KR20090119074A - Ａｃｆ를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를구비한 나권형 필터 카트리지 - Google Patents
Ａｃｆ를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를구비한 나권형 필터 카트리지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 ACF를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를 구비한 나권형 필터 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성탄소섬유 및 열가소성 수지를 소정 함량으로 포함하는 수처리 필터 카트리지용 망사 시트, 이의 제조방법, 및 이를 구비한 나권형 필터 카트리지에 관한 것이다.
본 발명은 원수를 정수함에 있어 전처리 또는 후처리를 위해 제공되는 카본 필터가 필요 없이 나권형 필터 카트리지의 망사 시트가 그 내부에서 카본 필터의 기능을 수행할 수 있음에 따라 정수기의 부피를 축소시킬 수 있음은 물론 카본 필터의 제거로 경제적 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
ACF, 필터 카트리지,
Description
본 발명은 ACF를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를 구비한 나권형 필터 카트리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원수의 필터 카트리지를 통한 정수시 전처리 또는 후처리 과정에서 적용되는 카본 필터가 필요 없이 카본 필터의 기능을 필터 카트리지의 망사 시트에서 수행할 수 있도록 하여 정수기의 부피 축소는 물론 이에 따른 경제적 비용을 크게 절감시킬 수 있는 ACF를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를 구비한 나권형 필터 카트리지에 관한 것이다.
최근 경제 성장에 의한 산업규모의 확대와 대도시 및 공장 집중화 등에 의하여 환경오염의 문제가 크게 증대되고 있으며, 이에 따라 수질오염이 심각한 문제로 대두되어 식수의 경우 필수적으로 정수기를 통해 정수한 후 사용하고 실정에 있다.
정수기는 그 내부에 원수를 필터링 하기 위한 필터가 필수적으로 설치되며, 상기 필터는 부직포 필터, 활성탄 필터, 활성탄소섬유(ACF) 필터, 중공사막 필터, 이온교환수지 필터, 역삼투압 필터 등 물을 여과하는 방법 및 단계에 따라 다양한 정수 필터가 적용되고 있다.
이외에도 종래 정수기에 적용되는 필터로서 나권형 필터 카트리지가 제시된 바 있으며, 이는 대한민국 특허 등록 제10-0477585호 "나권형 분리막 모듈 제조방법"에서 그 제조방법에 잘 설명되어 있다.
상기 나권형 필터 카트리지는, 통상적으로 평막 형태의 한외여과막, 나노여과막, 역삼투여과막 등을 이용하여 나권형 형태로 모듈화 되어 있다. 특히 나노여과막 혹은 역삼투여과막은 부분여과 방식으로 오염물질이 농축되는 공급수쪽의 일부분은 농축수 방출라인으로 버려지기 때문에 중공사막 형태의 모듈 방식보다 오염에 대한 내성이 높은 것으로 알려져 있다. 또한 나권형 모듈에 사용하는 평막은 지지를 할 수 있는 부직포 위에 코팅이 되어 있는 구조이므로 고압에서 운전이 중공사막의 형태보다 안전하며 평막의 형태로는 동일부피에 유효면적을 최대화 하는 구조로 되어 있는 것이 특징이다.
그리고 나권형 필터 카트리지로 주로 사용되는 나노여과막과 역삼투여과막은 인체에 유해한 철, 녹 등의 찌거기는 물론 미생물과 중금속 이온류들의 제거가 가능하여 가정용 정수 필터카트리지로 뿐만 아니라 산업용 모듈에까지 널리 사용되어 지고 있다.
그 구조를 살펴보면, 일측에 정수 배출구가 형성되고 표면에 길이 방향을 따라 다수개의 정수 유입공이 형성되는 파이프 형상의 필터 튜브와, 멤브레인 시트의 일면에 망사 시트가 면밀착된 상태에서 일측이 상기 필터 튜브에 고정되어 여러겹 즉, 나권형으로 감겨지는 필터링 시트와, 상기 필터링 시트가 상기 필터 튜브에 감겨진 상태에서 원형의 하우징 외관을 이루도록 접착시키는 접착 시트로 이루어져 원수 유입구를 갖는 케이스에 정수 배출구가 노출된 상태로 결합된다.
여기서, 상기 필터링 시트는, 정수유입 튜브를 상단으로 놓고 보면 필터링 시트의 양측과 하단부가 접착되어 봉투형태로 된 상태로 양측의 멤브레인 시트의 내부에는 정수된 물이 필터 튜브로 흘러갈 수 있도록 정수 유로를 만들어 주는 직포가 있는 상태로 권취되어 나권형 형태를 이루고 외관은 나권형으로 감겨진 상태를 유지할 수 있도록 감겨진다.
상기 나권형 필터 카트리지는, 정수기 등에의 설치시 나권형 필터 카트리지와 함께 원수가 유입되는 입구 및 정수가 배출되는 출구에 카본 필터가 별도로 설치되어 2개의 카본 필터와 함께 순차적으로 원수를 필터링 하게 된다.
상기와 같이 나권형 카트리지가 전처리 및 후처리 과정에 탄소필터를 설치하게 되는 것은 상기 나권형 필터 카트리지는 입자성 물질, 미생물 또는 유독한 광물질 등은 필터링 할 수 있지만 잔류염소 등에 의한 나권형 카트리지 특히, 폴리아마이드 복합막의 내구성이 취약한 문제점이 있고 또한 탄소필터가 유기 화학물질 또는 악취 등의 오염물질에 대한 우수한 제거 성능을 가지고 있기 때문이다.
그리고, 상기 탄소필터는 수백 만개의 미세한 구멍을 형성하도록 특수 열처리된 나무, 코코넛, 석탄 등의 입자성 활성탄소 혹은 섬유계의 탄화에 의해 만들어지는 활성탄소섬유 등으로 만들어지며, 여러 종류의 화학 오염물질 제거에 이용되 고 있다. 특히 살충제, 제초제, 산업폐기물과 같은 유기 화학물질 제거에 효과적이고, 또한, 라돈, 염소, 악취제거에도 효과적이어서 필터링 구간에 필수적으로 설치되고 있다. 하지만, 상기 탄소필터도, 미생물이나 유독한 광물질은 제거 할 수 없는 단점을 가지고 있다.
이에 따라 정수기에 나권형 필터 카트리지 또는 카본 필터를 적용하여 설치하고자 하는 경우 항상 나권형 필터 카트리지의 전처리 또는 후처리 공정에 별도의 카본 필터를 필수적으로 설치하여 사용함에 따라 정수기의 공간 확보는 물론 별도의 카본 필터 설치에 따른 비용이 상승되는 문제점이 있어 왔다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 나권형 필터 카트리지가 원수를 정수함에 있어 전처리 또는 후처리를 위해 제공되는 카본 필터가 필요 없이 필터 카트리지의 망사 시트에서 카본 필터의 기능을 수행할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber; ACF) 및 열가소성 수지를 포함하는 수처리 필터 카트리지용 망사 시트를 제공한다.
상기 망사 시트는 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 포함하는 섬유로부터 제직된 구조를 갖거나, 열가소성 수지로 제조된 한 쌍의 망사 시트 사이에 활성탄소섬유 펠트 또는 시트 형태로 라미네이트된 구조를 갖는다.
이때 상기 망사 시트는 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함한다.
또한, 본 발명은
a) 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 포함하는 단섬유를 방적하는 단계; 및
b) 상기 방적된 섬유를 제직하는 단계를 거쳐 제조된 것인 수처리 필터 카트 리지용 망사 시트의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은
a') 열가소성 수지를 방사하여 열가소성 섬유를 얻는 단계;
b') 상기 열가소성 섬유를 제직하여 망사형태의 시트를 제조하는 단계; 및
c') 활성탄소섬유 펠트 또는 시트를 상기 망사형태의 시트 사이에 삽입하여 샌드위치 형태로 라미네이팅하는 단계를 거쳐 제조되는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 수처리 필터용 망사 시트를 구비하는 나권형 필터 카트리지를 제공한다.
구체적으로, 상기 나권형 필터 카트리지는
일측에 정수 배출구가 형성되고, 표면에 길이 방향을 따라 다수개의 정수 유입공이 형성되는 파이프 형상의 필터 튜브와;
내부에 필터 공간을 형성하도록 2겹의 시트지로 이루어지고 그 내부에 멤브레인용 망사 시트가 구비된 멤브레인 시트, 상기 멤브레인 시트의 일면 또는 양쪽면에 유로가 형성된 망사 시트를 적층시킨 상태에서 일측이 상기 필터 튜브에 고정되어 롤 형태를 이루며 감겨지는 필터링 시트와;
상기 필터링 시트가 상기 필터 튜브에 감겨진 상태에서 원형의 하우징 외관을 이루도록 접착시키는 접착 시트;를 포함하고,
이때 상기 멤브레인용 망사 시트 또는 망사 시트 각각 또는 이들 모두로 전 술한 바의 망사 시트가 사용 가능하다.
본 발명에 따른 수처리 필터용 망사 시트는 활성탄소섬유를 포함함에 따라 각종 유기 화합물을 효과적으로 제거한다.
이러한 망사 시트는 각종 수처리용 필터에 사용될 수 있으며, 특히 나권형 필터 카트리지에 적용되어 상기 카트리지를 정수기에 사용하는 경우 기존 필터 시스템에서 후카본 필터를 채용할 필요가 없어 시스템의 간소화 및 소형화가 가능해진다.
본 발명에서는 수처리용 필터 카트리지에서 유로를 형성하기 위해 사용하던 망사 시트에 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, 이하 'ACF'라 한다)를 도입한다.
즉, 기존 망사 시트는 폴리에틸렌이나 폴리에스테르 등의 열가소성 수지로 제조되어 사용하여 왔으나, 본 발명에서는 상기 열가소성 수지에 더하여 ACF를 사용하여 망사 시트에 활성탄소에 의한 여러 가지 효과를 부여한다.
바람직하기로, 본 발명에서는 ACF를 망사 시트에 사용되는 섬유 자체에 열가소성 수지와 함께 포함되거나, 열가소성 수지로 제조된 한 쌍의 망사 시트 사이에 펠트 또는 시트 형태로 라미네이트되어 포함된다.
ACF는 활성탄의 흡착성능을 좀 더 끌어올리기 위해 섬유 형태로 가공한 것으로, 흡착 표면적이 700 내지 2000 m2/g으로 대단히 크고, 기공의 크기가 5 내지 100Å 수준으로 매우 작은 작아 높은 비표면적을 가지고 있다. 이에 기존의 흡착제로 널리 사용되고 있는 입상 활성 탄소에 비해 1.5 내지 2배 이상의 평균 흡착량을 갖고 있고 흡착속도 또한 10 내지 100배 이상 빠른 것으로 알려져 있다.
상기 ACF는 표면에 마이크로 포어 없이 메소포어가 곧바로 위치하고 있기 때문에 피흡착재의 확산 과정이 진행되지 않음에 따라 빠른 흡착 속도 및 성능을 나타낸다. 더욱이 재질이 탄소로만 이루어져 반복적인 흡·탈착에도 성능 열화가 적을 뿐만 아니라 기계적 물성이 우수하다.
또한 이러한 ACF는 팬(PAN)계 ACF, 피치(Pitch)계 ACF, 레이온계 ACF 등 어떤 타입의 ACF라도 무방하며, 단섬유 형태가 가능하다. 일예로, 피치계 ACF의 경우 중질유나 콜타르 등을 200 내지 400 ℃에서 열처리하여 섬유 프리커서를 제조한 후, 이를 용융 방사하여 핏치 섬유를 제조한 다음 열처리를 통한 안정화를 수행하고, 이어 불활성 분위기 하에서 600 내지 1000℃에서 탄화시켜 제조한다. 이러한 제조 방법은 종래 여러 문헌, 보고서 및 특허에서 제안되었으며, 본 발명에서 특별히 언급하지는 않는다.
이때 상기 ACF는 그 두께, 섬유 길이, 밀도, 공극율, 강도 등이 사용하고자 하는 분야에 적합하도록 각 요소를 제조 단계에서 조절하여 제조가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 망사 시트에 사용되는 열가소성 수지는 본 발명에서 특 별히 한정하지 않으며, 수처리용 필터 카트리지에 통상적으로 사용하는 고분자 재질이면 어느 것이든 가능하다.
바람직하기로, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하며, 에폭시 침지 또는 미침지된 폴리에스터; 나일론6, 나일론 66, 나일론 6,10, 나일론 6,12를 포함하는 나일론; 셀룰로오스; 폴리아세탈 수지; 폴리아크릴 수지; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종, 이들의 공중합체, 또는 블렌드가 가능하다.
특히, 본 발명에 따른 망사 시트는 ACF와 열가소성 수지를 1:99 내지 99:1의 중량비, 바람직하기로 50 : 50 내지 80 : 20 의 중량비로 포함한다. 만약, 상기 망사 시트 내 ACF의 함량이 상기 범위 미만이면 ACF 사용에 따른 충분한 효과를 확보할 수 없고, 열가소성 수지의 함량이 상기 범위 미만이면 성형성이 저하되어 망사 시트의 제조가 불가능하다.
추가로, 본 발명에서는 필요한 경우 ACF를 포함하는 망사 시트의 표면 및 내부에 다양한 기능을 부여할 수 있는 첨가제로 여러 가지 기능성 물질의 도입이 가능하다. 즉, 상기 망사 시트의 표면에 첨가제를 코팅하거나, 상기 망사 시트의 내부에 첨착(impregnation)시켜 첨가제가 균일하게 존재하도록 한다.
이들 첨가제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 망사 시트로서의 기능을 저하시키지 않는 범위 내에서 살균제, 항균제, 미네랄 공급제, pH 조절제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.
상기 첨가제는 본 발명에 따른 수처리 필터 카트리지를 적용하고자 하는 장치 또는 분야에 적합하도록 당업자에 의해 선택이 가능하다. 예를 들면, 항균제를 ACF를 포함하는 망사 시트에 코팅하거나 첨착시켜 상기 망사 시트에 살균 및 항균성을 부여할 수 있다.
상기 항균제로는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 모든 항균제가 가능하고, 일예로 은 나노, 비타민 C, 키토산 분말, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 특히 은 나노의 경우 항균 특성이 우수한 것으로 알려져 있으며, 이의 사용에 따라 각종 세균, 바이러스 등에 대한 항균 효과가 우수하다. 부연하면, 은 나노를 망사 시트에 도입하는 경우 상기 망사 시트가 있는 부분이 정수 여과된 물과 접촉하기 때문에, 상기 은 나노의 항균 특성이 최종 여과 정수수에 부여되어 상기 정수수의 살균 항균성을 유지하도록 도와준다.
이러한 항균제에 더하여 또는 별도로 상기 망사 시트에 미네랄 공급제나 pH 조절제를 코팅 또는 첨착시켜 미네랄 공급수를 제공하거나 pH를 조절하여 알칼리수 또는 산성수의 제공이 가능하다.
상기 미네랄 공급제와 pH 조절제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 물질이 사용가능하다. 일예로, 맥반석, 토르말린, 제오라이트, 게르마늄, 일라이트 등이 미네랄 공급제와 pH 조절제로 적용될 수 있다, 이들 세라믹은 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 알칼리를 포함하는 규산염 광물로, 상기 알칼리는 망사 시트와 접촉하는 물과 반응하여 알칼리 활성수 또는 미네랄 활성수를 제공하게 된다.
일예로, 칼슘의 경우 하기 반응식에 나타낸 바와 같이, 칼슘 한 분자와 물 2분자가 반응하여 수산화칼슘이 형성된다. 이 과정에서 칼슘에서 나온 전자의 일부는 수소 기체 형성에 사용되고 나머지 전자는 물속에 남아있음과 동시에 수산화기가 형성된다. 결국 칼슘의 물과의 반응에서 형성된 수산화기(OH-)의 증가는 pH 값 상승을 유발시키며 이에 의해 알칼리 환원수가 되고, 상기 Ca2+는 물에 녹아 있어 미네랄 활성수가 된다.
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 (=2H+ 2e- )↑ → Ca2+ + 2OH- + H2↑
이에 따라 별도의 알카리 환원수 제공 장치를 구입할 필요 없이 망사 시트에 미네랄 공급제나 pH 조절제를 도입하여 알칼리 환원수 또는 미네랄 활성수를 얻을 수 있다.
이러한 첨가제를 망사 시트에 적용하는 경우, 상기 망사 시트의 기공을 막지 않을 뿐만 아니라 물성을 저해하지 않는 범위에서 사용하고, 그 함량은 첨가제를 사용하여 얻고자 하는 효과, 망사 시트의 물성 및 경제적인 면을 고려하여 적절하게 사용한다. 바람직하기로 망사 시트 내 조성물 전체에서 최대 30 중량%를 초과하지 않도록 한다.
상기 망사 시트의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 사용되는 망사 시트의 제조 과정을 따르며, ACF의 적용 상태에 따라 크게 하기 두 가지 방법으로 제조가 가능하다.
일예로, 상기 망사 시트는
a) ACF와 열가소성 수지를 포함하는 단섬유를 방적하는 단계; 및
b) 상기 방적된 섬유를 제직하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 단계 a)에서는 ACF와 열가소성 수지를 포함하는 단섬유를 방적한다.
이때 열가소성 수지를 포함하는 단섬유의 제조는 본 발명에서 한정하지 않고, 공지된 바의 건식 방사, 습식 방사, 용융 방사, 전기 방사 또는 멜트 블로운(melt blown) 방사 공정으로 수행이 가능하다.
상기 방적 공적은 통상의 방적 공정이 가능하며, 다만 최종 얻고자 하는 망사 시트의 물성 및 제직성 등을 고려하여 ACF와 열가소성 수지의 함량비, 꼬임, 번수 등의 조건을 선정한다.
다음으로, 단계 b)에서는 상기 방적된 섬유를 망사 시트 형태로 제직한다.
이러한 제직 공정은 처리수의 이동을 위해 유로를 형성하도록 특정 형태로 제직이 가능하며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 공지된 기술을 참조하여 적절히 선택 및 변형이 가능하다.
이때 망사 시트의 각종 기능성을 부여하기 위해 도입되는 첨가제는 상기 a) 및 b) 단계의 어느 단계 이전 또는 그 이후에라도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 열가소성 수지, ACF 각각 또는 이들 모두에 적용이 가능하다.
일예로, 상기 첨가제의 도입은 a) 단계 이전에 열가소성 수지의 방사 공정시 적용하여 단섬유를 제조하거나; a) 단계 이전에 ACF에 표면에 코팅 또는 이와 혼합 하거나; a) 단계 이후 방적된 섬유의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; b) 단계 이후 제직된 망사 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시킨다.
상기 첨가제의 코팅 및 첨착 방법으로는 스핀 코팅, 함침법, 스프레이 코팅, 유동 코팅, 바 코팅 또는 전기 분사 등의 다양한 방법이 사용되고, 필요에 따라 열 또는 압력을 가해 수행할 수 있다. 일예로, b) 단계 이후 제직된 망사 시트를 은 나노가 포함된 용액에 함침시켜 상기 망사 시트의 내부에 균일하게 분산시키거나, 상기 용액을 스프레이 또는 전기 분사하여 상기 망사 시트의 일면에 은 나노를 코팅한다.
또한, 상기 망사 시트는
a') 열가소성 수지를 방사하여 열가소성 섬유를 얻는 단계;
b') 상기 열가소성 섬유를 제직하여 망사형태의 시트를 제조하는 단계; 및
c') ACF 펠트 또는 시트를 상기 망사형태의 시트 사이에 삽입하여 샌드위치 형태로 라미네이팅하는 단계를 거쳐 제조된다.
먼저, 단계 a')에서는 열가소성 수지를 건식 방사, 습식 방사, 용융 방사, 전기 방사 또는 멜트 블로운(melt blown) 방사 방법과 같은 통상의 방사 공정을 통해 방사하여 열가소성 섬유를 얻는다.
다음으로, 단계 b')에서는 열가소성 섬유를 제직하여 망사형태의 시트를 제조한다.
이러한 제직 공정은 처리수의 이동을 위해 유로를 형성하도록 특정 형태로 제직이 가능하며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 공지된 기술을 참조하여 적절히 선택 및 변형이 가능하다.
다음으로, 단계 c')에서는 ACF 펠트 또는 시트를 상기 망사형태의 시트 사이에 삽입하여 샌드위치 형태로 라미네이팅한다.
상기 ACF 펠트 또는 시트는 본 발명에서 한정하지 않으며, 공지된 바의 펠트 또는 시트 제조 공정을 이용하여 제조가 가능하다.
이러한 ACF 펠트 또는 시트를 이전 단계에서 열가소성 수지로 제조된 망사 시트 사이에 샌드위치 형태가 되도록 삽입한 후, 라미네이팅 공정을 거쳐 ACF를 포함하는 망사 시트를 제조한다.
이때 추가로 망사 시트에 전술한 바의 첨가제의 도입이 가능하다.
상기 첨가제는 망사 시트의 각종 기능성을 부여하기 위해 상기 a') 내지 c') 단계의 어느 단계 이전 또는 그 이후에라도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 열가소성 수지, ACF 각각 또는 이들 모두에 적용이 가능하다.
일예로, 상기 첨가제의 도입은 a') 단계 이전에 열가소성 수지와 첨가제를 혼합하여 섬유를 제조하거나; a') 단계 이후 제조된 열가소성 수지 섬유의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; b') 단계 이후 제직된 망사형태 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; c') 단계 이전 ACF 펠트 또는 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; c') 단계 이후 최종 얻어진 망사 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시킨다.
이러한 코팅 및 첨착 공정은 상기에서 바를 따른다.
전술한 바와 같이, ACF를 포함하는 망사 시트는 이를 수처리 필터용 망사 시트를 구비하는 나권형 필터 카트리지에 바람직하게 적용된다.
상기 나권형 필터 카트리지는
일측에 정수 배출구가 형성되고, 표면에 길이 방향을 따라 다수개의 정수 유입공이 형성되는 파이프 형상의 필터 튜브와;
내부에 필터 공간을 형성하도록 2겹의 시트지로 이루어지고 그 내부에 멤브레인용 망사 시트가 구비된 멤브레인 시트, 상기 멤브레인 시트의 일면 또는 양쪽면에 유로가 형성된 망사 시트를 적층시킨 상태에서 일측이 상기 필터 튜브에 고정되어 롤 형태를 이루며 감겨지는 필터링 시트와;
상기 필터링 시트가 상기 필터 튜브에 감겨진 상태에서 원형의 하우징 외관을 이루도록 접착시키는 접착 시트;를 포함하고,
이때 상기 멤브레인용 망사 시트 또는 망사 시트 각각 또는 이들 모두에 대해 전술한 바의 ACF를 포함하는 망사 시트가 사용될 수 있다.
상기 망사 시트는 공급수측의 유로재(feed channel spacer로 공지된)로서 망사 형태로 직조되며, 일예로 두께는 0.3 내지 2.0 mm, 인치당 가닥수 (strand/inch)는 5 내지 30개, 교차된 망사의 가닥은 70 내지 110도의 각도를 이루도록 제직된 것이 가능하다.
상기 멤브레인용 망사 시트는 투과수측 유로재(permeate channel spacer로 공지된)로서 상기 망사 시트와 동일한 것이 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 니 트 직물이 가능하며, 두께는 0.2 내지 2.0 mm, 인치당 웨일수의 수(wales/inch)는 30 내지 60인 것을 사용한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나권형 필터 카트리지를 보여주는 도면들이다.
도 1에 도시에 의하여 상기 나권형 필터 카트리지는, 정수 배출구(120)를 갖는 필터 튜브(100)와, 유로를 통해 원수를 안내 및 정수하게 되며 상기 필터 튜브(100)에 롤 형태를 가지며 감겨지는 필터링 시트(200)를 구비한다.
상기 필터 튜브(100)는, 일측에 정수 배출구(120)가 개방 형성되도록 파이프 형상을 가지며, 그 외측에는 길이방향을 따라 다수개의 정수 유입공(140)이 형성되어 상기 정수 유입공(140)들을 통해 유입되는 물을 정수 배출구(120)를 통해 배출하게 된다.
상기 필터링 시트(200)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 멤브레인 시트(220)와 망사 시트(240)로 이루어지며, 상기 필터 튜브(100)에 일측이 고정된 상태에서 롤 케이크 형상으로 여러겹으로 감겨져 형성된다.
이때 상기 필터링 시트(200)가 필터 튜브(120)에 감겨진 상태에서 원형의 외관을 유지하도록 하는 접착 시트(400)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하면, 상기 접착 시트(400)는, 일면에 접착성 물질이 도포된 것으로, 상기 필터링 시트(200)가 상기 필터 튜브(100)에 감겨진 상태에서 원형의 하 우징 외관을 이루도록 접착시킨다.
상기 멤브레인 시트(220)는, 상기 멤브레인 시트(220)의 일면 또는 양쪽면에 밀착되는 멤브레인용 망사 시트(240)로 이루어져 상기 멤브레인 시트(220)와 상기 멤브레인용 망사 시트(240)의 일측이 상기 필터 튜브(100)에 고정되어 롤 형태를 이루며 여러겹 감겨져 구성된다.
도 4는 필터링 시트(200)를 구성하는 멤브레인 시트(220)에 대한 절개 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 멤브레인 시트(220)는, 내부에 필터 공간(222)을 형성하도록 2겹의 시트지로 이루어지도록 함이 가능하며, 상기 멤브레인 시트(220)의 상기 필터 공간(222)에는 멤브레인용 망사 시트(224)가 더 제공된다.
이때 상기 나권형 필터 카트리지의 망사 시트(240)와 멤브레인용 망사 시트(224), 각각 또는 이들 모두는 본 발명에서 제시하는 ACF와 열가소성 수지를 포함하여 제조된다.
이상에서와 같이 구성되는 본 발명에 따른 나권형 필터 카트리지의 조립 및 정수 과정을 상세히 설명한다.
조립시에는, 먼저, 멤브레인 시트(220)를 절반으로 접고 일면 또는 양쪽면에 망사 시트(240)를 적층시켜 필터링 시트(200)가 이루어지도록 한다. 다음으로, 상기 망사 시트(240)의 일측을 필터 튜브(100)의 일측에 고정시킨 다음, 가장 자리는 접착제를 도포하여 상기 필터링 시트(200)를 롤 형태로 감으면 된다. 이후 접착 시트(400)로 상기 필터링 시트(200)의 단부를 접착시켜 원형의 외관이 이루어지도록 하면 된다.
그런 다음, 패킹 등을 통해 원수 유입구가 형성된 케이스에 정수 배출구(120)가 노출되도록 결합시킨 다음 정수기에 설치하면 조립이 완료된다.
이후, 정수기를 사용하게 되면, 원수가 케이스의 원수 유입구로 유입된 후 롤 형상으로 감겨지며 필터링 시트(200)를 이루는 멤브레인 시트(220)와 망사 시트 (240)의 유로를 통해 이동되면서 이물질 등이 필터링 되면서 통과하게 되는데, 이때 원수는 정수 조건에 따라 배치된 ACF에 의해 더욱 정수되어져 상기 필터 튜브(100)에 형성된 정수 유입공(140)과 정수 배출구(120)를 통해 정수된 상태로 배출되게 된다.
종래 열가소성 수지만으로 이루어진 망사 시트가 구비된 필터와 비교하여 이렇게 필터의 망사 시트(240, 224)로 열가소성 수지에 더하여 ACF를 사용함에 따라, 본 발명에 따른 나권형 필터 카트리지가 구비된 필터 시스템은 하기와 같은 잇점이 있다.
첫째로, 망사 시트 내 존재하는 ACF로 인해 처리수(일예로, 정수, 공급수) 오염물질을 멤브레인 시트자체의 제거 성능에 추가적인 오염물 제거효과가 발생함으로 오염물질 제거효율 향상을 할 수 있다.
둘째로, ACF로 인해 처리수 내 존재하는 각종 유기 화합물을 효과적으로 제거하여 상기 유기 화합물에 따른 필터 시스템의 수명 저하를 실질적으로 방지한다.
셋째로, ACF에 항균성 물질 등을 코팅 또는 첨착하여 제조된 망사 시트를 사용함으로 멤브레인 표면의 생물학적 오염을 막을 수 있어 필터 성능 감소를 최소화 시켜줄 수 있고, 여과 정수된 물의 2차 미생물 오염 등을 막을 수 있는 장점이 있다. 항균성 물질 이외에도 기타 기능성 물질의 ACF에 도입함으로 다양한 기능 구현이 가능하다.
본 발명에 따른 나권형 필터 카트리지는 가정용 정수기, 산업용 수처리 장치 등에 사용이 가능하다.
일예로 가정용 정수기는 4~5단계에 걸친 필터 시스템으로 이루어지는데, 1차로 미세입자, 녹 찌꺼기, 잔류 염소, 휘발성 유기 화합물을 제거하기 위한 제1 필터(침전 필터), 각종 유기화합물을 흡착에 의해 제거하는 제2 필터(선카본 필터) 중금속 이온성 물질 및 미생물을 제거하기 위한 제3 필터(멤브레인 필터), 물속에 존재하는 냄새를 제거하고 물맛을 향상시키기 위한 제4 필터(후카본 필터) 및 추가적으로 정수 탱크 내부의 미생물 증식을 억제하기 위한 제5 필터(세라믹 필터)로 이루어진다.
이때 상기 제3 필터로 본 발명에서 제시하는 ACF를 포함하는 망사 시트가 구비된 필터를 사용하는 경우, 제2,4 필터인 선카본 필터와 후카본 필터의 역할을 상기 ACF를 포함하는 망사 시트가 수행할 수 있어, 제2,4 필터를 별도로 설치할 필요가 없다.
이에 따라 가정용 정수기의 필터 시스템이 간소화되고, 이에 따라 정수기의 소형화가 가능해진다.
이상은 본 발명에 따른 나권형 필터 카트리지의 바람직한 실시예를 상세한 설명을 통해 구체적으로 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
본 발명은 정수기용 필터로 적용됨.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나권형 필터 카트리지의 사시도,
도 2는 도 1의 요부 절개 사시도,
도 3은 도 1 또는 도 2의 종단면 확대도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 시트의 절개 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 필터 튜브 120: 정수 배출구
140: 정수 유입공 200: 필터링 시트
220: 멤브레인 시트 222: 필터 공간
224: 멤브레인용 망사 시트 240: 망사 시트
400: 접착시트
Claims (13)
- 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF) 및 열가소성 수지를 포함하는 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 활성탄소섬유는 팬(PAN)계 활성탄소섬유, 피치(Pitch)계 활성탄소섬유, 레이온계 활성탄소섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하며, 에폭시 침지 또는 미침지된 폴리에스터; 나일론6, 나일론 66, 나일론 6,10, 나일론 6,12를 포함하는 나일론; 셀룰로오스; 폴리아세탈 수지; 폴리아크릴 수지; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종, 이들의 공중합체, 또는 블렌드인 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 망사 시트는 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함하는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,추가로 상기 망사 시트는 첨가제를 포함하는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 5항에 있어서,상기 첨가제는 살균제, 항균제, 미네랄 공급제, pH 조절제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 망사 시트는 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 포함하는 섬유로부터 제직된 구조를 갖는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- 제 1항에 있어서,상기 망사 시트는 열가소성 수지로 제조된 한 쌍의 시트 사이에 활성탄소섬유를 포함하는 펠트 또는 시트가 라미네이트된 구조를 갖는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트.
- a) 활성탄소섬유와 열가소성 수지를 포함하는 단섬유를 방적하는 단계; 및b) 상기 방적된 섬유를 제직하는 단계를 거쳐 제조된 것인 수처리 필터 카트 리지용 망사 시트의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,추가로 상기 망사 시트 제조시 첨가제의 도입은 a) 단계 이전에 열가소성 수지의 방사 공정시 적용하여 단섬유를 제조하거나; a) 단계 이전에 활성탄소섬유에 표면에 코팅 또는 이와 혼합하거나; a) 단계 이후 방적된 섬유의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; b) 단계 이후 제직된 망사 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시켜 수행하는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트의 제조방법.
- a') 열가소성 수지를 방사하여 열가소성 섬유를 얻는 단계;b') 상기 열가소성 섬유를 제직하여 망사형태의 시트를 제조하는 단계; 및c') 활성탄소섬유 펠트 또는 시트를 상기 망사형태의 시트 사이에 삽입하여 샌드위치 형태로 라미네이팅하는 단계를 거쳐 제조되는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트의 제조방법.
- 제 11항에 있어서,추가로 상기 망사 시트 제조시 첨가제의 도입은 a') 단계 이전에 열가소성 수지와 첨가제를 혼합하여 섬유를 제조하거나; a') 단계 이후 제조된 열가소성 수지 섬유의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; b') 단계 이후 제직된 망사형태 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; c') 단계 이전 활성탄소섬 유 펠트 또는 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시키거나; c') 단계 이후 최종 얻어진 망사 시트의 표면 또는 내부에 코팅 또는 첨착시켜 수행하는 것인 수처리 필터 카트리지용 망사 시트의 제조방법.
- 나권형 필터 카트리지에 있어서,일측에 정수 배출구가 형성되고, 표면에 길이 방향을 따라 다수개의 정수 유입공이 형성되는 파이프 형상의 필터 튜브와;내부에 필터 공간을 형성하도록 2겹의 시트지로 이루어지고 그 내부에 멤브레인용 망사 시트가 구비된 멤브레인 시트, 상기 멤브레인 시트의 일면 또는 양쪽면에 유로가 형성된 망사 시트를 적층시킨 상태에서 일측이 상기 필터 튜브에 고정되어 롤 형태를 이루며 감겨지는 필터링 시트와;상기 필터링 시트가 상기 필터 튜브에 감겨진 상태에서 원형의 하우징 외관을 이루도록 접착시키는 접착 시트;를 포함하고,상기 멤브레인용 망사 시트 또는 망사 시트 각각 또는 이들 모두가 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 망사 시트인 것인 나권형 필터 카트리지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080044906A KR20090119074A (ko) | 2008-05-15 | 2008-05-15 | Ａｃｆ를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를구비한 나권형 필터 카트리지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020080044906A KR20090119074A (ko) | 2008-05-15 | 2008-05-15 | Ａｃｆ를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를구비한 나권형 필터 카트리지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090119074A true KR20090119074A (ko) | 2009-11-19 |
Family
ID=41602816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080044906A KR20090119074A (ko) | 2008-05-15 | 2008-05-15 | Ａｃｆ를 포함하는 망사 시트, 이의 제조방법 및 이를구비한 나권형 필터 카트리지 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101465698B1 (ko) * | 2013-03-07 | 2014-12-01 | 서울대학교산학협력단 | 전도성 스페이서를 포함한 나권형 수처리 필터 |
| KR20170112994A (ko) * | 2016-03-29 | 2017-10-12 | 주식회사 엠씨엠 | 나권형 필터 카트리지의 제조방법 |
| CN108654391A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-16 | 南京帝膜净水材料开发有限公司 | 一种卷式膜元件 |
-
2008
- 2008-05-15 KR KR1020080044906A patent/KR20090119074A/ko not_active Application Discontinuation
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