KR20030012590A

KR20030012590A - 집진기용 필터여재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030012590A
Application number: KR1020010046694A
Authority: KR
Inventors: 황성학; 홍승호
Original assignee: 한국바이린주식회사
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-12
Also published as: KR100435254B1

Abstract

본 발명은 산업용 집진기에서 분진 포집효율을 높게 유지하면서, 비점착성, 내열성, 내약품성을 높여줄 수 있는 집진기용 필터여재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 필터여재는 합성섬유, 유리섬유의 부직포나 직포로 이루어진 성형기재의 표면에 세라믹, 실리콘, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)등에 경화제가 포함된 코팅물이 도포되어 경화된 코팅층이 형성된다. 본 집진기용 필터여재의 제조방법은 중량이 250~600g/㎡이고, 두께는 0.3~30㎜, 통기도는 5~40cc/㎠ /sec의 성형기재에 세라믹, 실리콘, PTFE에 경화제가 포함하고 있는 코팅화합물을 코팅수단으로 코팅한 후 건조기로 건조하는 것으로 이루어진다. 이에 따라, 높은 포집효율을 가지며, 내약품성, 내마모성, 비점착성의 특성을 가지며, 필터 여재의 내열성을 높여주며, 그리고 코팅물질이 비점착 특성으로 먼지의 탈진 성능이 높아 우수한 포집효율을 가지면서도 필터 수명이 길어지는 효과를 제공한다.

Description

집진기용 필터여재 및 그 제조방법{Filter Media for Dust Removal and Its Manufacturing Method}

본 발명은 철강산업, 시멘트산업, 소각로 등의 집진기용 필터여재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업용 집진기에서 분진 포집효율을 높게 유지하면서, 비점착성, 내열성, 내약품성을 높여줄 수 있는 집진기용 필터여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 철강산업, 시멘트산업, 소각로 등의 집진기에는 직포, 부직포등의 필터여재가 설치되어 미세분진이 다량으로 함유되어 있는 공기를 정화하여 포집하고 있다.

종래의 필터여재의 제조 기술로는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)의 필름 라미네이팅법이 있다. 이것은 부직포 또는 직포에 미세 다공질 PTFE필름을 합지하여 제조가 되는데, 기공의 크기가 미세하여 미세분진을 포집하는데는 큰 효과가 있다. 그러나 필름자체의 두께가 너무 얇기 때문에 사용중에 필름의 손상 가능성이 크며, 미세 공극이 균일하게 형성이 되어 있으나 그 공극의 크기가 너무 작아 공기의 투과량이 낮아 높은 압력손실을 가지게 되어 여과속도가 낮은 단점이 있다.

이와 같이 종래의 기술로 제조된 필터여재 즉, 폴리에스테르 부직포에 PTFE필름이 라미네이팅되어 있는 맴브레인 필터여재는 미세 공극을 균일하게 형성하고 있어 높은 포집효율을 가지는 장점이 있다. 그러나 라미네이팅되어 있는 필름의 두께가 너무 얇기 때문에 조금의 충격에도 손상을 입기 쉽고, 3~6cc/㎠/sec의 낮은 통기도를 가지게 되어 필터여재 자체가 높은 압력손실을 유발하기 때문에 필터의 수명이 짧아지게 될 가능성이 크며, 공기의 처리용량이 작기 때문에 운전 비용이 많이 소용되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 직포, 부직포등의 필터여재에 세라믹, 실리콘, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)등을 코팅하여 미세분진이 다량으로 함유되어 있는 공기를 정화하여 포집효율을 높이며,화학적으로 안정적인 물질을 필터 여재에 코팅을 함으로써 비점착성, 내약품성, 내열성, 내마모성등이 우수한 필터의 개발이 가능하고 내열성을 높여주는 집진기용 필터여재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 집진기에 적용되는 필터여재에 있어서, 합성섬유, 유리섬유의 부직포나 직포로 이루어진 성형기재(100)의 표면에 세라믹, 실리콘, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)등에 경화제가 포함된 코팅물이 도포되어 경화된 코팅층이 형성된 집진기용 필터여재가 제공된다

상기 목적은, 본 발명에 따라, 집진기용 필터여재를 제조함에 있어서, 중량이 250~600g/㎡이고, 두께는 0.3~30㎜, 통기도는 5~40cc/㎠ /sec의 성형기재에 세라믹, 실리콘, PTFE에 경화제가 포함하고 있는 코팅화합물을 코팅수단으로 코팅한 후 건조기로 건조하여서 이루어진 집진기용 필터여재의 제조방법이 제공된다.

여기서 상기 필터기재는 150℃이상의 내열성을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 코팅화합물의 고형물은 10~50%이고, 점도는 100~20,000cPs이며 중량은 20~200g/㎡인 것이며,상기 코팅수단은 나이프코팅법, 콤마코팅법, 분무코팅법 중 어느 하나로 이루어진다.

또한 상기 건조기의 온도는 초기에 100~120℃를 유지하고 최종적으로는 150~200℃을 유지하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 필터여재의 단면도이고,

도 2는 본 발명에 의한 나이프코팅법의 개략적인 구성도이고,

도 3은 본 발명에 의한 콤마코팅법의 개략적인 구성도이고,

도 4는 본 발명에 의한 분무코팅법의 개략적인 구성도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10,20,30,30a ; 회전롤 12 ; 나이프

14,24,34,100 ; 필터기재16,26,36 ; 도포액(코팅화합물)

22 ; 콤마코터32 ; 분무기

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 필터여재의 요부를 단면도로 도시하고, 도 2는 본 발명에 의한 나이프코팅법을 요부 정면도로 도시하고, 도 3은 본 발명에 의한 콤마코팅법을 요부 정면도로 도시하고, 도 4는 본 발명에 의한 분무코팅법을 요부 정면도로 도시하고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 집진기용 필터여재는 합성섬유, 유리섬유의 부직포나 직포로 이루어진 성형기재(100)의 표면에 세라믹, 실리콘, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)등에 경화제가 포함된 코팅물이 도포되어 경화된 코팅층(102)이 형성되어 있다.

필터기재(100)의 구조는 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리아라미, 폴리이미드, 테프론, 유리섬유 등으로 구성된 직포 또는 부직포에 세라믹, 실리콘 또는 PTFE등의 화학적으로 안정한 수지를 직포 또는 부직포의 표면에 코팅을 해줌으로서 필터 여재로 현재 사용되고 있는 필터여재의 공극을 작게 유지시켜줌으로써 분진의 포집의 효율을 높여 줄 수 있다.

본 발명에 따른 집진기용 필터여재의 제조방법은 중량이 250~600g/㎡이고, 두께는 0.3~30㎜, 통기도는 5~40cc/㎠ /sec의 성형기재에 세라믹, 실리콘, PTFE에 경화제가 포함하고 있는 코팅화합물을 코팅수단으로 코팅한 후 건조기로 건조하는 것으로 이루어진다. 코팅을 행하는 물질이 화학적으로 안정한 화합물을 사용함으로써 비점착성, 내약품성이 높아 필터 여재의 제조가 가능하고, 코팅기재의 재질에 따라 기본적으로는 필터의 내열온도가 달라지지만, 코팅 도포액의 내열온도가 250℃ 이상을 가지므로 필터의 내열온도를 상승시켜 높은 온도에서 사용이 가능하다.

본 발명의 자세한 공정은 다음과 같다.

코팅을 할 여재는 합성섬유, 유리섬유등으로 구성이 된 부직포 또는 직포가 사용이 되며, 제품의 용도에 따라 다르지만 코팅할 여재의 일반적인 중량은 250~600g/㎡의 범위의 것을 사용하며, 두께는 0.3~3.0㎜, 통기도는 5~40cc/㎠/sec의 것이 적당하다. 코팅층의 중량은 20~200g/㎡ 범위에서 적용용도에 맞게 선택이 가능하다. 본 발명에서 사용된 코팅 화합물의 고형분(Solid Content)은 10~50%, 점도는 100~20,000cPs이다. 코팅도포액 내에는 주 코팅성분(세라믹, 실리콘, PTFE)외에 경화제가 포함되어 있어 코팅후 코팅 도포액이 필터 기재에 부착성을 높이고, 소결을 도와 표면에 점착성을 줄여 탈진성능과 포집효율을 높이는 역할을 수행한다.

코팅방법으로는 나이프코팅법(Knife Coating), 콤마 코팅법(Comma Coating), 분무코팅법(Spray Coating)등이 이용된다.

나이프 코팅법은 도 2에 도시된 바와 같이 구동수단에 의하여 소정의 회전수로 회전하는 회전롤(10)의 상단에 대응하는 나이프(12)가 배치되어 있으며, 필터여재(14)가 회전롤(10)과 나이프(12) 사이를 통과하도록 배치되어 있다. 따라서 회전롤(10)이 회전하면 필터기재(14)가 한 방향으로 이송되고 나이프(12)에 의하여 도포액(16)이 조정된 상태로 상기 필터기재(14)의 상면을 코팅한다. 여기서 코팅량의 조절은 나이프(12)의 간격으로 조절이 가능하다.

콤마코팅은 도 3에 도시된 바와 같이 구동수단에 의하여 소정의 회전수로 회전하는 회전롤(20)에 대응하는 콤마코터(22)를 설치하고 회전롤(20)의 구동에 따라일방향으로 이송되는 필터기재(24)의 일면에 도포액(26)이 코팅되도록 구성이 되어 있다. 따라서 회전롤(20)이 회전하여 필터기재(24)를 일방향으로 이송함과 동시에 콤마코터(22)가 회전하면서 도포액의 일부를 필터기재(24) 상면에 도포하여 코팅한다. 여기서 코팅량의 조절은 콤마코터(22)의 간격을 조절해서 이루어진다.

상기 나이프코팅과 콤마코팅은 도포액을 나이프(12)나 콤마코터(22)로서 간격을 조절하여 일정코팅 두께로 깍아내는 방식과 유사한 방식으로서, 코팅액의 점도는 2000cPs이상의 것이 바람직하다.

상기 두가지의 코팅방식은 필터기재(14)(24) 상면에 직접 도포액(16)(26)이 공급 되므로 점도가 낮을 경우에는 도포액이 필터기재에 많이 스며들게 되므로 도포액이 코팅층 형성을 하지 못하는 현상이 발생되어 필터여재의 공극을 너무 작게하는 현상이 발생된다.

분무코팅(Spray Coating)의 경우에는 도포액의 점도가 낮은 경우에 사용이 유리하다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이 필터기재(34)위에 도포액(36)을 직접 분무기(32)로 분무한 후 한 쌍의 압착롤(30)(30a)로 도포액을 눌러주거나, 나이프를 사용하여 도포액을 끌어내어 도포액의 균일성을 유지시킨다. 위와 같은 방법으로 도포액이 도포된 후 열처리를 행하여야 한다.

열처리는 건조기의 온도를 단계적으로 높이는 형태로 구분하여 건조를 행한다. 여기서 건조기내의 온도는 초기에는 100~120℃를 유지하고 최종적으로 150~200℃를 유지하여야 한다. 그리고 열처리는 단순히 수분을 제거하는 것 외에 소결까지를 의미한다. 이때 건조후 코팅층의 중량은 필터여재의 필요성능에 따라 달라질 수있으나, 일반적으로는 20~200g/㎡이 적당하다.

여기서 온도가 너무 낮으면 소결상태를 이룰 수 없어 제품의 성능이 미흡하게 되고, 만일 온도가 너무 높으면 코팅층이 눌어붙게 되어 집진기능이 저하될 수 있다.

[실시예 1]

필터기재의 재질은 폴리에스테르 100%, 중량은 400g/㎡, 두께는 1.8㎜로 구성된 부직포를 사용하였으며, 코팅액의 재질은 세라믹을 주재로 하며, 고형분은 30%, 점도는 200cPs로 구성되어 있다. 필터 기재에 세라믹을 주제로한 코팅액을 분무기(Spray)을 통하여 필터기재에 직접 분무한 후 압착롤로 눌러주어 코팅액이 균일하게 필터기재에 도포될 수 있게 하였으며, 열처리공정은 단계별로 온도를 조정하여 1단계 100℃, 2단계 130℃, 3,4단계 160℃로 진행하였으며, 총 열처리 시간은 8분이 소요되었으며, 건조 후 코팅된 코팅액의 중량은 70g/㎡이다.

[실시예2]

필터기재는 실시예 1과 동일하고, 코팅액은 재질이 PTFE를 주성분으로 하고, 페놀계 경화재가 포함되어 있으며, 고형분은 30%, 점도는 2,000cPs로 구성되어 있다. 코팅방식은 콤마코팅방식을 사용하였으며, 열처리 공정 조건은 실시예1과 동일하다. 이때 코팅된 코팅액의 중량은 80g/㎡이다.

위의 실시예에 의해서 제조된 필터여재는 코팅량의 조절이 쉽기 때문에 적정 포집효율과 통기도의 조절이 가능하여 다양한 제품의 제조가 가능하고, 코팅층의 필터 기재에 완전 부착이 이루어져 있어 표면의 마찰에도 강한 내 마모성을 가지고 있어 필터의 수명을 길게 할 수 있는 장점을 가지게 된다. 이렇게 필터여재에 세라믹을 코팅한 여재는 세락믹이 가지고 있는 특성(비 점착성, 내약품성, 내열성등)을 필터여재에 활용함으로써 다양한 기능성의 부여도 가능하여, 산업용 집진기에 사용되는 필터 여재의 분진 포집효율을 높게 유지하면서, 비점착성, 내열성, 내약품성이 높은 필터여재을 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의해 제조되는 필터여재는 높은 포집효율을 가지며, 내약품성, 내마모성, 비점착성의 특성을 가지며, 필터 여재의 내열성을 높여주는 효과가 있다. 그리고 코팅물질이 비점착 특성으로 먼지의 탈진 성능이 높아 우수한 포집효율을 가지면서도 필터 수명이 길어지는 효과가 있다.

Claims

집진기에 적용되는 필터여재에 있어서,

합성섬유, 유리섬유의 부직포나 직포로 이루어진 성형기재(100)의 표면에 세라믹, 실리콘, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)등에 경화제가 포함된 코팅물을 도포하여 경화된 코팅층을 형성하여서 이루어짐을 특징으로 하는 미세분진 여과용 집진필더
집진기용 필터여재를 제조함에 있어서,

중량이 250~600g/㎡이고, 두께는 0.3~30㎜, 통기도는 5~40cc/㎠ /sec의 성형기재에 세라믹, 실리콘, PTFE에 경화제가 포함하고 있는 코팅화합물을 코팅수단으로 코팅한 후 건조기로 건조하여서 얻어짐을 특징으로 하는 집진기용 필터여재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 필터기재는 150℃이상의 내열성을 갖는 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 집진기용 필터여재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 코팅화합물의 고형물은 10~50%이고, 점도는 100~20,000cPs이며 중량은20~200g/㎡인 것을 특징으로 하는 집진기용 필터여재 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 코팅수단은 나이프코팅법, 콤마코팅법, 분무코팅법 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 집진기용 필터여재 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 건조기의 온도는 초기에 100~120℃를 유지하고 최종적으로는 150~200℃을 유지하는 것을 특징으로 하는 집진기용 필터여재 제조방법.