위의 극세섬유가 날림으로 인한 발생할 수 있는 방사 트러블을 최소화 할 수 있게 된다. 나아가 에어 분사압 또는 온도 및 습도의 분사조건을 조절함으로써, 나노섬유웹(111,112)의 기공의 크기 및 기공도를 용이하게 제어할 수 있고, 이를 통해 필터여재의 수투과도 및 기계적 강도를 목적하는 산업군에 적합하도록 선택할 수 있다. Meanwhile, the
또한, 에어전기방사 방법으로 방사시켜 나노섬유웹(111, 112)을 형성하는 경우, 나노섬유웹(111, 112)을 형성하는 나노섬유(111a, 112a)에 형성된 피복층(111a1, 112a1)의 두께가 균일하게 구현될 수 있다. In addition, when the nanofiber web (111, 112) is formed by spinning by the air electrospinning method, the coating layer (111a 1 , 112a 1 ) formed on the nanofiber (111a, 112a) forming the nanofiber web (111, 112) The thickness of can be implemented uniformly.
이때, 상기 나노섬유웹(111, 112)은 제1지지체와 접하는 면으로부터 두께방향으로 제1영역 내지 제3영역으로 구분될 수 있으며, 상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 1 내지 수학식 3의 값이 각각 0.98 ~ 1.02일 수 있다.At this time, the
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
만일 상기 수학식 1 내지 3의 값이 0.97 미만이거나 또는 1.02를 초과하는 경우, 각 영역에서의 나노섬유(111a, 112a) 및 피복층(111a1, 112a1)의 두께가 상이함으로 인해 수투과도, 오염물질 처리 등의 용이한 제어가 어려울 수 있으며 나아가, 본 발명이 목적하는 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 통한 유리한 효과를 정량적으로 제어하는 것이 용이하지 않을 수 있다. If the values of
또한, 상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 4 내지 수학식 6의 값이 각각 0.98 ~ 1.02일 수 있다.In addition, in the first to third regions, the values of
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
일반적으로 섬유웹의 평균공경의 균일도는 나노섬유가 방사과정에서 사절되지 않고 균일하게 방사됨을 나타내는 하나의 지표가 될 수 있는데, 특히 본 발명은 후술한 에어전기방사를 통해 나노섬유(111a, 112a)가 사절되지 않고 매끄러운 표면을 갖도록 방사됨에 따라서, 상기 수학식 4 내지 6의 값이 0.98 ~ 1.02를 만족할 수 있다. 즉 나노섬유웹(111, 112)의 각 영역에서의 평균공경이 균일함과 동시에 나노섬유(111a, 112a)가 사절되지 않음으로 인해, 여과매체로써의 수투과도를 개선하고 오염물질 처리에 대한 예측성을 향상시킬 수 있다. 나아가 본 발명이 목적하는 서로 다른 기능을 가지는 고분자화합물을 통한 유리한 효과를 정량적으로 제어하는데 보다 유리할 수 있다.In general, the uniformity of the average pore diameter of the fiber web can be one indicator that the nanofibers are uniformly spun without being trimmed in the spinning process. As is emitted to have a smooth surface without trimming, the values of
또한, 상기 나노섬유(111a, 112a)는 평균직경이 0.05 ~ 1㎛이고, 종횡비는 1,000 ~ 100,000일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 나노섬유웹(111,112)에 구비된 나노섬유(111a, 112a)는 직경이 0.1 ~ 0.2㎛인 제1나노섬유군, 직경이 0.2 ~ 0.3㎛인 제2나노섬유군 및 직경이 0.3 ~ 0.4㎛인 제3나노섬유군을 나노섬유웹(111) 전체 중량에 대하여 각각 35중량%, 53중량%, 12중량%로 포함할 수 있다.In addition, the
상술한 나노섬유웹(111,112)의 두께는 0.5 ~ 200㎛로 형성될 수 있고, 일예로 20㎛일 수 있다. 상기 나노섬유웹(111,112)의 기공도는 40 ~ 90%이고, 보다 바람직하게는 60 ~ 90%일 수 있다. 또한, 평균공경은 0.1 ~ 5㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 3㎛일 수 있고, 일 예로, 0.25㎛일 수 있다. 상기 나노섬유웹(111,112)의 평량은 0.05 ~ 20 g/㎡일 수 있고, 일 예로 10g/㎡일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 수투과도 및 여과효율을 고려하여 적절히 변경될 수 있다. The above-described
또한, 상기 나노섬유웹(111,112)은 한층 이상으로 필터여재(1000)에 구비될 수도 있고, 이때 각 나노섬유웹의 기공도, 공경, 평량 및/또는 두께 등은 상이할 수 있다. In addition, the
이하, 필터여재(1000)에 구비되는 다른 구성에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, other configurations provided in the
먼저, 상기 제1지지체(130)는 필터여재(1000)를 지지하고 큰 유로를 형성하여 여과공정 또는 역세척공정을 보다 원활히 수행하는 기능을 담당한다. 구체적으로 여과과정에서 필터여재의 밖보다 내부가 낮은 압력이 되도록 압력구배가 형성될 경우 필터여재는 압착될 수 있는데, 이 경우 여과액이 필터여재 내부에서 흐를 수 있는 유로가 현저히 줄어들거나 차단됨에 따라서 필터여재에 더 큰 차압이 걸리는 동시에 유량이 현저히 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한, 역세척 과정에서 필터여재의 내부에서 외부 양방향을 향해 팽창시키는 외력이 가해질 수 있는데 기계적 강도가 낮을 경우 가해지는 외력으로 인해 필터여재가 손상되는 문제가 있을 수 있다.First, the
제1지지체(130)는 여과과정 및/또는 역세척 과정에서 발생하는 위와 같은 문제들을 방지하기 위해 구비되며, 수처리 분야에서 사용되고, 기계적 강도가 담보되는 공지된 다공성 부재일 수 있으며, 일 예로 상기 제1지지체는 부직포, 직물 또는 원단일 수 있다. The
상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있고, 일예로 원사가 경편성된 트리코트(Tricot)일 수 있다. 또한, 도 1a 및 도 1b와 같이 제1지지체(130)는 섬유(130a)에 종횡의 방향성이 없는 부직포일 수 있고, 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스판레스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운과 같은 다양한 방법으로 제조되는 공지된 부직포를 사용할 수 있다. The fabric means that the fibers included in the fabric have a vertical and horizontal direction, and specific structures may be plain weave, twill, etc., and the density of warp and weft yarns is not particularly limited. In addition, the knitted fabric may be a known knitted structure, may be a weft knitted fabric, a warp knitted fabric, etc., for example, may be a tricot in which the yarn is warp knitted. In addition, as shown in FIGS. 1A and 1B , the
상기 제1지지체(130)는 충분한 기계적 강도를 발현하기 위하여 상술한 것과 같이 필터여재 전체 두께의 90% 이상의 두께를 차지할 수 있다. 일 예로, 상기 제1지지체(130)의 두께는 2 ~ 8㎜일 수 있고, 보다 바람직하게는 2 ~ 5㎜, 보다 더 바람직하게는 3 ~ 5㎜일 수 있다. 두께가 2㎜ 미만일 경우 잦은 역세척에 견딜 수 있는 충분한 기계적 강도를 발현하지 못할 수 있다. 또한, 두께가 8㎜를 초과할 경우 필터여재가 후술하는 필터유닛으로 구현된 후 복수개의 필터유닛을 한정된 공간의 필터모듈로 구현할 때, 모듈의 단위 부피당 필터여재의 집적도가 감소할 수 있다.The
바람직하게는 상기 제1지지체(130)는 상술한 것과 같은 두께 조건을 만족하는 동시에 평량이 250 ~ 800g/㎡일 수 있고, 보다 바람직하게는 350 ~ 600g/㎡일 수 있다. 만일 평량이 250g/㎡ 미만인 경우 충분한 기계적 강도를 발현하기 어려울 수 있고, 제2지지체와의 부착력이 감소하는 문제점이 있으며, 만일 평량이 800g/㎡를 초과할 경우 충분한 유로를 형성하지 못해 유량이 감소하며, 차압 증가로 인한 원활한 역세척이 어려운 문제가 있을 수 있다. Preferably, the
또한, 상기 제1지지체(130)가 부직포와 같이 섬유로 형성된 경우 상기 섬유의 평균직경은 5 ~ 50㎛일 수 있고, 바람직하게는 20 ~ 50㎛일 수 있다. 또한, 상기 제1지지체(130)는 평균공경이 20 ~ 200 ㎛일 수 있으며, 기공도는 50 ~ 90%일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 여과공정 및/또는 역세척 공정에서 후술한 나노섬유웹(111,112)을 지지하여 목적하는 수준의 기계적 강도를 발현시킴과 동시에 높은 압력에도 유로를 원활히 형성시킬 수 있을 정도의 기공도 및 공경크기이면 제한이 없다. In addition, when the
상기 제1지지체(130)는 분리막의 지지체로 사용되는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계 및 폴리아미드계로 이루어진 군에서 선택되는 합성고분자 성분; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연 고분자성분이 사용될 수 있다. 다만, 제1지지체가 브리틀한 물성이 강할 경우 제1지지체와 제2지지체를 합지시키는 공정에서 목적하는 수준의 결합력을 기대하기 어려울 수 있는데, 이는 제1지지체가 필름과 같이 표면이 매끄러운 상태가 아니라 다공성을 형성하면서 표면이 거시적으로 울퉁불퉁한 형상일 수 있고, 부직포와 같이 섬유들로 형성된 표면은 섬유들의 배치, 섬유의 섬도 등에 따라서 표면이 매끄럽지 못하며, 위치에 따라 그 정도가 상이할 수 있기 때문이다. 만일 합지되는 두 층간 계면에 밀착되지 않은 부분이 존재한 채로 나머지 부분들이 접합될 경우 밀착되지 않은 부분으로 인해 층간 분리가 시작될 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 두 층의 양방에서 압력을 가해 두 층의 밀착 정도를 높인 상태에서 합지공정을 수행할 필요가 있는데, 만일 브리틀한 물성이 강한 지지체의 경우 압력이 가해져도 두 층간 계면의 밀착성을 높이는데 한계가 있고, 더 큰 압력을 가할 경우 지지체가 파손될 수도 있어서 제1지지체의 재질은 유연성이 좋고, 신율이 높은 재질이 적합할 수 있으며, 바람직하게는 제2지지체(121,122)와 우수한 밀착성을 가질 수 있도록 제1지지체(130)는 폴리올레핀계 재질일 수 있다.When the
한편, 상기 제1지지체(130)는 별도의 접착제나 접착층 없이도 제2지지체(121,122)와의 결속되기 위하여 저융점 성분을 포함할 수 있다. 상기 제1지지체(130)가 부직포와 같은 원단일 경우 저융점 성분을 포함하는 제1복합섬유(130a)로 제조된 것일 수 있다. 상기 제1복합섬유(130a)는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분 및 지지 성분은 상술한 것과 같이 지지체의 유연성 및 신율 측면에서 바람직하게는 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 지지성분은 폴리프로필렌, 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.Meanwhile, the
다음으로, 상술한 제1지지체(130)의 양면에 배치될 수 있는 제2지지체(121,122)에 대하여 설명한다.Next, the
상기 제2지지체(121,122)는 후술한 나노섬유웹(111,112)을 지지하고, 필터여재에 구비되는 각 층의 접합력을 증가시키는 기능을 담당한다.The second supports 121 and 122 support the
상기 제2지지체(121,122)는 통상적으로 필터여재의 지지체 역할을 수행하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 그 형상에 있어서는 바람직하게는 직물, 편물 또는 부직포일 수 있다. 상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있으나 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 부직포는 포함되는 섬유에 종횡의 방향성이 없는 것을 의미하고, 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스판레스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운와 같은 공지된 방법으로 제조된 부직포를 사용할 수 있다. The second supports 121 and 122 are not particularly limited as long as they normally serve as support for the filter media, but may preferably be woven, knitted or non-woven in shape. The fabric means that the fibers included in the fabric have a vertical and horizontal direction, and specific structures may be plain weave, twill, etc., and the density of warp and weft yarns is not particularly limited. In addition, the knitted fabric may be a known knitted fabric, and may be a weft knitted fabric, a warp knitted fabric, or the like, but is not particularly limited thereto. In addition, the nonwoven fabric means that there is no longitudinal and lateral direction in the fibers contained therein, and known such as chemical bonding nonwoven fabric, thermal bonding nonwoven fabric, dry nonwoven fabric or wet nonwoven fabric such as airlay nonwoven fabric, spanless nonwoven fabric, needle punching nonwoven fabric or melt blown nonwoven fabric A nonwoven fabric manufactured by the method described above may be used.
상기 제2지지체(121,122)는 일예로 부직포일 수 있는데, 이때 상기 제2지지체(121,122)를 형성하는 섬유는 평균직경이 5 ~ 30㎛일 수 있다. 또한, 상기 제2지지체(121,122)의 두께는 100 ~ 400 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 150 ~ 400㎛일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 150 ~ 250㎛일 수 있고, 일예로 200㎛일 수 있다. The second supports 121 and 122 may be, for example, non-woven fabrics. In this case, the fibers forming the
또한, 상기 제2지지체(121,122)는 평균공경이 20 ~ 100㎛일 수 있으며, 기공도는 50 ~ 90%일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 후술하는 나노섬유웹(111,122)을 지지하여 목적하는 수준의 기계적 강도를 발현시킴과 동시에 나노섬유웹(111,122)을 통해 유입되는 여과액의 흐름을 저해시키지 않을 정도의 기공도, 및 공경크기이면 제한이 없다.Also, the
또한, 상기 제2지지체(121,122)의 평량은 10 ~ 200g/㎡, 보다 바람직하게는 35 ~ 200g/㎡일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 35 ~ 80g/㎡일 수 있고, 일예로, 40g/㎡ 일 수 있다. 만일 평량이 10g/㎡ 미만일 경우 후술하는 나노섬유웹(111,112)과 형성하는 계면에 분포하는 제2지지체를 형성하는 섬유의 양이 적을 수 있고, 이에 따라서 나노섬유웹과 접하는 제2지지체의 유효접착면적의 감소로 목적하는 수준의 결합력을 발현할 수 없을 수 있다. 또한, 나노섬유웹을 지지할 수 있을 충분한 기계적 강도를 발현하지 못할 수 있고, 제1지지체와의 부착력이 감소하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 평량이 200g/㎡을 초과할 경우 목적하는 수준의 유량을 확보하기 어려울 수 있고, 차압이 증가하여 원활한 역세척이 어려운 문제가 있을 수 있다. In addition, the basis weight of the
상기 제2지지체(121,122)는 필터여재의 지지체로 사용되는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계 및 폴리아미드계로 이루어진 군에서 선택되는 합성고분자 성분; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연 고분자성분이 사용될 수 있다.When the
다만, 상기 제2지지체(121,122)는 후술하는 나노섬유웹(111,112) 및 상술한 제1지지체(130)와의 밀착력 향상을 위해 폴리올레핀계 고분자성분일 수 있다. 또한, 상기 제2지지체(121,122)가 부직포와 같은 원단일 경우 저융점 성분을 포함하는 제2복합섬유(121a)로 제조된 것일 수 있다. 상기 제2복합섬유(121a)는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분 및 지지 성분은 상술한 것과 같이 지지체의 유연성 및 신율 측면에서 바람직하게는 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 지지성분은 폴리프로필렌, 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.However, the
만일 상술한 제1지지체(130)가 상기 제2지지체(121,122)와 더욱 향상된 결합력을 발현하기 위하여 저융점 성분을 포함하는 제1복합섬유(130a)로 구현될 경우 제1지지체(130) 및 제2지지체(121) 간 계면에 제1복합섬유(130a)의 저융점 성분 및 제2복합섬유(121a)의 저융점 성분들의 융착으로 인한 더욱 견고한 융착부를 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1복합섬유(130a) 및 제2복합섬유(121a)는 상용성 측면에서 동종의 재질일 수 있다. If the above-described
한편 필터여재를 이용한 수처리 공정이 반복될수록 피처리수에 포함된 이물질이 필터여재에 들러붙어 부착층을 형성하거나 필터여재 내부에 박혀 유로를 막고 여과기능을 저하시키는데, 이와 같은 문제가 발생할 때마다 필터여재를 교체할 경우 수처리에 소요되는 비용이 증가하는 문제가 있다. 이에 따라 필터여재의 사용주기를 연장시키기 위해 주기적으로 필터여재에 물리적 자극을 가하여 필터여재에 들러붙거나 내부에 박힌 이물질을 제거하는 세척공정을 수행할 필요가 있고, 이를 역세척이라고 한다. 통상적으로 역세척은 필터여재의 여과방향에 반대되는 방향으로 세척수를 강하게 흘려주거나 공기를 불어넣는 방식으로 필터여재에 부착되거나 박힌 이물질을 제거하는데, 세척수 및/또는 공기를 필터여재에 공급하고 동시에 이물질을 제거하기 위해서는 여과공정에서 필터여재에 가해지는 압력보다 더 높은 압력으로 세척수나 공기를 공급할 필요가 있다. On the other hand, as the water treatment process using filter media is repeated, foreign substances contained in the water to be treated adhere to the filter media to form an adhesion layer or become lodged inside the filter media to block the flow path and reduce the filtration function. When the filter media is replaced, there is a problem in that the cost of water treatment increases. Accordingly, in order to extend the use cycle of the filter medium, it is necessary to periodically apply a physical stimulus to the filter medium to perform a cleaning process to remove foreign substances adhering to or embedded in the filter medium, which is called backwashing. In general, backwashing removes foreign substances attached to or embedded in the filter media by strongly flowing washing water or blowing air in the direction opposite to the filtration direction of the filter media. It is necessary to supply washing water or air at a pressure higher than the pressure applied to the filter media in the filtration process in order to remove it.
이에 따라서 필터여재가 역세척 능력을 보유하기 위해서는 가해지는 높은 압력에도 필터여재가 변형되거나 손상되지 않을 정도의 기계적 강도를 갖는 것이 중요하며, 기계적 강도의 보완을 위한 지지체가 통상적으로 필터여재에 구비된다. 지지체의 기계적 강도에 영향을 미칠 수 있는 인자로는 지지체의 구조, 일예로 상기 지지체가 부직포인 경우 부직포를 형성하는 섬유의 직경, 섬유장, 섬유간 결합방식, 두께, 평량일 수 있고, 두께가 두껍거나 평량이 클수록 지지체의 기계적 강도는 증가할 수 있다. 따라서 역세척에 강한 필터여재를 설계하기 위한 일예로 두께가 두꺼운 부직포를 사용하거나 두께가 다소 얇더라도 평량이 매우 큰 부직포를 지지체로 사용할 수 있다. Accordingly, in order for the filter media to retain the backwashing ability, it is important to have mechanical strength enough to not deform or damage the filter media even under high pressure applied, and a support for supplementing the mechanical strength is usually provided in the filter media. . Factors that can affect the mechanical strength of the support include the structure of the support, for example, when the support is a non-woven fabric, the diameter of the fibers forming the non-woven fabric, the length of the fibers, the bonding method between fibers, the thickness, the basis weight, and the thickness As the thickness or basis weight increases, the mechanical strength of the support may increase. Therefore, as an example for designing a filter medium resistant to backwashing, a thick nonwoven fabric may be used, or a nonwoven fabric having a very large basis weight may be used as a support even if the thickness is somewhat thin.
한편, 지지체는 필터여재의 여과액의 흐름에 영향을 미치지 않도록 큰 공경을 갖는 것이 좋다. 기계적 강도의 보완을 위해 구비된 지지체로 인해 유량이 저하되는 것은 필터여재의 주요 물성을 저하시키는 것임에 따라서 매우 바람직하지 못하다. 그런데 얇은 두께임에도 충분한 기계적 강도가 발현되는 부직포를 지지체로 사용할 경우 부직포의 평량이 매우 큼에 따라서 부직포 내 기공의 직경, 기공도가 현저히 작을 수밖에 없고, 필터여재의 여과액 흐름에 영향을 미침에 따라서 목적하는 수준의 유량을 확보하지 못하는 문제가 있다.On the other hand, it is preferable that the support has a large pore diameter so as not to affect the flow of the filtrate of the filter medium. It is very undesirable for the flow rate to be lowered due to the support provided to supplement the mechanical strength as it reduces the main physical properties of the filter medium. However, when a nonwoven fabric that exhibits sufficient mechanical strength despite its thin thickness is used as a support, the diameter and porosity of the pores in the nonwoven fabric are remarkably small as the basis weight of the nonwoven fabric is very large, and as it affects the filtrate flow of the filter media, There is a problem in that it is not possible to secure a desired level of flow rate.
이에 따라서 본 발명에 따른 필터여재(1000)는 충분한 유로를 확보하면서 필터여재의 기계적 강도를 담보하기 제1지지체(130)는 필터여재 상술한 것과 같이 전체의 90% 이상의 두께를 가질 수 있으며, 상기 제1지지체(130)의 두께는 바람직하게는 필터여재 전체 두께의 95% 이상, 보다 바람직하게는 98~99.9%일 수 있다. 만일 제1지지체가 필터여재 전체두께의 90% 미만일 경우 필터여재가 충분한 기계적 강도를 보유하지 못해 역세척을 수행하기 어려워서 필터여재의 교체주기가 짧아질 수 있다. 또한, 제1지지체가 필터여재 전체두께의 90% 미만이면서 역세척에 충분히 견딜 수 있을 정도의 기계적 강도를 확보한다는 것은 제1지지체로 인한 여과액의 흐름방해, 유량감소가 있을 수 있어서 매우 바람직하지 못하다. Accordingly, in the
다만, 여재로써 기능하는 나노섬유웹(111,112)과 상기 제1지지체(130)의 결합력이 약할 경우 기계적 강도가 매우 뛰어남에도 역세척에 따른 필터여재의 내구성이 저하될 수 있다. 즉, 역세척 과정에서 가해지는 높은 압력은 필터여재를 형성하는 각 층간의 계면분리를 가속화시킬 수 있고, 이 경우 도 2에 도시된 것과 같이 역세척 공정에서 분리막의 배부름 현상이 발생할 수 있으며, 분리막으로써 기능이 현저히 저하 또는 완전 상실할 수 있는 문제가 있다. However, when the bonding force between the
따라서, 두께를 현저히 증가시킨 제1지지체와 여재로써의 나노섬유웹 간에 높은 부착력은 잦은 역세척에도 충분한 내구성을 발휘하는 필터여재의 구현에 있어서 매우 중요하다. Therefore, high adhesion between the first support with significantly increased thickness and the nanofiber web as a filter medium is very important in realizing a filter medium that exhibits sufficient durability even in frequent backwashing.
통상적으로 지지체와 나노섬유웹를 부착시키는 방법은 별도의 접착물질을 이용하거나 지지체에 구비된 저융점 성분을 나노섬유웹에 융착시켜 두 층을 접합시킬 수 있다. 그러나 별도의 접합물질을 통해 두 층을 접합시킬 경우 피처리수에 의해 접합물질이 용해될 우려가 있고, 이로 인한 여과액의 오염 문제, 수투과도 저하 문제도 있을 수 있다. 만일 접합물질이 부분적으로 용해된 필터여재를 역세척할 경우 필터여재의 배부름 현상이나 심할 경우 나노섬유웹이 박리되어 필터여재로의 기능을 완전히 상실할 수 있다. In general, in the method of attaching the support and the nanofiber web, the two layers can be joined by using a separate adhesive material or by fusing a low-melting component provided in the support to the nanofiber web. However, when the two layers are joined through a separate bonding material, the bonding material may be dissolved by the water to be treated, which may cause contamination of the filtrate and a decrease in water permeability. If the filter media in which the bonding material is partially dissolved is backwashed, the filter media may become full or, in severe cases, the nanofiber web may be peeled off and completely lose its function as a filter media.
이에 따라 바람직하게는 나노섬유웹과 지지체가 융착(A)을 통해 접합되는 방식을 채용할 수 있고, 도 3과 같이 적층된 지지체(1) 및 나노섬유웹(2)의 양방에서 열 및/또는 압력을 가해 이들을 접합시킬 수 있다. 다만, 열 및/또는 압력을 가해 이들을 접합시킬 때 고려해야 할 점은 가해지는 열, 압력으로 인해 여재로써 기능하는 나노섬유웹(2)이 물리, 화학적으로 변형되는 것을 최소화해야 하며, 만일 열접합 과정에서 나노웹이 물리, 화학적으로 변형될 경우 초도에 설계한 필터여재의 유량, 여과율 등의 물성이 변경될 수 있는 문제가 있다. Accordingly, it is preferable to adopt a method in which the nanofiber web and the support are joined through fusion (A), and heat and / or They can be joined by applying pressure. However, the point to be considered when joining them by applying heat and/or pressure is to minimize the physical and chemical transformation of the
나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형이 없도록 부착공정에서 열 및/또는 압력 조건을 선택할 때 고려되어야 하는 점은 나노섬유웹, 지지체의 재질적 특성, 일예로 융점, 열전도율, 열용량 등일 수 있고, 통상적으로 융점 이상의 온도 또는 융점 이상의 온도와 압력을 동시에 가하여 지지체의 저융점성분을 나노섬유웹에 융착시키거나 융점보다 다소 낮더라도 높은 압력을 가해 지지체의 저융점성분을 나노섬유웹에 융착시킬 수 있다. The point to be considered when selecting heat and/or pressure conditions in the attachment process so that there is no physical/chemical deformation of the
한편, 지지체나 나노섬유웹을 형성하는 재질은 고분자화합물로써, 이와 같은 고분자화합물은 열전도율이 작고, 열용량이 매우 크기 때문에, 도 3과 같이 양방에 소정의 열(H1,H2)을 가하더라도 열(H1,H2)이 나노섬유웹(2)과 지지체(1) 사이의 계면에 도달하여 지지체(1)에 구비된 저융점성분의 온도를 융점까지 상승시키기 위해서는 오랜 시간 동안 지속적으로 열이 가해져야 한다. 더욱이 도 3과 같이 지지체(1)의 두께가 매우 두꺼울 경우 하방에서 전달되는 열(H2)이 나노섬유웹(2)과 지지체(1)의 계면부근까지 전달되고 해당 부근의 지지체에 구비된 저융점성분의 온도를 융점까지 상승시키는 데에는 더욱 오랜 시간이 소요될 수 있고, 시간의 단축을 위해 더 큰 열을 하방에서 가해줄 필요가 있다. 그러나 너무 큰 열을 하방에서 가할 경우 제1지지체 하부에서 저융점 성분의 용융이 먼저 일어날 수 있고, 지지체의 형상, 구조가 변경될 수 있는 문제가 있다. On the other hand, the material for forming the support or the nanofiber web is a high molecular compound, and since such a high molecular compound has low thermal conductivity and a very large heat capacity, as shown in FIG. 3 , even when a predetermined heat (H 1 , H 2 ) is applied to both sides Heat (H 1 , H 2 ) reaches the interface between the
다른 방법으로 상방에서 가해지는 열(H1)을 더 크게 하여 지지체(1)의 두께에 따른 난점을 해결해볼 수 있으나, 이 경우 나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형이 초래될 수 있고, 초도에 설계한 필터여재의 물성을 온전히 발현하지 못할 수 있는 문제가 있다. In another method, it is possible to solve the difficulties depending on the thickness of the
이에 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재(1000)는 제1지지체(130)와 나노섬유웹(111,112)을 직접 대면시키지 않고, 그 보다 두께가 얇은 제2지지체(121,122)를 개재시키며, 이를 통해 층간 부착공정을 보다 안정적이고 용이하게 수행할 수 있고, 각 층 간의 계면에서 현저히 우수한 결합력을 발현하며, 역세척 등으로 인해 높은 외력이 가해져도 층간 분리, 박리 문제를 최소화할 수 있다. Accordingly, the
이를 도 4a를 통해 설명하면, 필터여재의 전체 두께에 대해 10% 미만을 차지하는 제2지지체(3)는 나노섬유웹(2)과의 두께 차이가 나노섬유웹(2)과 제1지지체(1)간의 두께 차이에 비해 현저히 적어짐에 따라서 나노섬유웹(2)/제2지지체(3)의 적층체 상방, 하방에서 가해지는 열(H1,H2)이 이들 간 계면에 도달하여 융착부(B)를 형성하기가 도 3에 비해 용이하다. 또한, 가해주는 열의 양과 시간을 조절하기가 도 3에 비해 용이함에 따라서 나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형 방지에 유리함에 따라서 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이 제2지지체(3)에 나노섬유웹(2)이 결합된 경우 초도에 설계된 나노섬유웹(2)의 물성 변화 없이 지지체 상에 우수한 접착력으로 나노섬유를 결합시킬 수 있는 이점이 있다. 4A, the difference in thickness between the
상술한 필터여재(1000)는 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The above-described
본 발명에 따른 필터여재(1000)는 (1) 내측관 및 외측관을 포함하는 방사노즐의 외측관을 통해 기능성 물질을포함하는 제1방사용액을 방사하여, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 형성된 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 제조하는 단계 및 (2) 상기 나노섬유웹을 제1지지체의 양면에 배치하는 단계를 포함하여 구현된다.The
먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, (1) 내측관(10) 및 외측관(20)을 포함하는 방사노즐의 외측관을 통해 기능성 물질을포함하는 제1방사용액을 방사하여, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 형성된 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 제조하는 단계를 수행한다.First, in the step (1) according to the present invention, (1) a first spinning solution containing a functional material is spun through the outer tube of the spinning nozzle including the
본 발명에 따른 피복층을 구비하는 나노섬유를 제조하는 방법은, 명확한 경계면을 가지고, 서로 다른 고분자화합물이 혼합되어 방사되지 않도록 하는 공지의 방사방법이 사용될 수 있으며 일 실시예로써, 도 8a에 도시된 것과 같이 이중 노즐 전기방사를 수행하여 제조할 수 있다. 즉 서로 다른 고분자화합물이 혼합되지 않도록 각각의 방사용액으로 제조되고, 서로 다른 방사용액을 내측관(10) 및 상기 내측관(10)의 외부에 구비된 외측관(20)을 구비한 이중 노즐을 통해 토출시켜 전기방사를 수행할 수 있다. 이 경우, 내측관(10) 및 외측관(20)을 통해 방사된 서로 다른 고분자화합물은 서로 섞이지 않고 경계면을 형성하는 나노섬유로 구현된 나노섬유웹을 제조할 수 있다. A method for manufacturing a nanofiber having a coating layer according to the present invention has a clear boundary, and a known spinning method that prevents different polymer compounds from being mixed and spun can be used. It can be manufactured by performing double nozzle electrospinning as described above. That is, a double nozzle having an
이때, 상기 나노섬유는 제1섬유형성고분자화합물을 포함하는 제2방사용액으로 상기 내측관을 통해 토출되어 구현되며, 상기 피복층은 제2섬유형성고분자화합물 및/또는 기능성 고분자화합물을 포함하는 기능성물질을 포함한 제1방사용액이 외측관을 통해 토출되어 구현됨으로써, 서로 다른 고분자화합물의 불균일한 혼합으로 인한 각 물성의 저하를 방지할 수 있고 나아가, 나노섬유 및 피복층의 경계면을 기준으로 서로 다른 고분자화합물 각각이 분리된 채 균일하게 혼합되어, 필터여재의 효율성을 제고할 수 있는 기능성을 가지는 적어도 두 종 이상의 고분자화합물을 단일 여재 내에서 구현할 수 있다. In this case, the nanofiber is implemented by being discharged through the inner tube as a second spinning solution containing the first fiber-forming polymer compound, and the coating layer is a second fiber-forming polymer compound and/or a functional material containing a functional polymer compound. As the first spinning solution including At least two or more types of high molecular compounds each having the functionality of being separated and uniformly mixed to improve the efficiency of the filter medium can be implemented in a single filter medium.
일예로, 상기 내측관(10)을 통해 방사되는 제2방사용액은 소수성 섬유형성성분으로 폴리비닐플루오라이드를 포함할 수 있고, 상기 외측관(20)을 통해 방사되는 제1방사용액은 친수성 섬유형성성분으로 폴리비닐알코올을 포함할 수 있다.For example, the second spinning solution spun through the
이때 상기 친수성 섬유형성성분과 소수성 섬유형성성분 및 용매의 함량은 제조된 필터여재의 친수 특성 및 소수 특성을 목적하는 산업군에 적절하도록 선택될 수 있으므로, 특별히 제한하지 않지만 일 예로 상기 친수성 섬유형성성분과 소수성 섬유형성성분 1: 0.2 ~ 1.5 의 중량비를 가질 수 있다. 다른 실시예로 상기 방사용액은 섬유형성성분으로 불소계 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 불소계 화합물은 방사용액에 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 8 ~ 20중량%로 포함됨이 좋고, 만일 불소계 화합물이 5 중량% 미만일 경우 섬유로 형성되기 어려우며, 방사 시 섬유상으로 방사되지 않고 액적상태로 분사되어 필름상을 형성하거나 방사가 이루어지더라도 비드가 많이 형성되고 용매의 휘발이 잘 이루어지지 않아 후술하는 캘린더링 공정에서 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 만일 불소계 화합물이 30 중량% 초과할 경우 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없을 수 있다.In this case, the content of the hydrophilic fiber-forming component, the hydrophobic fiber-forming component, and the solvent may be selected to be appropriate for an industrial group for which the hydrophilic and hydrophobic properties of the prepared filter media are desired, but is not particularly limited, but for example, the hydrophilic fiber-forming component and the Hydrophobic fiber-forming component 1: It may have a weight ratio of 0.2 to 1.5. In another embodiment, the spinning solution may include a fluorine-based compound as a fiber-forming component, and the fluorine-based compound is preferably included in the spinning solution in an amount of 5 to 30% by weight, preferably 8 to 20% by weight, and if the fluorine-based compound is If it is less than 5% by weight, it is difficult to form into fibers, and when spinning, it is not spun into fibers but is sprayed in the form of droplets to form a film or even when spinning, a lot of beads are formed and the solvent is not volatilized well, so calendering to be described later In the process, clogging of pores may occur. In addition, if the fluorine-based compound exceeds 30% by weight, the viscosity rises and solidification occurs on the surface of the solution, making it difficult to spin for a long time, and the fiber diameter may increase so that it may not be possible to make a fibrous shape having a size of micrometers or less.
또한, 일 예에 따라 상기 제1방사용액 및 제2방사용액은 용매를 더 포함할 수 있다. In addition, according to an example, the first spinning solution and the second spinning solution may further include a solvent.
상기 용매는 섬유형성성분인 용해시키면서 침전물을 생성시키지 않고 후술하는 나노섬유의 방사성에 영향을 미치지 않는 용매의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나 바람직하게는 γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 아세톤 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 예로 상기 용매는 디메틸아세트아미드와 아세톤의 혼합용매일 수 있다.The solvent may be used without limitation in the case of a solvent that does not form a precipitate while dissolving the fiber-forming component and does not affect the radioactivity of nanofibers to be described later, but is preferably γ-butyrolactone, cyclohexanone, 3-hexanone , 3-heptanone, 3-octanone, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, acetone dimethylsulfoxide, may include any one or more selected from the group consisting of dimethylformamide. For example, the solvent may be a mixed solvent of dimethylacetamide and acetone.
상기 제조된 방사용액은 공지된 전기방사장치 및 방법을 통해 나노섬유로 제조될 수 있으며, 예를 들어 상기 전기방사장치는 방사노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩 복수개로 구비하거나 노즐이 복수개인 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용해도 무방하다. 또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다.The prepared spinning solution may be manufactured into nanofibers through a known electrospinning device and method. For example, the electrospinning device uses an electrospinning device having a single spinning pack with one spinning nozzle, or is mass-produced. For this purpose, an electrospinning device having a plurality of single spinning packs or a spinning pack having a plurality of nozzles may be used. In addition, in the electrospinning method, dry spinning or wet spinning having an external coagulation bath can be used, and there is no limitation according to the method.
이때 상기 (1) 단계에서 방사노즐은 최외측관을 더 포함하는 삼중노즐일 수있고, 상기 최외측관으로 에어를 더 분사하여 나노섬유를 방사할 수 있다. 즉 도 8b에 도시된 것과 같이 외측관(20) 외부에 에어를 방사하는 최외측관(30)을 구비시켜 에어전기방사함으로써, 상술한 것과 같이 나노섬유웹의 두께에 따른 각 영역(제1내지 제3영역)에 포함된 나노섬유 및 피복층의 두께를 균일하게 형성시킬 수 있으며, 최외측관(30)을 통해 방사되는 에어로 인한 나노섬유의 사절을 방지함과 동시에 표면 거칠기를 제어하여 표면이 매끄러운 나노섬유를 얻을 수 있다.In this case, the spinning nozzle in step (1) may be a triple nozzle further comprising an outermost tube, and further spraying air to the outermost tube may spin nanofibers. That is, by air electrospinning by providing the
다음, 본 발명에 따른 (2) 단계로써, 상기 제조된 나노섬유웹의 일면에 제1지지체를 합지하는 단계를 수행한다. 이때 상기 (2) 단계 수행 전에, (2-1) 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계 및 (2-2) 상기 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 상기 합지된 나노섬유웹 및 제2지지체를 배치시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.Next, as the step (2) according to the present invention, the step of laminating the first support on one surface of the prepared nanofiber web is performed. At this time, before performing the step (2), (2-1) laminating the nanofiber web and the second support and (2-2) laminating the second support on both sides of the first support so that the second support comes into contact with the first support. It may be carried out including the step of disposing the nanofiber web and the second support.
먼저 상기 (2-1) 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계로 상기 제2지지체가 저융점 복합섬유로 구현된 것일 경우 상기 캘린더링 공정을 통하여 나노섬유웹과 제2지지체의 열융착을 통한 결속을 동시에 진행시킬 수 있다. First, in the step of (2-1) laminating the nanofiber web and the second support, when the second support is implemented as a low-melting composite fiber, thermal fusion of the nanofiber web and the second support is performed through the calendering process. Binding can be carried out simultaneously.
또한, 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키기 위해 별도의 핫멜트 파우더나 핫멜트 웹을 더 개재시킬 수도 있다. 이때 가해지는 열은 60 ~ 190℃일 수 있으며, 압력은 0.1 ~ 10kgf/㎠로 가할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나 결속을 위하여 별도 더해지는 핫멜트 파우더와 같은 성분들은 흄(Hum)을 생성시키거나 지지체간, 지지체와 나노섬유간 합지공정에서 용융되어 기공을 폐쇄시키는 경우가 빈번히 발생하여 초도 설계된 필터여재의 유량을 달성할 수 없을 수 있다. 또한, 수처리과정에서 용해될 수 있어서 환경적으로 부정적 문제를 야기시킬 수 있어서 바람직하게는 포함시키지 않고 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키는 것이 좋다. In addition, a separate hot melt powder or hot melt web may be further interposed in order to bind the second support and the nanofiber web. At this time, the applied heat may be 60 ~ 190 ℃, the pressure may be applied at 0.1 ~ 10kgf / ㎠, but is not limited thereto. However, components such as hot melt powder, which are added separately for binding, generate hum or are melted in the laminating process between supports and between supports and nanofibers to close pores frequently, so that the flow rate of the first designed filter media is achieved. may not be able to In addition, it is preferable to bind the second support and the nanofiber web without including it because it can be dissolved in the water treatment process and cause negative environmental problems.
다음, 본 발명에 따른 (2) 단계로써, 상기 제조된 나노섬유웹의 일면에 제1지지체를 합지하는 단계를 수행한다. 이때 상기 (2) 단계는, (2-1) 제2지지체 및 나노섬유웹을 합지하고, 합지된 제2지지체 및 나노섬유웹 양면에 제1지지체를 배치하는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.Next, as the step (2) according to the present invention, the step of laminating the first support on one surface of the prepared nanofiber web is performed. In this case, the step (2), (2-1) laminating the second support and the nanofiber web, and further comprising the step of arranging the first support on both sides of the laminated second support and the nanofiber web can be performed .
상기 (2-1) 단계는 제2지지체 및 나노섬유웹을 합지하는 단계로 상기 제2지지체가 저융점 복합섬유로 구현된 것일 경우 상기 캘린더링 공정을 통하여 나노섬유웹과 제2지지체의 열융착을 통한 결속을 동시에 진행시킬 수 있다. The step (2-1) is a step of laminating the second support and the nanofiber web. When the second support is implemented as a low-melting composite fiber, the nanofiber web and the second support are thermally fused through the calendering process. Binding can be carried out at the same time.
또한, 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키기 위해 별도의 핫멜트 파우더나 핫멜트 웹을 더 개재시킬 수도 있다. 이때 가해지는 열은 60 ~ 190℃일 수 있으며, 압력은 0.1 ~ 10kgf/㎠로 가할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나 결속을 위하여 별도 더해지는 핫멜트 파우더와 같은 성분들은 흄(Hum)을 생성시키거나 지지체간, 지지체와 나노섬유간 합지공정에서 용융되어 기공을 폐쇄시키는 경우가 빈번히 발생하여 초도 설계된 필터여재의 유량을 달성할 수 없을 수 있다. 또한, 수처리과정에서 용해될 수 있어서 환경적으로 부정적 문제를 야기시킬 수 있어서 바람직하게는 포함시키지 않고 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키는 것이 좋다. In addition, a separate hot melt powder or hot melt web may be further interposed in order to bind the second support and the nanofiber web. At this time, the applied heat may be 60 ~ 190 ℃, the pressure may be applied at 0.1 ~ 10kgf / ㎠, but is not limited thereto. However, components such as hot melt powder, which are added separately for binding, generate hum or are melted in the laminating process between supports and between supports and nanofibers to close pores frequently, so that the flow rate of the first designed filter media is achieved. may not be able to In addition, it is preferable to bind the second support and the nanofiber web without including it because it can be dissolved in the water treatment process and cause negative environmental problems.
다음으로, 상기 합지된 제2지지체 및 나노섬유웹 양면에 제1지지체를 배치할 수 있다. 이때, 상기 합지된 제2지지체 및 나노섬유웹을 적층시키는 단계 및 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 제1지지체 및 제2지지체를 융착시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. Next, the first support may be disposed on both sides of the laminated second support and the nanofiber web. In this case, the step of laminating the laminated second support and the nanofiber web and applying any one or more of heat and pressure may be performed including the step of fusion bonding the first support and the second support.
상기 단계에서의 열 및/또는 압력을 가하는 구체적인 방법은 공지의 방법을 채택할 수 있으며, 이에 대한 비제한적이 예로써 통상의 캘린더링 공정을 사용할 수 있고 이때 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃일 수 있다. 또한, 캘린더링 공정을 수행할 경우 이를 몇 차로 나누어 복수 회 실시할 수도 있고, 예를 들어 1차 캘린더링 후 2차 캘린더링을 실시할 수도 있다. 이때, 각 캘린더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력의 정도는 동일하거나 상이할 수 있다. (2-1) 단계를 통하여 제2지지체와 제1지지체간에 열융착을 통한 결속이 일어날 수 있으며 별도의 접착제나 접착층를 생략할 수 있는 이점이 있다.A specific method of applying heat and/or pressure in the above step may adopt a known method, and a conventional calendering process may be used as an example, non-limiting example, and the temperature of the heat applied at this time is 70 to 190 ° C. can In addition, when performing the calendering process, it may be divided into several divisions and performed a plurality of times, for example, the second calendering may be performed after the first calendering. In this case, the degree of heat and/or pressure applied in each calendering process may be the same or different. Through the step (2-1), bonding can occur between the second support and the first support through thermal fusion, and there is an advantage that a separate adhesive or adhesive layer can be omitted.
다음, 본 발명은 상술한 제조방법을 통해 제조된 필터여재를 포함하여 구현된 필터유닛을 포함한다.Next, the present invention includes a filter unit implemented by including the filter media manufactured through the above-described manufacturing method.
도 7a와 같이 상기 필터여재(1000)는 평판형 필터유닛(2000)으로 구현될 수 있다. 구체적으로 상기 평판형 필터유닛(2000)은 필터여재(1000) 및 상기 필터여재(1000)의 테두리를 지지하는 지지프레임(1100)을 포함하며, 상기 지지프레임(1100)의 어느 일영역에는 필터여재(1000)의 외부와 내부 간 압력차를 구배시킬 수 있는 흡입구(1110)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 지지프레임(1100)에는 나노섬유웹(101,102)에서 여과된 여과액이 필터여재(1000) 내부의 제2지지체/제1지지체가 적층된 지지체(200)를 거쳐 외부로 유출될 수 있도록 하는 유로가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 7A , the
구체적으로 도 7a와 같은 필터유닛(2000)은 상기 흡입구(1110)를 통해 높은 압력의 흡입력을 가할 경우 도 7b와 같이 필터여재(1000)의 외부에 배치되는 피여과액(P)이 필터여재(1000)의 내부를 향하게 되고, 나노섬유웹(101,102)을 거쳐 여과된 여과액(Q1)은 제2지지체/제1지지체가 적층된 지지체(200)를 통해 형성된 유로를 따라 흐른 뒤 외부프레임(1100)에 구비된 유로(E)로 유입되고, 유입된 여과액(Q2)은 상기 흡입구(1110)를 통해 외부로 유출될 수 있다. Specifically, in the
또한, 도 7a와 같은 평판형 필터유닛(2000)은 복수개가 하나의 외부케이스에 소정의 간격을 두고 이격하여 구비되는 필터모듈을 구현할 수 있고, 이와 같은 필터모듈이 다시 복수개로 적층/블록화 하여 대형 수처리 장치를 구성할 수도 있다. In addition, the plate-
이상에서 본 발명의 일 실시예에 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.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.
101,102,111,112: 나노섬유웹 111a, 112a: 나노섬유
121,122: 제2지지체 130: 제1지지체
1000: 필터여재 2000,2000': 필터유닛101,102,111,112:
121,122: second support 130: first support
1000: filter
Claims (22)
상기 제1지지체의 일면에 배치되며, 기능성 물질을 포함하는 피복층이 외부 표면을 둘러싸는 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹; 및 상기 제1지지체 및 나노섬유웹 사이에 개재된 다공성 제2지지체;를 포함하며,
상기 나노섬유웹은 제1지지체와 접하는 면으로부터 두께방향으로 제1영역 내지 제3영역으로 구분되고, 상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 1 내지 수학식 3의 값이 각각 0.98 ~ 1.02이고,
상기 제1지지체의 평량은 250 ~ 800g/㎡이고 상기 제2지지체의 평량은 35 ~ 80g/㎡이며,
상기 제1지지체의 두께는 전체 두께의 90% 이상인 필터여재:
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
a porous first support;
a nanofiber web having a three-dimensional network structure disposed on one surface of the first support and formed of nanofibers in which a coating layer including a functional material surrounds the outer surface; and a porous second support interposed between the first support and the nanofiber web.
The nanofiber web is divided into first to third areas in the thickness direction from the surface in contact with the first support, and the first to third areas have values of Equations 1 to 3 of 0.98 to 1.02, respectively. ego,
The basis weight of the first support is 250 ~ 800 g / ㎡, and the basis weight of the second support is 35 ~ 80 g / ㎡,
The thickness of the first support is 90% or more of the total thickness of the filter media:
[Equation 1]
[Equation 2]
[Equation 3]
상기 나노섬유웹은 나노섬유의 교차로 형성된 다수 개의 기공을 포함하고,
상기 제1영역 내지 제3영역은 하기 수학식 4 내지 수학식 6의 값이 각각 0.98 ~ 1.02인 필터여재.
[수학식 4]
[수학식 5]
[수학식 6]
The method of claim 1,
The nanofiber web includes a plurality of pores formed by the intersection of nanofibers,
In the first to third regions, the values of Equations 4 to 6 are 0.98 to 1.02, respectively.
[Equation 4]
[Equation 5]
[Equation 6]
상기 나노섬유는 소수성 고분자화합물인 제1고분자화합물을 포함하고, 상기 피복층은 친수성 고분자화합물인 제2고분자화합물을 포함하는 필터여재.The method of claim 1,
The nanofiber includes a first polymer compound that is a hydrophobic polymer compound, and the coating layer includes a second polymer compound that is a hydrophilic polymer compound.
상기 나노섬유웹은 내측관, 외측관 및 최외측관을 포함하는 방사노즐의 내측관을 통해 섬유형성고분자화합물을 포함하는 제2방사용액이 전기방사 되고, 상기 외측관을 통해 기능성 물질을 포함하는 제1방사용액이 전기방사 되며, 최외측관을 통해 에어를 분사시켜 형성된 것인 필터여재.The method of claim 1,
In the nanofiber web, a second spinning solution containing a fiber-forming polymer compound is electrospun through an inner tube of a spinning nozzle including an inner tube, an outer tube, and an outermost tube, and a functional material is provided through the outer tube. A filter medium formed by spraying air through the outermost tube, in which the first spinning solution is electrospun.
필터여재에서 여과된 여과액이 외부로 유출되도록 하는 유로를 구비하고, 상기 필터여재의 테두리를 지지하는 지지프레임; 을 포함하는 평판형 필터유닛.A filter medium according to any one of claims 1 to 4; and
a support frame having a flow path through which the filtrate filtered from the filter medium flows out to the outside, and supporting an edge of the filter medium; A flat filter unit comprising a.
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