KR20040071008A - 수지함침코팅에 의한 고온집진필터의 제조방법 - Google Patents

수지함침코팅에 의한 고온집진필터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리섬유 직포원단 내부에 불화탄소로 이루어진 테프론(PTFE)과 불소수지(fluoro resin)등 액상수지 용액을 혼합하여 고온집진필터에 적합하도록 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 형태 안정화시켜 고온에서 발생하는 마이크론(micron)이하의 미세분진에 대한 집진효율을 향상시키고 배출가스 처리속도를 좀더 빠르게 진행하여 소비자의 조건을 충족시킬 수 있도록 하였고 또한 장시간 사용시 고유의 특성이 상실되는 점을 개선하여 산업현장의 필요한 용도에 따라 광범위하게 사용할 수 있도록 생산체계를 확립하여 소비자에게 제공하고자 수지함침코팅에 의한 고온 집진필터의 제조방법에 관한 것이다.

Description

수지함침코팅에 의한 고온집진필터의 제조방법{Process for preparing a high temperature dust collection filter by a resin impregnation coating}
본 발명은 수지함침코팅에 의한 코트라(KOTLA) 고온집진필터의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 유리섬유 직포원단 내부에 불화탄소로 이루어진 테프론(teflon: PTFE)과 불소수지(fluoro resin)등 액상수지 용액을 혼합하여 고온집진필터에 적합하도록 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 형태 안정화시켜 고온에서 발생하는 마이크론(micron)이하의 미세분진에 대한 집진효율을 향상시키고 배출가스 처리속도을 좀더 빠르게 진행하여 소비자의 조건을 충족시킬 수 있도록 하였고 또한 장시간 사용시 고유의 특성이 상실되는 점을 개선하여 산업현장의 필요한 용도에 따라 광범위하게 사용할 수 있도록 생산체계를 확립하여 소비자에게 제공할 수 있는 수지함침코팅에 의한 고온 집진필터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유리섬유 직포를 기계적 방법이나 화학적인 방법으로 가공하여 집진필터를 제조하는 방법들이 알려져 있지만, 종래의 통상적인 방법에 따르면,유리섬유의 충격강도 문제로 분리효과가 뛰어난 집진기 펄스젯 에이크리닝(pulse jet air cleaning)에는 사용할 수 없었으며 분진효과는 낮지만 충격이 작은 리버스 에어 크리닝(reverse air cleaning)에만 적용가능하였다. 또한 화학적 측면에서도 내화학성를 어느정도 갖고 있지만 산, 알카리성이 아주 약한 것으로 나타났다.
이에 본 발명자는 종래 방법들의 문제점을 개선하기 위해 수많은 연구와 시험을 거듭한 결과, 유리섬유 직포원단 내부에 불화탄소로 이루어진 테프론(PTFE; 폴리테트라플루오르에틸렌)과 불소수지(fluoro resin)등 각종 액상수지 용액을 혼합하여 고온집진필터에 적합하도록 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 형태 안정화시켜 고온에서 발생하는 마이크론(micron)이하의 미세분진에 대한 집진효율을 향상시키고 배출가스 처리속도를 좀더 빠르게 진행하여 소비자의 조건을 충족시킬 수 있고 또한 장시간 사용시 고유의 특성이 상실되는 점을 개선하여 산업현장의 필요한 용도에 따라 광범위하게 사용할 수 있도록 생산체계를 확립하여 소비자에게 제공할 수 있음을 밝혀내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 고온 집진필터의 소재가 되는 유리섬유 직포원단 내부에 수지함침 코팅에 의한 고온집진필터를 제조하는 방법에 있어서, 테프론과 불소수지 혼합액을 섬유내부에 가닥가닥 개별적으로 코팅하여 형태안정을 유지시키며, 이때 테프론15%와 불소수지 혼합액25%를 혼합시키고 이 혼합용액을 다시 물과 적정비율로 재 혼합 (테프론+불소수지 혼합액 35%:물65%)하여 교반시켜 주면서 일정한 상온을 유지하여용해조(bath)내에 공급하고, 공급된 용액을 적정수준을 유지하고 침지처리(dipping treatment)하여 일정량의 고형분을 함유할수 있도록 용해조에 침지시킨 후 스퀴징 롤러에서 탈수를 시키고 건조장치에 인입하여 수분을 제거하며, 상기 건조장치는 일정한 간격으로 배열된 상하 열쌍의 가열된 실린더식 롤러를 통과하면서 수분이 증발하며, 이때 초기온도는 섭씨100도∼120도이고 마무리 온도는 약 150도로 건조 및 큐어링(curing)이 동시에 일어나면서 제품표면의 평활성을 향상시키는 고온집진필터의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 수지함침코팅에 의한 고온 집진필터의 제조방법을 공정흐름도에 따라 설명하면 다음과 같다.
[공정흐름도]
[유리섬유 직포원단] → [모소가공] → [함침] → [탈수] → [건조+1차큐링] →
[2차 큐어링] → [코트라 고온 집진필터]
- 모소가공(singeing treatment): 기모를 태우는 가공으로 1차 가공과 2차 가공으로 분리되며, 1차가공은 표면처리이고 2차가공은 이면처리이다.
-함침공정(dipping): 1차 침지로 물＋테프론＋액상수지 혼합액 (65%+15%+20%)으로 함침한다.
- 탈수공정(squeezing): 맹글롤러(mangle roller)에서 일정한 압력으로 재 침투시킨다.
- 건조(dryer)+1차큐어링(curing): 실린더식 캔(cylinder shape can)형태의 건조장치
- 2차 큐어링: 표면처리 및 고형분 완전점착 (felt calendering)
- 코트라(KOTLA)집진필터: Konic Tech Teflon+Glass 의 합성어
유리섬유 직포원단 내부에 수지 함침코팅에 대한 제조방법으로 원단의 광학적 구조를 보면 2차원적 그물 망상구조를 형성하고 있는 유리섬유에 테프론과 합성수지 혼합용액이 화이버(fiber)내부에 개개별로 코팅되어 형태안정을 유지하여 내열성, 내화성, 내충격성, 내마모성 등 미세분진에 대한 집진효율을 극대화 시킬 수 있었고 또한 사용목적에 따라 광범위하게 분포되어 고온에 적용할 수 있는 집진필터로 다양한 산업용에 적용이 가능하게 되었다.
또한 종래에는 유리섬유의 최대 단점인 충격강도 문제로 분리효과가 뛰어난 집진기 펄스젯 에어크리닝 (pulse jet air cleaning)에는 사용할 수 없었으며 분진효과가 낮지만 충격이 작은 리버스 에어 크리닝(reverse air cleaning)에만 적용 하였으나, 본 발명에서는 내부함침 코팅법을 이용함으로서 테프론과 불소수지가 유리섬유 직포원단 내부의 경사와 위사 사이에 안정적으로 점착되어 섬유와 섬유(얀과 얀 =yarn과yarn>사이에서 외부의 충격을 흡수할 수 있는 완충역활을 할 뿐만 아니라 형태 안정성을 유지시켜 내충격강도 및 내마모성, 내열성 등을 혁신적으로 향상시켜 줌으로서 분리효과가 높은 집진필터에 적용이 가능하게 되었고 아울러 유리섬유 원단내부에 코팅된 테프론과 불소수지 혼합액은 분진상 마찰계수가 낮기 때문에 섬유의 기계적 손상을 막아주고 동시에 미세유리 섬유는 필터의 표면적을 확장시켜 주어 서로 다른 화학적 특성을 지닌 마찰전기의 발생으로 마이크론 이하의 분진도 포착할 수 있는 능력을 발휘하게 되었으며 고온에서 발생하는 수분성 및 유분성 등의 점착성 분진에 대해서도 분리현상이 뛰어나서 운전중에 발생하는 차압상승현상(pressure drop)이 현격히 줄어들어 집진필터의 수명을 상대적으로 늘릴 수 있었고 화학적인 측면에서는 어느 정도 내화학성을 갖지만 내알카리성에 아주 약한 단점을 개선할 수 있었다.
본발명의 제조공정을 살펴보면, 테프론15%와 불소수지 용액 25%를 혼합시키고 이 용액을 다시 물과 적정비율로 혼합 (테프론+불소수지 35% : 물65%)하여 골고루 섞일 수 있도록 교반을 시켜주면서 상온을 유지하여 용해조에 공급한다. 공급된 용액을 적정수준 유지하고 유리섬유 직물원단을 디핑처리(dipping treatment)하여 일정량의 고형분을 함유할 수 있도록 충분히 침지시킨 후 스퀴징 롤러(squeeing roller: 탈수처리)를 통과하는 동시에 균일하게 한번 더 침투하게 되는데, 이때 압력은 8.0 kg/cm2을 항상 유지한다. 스퀴징 롤러를 통과한 원단은 수분을 함유하게 되는데 이때 수분을 제거하기 위하여 건조장치에 인입 시킨다.
건조장치방법은 실린더 식으로 일정한 간격으로 배열된 상하 열쌍의 가열된 롤러 사이를 통과하면서 수분이 증발하게 되는데 이때 온도는 초기에는 100℃∼120℃을 유지하고 중간부분은 150℃를 형성시켜 1차 건조시키고 아울러 큐어링(curing)이 동시에 일어나면서 제품표면에 평활성을 향상시킬 수 있었다. 또한 마지막 공정인 펠트 칼렌다(felt calender)에 200℃로 통과시켜 고형분을 안정적으로 완전 열 정착(heat setting)시키고 고온에서 변형을 미연에 방지하면서 균제도를 보완하는 혁신적인 제품이 될 수 있었다.
상기와 같이 본 발명에 따라 수지함침코팅 공정으로 제조된 코트라(KOTLA)고온집진 필터를 공정1 (Glass 원단상태)과 공정2 (함침코팅후)를 분류하여 중량별로 비교한 데이터는 다음 표 1과 같다.
표-1.
항목 중량별 Glass 원단 코트라 집진필터
공정1 공정2
중량(gr/㎡) 740 810 900
후도(mm) 1.05 1.05 1.09
밀도(gr/㎤) 0.70 0.74 0.82
인장강도(kg/5cm) MD 201.7 238.2 270.5
CD 181.7 280.8 340.7
인장신도(%) MD 13.7 10.0 8.0
CD 8.9 4.5 5.0
파열강도(kg/㎠) 60↑ 60↑ 60↑
공기투과도(cc/㎠/sec) 23 15.0 10.0
굴곡강도(회) MD 30.000 100,000 300,000
CD 30.000 50,000 70,000
상기 표 1에서 본발명의 코트라 집진필터는 물성변화에서는 밀도가 높고 신율이 낮게 분포되어 고온의 압력에서도 변형이 오지 않도록 미세한 다공층으로 함침코팅 되어 수명을 연장시킬 수 있었고 아울러 집진필터의 기능을 한 차원 높일 수 있었다.
또한 고온에 사용되는 본 발명의 집진필터와 통상적인 시판 집진필터인 테페어(Tefaire; 테프론 + 글래스)와 테프론(Teflon; 100%PTFE 불화탄소로 만든 필터백)을 비교한 시험데이터는 다음 표-2에 나타내었다. 테페어 펠트는
표2.
항목 구분 테페어 테프론 코트라
중량(gr/㎡) 750±0 750±0 800±0
후도(mm) 1.20±.20 1.20±.10 1.00±.20
공기투과도(cc/㎠/sec) 12±3 20±2 16±3
인장강도(kg/5cm) MD 100±20 100±20 250±20
CD 120±20 120±20 300±20
인장신도(%) MD 50↓ 50↓ 10↓
CD 50↓ 50↓ 5.↓
파열강도(kg/㎠) 40±10 60±10 60±10
연속사용온도(℃) 220 260 260
사용온도(℃) 230±20 260 260
최고사용온도(℃) 260 290 280
내산성 보통 보통 양호
내알카리성 보통 보통 양호
상기 표2에 나타난 바와같이 본 발명의 코트라 집진필터는 통상의 시판제품(테페어 및 테프론)에 비해 밀도가 높고 강도에서는 경, 위사 방향 모두 2배 정도 차이가 발생되며 특히 신율이 적으므로 외형적으로 발생되는 수축율 및 낮은 차압으로 탁월한 효과를 얻을 수 있었다. 특히 화학적으로 산, 알카리성에 우수한 효력을 발휘하여 고온 집진필터로서의 사용범위를 늘릴 수 있었다.
상기 시험 테이터를 얻기 위한 시험항목별 관련기준 및 공인시험방법은 아래
표-3에 나타내었다.
표 3.
평 가 항 목 시 험 법
중량(gr/㎡) KSK 0514 (0.001g balance)
후도(mm) KSK 0508 (dial gauge)
인장강도(kg/5cm) KSK 0521 (5cm cut strip)
인장신도(%) KSK 0521 (5cm cut strip)
파열강도(kg/㎠) KSK 0350 (mullen type)
공기투과도(cc/㎠/sec) KSK 0570
박리강도(kg/cm) KSK 0533
내화학성 내산처리시험법, 내알칼리시험법
내굴곡성(급) KSK 6983 (30,000회)
본 발명에 따른 고온집진필터는 미세 다공층으로 함침코팅 되어 표면이 균일하고 미세분진에 대한 집진효율이 우수하여 고온의 압력에서도 기공이 팽창되지 않아 분진이 넓혀진 공극으로 침투하지 못하므로 차압이 적게 걸리고 특히 마이크론 이하의 분진을 포착할수 있는 능력을 발휘하여 고온유해 환경에 적합하도록 우수한 화학적 기능과 기계적인 물성을 유지하여 투자비용 절감, 유지비용 절감. 수명연장 등을 지닌 고온 집진필터로서 유효하게 사용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 테프론과 불소수지 혼합액을 섬유내부에 가닥가닥 개별적으로 코팅하여 형태안정을 유지시키며, 이때 테프론 15%와 불소수지혼합액 25%를 혼합시키고 이 혼합용액을 다시 물과 적정비율로 재 혼합 (테프론+불소수지혼합액 35%:물 65%)하여 교반시켜 주면서 일정한 상온을 유지하여 용해조(bath)내에 공급하고, 공급된 용액을적정수준을 유지하고 침지처리(dipping treatment)하여 일정량의 고형분을 함유할 수 있도록 용해조에 침지시킨 후 스퀴징 롤러에서 탈수를 시키고 건조장치에 인입하여 수분을 제거하며, 상기 건조장치는 일정한 간격으로 배열된 상하 열쌍의 가열된 실린더식 롤러를 통과하면서 수분이 증발하며, 이때 초기온도는 100℃∼120℃이고 마무리 온도는 약150℃로 건조 및 큐어링(curing)이 동시에 일어나면서 제품표면의 평활성을 향상시키는 수지함침코팅에 의한 고온집진필터의 제조방법.
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