KR102430207B1 - 스파이럴형 막 엘리먼트 - Google Patents

Abstract

제한이 있는 외경을 갖는 막 엘리먼트의 운전 에너지를 저감할 수 있는 스파이럴형 막 엘리먼트를 제공한다. 대향하는 분리막 사이에 투과측 유로재가 개재하는 복수의 막 리프와, 상기 막 리프 사이에 개재하는 공급측 유로재와, 상기 막 리프 및 상기 공급측 유로재를 권취한 유공(有孔)의 중심관과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 밀봉부를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트로서, 하기의 식으로부터 구해지는 효율 지수(E)가 0.005∼0.10이고, 상기 공급측 유로재의 두께가 10 mil∼110 mil인 스파이럴형 막 엘리먼트. 효율 지수: E=0.0024*X-0.2373+(Y/(D²*L))(식 중, X는 상기 공급측 유로재의 두께[mil]이고, Y는 상기 분리막의 유효 막 면적[ft²]이며, D는 막 엘리먼트의 외경[inch]이고, L은 막 엘리먼트의 길이[inch]이다.)

Description

스파이럴형 막 엘리먼트

본 발명은 액체 중에 부유 또는 용존하고 있는 성분을 분리하는 스파이럴형 막 엘리먼트(이하, 「막 엘리먼트」라고 약칭하는 경우가 있음)에 관한 것으로, 규격화되어 제한이 있는 외경을 갖는 막 엘리먼트의 운전 에너지를 저감하기 위한 기술로서 유용하다.

최근, 수자원을 안정적으로 확보하는 것이 어려운 건조·반건조 지역의 연안부 대도시에 있어서는 해수를 탈염하여 담수화하는 것이 시도되고 있다. 또한 수자원이 부족한 지역에서는 공업 배수나 가정 배수를 정화하여 재이용하는 시도가 이루어지고 있다. 또한 최근에는, 유전(油田) 플랜트 등으로부터 나오는 유분이 혼합된 탁질도가 높은 배수로부터 유분이나 염분을 제거함으로써, 이러한 물을 재이용한다고 하는 대처도 시도되고 있다.

이러한 수처리에 이용하는 막 엘리먼트로서는, 도 1의 (a) 내지 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 대향하는 분리막(1) 사이에 투과측 유로재(3)가 개재하는 복수의 막 리프(L)와, 막 리프(L) 사이에 개재하는 공급측 유로재(2)와, 막 리프(L) 및 공급측 유로재(2)를 권취한 유공(有孔)의 중심관(5)과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 밀봉부(11, 12)를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트가 알려져 있다.

이러한 막 엘리먼트에서는, 운전 비용이나 에너지 효율 등의 면에서 투수성을 향상시키는 것이 중요하고, 그를 위해서는 분리막의 유효 막 면적을 높이는 것이 유효하다. 그러나, 스파이럴형 막 엘리먼트의 외경은, 규격화되어 있기 때문에, 상기 규격에 따른 외경의 제한이 있으므로, 스파이럴형 막 엘리먼트의 외경을 유지하면서, 유효 막 면적을 높일 필요가 있었다.

막 엘리먼트의 유효 막 면적을 높이는 기술로서는, 예컨대 특허문헌 1에는, 투과측 유로재를 얇게 함으로써, 분리막의 충전 밀도를 올려, 유효 막 면적을 높이는 수법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 대향하는 분리막 사이에 존재하는 투과수 유로가 좁아짐으로써, 압력 손실이 보다 커지기 때문에, 막 면적에 비례한 투수성의 향상은 기대할 수 없다.

또한, 특허문헌 2에는, 중심관과 막 리프가 접착하는 밀봉부만, 접착제의 도공폭을 크게 하고, 다른 밀봉부의 도포폭을 상대적으로 작게 함으로써, 막 엘리먼트 전체의 유효 막 면적을 높이는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제2-218421호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2015-150545호 공보

그러나, 종래부터, 막 리프의 밀봉부의 폭을 최대한 작게 하는 연구가 되고 있고, 특허문헌 2와 같이, 막 엘리먼트의 제조 공정에 있어서, 부분적으로 밀봉부의 도공폭을 변경하는 방법에서는, 비약적인 유효 막 면적의 증가는 기대할 수 없다.

한편, 공급측 유로재를 얇게 함으로써도, 충전되는 분리막의 유효 막 면적을 크게 하는 것이 가능하다. 그러나, 공급측 유로재를 얇게 하면, 막 엘리먼트의 입구-출구의 압력 손실이 증가하고, 운전 에너지의 증가에 의해, 운전 비용이 커진다고 하는 문제가 발생한다.

이상과 같이, 외경에 제약이 있는 막 엘리먼트에 있어서, 종래 기술에서는, 유로재의 두께를 작게 하여 유효 막 면적을 증가시키면, 압력 손실의 증가 등에 의해, 운전 에너지가 증가한다고 하는 문제가 발생하기 때문에, 이러한 이율 배반되는 과제를 동시에 해결할 필요가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 제한이 있는 외경을 갖는 막 엘리먼트의 단위 조수량(造水量)당의 운전 에너지를 저감할 수 있는 스파이럴형 막 엘리먼트를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 스파이럴형 막 엘리먼트의 운전 에너지가, 공급측 유로재의 두께와 분리막의 유효 막 면적 등으로부터 계산되는 효율 지수와 상관성이 높은 것을 발견하고(도 6 참조), 이 효율 지수를 종래품보다 높이는 수법을 취함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 대향하는 분리막 사이에 투과측 유로재가 개재하는 복수의 막 리프와, 상기 막 리프 사이에 개재하는 공급측 유로재와, 상기 막 리프 및 상기 공급측 유로재를 권취한 유공의 중심관과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 밀봉부를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트로서, 하기의 식으로부터 구해지는 효율 지수(E)가 0.005∼0.10이고, 상기 공급측 유로재의 두께가 10 mil∼110 mil인 것을 특징으로 한다.

효율 지수: E=0.0024*X-0.2373+(Y/(D²*L))

(식 중, X는 상기 공급측 유로재의 두께[mil]이고, Y는 상기 분리막의 유효 막 면적[ft²]이며, D는 엘리먼트의 외경[inch]이고, L은 엘리먼트의 길이[inch]이다.)

한편, 본 명세서에 있어서, [ft²], [mil], [inch] 등의 SI 단위 이외의 단위가 사용되고 있으나, 이들 단위는 본 발명의 기술 분야에서 상용되고 있고, 당업자에 의해 이해되기 쉬운 단위이다.

종래의 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서도, 분리막의 유효 막 면적을 증가시키는 시도가 존재하였으나, 분리막의 유효 막 면적 Y[ft²]를 엘리먼트의 체적(D²*L)으로 나눈 값은, 공급측 유로재의 두께 X[mil]에 대해, Y/(D²*L)=-0.0024*X+0.2373의 관계가 한계로 되어 있었다. 이 한계를 넘기 위해서, 본 발명에서는, 분리막을 충전할 때에 충전 밀도에 가장 영향을 주는 부분인 양단 밀봉부의 두께를, 종래의 값보다 작은 값으로 하거나, 분리막의 두께를 작게 하거나, 그 외의 개변을 행함으로써, 막 엘리먼트의 체적당의 유효 막 면적을 높임으로써, 단위 조수량당의 운전 에너지를 저감할 수 있었다. 또한, 양단 밀봉부의 두께를 종래의 값보다 작게 함으로써, 동일한 유효 막 면적의 경우에, 보다 두꺼운 공급측 유로재를 사용할 수 있고, 막 엘리먼트의 입구-출구의 압력 손실을 보다 작게 함으로써, 운전 에너지를 저감할 수 있게 된다.

상기에 있어서, 상기 분리막은, 다공성 지지체의 표면에 분리 기능층을 갖고, 두께가 80 ㎛∼100 ㎛인 복합 반투막인 것이 바람직하다. 이러한 얇은 복합 반투막에서는, 강도를 갖게 하기 위해서, 지지체인 부직포의 밀도를 높게 할 필요가 있고, 또한 막 엘리먼트를 제조할 때에는, 복합 반투막의 함몰이 발생하지 않도록, 밀도가 높은 투과측 유로재를 사용할 필요가 있다. 이러한 고밀도의 재료를 사용하는 경우, 접착제가 분리막의 지지체나 투과측 유로재에 함침하기 어렵고, 막 리프의 밀봉부의 두께가 커지기 쉽기 때문에, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트와 같이, 양단 밀봉부의 두께를 얇게 하는 것이, 유효 막 면적을 높이는 데에 있어서 특히 유효해진다.

이것으로부터, 본 발명에서는, 상기 복합 반투막은, 상기 막 리프의 외측면에 상기 분리 기능층이 배치되어 있고, 상기 다공성 지지체는, 밀도가 0.85 g/㎤∼1.0 g/㎤인 부직포층의 한쪽 면에 폴리머 다공질층을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 투과측 유로재는, 밀도가 0.4 g/㎤∼0.8 g/㎤의 트리코 편물인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 상기 투과측 유로재는, 세로 방향으로 직선형으로 반복하는 루프에 의해 형성되는 복수의 이랑과, 이들 이랑끼리의 사이에 존재하는 복수의 홈을 갖는 트리코 편물에 의해 형성되며, 25 ㎜당의 홈 수(wale)×{이랑 폭(㎜)/홈 폭(㎜)}으로부터 계산되는 막 지지 지수가 60 이상인 것이 보다 바람직하다. 이러한 투과측 유로재를 이용함으로써, 상기한 바와 같이 보다 얇은 분리막을 이용한 경우에도, 막 엘리먼트의 저지율을 보다 높게 유지할 수 있고, 게다가 분리막의 변형에 의한 투과측 유로의 폐색에 의한 투수량의 저하도, 억제할 수 있기 때문에, 막 엘리먼트의 운전 에너지를 보다 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 도시한 도면이며, (a)는 일부를 분해한 사시도, (b)는 막 리프의 단부를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 제조 공정의 일례를 도시한 도면이며, (a)는 분리막 유닛의 평면도이고, (b)는 분리막 유닛의 정면도이며, (c)는 분리막 유닛을 적층하여 권취하기 전의 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 막 리프 및 공급측 유로재가 중심관에 권취된 권취체의 일례를 도시한, 일부를 절결한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 투과측 유로재의 일례를 도시한 도면이며, (a)는 저면도, (b)는 루프와 경사실의 관계를 모식적으로 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트의 투과측 유로재의 다른 예를 도시한 저면도이며, (a)는 덴비 편물(클로즈드 루프)의 예를, (b)는 덴비 편물(오픈 루프)의 예를 도시하고 있다.
도 6은 실시예와 비교예에 있어서의 효율 지수(E)와 펌프 운전 에너지의 관계를 도시한 그래프이다.

(스파이럴형 막 엘리먼트)

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 도 1의 (a) 내지 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 대향하는 분리막(1) 사이에 투과측 유로재(3)가 개재하는 복수의 막 리프(L)와, 막 리프(L) 사이에 개재하는 공급측 유로재(2)와, 막 리프(L) 및 공급측 유로재(2)를 권취한 유공의 중심관(5)과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 밀봉부를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 밀봉부가 양단 밀봉부(11)와 외주측 밀봉부(12)를 포함하는 예를 도시한다.

밀봉부 중, 양단 밀봉부(11)는, 막 리프(L)의 축심 방향(A1)의 양측에 있어서의 2변 단부를 접착제로 밀봉한 것이다. 외주측 밀봉부(12)는, 막 리프(L)의 외주측 선단의 단부를 접착제로 밀봉한 것이다.

또한, 본 발명에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유공의 중심관(5)과 막 리프(L)의 기단부를 접착제로 밀봉한 중앙측 밀봉부(13)를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 막 엘리먼트는, 이러한 중앙측 밀봉부(13)를 통해, 막 리프(L) 및 공급측 유로재(2)가 중심관(5)에 권취된 권취체(R)를 갖고 있다.

상기한 권취체(R)는, 예컨대 도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)에 도시된 공정에 의해 제조할 수 있다. 도 2의 (a)는 분리막 유닛(U)의 평면도이고, 도 2의 (b)는 분리막 유닛(U)의 정면도이며, 도 2의 (c)는 분리막 유닛(U)을 적층하여 권취하기 전의 상태를 도시한 정면도이다. 또한, 도 3은 막 리프(L) 및 공급측 유로재(2)가 중심관(5)에 권취된 권취체(R)의 일례를 도시한, 일부를 절결한 사시도이다.

먼저, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 분리막(1)을 둘로 접은 것 사이에 공급측 유로재(2)를 배치한 것과 투과측 유로재(3)를 포개고, 양단 밀봉부(11)와 외주측 밀봉부(12)를 형성하기 위한 접착제(4, 6)를, 투과측 유로재(3)의 축심 방향(A1)의 양단부 및 권취의 선단부에 도포한 분리막 유닛(U)을 준비한다. 이때, 분리막(1)의 접음선 부분에 보호 테이프를 부착해도 좋다.

접착제(4, 6)로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 종래 공지의 것을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 핫멜트 접착제 등, 종래 공지의 어느 접착제도 사용할 수 있다.

다음으로, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 다른 것보다 연장된 부분을 갖는 투과측 유로재(3) 위에, 막 리프(L)와 동수의 분리막 유닛(U)을 적층하여, 분리막 유닛(U)의 적층체를 준비한다. 이때, 가장 하측의 투과측 유로재(3)의 연장 부분의 축심 방향(A1)의 양단부에도 접착제를 도포해 둠으로써, 중앙측 밀봉부(13)를 형성할 수 있다.

계속해서, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 유공의 중심관(5)을 화살표의 방향으로 회전시켜, 복수의 분리막 유닛(U)을 중심관(5)에 권취한다. 이때, 접착제(4, 6)가, 대향하는 분리막(1)과 투과측 유로재(3)를 접착함으로써, 양단 밀봉부(11)와 외주측 밀봉부(12)를 갖는 막 리프(L)가 형성된다.

그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 막 리프(L) 및 공급측 유로재(2)가 중심관(5)에 권취된 권취체(R)가 형성된다. 밀봉 후의 권취체(R)는, 축심 방향(A1)의 길이를 조정하기 위해서, 양단부의 트리밍 등을 행해도 좋다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 권취체(R)의 상류측에는, 예컨대 시일 캐리어 등의 상류측 단부재(10)가 설치되고, 하류측에는, 필요에 따라 텔레스코프 방지재 등의 하류측 단부재(20)가 설치된다. 또한, 막 엘리먼트에는, 시일재, 보강재, 외장재 등을 필요에 따라 설치할 수 있다.

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 막 리프(L)의 밀봉부가 양단 밀봉부(11)를 갖고 있고, 그 양단 밀봉부(11)의 두께(T1)가, 바람직하게는 390 ㎛∼540 ㎛이며, 보다 바람직하게는 400 ㎛∼510 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 430 ㎛∼490 ㎛이다.

또한, 외주측 밀봉부(12)를 갖는 경우, 막 리프(L)의 외주측 밀봉부(12)의 두께(T2)가, 390 ㎛∼540 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 ㎛∼510 ㎛이며, 더욱 바람직하게는 430 ㎛∼490 ㎛이다. 한편, 양단 밀봉부(11)의 두께(T1)와, 외주측 밀봉부(12)의 두께(T2)는, 동일해도 상이해도 좋다.

양단 밀봉부(11)의 두께(T1)와 외주측 밀봉부(12)의 두께(T2)는, 접착제의 도포량이나 점도, 온도 등에 의해 조정하는 것도 가능하지만(물론, 부재의 두께에 의해서도 조정 가능하다.), 상기한 권취체(R)를 형성할 때의 감김압에 의해 조정하는 것이 바람직하다. 감김압은, 예컨대 분리막 유닛(U)을 중심관(5)에 권취할 때에, 중심관(5)의 방향으로 압박되는 닙롤의 닙압에 의해 조정할 수 있다. 그때, 중심관(5)을 회전시켜, 중심관(5)과 닙롤 사이를 분리막 유닛(U)이 통과할 때에, 분리막(1) 사이에 개재하는 접착제(4)가 가압됨으로써, 양단 밀봉부(11)의 두께(T1)가 변화한다. 또한, 마찬가지로, 분리막(1) 사이에 개재하는 접착제(6)가 가압됨으로써, 외주측 밀봉부(12)의 두께(T2)가 변화한다.

즉, 권취체(R)를 형성할 때의 감김압을 높임으로써, 두께(T1)를 종래의 값보다 작게 할 수 있고, 특히 두께가 얇은 복합 반투막을 사용하는 경우에, 이 방법은 유효하다. 즉, 얇은 복합 반투막에서는, 강도를 갖게 하기 위해서, 지지체인 부직포의 밀도를 높게 할 필요가 있고, 또한, 막 엘리먼트를 제조할 때에는, 복합 반투막의 함몰이 발생하지 않도록, 밀도가 높은 투과측 유로재(3)를 사용할 필요가 있다. 이러한 고밀도의 재료를 사용하는 경우, 접착제가 분리막(1)의 지지체나 투과측 유로재(3)에 함침하기 어렵고, 막 리프(L)의 밀봉부(11)의 두께(T1)가 커지기 쉽기 때문에, 감김압을 높임으로써, 두께(T1)를 소정의 범위로 조정하는 것이 유효해진다.

단, 감김압을 높일 때, 수지량을 그에 알맞은 최적의 양으로 조정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 감김압을 높였을 때에 수지폭이 크게 지나치게 확대되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 감김압을 지나치게 높이면, 중심관이 파괴되거나, 수지가 지나치게 확대되어 수지부의 밀도가 낮아져, 밀봉성이 떨어지는 경우가 있다.

본 발명에서는, 이러한 방법으로, 두께(T1)를 종래의 값보다 작게 하고, 두께가 얇은 복합 반투막을 사용하는 것이, 제한이 있는 외경을 갖는 막 엘리먼트 중의 유효 막 면적을 높이는 데에 있어서 바람직하다.

그리고, 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 상기와 같은 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서, 하기의 식으로부터 구해지는 효율 지수(E)가 0.005∼0.10인 것을 특징으로 한다.

효율 지수: E=0.0024*X-0.2373+(Y/(D²*L))

(식 중, X는 상기 공급측 유로재의 두께[mil]이고, Y는 상기 분리막의 유효 막 면적[ft²]이며, D는 막 엘리먼트의 외경[inch]이고, L은 막 엘리먼트의 길이[inch]이다.)

여기서, 막 엘리먼트의 외경 및 길이로서는, 외경 4인치 길이 40인치, 외경 8인치 길이 40인치, 외경 16인치 길이 40인치 등이 일반적이다.

막 엘리먼트에 있어서는, 시일 캐리어(단부재)가 외경이 가장 큰 부분이 되고, 시일 캐리어의 외경은, 외경 4인치에서는 99 ㎜∼100 ㎜, 외경 8인치에서는 200 ㎜∼201 ㎜, 외경 16인치에서는 402 ㎜가 일반적이다.

한편, 각 사이즈에 대응하는 막 엘리먼트의 중앙에서의 외경은, 예컨대 외경이 8인치인 경우가 194 ㎜∼195 ㎜이고, 외경이 16인치인 경우, 중앙에서의 외경이 395 ㎜∼399 ㎜이며, 외경이 4인치인 경우, 중앙에서의 외경이 89 ㎜∼92 ㎜인 것이 일반적이다.

또한, 막 엘리먼트의 길이는, 중심관(5)의 길이가 기준이 되고, 길이 40인치인 경우, 중심관(5)의 길이는 1015 ㎜∼1016 ㎜가 일반적이고, 그 경우에 중심관(5)과 평행한 방향의 분리막(1)의 폭은, 최대 976 ㎜ 정도인 것이 일반적이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 효율 지수(E)와 단위 조수량당의 운전 에너지는, 상관성이 높고, 운전 에너지를 저감시키는 관점에서, 효율 지수(E)는, 0.01 이상이 바람직하고, 0.02 이상이 보다 바람직하며, 0.03 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 막 엘리먼트의 내구성이나 파울링(fouling) 등의 관점에서, 효율 지수(E)의 상한으로서는, 0.08이 바람직하고, 0.06이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같이, 양단 밀봉부(11)의 두께(T1)를 작게 하는 방법이, 효율 지수(E)를 높이는 데에 있어서 특히 유효하지만, 그 외의 방법으로서, 분리막(1)의 두께를 얇게 하는 방법, 외주측 밀봉부(12)의 두께(T2)를 작게 하는 방법, 양단 밀봉부(11)의 폭을 작게 하는 방법, 외주측 밀봉부(12)의 폭을 작게 하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에서는, 분리막(1)으로서, 다공성 지지체의 표면에 분리 기능층을 갖고, 두께가 80 ㎛∼100 ㎛인 복합 반투막을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 복합 반투막은, 막 리프(L)의 외측면에 분리 기능층이 배치되어 있고, 다공성 지지체는, 밀도가 0.85 g/㎤∼1.0 g/㎤인 부직포층의 한쪽 면에 폴리머 다공질층을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 두께가 얇은 복합 반투막을 사용하는 경우, 특히, 투과측 유로재(3)로서, 밀도가 0.4 g/㎤∼0.8 g/㎤인 트리코 편물을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적인 스파이럴형 막 엘리먼트에 있어서는, 막 리프(L)는 15세트∼30세트 정도 권취되지만, 복합 반투막의 두께가 종래의 값보다 작은 경우, 20세트∼35세트의 막 리프(L)를 권취하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 복합 반투막의 유효 막 면적을 높일 수 있고, 단위 조수량당의 운전 에너지를 보다 저감할 수 있다.

상기 막 엘리먼트를 사용할 때에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공급액(7)은 막 엘리먼트의 한쪽의 단부면측으로부터 공급된다. 공급된 공급액(7)은, 공급측 유로재(2)를 따라 중심관(5)의 축심 방향(A1)에 평행한 방향으로 흐르고, 막 엘리먼트의 다른쪽의 단부면측으로부터 농축액(9)으로서 배출된다. 또한, 공급액(7)이 공급측 유로재(2)를 따라 흐르는 과정에서 분리막(1)을 투과한 투과액(8)은, 도면 중 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 투과측 유로재(3)를 따라 개공(5a)으로부터 중심관(5)의 내부로 유입되고, 이 중심관(5)의 단부로부터 배출된다.

공급측 유로재(2)는 일반적으로, 막면에 유체를 구석구석까지 공급하기 위한 간극을 확보하는 역할을 갖는다. 이러한 공급측 유로재(2)는, 예컨대 네트, 편물, 요철 가공 시트 등을 이용할 수 있고, 최대 두께가 0.1 ㎜∼3 ㎜ 정도의 것을 적절히 필요에 따라 이용할 수 있다. 이러한 공급측 유로재(2)에서는, 압력 손실이 낮은 것이 바람직하고, 또한 적당한 난류 효과를 발생시키는 것이 바람직하다. 또한, 유로재는 분리막의 양면에 설치하는데, 공급액측에는 공급측 유로재(2), 투과액측에는 투과측 유로재(3)로서, 상이한 유로재를 이용하는 것이 일반적이다. 공급측 유로재(2)에서는 눈이 성기고 두꺼운 네트형의 유로재를 이용하는 한편, 투과측 유로재(3)에서는 눈이 촘촘한 직물이나 편물의 유로재를 이용한다.

공급측 유로재(2)는, 해수 담수화나 배수 처리 등의 용도에 있어서, RO막이나 NF막을 이용하는 경우에, 상기한 둘로 접은 복합 반투막의 내면측에 설치된다. 공급측 유로재(2)의 구조는, 일반적으로 선형물을 격자형으로 배열한 그물코 구조의 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

구성하는 재료로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 이용된다. 이들 수지는 살균제나 항균제를 함유하고 있어도 좋다. 이 공급측 유로재(2)의 두께는, 두께가 지나치게 두꺼우면 막 엘리먼트에 수용할 수 있는 막의 양과 함께 투과량이 감소해 버리고, 반대로 지나치게 얇으면 오염 물질이 부착되기 쉬워지기 때문에, 투과 성능의 열화가 발생하기 쉬워진다.

본 발명에서는, 두께가 10 mil∼110 mil, 바람직하게는 15 mil∼50 mil인 공급측 유로재(2)를 사용함으로써, 유효 막 면적과 막 엘리먼트의 압력 손실의 밸런스가 양호해져, 막 엘리먼트의 단위 조수량당의 운전 에너지를 보다 저감할 수 있다.

중심관(5)은, 관 주위에 개공(5a)을 갖는 것이면 되고, 종래의 것을 어느 것이나 사용할 수 있다. 일반적으로 해수 담수화나 배수 처리 등에서 이용하는 경우에는, 분리막(1)을 거친 투과수가 벽면의 구멍으로부터 중심관(5) 중에 침입하여, 투과측 유로를 형성한다. 중심관(5)의 길이는 막 엘리먼트의 축 방향 길이보다 긴 것이 일반적이지만, 복수로 분할하는 등 연결 구조의 중심관(5)을 이용해도 좋다. 중심관(5)을 구성하는 재료로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 이용된다.

중심관(5)의 외경은, 막 엘리먼트의 외경에 따라 상이한 것이 일반적이고, 예컨대 4인치 직경의 경우에는 19 ㎜ 정도, 8인치 직경의 경우에는 39 ㎜ 정도, 16 인치 직경의 경우에는 88 ㎜ 정도이다.

이하, 본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는 복합 반투막과 투과측 유로재(3)에 대해, 상세히 서술한다.

(투과측 유로재)

투과측 유로재는, 해수 담수화나 배수 처리 등의 용도에 있어서, RO막이나 NF막을 이용하는 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이, 막 리프(L)에 있어서 대향하는 분리막(1) 사이에 개재하도록 설치된다. 이 투과측 유로재에는 막에 가해지는 압력을 막 배면으로부터 지지하고, 투과액의 유로를 확보하는 것이 요구된다.

본 발명에서는, 이러한 기능을 확보하기 위해서, 트리코 편물에 의해 투과측 유로재가 형성되어 있는 것이 바람직하고, 편물 형성 후에 수지 보강 또는 융착 처리된 트리코 편물인 것이 보다 바람직하다.

트리코 편물로서는, 싱글 덴비 편물, 더블 덴비 편물, 싱글 아틀라스 편물, 싱글 코드 편물, 더블 코드 편물(간단히 코드 편물이라고도 함) 등을 들 수 있으나, 본 발명에서는, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은, 코드 편물 혹은 덴비 편물로 분류되는 트리코 편물이 바람직하다. 한편, 도 4의 (a)에서는, 1개의 날실의 뜨기 형상을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 흑색으로 표기하고 있다. 또한, 도 4의 (b)에서는, 모식적으로 루프(3a)와 경사실(3d)의 관계를 도시하고 있다.

이들 트리코 편물은, 예컨대 도 4의 (a) 내지 도 4의 (b)에 도시된 코드 편물과 같이, 모두 세로 방향으로 직선형으로 반복하는 루프(3a)에 의해 형성되는 복수의 이랑(3b)과, 이들 이랑(3b)끼리의 사이에 존재하는 복수의 홈(3c)을 갖고 있다. 홈(3c)의 바닥부에는, 하나의 루프(3a)로부터 다음 루프(3a)에 날실을 연결하기 위한 경사실(3d)을 갖고 있다. 즉, 1개의 날실이 루프(3a)의 부분과 경사실(3d)의 부분으로 구성되어 있다.

또한, 도 5에는, 투과측 유로재의 다른 예를 도시하고 있고, (a)는 덴비 편물(클로즈드 루프)의 예를, (b)는 덴비 편물(오픈 루프)의 예를 도시하고 있다. 이들 예에 있어서도, 세로 방향으로 직선형으로 반복하는 루프(3a)에 의해 형성되는 복수의 이랑(3b)과, 이들 이랑(3b)끼리의 사이에 존재하는 복수의 홈(3c)을 갖고 있다. 홈(3c)의 바닥부에는, 하나의 루프(3a)로부터 다음 루프(3a)에 날실을 연결하기 위한 경사실(3d)을 갖고 있다. 즉, 1개의 날실이 루프(3a)의 부분과 경사실(3d)의 부분으로 구성되어 있다.

본 발명에 있어서의 투과측 유로재(3)는, 25 ㎜당의 홈 수(wale)×{이랑 폭(Wb)(㎜)/홈 폭(Wc)(㎜)}으로부터 계산되는 막 지지 지수가 60 이상인 것이 바람직하고, 60∼135인 것이 보다 바람직하며, 70∼120이 보다 바람직하다.

한편, 트리코 편물에 있어서의 홈 폭(Wc)은, 인접한 루프(3a)끼리의 간격이 가장 넓은 부분과 간격이 가장 좁은 부분의 평균값을 가리키는 것으로 한다. 실시예에 있어서는, 광학 현미경 사진으로부터, 인접한 루프(3a)끼리의 간격이 가장 넓은 부분과 간격이 가장 좁은 부분의 평균값을 측정하고, 이것을 10세트의 루프쌍에 대해 측정하며, 이들의 평균값을 구하고 있다. 한편, 트리코 편물이 수지 보강되어 있는 경우, 루프(3a)의 표면에 존재하는 수지의 두께를 더한 형상으로부터 구한 치수로 한다(이하의 각 치수에 대해서도 동일함).

또한, 이랑 폭(Wb)은, 루프(3a)의 가장 넓은 부분과 간격이 가장 좁은 부분의 평균값을 가리키는 것으로 한다. 실시예에 있어서는, 광학 현미경 사진으로부터, 루프(3a)의 가장 넓은 부분과 간격이 가장 좁은 부분의 평균값을 측정하고, 이것을 10세트의 루프쌍에 대해 측정하며, 이들의 평균값을 구하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 투과측 유로재(3)는, {홈 폭(Wc)(㎜)×홈 깊이(D)(㎜)×25 ㎜당의 홈 수(wale)}/25 ㎜당의 이랑(3b)을 형성하는 루프(3a)의 수(course)로부터 계산되는 유로 지수가, 0.18∼0.45(㎟)인 것이 특징이고, 유로 지수가 0.20∼0.40(㎟)인 것이 바람직하며, 0.22∼0.35(㎟)인 것이 보다 바람직하다.

한편, 트리코 편물에 있어서의 홈 깊이(D)는, 인접한 루프(3a)끼리의 사이에 존재하는 경사실(3d)의 표면으로부터, 루프(3a)의 가장 높은 부분까지의 높이를 가리키는 것으로 한다. 실시예에 있어서는, 광학 현미경 사진으로부터, 경사실(3d)의 표면으로부터 루프(3a)의 가장 높은 부분까지의 높이를 10세트의 루프쌍에 대해 측정하고, 이들의 평균값을 구하고 있다.

또한, 25 ㎜당의 홈 수(wale)는, 40∼60이 바람직하고, 이랑 폭(Wb)은, 0.2 ㎜∼0.4 ㎜가 바람직하다.

트리코 편물에 있어서의 홈 깊이(D)는, 0.10 ㎜∼0.15 ㎜가 바람직하고, 25 ㎜당의 이랑(3b)을 형성하는 루프(3a)의 수가, 40∼55가 바람직하다.

이들의 치수, 및 막 지지 지수 및 유로 지수는, 트리코 편물을 제조할 때의 뜨기 형식, wale과 course의 설정, 실 직경, 짜 넣음 시의 장력 등에 의해 조정할 수 있다.

투과측 유로재의 구성사(構成絲)로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 가공성과 생산성의 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하게 이용된다.

편물 형성 후에 수지 보강을 행하는 경우, 섬유 중에 수지를 함침하여 경화시키거나, 섬유 표면에 수지를 피복하여 경화시키는 방법 등을 들 수 있다. 보강에 사용하는 수지로서는, 멜라민 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

투과측 유로재의 구성사는, 모노필라멘트여도 멀티필라멘트여도 좋으나, 일정한 굵기의 구성사에 의해, 트리코 편물이 형성된다. 트리코 편물 중에서도, 직선형으로 연속되는 홈의 구조가 명확한 코드 편물이 바람직하다.

투과측 유로재의 두께는, 0.10 ㎜∼0.40 ㎜가 바람직하고, 0.15 ㎜∼0.35 ㎜가 보다 바람직하며, 0.20 ㎜∼0.30 ㎜가 더욱 바람직하다. 두께가 0.10 ㎜ 미만이면, 충분한 유로가 확보되기 어려워, 투과액의 압력 손실이 커진다고 하는 문제가 있다. 또한, 두께가 0.40 ㎜를 초과하면, 막 엘리먼트에 있어서의 복합 반투막의 유효 막 면적이 작아져, 투과액의 유량이 저하된다고 하는 문제가 발생한다. 투과측 유로재의 구성사는, 상기한 두께의 트리코 편물을 형성하는 데에 있어서, 0.1 ㎜∼0.15 ㎜가 바람직하다.

본 발명에서는, 트리코 편물에 있어서의 홈 폭(Wc)이 0.05 ㎜∼0.40 ㎜인 것이 바람직하고, 0.10 ㎜∼0.28 ㎜가 보다 바람직하다. 홈의 폭이 0.05 ㎜ 미만이면, 투과액의 압력 손실이 지나치게 커지는 경향이 있고, 홈의 폭이 0.40 ㎜를 초과하면, 복합 반투막의 변형에 의한 저지율의 저하가 발생하기 쉬워지는 경우가 있다.

한편, 트리코 편물에 있어서의 직선형으로 연속되는 홈의 폭은, 인접한 루프끼리의 간격이 가장 넓은 부분과 간격이 가장 좁은 부분의 평균값을 가리키는 것으로 한다. 마이크로스코프 사진으로부터, 10세트의 루프쌍에 대해 상기한 평균값을 측정하고, 그 10개의 평균값을 더욱 평균하여, 연속되는 홈의 폭을 구할 수 있다.

막 엘리먼트에 있어서 투과측 유로재를 배치하는 방향은, 어느 쪽이어도 좋으나, 직선형으로 연속되는 홈의 방향이 둘레 방향을 따른 방향으로 권취되어 있는 것이 바람직하다.

(복합 반투막)

본 발명에 있어서의 복합 반투막은, 다공성 지지체의 표면에 분리 기능층을 갖는 것이며, 다공성 지지체로서는, 부직포층의 한쪽 면에 폴리머 다공질층을 갖는 것이 바람직하다. 복합 반투막의 두께는 80 ㎛∼105 ㎛ 정도이고, 85 ㎛∼100 ㎛가 바람직하다.

이러한 복합 반투막은 그 여과 성능이나 처리 방법에 따라 RO(역침투)막, NF(나노 여과)막, FO(정침투)막이라고 불리고, 초순수 제조나, 해수 담수화, 함수(鹹水)의 탈염 처리, 배수의 재이용 처리 등에 이용할 수 있다.

분리 기능층으로서는, 폴리아미드계, 셀룰로오스계, 폴리에테르계, 실리콘계 등의 분리 기능층을 들 수 있으나, 폴리아미드계의 분리 기능층을 갖는 것이 바람직하다. 폴리아미드계의 분리 기능층으로서는, 일반적으로, 시인할 수 있는 구멍이 없는 균질막이며, 원하는 이온 분리능을 갖는다. 이 분리 기능층으로서는 폴리머 다공질층으로부터 박리하기 어려운 폴리아미드계 박막이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 다작용 아민 성분과 다작용 산 할라이드 성분을 다공성 지지막 상에서 계면 중합시켜 이루어지는 폴리아미드계 분리 기능층이 잘 알려져 있다.

이러한 폴리아미드계 분리 기능층은 주름형의 미세 구조를 갖는 것이 알려져 있고, 이 층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.05 ㎛∼2 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 0.1 ㎛∼1 ㎛이다. 이 층이 지나치게 얇으면 막면 결함이 발생하기 쉬워지고, 지나치게 두꺼우면 투과 성능이 악화되는 것이 알려져 있다.

상기 폴리아미드계 분리 기능층을 폴리머 다공질층의 표면에 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고 모든 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 계면 중합법, 상 분리법, 박막 도포법 등의 방법을 들 수 있으나, 본 발명에서는 특히 계면 중합법이 바람직하게 이용된다. 계면 중합법은, 예컨대 폴리머 다공질층 상을 다작용 아민 성분 함유 아민 수용액으로 피복한 후, 이 아민 수용액 피복면에 다작용 산 할라이드 성분을 함유하는 유기 용액을 접촉시킴으로써 계면 중합이 발생하여, 스킨층을 형성하는 방법이다. 이 방법에서는, 아민 수용액 및 유기 용액의 도포 후, 적절히 잉여분을 제거하여 진행시키는 것이 바람직하고, 이 경우의 제거 방법으로서는 대상막을 경사시켜 흘려 버리는 방법이나, 기체를 내뿜어 날려 버리는 방법, 고무 등의 블레이드를 접촉시켜 긁어 떨어뜨리는 방법 등이 바람직하게 이용되고 있다.

또한, 상기 공정에 있어서, 상기 아민 수용액과 상기 유기 용액이 접촉하기까지의 시간은, 아민 수용액의 조성, 점도 및 다공성 지지막의 표면의 구멍 직경에 따라서도 달라지지만, 1초∼120초 정도이고, 바람직하게는 2초∼40초 정도이다. 상기한 간격이 지나치게 긴 경우에는, 아민 수용액이 다공성 지지막의 내부 깊이까지 침투·확산해서, 미반응 다작용 아민 성분이 다공성 지지막 중에 대량으로 잔류하여, 문제가 발생하는 경우가 있다. 상기 용액의 도포 간격이 지나치게 짧은 경우에는, 여분의 아민 수용액이 지나치게 잔존하기 때문에, 막 성능이 저하되는 경향이 있다.

이 아민 수용액과 유기 용액의 접촉 후에는, 70℃ 이상의 온도에서 가열 건조하여 스킨층을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해 막의 기계적 강도나 내열성 등을 높일 수 있다. 가열 온도는 70℃∼200℃인 것이 보다 바람직하고, 특히 바람직하게는 80℃∼130℃이다. 가열 시간은 30초∼10분 정도가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40초∼7분 정도이다.

상기 아민 수용액에 포함되는 다작용 아민 성분은, 2 이상의 반응성 아미노기를 갖는 다작용 아민이고, 방향족, 지방족, 및 지환식의 다작용 아민을 들 수 있다. 상기 방향족 다작용 아민으로서는, 예컨대 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, 1,3,5-트리아미노벤젠, 1,2,4-트리아미노벤젠, 3,5-디아미노벤조산, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, N,N'-디메틸-m-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 아미돌, 크실릴렌디아민 등을 들 수 있다. 상기 지방족 다작용 아민으로서는, 예컨대 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 트리스(2-아미노에틸)아민, n-페닐-에틸렌디아민 등을 들 수 있다. 상기 지환식 다작용 아민으로서는, 예컨대 1,3-디아미노시클로헥산, 1,2-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노시클로헥산, 피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 4-아미노메틸피페라진 등을 들 수 있다. 이들 다작용 아민은 1종으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 특히 본 발명에서는, 역침투막 성능에 있어서 고(高)저지율을 요구하는 경우에는 치밀성이 높은 분리 기능층이 얻어지는 m-페닐렌디아민을 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 또한 NF막 성능에 있어서 높은 Flux 유지율을 요구하는 경우에는 피페라진을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

상기 유기 용액에 포함되는 다작용 산 할라이드 성분은, 반응성 카르보닐기를 2개 이상 갖는 다작용 산 할라이드이고, 방향족, 지방족, 및 지환식의 다작용 산 할라이드를 들 수 있다. 상기 방향족 다작용 산 할라이드로서는, 예컨대 트리메신산트리클로라이드, 테레프탈산디클로라이드, 이소프탈산디클로라이드, 비페닐디카르복실산디클로라이드, 나프탈렌디카르복실산디클로라이드, 벤젠트리술폰산트리클로라이드, 벤젠디술폰산디클로라이드, 클로로술포닐벤젠디카르복실산디클로라이드 등을 들 수 있다. 상기 지방족 다작용 산 할라이드로서는, 예컨대 프로판디카르복실산디클로라이드, 부탄디카르복실산디클로라이드, 펜탄디카르복실산디클로라이드, 프로판트리카르복실산트리클로라이드, 부탄트리카르복실산트리클로라이드, 펜탄트리카르복실산트리클로라이드, 글루타릴할라이드, 아디포일할라이드 등을 들 수 있다. 상기 지환식 다작용 산 할라이드로서는, 예컨대 시클로프로판트리카르복실산트리클로라이드, 시클로부탄테트라카르복실산테트라클로라이드, 시클로펜탄트리카르복실산트리클로라이드, 시클로펜탄테트라카르복실산테트라클로라이드, 시클로헥산트리카르복실산트리클로라이드, 테트라하이드로푸란테트라카르복실산테트라클로라이드, 시클로펜탄디카르복실산디클로라이드, 시클로부탄디카르복실산디클로라이드, 시클로헥산디카르복실산디클로라이드, 테트라하이드로푸란디카르복실산디클로라이드 등을 들 수 있다. 이들 다작용 산 할라이드는 1종으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 높은 염 저지 성능의 스킨층을 얻기 위해서는, 방향족 다작용 산 할라이드를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 다작용 산 할라이드 성분의 적어도 일부에 3가 이상의 다작용 산 할라이드를 이용하여, 가교 구조를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 계면 중합법에 있어서, 아민 수용액 중의 다작용 아민 성분의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1 중량%∼7 중량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 중량%∼5 중량%이다. 다작용 아민 성분의 농도가 지나치게 낮으면, 스킨층에 결함이 발생하기 쉬워져, 염 저지 성능이 저하되는 경향이 있다. 한편 다작용 아민 성분의 농도가 지나치게 높은 경우에는, 지나치게 두꺼워져 투과 유속(流束)이 저하되는 경향이 있다.

상기 유기 용액 중의 다작용 산 할라이드 성분의 농도는 특별히 제한되지 않으나, 0.01 중량%∼5 중량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05 중량%∼3 중량%이다. 다작용 산 할라이드 성분의 농도가 지나치게 낮으면, 미반응 다작용 아민 성분이 증가하기 때문에, 스킨층에 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, 다작용 산 할라이드 성분의 농도가 지나치게 높으면, 미반응 다작용 산 할라이드 성분이 증가하기 때문에, 스킨층이 지나치게 두꺼워져 투과 유속이 저하되는 경향이 있다.

상기 다작용 산 할라이드를 함유시키는 유기 용매로서는, 물에 대한 용해도가 낮고, 다공성 지지막을 열화시키는 일 없이, 다작용 산 할라이드 성분을 용해하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 및 노난 등의 포화 탄화수소, 1,1,2-트리클로로트리플루오로에탄 등의 할로겐 치환 탄화수소 등을 들 수 있다. 바람직하게는 비점이 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 비점이 200℃ 이하인 포화 탄화수소이다.

상기 아민 수용액이나 유기 용액에는, 각종 성능이나 취급성의 향상을 목적으로 한 첨가제를 첨가해도 좋다. 상기 첨가제로서는, 예컨대 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 등의 폴리머, 소르비톨, 글리세린 등의 다가 알코올이나, 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실황산나트륨, 및 라우릴황산나트륨 등의 계면 활성제, 중합에 의해 생성되는 할로겐화수소를 제거하는 수산화나트륨, 인산삼나트륨, 및 트리에틸아민 등의 염기성 화합물, 아실화 촉매 및 일본 특허 공개 평성 제8-224452호 공보에 기재된 용해도 파라미터가 8∼14(㎈/㎤)^1/2인 화합물 등을 들 수 있다.

상기 분리 기능층의 노출 표면에는, 각종 폴리머 성분으로 이루어지는 코팅층을 형성해도 좋다. 상기 폴리머 성분은, 분리 기능층 및 다공성 지지막을 용해하지 않고, 또한 수처리 조작 시에 용출되지 않는 폴리머이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 및 비누화 폴리에틸렌-아세트산비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중, 폴리비닐알코올을 이용하는 것이 바람직하고, 특히 비누화도가 99% 이상인 폴리비닐알코올을 이용하거나, 비누화도 90% 이상의 폴리비닐알코올을 상기 스킨층의 폴리아미드계 수지와 가교시킴으로써, 수처리 시에 용출되기 어려운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 코팅층을 형성함으로써, 막 표면의 전하 상태가 조정되고 친수성이 부여되기 때문에, 오염 물질의 부착을 억제할 수 있고, 또한 본 발명과의 상승(相乘) 효과에 의해 Flux 유지 효과를 보다 높일 수 있다.

본 발명에 이용되는 부직포층으로서는, 상기 복합 반투막의 분리 성능 및 투과 성능을 유지하면서, 적당한 기계 강도를 부여하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 시판의 부직포를 이용할 수 있다. 이 재료로서는, 예컨대 폴리올레핀, 폴리에스테르, 셀룰로오스 등으로 이루어지는 것이 이용되고, 복수의 소재를 혼합한 것도 사용할 수 있다. 특히 성형성의 점에서는 폴리에스테르를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 적절히, 장섬유 부직포나 단섬유 부직포를 이용할 수 있으나, 핀홀 결함의 원인이 되는 미세한 보풀 일음이나 막면의 균일성의 점에서, 장섬유 부직포를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 이때의 상기 부직포층 단체(單體)의 통기도로서는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 0.5 ㎤/㎠·s∼10 ㎤/㎠·s 정도의 것을 이용할 수 있고, 1 ㎤/㎠·s∼5 ㎤/㎠·s 정도의 것이 바람직하게 이용된다.

부직포층의 두께는 90 ㎛ 이하가 바람직하고, 80 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 70 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 이 두께가 지나치게 두꺼우면 투과 저항이 지나치게 높아지기 때문에 Flux가 저하되기 쉬워지고, 반대로 지나치게 얇으면 복합 반투막 지지체로서의 기계 강도가 저하되어, 안정된 복합 반투막이 얻어지기 어려워지기 때문에, 50 ㎛ 이상이 바람직하고, 55 ㎛ 이상이 보다 바람직하다.

상기 폴리머 다공질층으로서는, 상기 폴리아미드계 분리 기능층을 형성할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 통상 0.01 ㎛∼0.4 ㎛ 정도의 구멍 직경을 갖는 미세 다공층이다. 상기 미세 다공층의 형성 재료는, 예컨대 폴리술폰, 폴리에테르술폰으로 예시되는 폴리아릴에테르술폰, 폴리이미드, 폴리불화비닐리덴 등 여러 가지의 것을 들 수 있다. 특히 화학적, 기계적, 열적으로 안정적인 점에서 폴리술폰, 폴리아릴에테르술폰을 이용한 폴리머 다공질층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 폴리머 다공질층의 두께는, 본 발명에서는 35 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 32 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 지나치게 두꺼우면, 가압 후의 Flux 유지율이 저하되기 쉬워지는 것을 알 수 있다. 나아가서는, 29 ㎛ 이하가 특히 바람직하고, 26 ㎛ 이하가 가장 바람직하다. 이 정도까지 얇게 형성함으로써 더욱 Flux 유지율의 안정성을 높일 수 있다. 또한, 지나치게 얇으면 결함이 발생하기 쉬워지기 때문에, 10 ㎛ 이상이 바람직하고, 15 ㎛ 이상이 보다 바람직하다.

상기 폴리머 다공질층의 폴리머가 폴리술폰인 경우의 제조 방법에 대해 예시한다. 폴리머 다공질층은 일반적으로 습식법 또는 건습식법이라고 불리는 방법에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 폴리술폰과 용매 및 각종 첨가제를 용해한 용액 준비 공정과, 상기 용액으로 부직포 상을 피복하는 피복 공정과, 이 용액 중의 용매를 증발시켜 미크로 상분리를 발생시키는 건조 공정과, 수욕(水浴) 등의 응고욕에 침지함으로써 고정화하는 고정화 공정을 거쳐, 부직포 상의 폴리머 다공질층을 형성할 수 있다. 상기 폴리머 다공질층의 두께는, 부직포층에 함침되는 비율도 계산한 후, 상기 용액 농도 및 피복량을 조정함으로써 설정할 수 있다.

(스파이럴형 막 엘리먼트의 용도)

본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 해수 담수화나 배수 처리 등의 용도에 사용할 수 있는데, 최근 운전 시의 소비 전력을 저감할 목적으로, 종래보다 낮은 압력에서도 충분한 투과 유속을 얻을 수 있는 복합 반투막이 개발되고 있다. 이러한 복합 반투막을 이용한 용도에서는, 막의 공급측과 투과측의 차압(운전 압력)으로서, 예컨대 0.3 ㎫∼3.0 ㎫이 설정되고, 바람직하게는 0.5 ㎫∼1.5 ㎫이 설정된다. 본 발명의 스파이럴형 막 엘리먼트는, 이러한 저압으로 운전을 행하는 경우에도, 종래보다 고밀도의 투과측 유로재를 이용함으로써, 다공성 지지체의 박형화에 대응할 수 있도록 한 것이다.

(스파이럴형 막 엘리먼트의 다른 실시형태)

이상의 설명에 있어서는, 본 발명의 가장 적합한 실시양태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시양태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.

즉, 상기한 실시양태에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급측 유로재(2)를 끼워 넣도록 둘로 접은 분리막(1) 위에, 투과측 유로재(3)를 포개고, 접착제(4, 6)를 도포하는 예로 설명하였다. 그러나, 본 발명에서는, 투과측 유로재(3) 위에 둘로 접은 분리막(1)을 포개고 그 위에 접착제(4, 6)를 도포하는 것도 가능하다. 또한, 둘로 접은 분리막(1) 대신에, 2장의 분리막(1)을 이용하여 공급측 유로재(2)를 사이에 끼우고, 권취 개시측에도 밀봉부를 형성하도록 해도 좋다. 또한, 연속된 분리막(1)을 이용하여, 외주측 밀봉부(12)를 불필요하게 해도 좋다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 각 실시예 등에 있어서의 물성 등의 평가는, 다음과 같이 하여 행하였다.

(두께 측정)

두께 측정은 시판의 두께 측정기((주)오자키 세이사쿠쇼 제조: 다이얼 시크니스 게이지 G-7C)를 이용하여 측정을 행하였다. 부직포층과 폴리머 다공질층의 두께 측정에 대해서는, 미리 부직포층의 두께를 측정해 두고, 그 부직포층 상에 폴리머 다공질층을 형성한 상태에서 복합 반투막 지지체 전체의 두께를 측정하였다. 그 후, 복합 반투막 지지체의 두께와 부직포의 두께의 차를 구하여, 폴리머 다공질층의 두께로 하였다. 각 두께 측정에서는 동일 막면에 있어서의 임의 10점 측정값의 평균값을 이용하였다.

(유효 막 면적)

얻어진 스파이럴형 막 엘리먼트를 해체하여, 막 리프의 양단 밀봉부와 외주측 밀봉부로 둘러싸인 영역의 분리막의 면적을 측정하고(N=3), 모든 막 리프에 상당하는 막 엘리먼트 전체의 유효 막 면적을 구하였다.

(효율 지수(E))

공급측 유로재의 두께[mil]를 X로 하고, 분리막의 유효 막 면적[ft²]을 Y로 하며, 막 엘리먼트의 외경[inch]을 D로 하고, 막 엘리먼트의 길이[inch]를 L로 하며, 하기의 식으로 계산하였다.

효율 지수: E=0.0024*X-0.2373+(Y/(D²*L))

(저지율)

0.15% 식염수를 공급액으로 하고, 수온 25℃, 압력 1.05 ㎫, 농축액 유량 150 L/min의 조건으로, 막 엘리먼트의 저지율에 대해, 성능 평가하였다.

(투과측 유로재의 막 지지 지수)

투과측 유로재의 평면시(平面視) 및 단면의 광학 현미경 사진에 있어서, 스케일을 기준으로 하여 임의 10점에서 홈 폭, 이랑 폭, 및 홈 깊이를 측정하고, 그 측정값의 평균값을 이용하였다. 투과측 유로재의 웨일에 대해서는, 광학 현미경하에서, 25 ㎜×25 ㎜의 범위에 있어서의 홈 수(wale)를 계측하였다. 이에 기초하여, 25 ㎜당의 홈 수(wale)×{이랑 폭(㎜)/홈 폭(㎜)}으로부터 막 지지 지수를 계산하여 구하였다.

(펌프 운전 에너지)

Hydranautics사로부터 웹 페이지상에서 제공되고 있는 IMSDesign-2016을 이용하여, 하기의 공통되는 조건 설정하에서, 각각의 막 엘리먼트의 특성을 입력함으로써, 단위 조수량당의 펌프 운전 에너지[kWh/㎥]를 계산하였다.

즉, 7개 들이 베셀을 전단에 2베셀, 후단에 1베셀의 형태로 배열하고, 그 베셀에, 1.05 ㎫의 수압을 가했을 때에, 순수 투과수량이 1.4 ㎥/㎡d인 막을 사용하여 제작된 막 엘리먼트를 21개 장전하고, 전도도: 775 μS/㎝, 불순물 총 용해도: 409 ㎎/L, pH: 6.3, 수온: 30℃의 공급수를, 회수율: 75%, 총 투과수량 15 ㎥/hr의 조건으로 운전했을 때의 단위 조수량당의 펌프 운전 에너지를 산출하였다.

제조예 1(복합 반투막 A, 두께 130 ㎛)

두께 100 ㎛의 시판의 수처리 막 지지체용 폴리에스테르제 부직포(폭 약 1 m, 밀도 0.8 g/㎤)를 반송하면서, 그 표면에, 폴리술폰과 디메틸포름아미드의 혼합 용액(폴리머 농도 18.35 중량%)을 연속적으로 도포하고, 35℃의 수중에서 응고 처리함으로써, 두께 30 ㎛의 폴리머 다공질층을 형성한, 장척(長尺)의 다공성 지지체(두께 130 ㎛)를 제작하였다.

이 다공성 지지체를 반송하면서, 그 폴리머 다공질층 표면에, m-페닐렌디아민 3 중량%, 라우릴황산나트륨 0.15 중량%를 혼합한 용액 A를 접촉시킨 후, 여분의 용액 A를 제거하여, 용액 A의 피복층을 형성하였다. 계속해서, 용액 A 피복층의 표면에, 헥산 용매 중에 트리메신산클로라이드 0.3 중량%를 함유하는 용액 B를 접촉시켰다. 그 후, 120℃의 환경하에서 건조함으로써 분리 기능층을 형성하여, 장척의 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)로 하였다.

제조예 2(복합 반투막 B, 두께 90 ㎛)

두께 65 ㎛의 시판의 수처리 막 지지체용 폴리에스테르제 부직포(폭 약 1 m, 밀도 0.9 g/㎤)를 반송하면서, 그 표면에, 폴리술폰과 디메틸포름아미드의 혼합 용액(폴리머 농도 18.35 중량%)을 연속적으로 도포하고, 35℃의 수중에서 응고 처리함으로써, 두께 25 ㎛의 폴리머 다공질층을 형성한, 장척의 다공성 지지체(두께 90 ㎛)를 제작하였다.

이 다공성 지지체를 반송하면서, 그 폴리머 다공질층 표면에, m-페닐렌디아민 3 중량%, 라우릴황산나트륨 0.15 중량%를 혼합한 용액 A를 접촉시킨 후, 여분의 용액 A를 제거하여, 용액 A의 피복층을 형성하였다. 계속해서, 용액 A 피복층의 표면에, 헥산 용매 중에 트리메신산클로라이드 0.3 중량%를 함유하는 용액 B를 접촉시켰다. 그 후, 120℃의 환경하에서 건조함으로써 분리 기능층을 형성하여, 장척의 복합 반투막 B(두께 90 ㎛)로 하였다.

제조예 3(복합 반투막 C, 두께 80 ㎛)

두께 60 ㎛의 시판의 수처리 막 지지체용 폴리에스테르제 부직포(폭 약 1 m, 밀도 0.9 g/㎤)를 반송하면서, 그 표면에, 폴리술폰과 디메틸포름아미드의 혼합 용액(폴리머 농도 18.35 중량%)을 연속적으로 도포하고, 35℃의 수중에서 응고 처리함으로써, 두께 20 ㎛의 폴리머 다공질층을 형성한, 장척의 다공성 지지체(두께 80 ㎛)를 제작하였다.

이 다공성 지지체를 반송하면서, 그 폴리머 다공질층 표면에, m-페닐렌디아민 3 중량%, 라우릴황산나트륨 0.15 중량%를 혼합한 용액 A를 접촉시킨 후, 여분의 용액 A를 제거하여, 용액 A의 피복층을 형성하였다. 계속해서, 용액 A 피복층의 표면에, 헥산 용매 중에 트리메신산클로라이드 0.3 중량%를 함유하는 용액 B를 접촉시켰다. 그 후, 120℃의 환경하에서 건조함으로써 분리 기능층을 형성하여, 장척의 복합 반투막 C(두께 80 ㎛)로 하였다.

실시예 1

얻어진 복합 반투막 B와 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물), 및 두께 0.86 ㎜(34 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하여, 접착제(산유렉(주)사 제조 우레탄 수지)를 10 ㎜∼30 ㎜ 폭의 밀봉부가 되도록 도포하고, 감김압 8 kgf로 막 리프(전체 막 리프수: 24리프)를 중심관(외경 39 ㎜)에 휘감아, 외경 8인치, 길이 40인치의 스파이럴형 막 엘리먼트를 제조하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능으로서 저지율을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께, 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

실시예 2

실시예 1에 있어서, 두께 0.66 ㎜(26 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하여 막 리프수를 증가시킨 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 한편, 이와 같이 구성 부재나 밀봉부 등의 두께를 변경함으로써, 동일한 외경이어도, 막 리프수를 증감시킬 수 있고, 이에 의해 유효 막 면적도 변화한다(이하의 실시예 등에 대해서도 동일함). 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

실시예 3

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 C(두께 80 ㎛)와 두께 0.66 ㎜(26 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하고, 감김압을 15 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

실시예 4

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)와 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물)를 사용하고, 감김압을 15 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

실시예 5

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 C(두께 80 ㎛)와 두께 0.43 ㎜(17 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하고, 감김압을 15 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

실시예 6

실시예 1에 있어서, 외경 16인치에 대응한 길이의 복합 반투막과 투과측 유로재, 및 두께 0.71 ㎜(28 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하여, 외경 16인치, 길이 40인치의 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

비교예 1(종래품)

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)와 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물)를 사용하고, 감김압을 4 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

비교예 2(종래품)

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)와, 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물)와, 두께 0.66 ㎜(26 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하고, 감김압을 4 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

비교예 3

실시예 1에 있어서, 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)와, 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물)와, 두께 0.66 ㎜(26 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하고, 감김압을 3 kgf로 하여 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

비교예 4

실시예 1에 있어서, 외경 16인치에 대응한 길이의 재료로서, 복합 반투막 A(두께 130 ㎛)와, 표 1에 나타내는 두께와 밀도와 막 지지 지수의 투과측 유로재(폴리에틸렌테레프탈레이트제의 트리코 편물)와, 두께 0.71 ㎜(28 mil)의 공급측 유로재(폴리에틸렌제의 네트)를 사용하고, 감김압을 4 kgf로 하여, 외경 16인치, 길이 40인치의 막 엘리먼트를 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 막 엘리먼트를 제작하였다. 그 후, 막 엘리먼트의 성능을 평가하고, 해체하여 막 리프의 양단 밀봉부의 두께 및 유효 막 면적을 평가하였다. 또한, 효율 지수, 펌프 운전 에너지를 구하였다. 그 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.

또한, 도 6에는, 이상의 실시예와 비교예에 있어서의 효율 지수(E)와 펌프 운전 에너지의 관계를 그래프로 나타내었다.

표 1의 결과가 나타내는 바와 같이, 종래품보다, 감김압을 크게 하거나, 보다 얇은 복합 반투막을 사용하거나, 보다 얇은 공급측 유로재를 사용하거나 함으로써, 효율 지수(E)를 0.005 이상으로 함으로써, 종래품보다 단위 조수량당의 운전 에너지를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 6의 그래프로부터, 효율 지수(E)와 단위 조수량당의 운전 에너지의 상관성은 높고, 효율 지수(E)가 클수록 운전 에너지를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

1: 분리막 2: 공급측 유로재
3: 투과측 유로재 3a: 루프
3b: 이랑 3c: 홈
4: 접착제 5: 중심관
6: 접착제 11: 양단 밀봉부
12: 외주측 밀봉부 R: 권취체
T1: 양단 밀봉부의 두께 T2: 외주측 밀봉부의 두께
U: 분리막 유닛 Wb: 이랑 폭
Wc: 홈 폭 D: 홈 깊이

Claims (5)

1. 대향하는 분리막 사이에 투과측 유로재가 개재하는 복수의 막 리프와, 상기 막 리프 사이에 개재하는 공급측 유로재와, 상기 막 리프 및 상기 공급측 유로재를 권취한 유공(有孔)의 중심관과, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하는 밀봉부를 구비하는 스파이럴형 막 엘리먼트로서,
   하기의 식으로부터 구해지는 효율 지수(E)가 0.016∼0.10이고,
   효율 지수: E=0.0024*X-0.2373+(Y/(D²*L))
   (식 중, X는 상기 공급측 유로재의 두께[mil]이고, Y는 상기 분리막의 유효 막 면적[ft²]이며, D는 막 엘리먼트의 외경[inch]이고, L은 막 엘리먼트의 길이[inch]이다.)
   상기 분리막은 두께가 80 ㎛∼100 ㎛이고,
   상기 공급측 유로재의 두께가 26 mil∼110 mil인 것인 스파이럴형 막 엘리먼트.
2. 제1항에 있어서, 상기 분리막은, 다공성 지지체의 표면에 분리 기능층을 갖고, 두께가 80 ㎛∼100 ㎛인 복합 반투막인 것인 스파이럴형 막 엘리먼트.
3. 제2항에 있어서, 상기 복합 반투막은, 상기 막 리프의 외측면에 상기 분리 기능층이 배치되어 있고, 상기 다공성 지지체는, 밀도가 0.85 g/㎤∼1.0 g/㎤인 부직포층의 한쪽 면에 폴리머 다공질층을 갖는 것인 스파이럴형 막 엘리먼트.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 투과측 유로재는, 밀도가 0.4 g/㎤∼0.8 g/㎤인 트리코 편물인 것인 스파이럴형 막 엘리먼트.
5. 제4항에 있어서, 상기 투과측 유로재는, 세로 방향으로 직선형으로 반복하는 루프에 의해 형성되는 복수의 이랑과, 이들 이랑끼리의 사이에 존재하는 복수의 홈을 갖는 트리코 편물에 의해 형성되고,
   25 ㎜당의 홈 수(wale)×{이랑 폭(㎜)/홈 폭(㎜)}으로부터 계산되는 막 지지 지수가 60 이상인 것인 스파이럴형 막 엘리먼트.

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