KR20120077256A - 관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막 - Google Patents

관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막에 관한 것으로, 본 발명의 관형 직물에 의해 제조되는 복합 중공사막은 꼬임 원사의 벌키성으로 중공사막에 대한 도프 용액의 침투성이이 향상되어 관형 편물과 고분자 수지 박막 사이의 박리강도가 향상되어 수처리 효율이 향상되는 이점을 제공한다.

Description

관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막 {Tubular braid and Composite Hollow Fiber Membrane using the same}
본 발명은 관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 꼬임 구조를 갖는 원사가 합사된 멀티필라멘트와 이형단면사 원사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합편직되어 스티프니스가 우수하고 중공사막에 적용시 고분자 수지 박막에 대한 박리강도가 우수한 관형 편물 및 이를 이용하는 복합 중공사막에 관한 것이다.
일반적으로 분리막을 응용한 수처리는 물질의 선택 투과 메카니즘을 이용한 정화 기술로서, 전통적인 화학처리에서 사용되는 증류법에 비해서 에너지의 절감, 설비의 간소화, 운영의 효율성 등의 다양한 측면에서 경제적일 뿐만 아니라, 환경보호 등의 사회적 요구에 부응하여 간단한 실험실적 규모로부터 각종 산업분야의 규모에 이르기까지 폭넓은 연구와 실용화가 이루어지고 있다.
이러한 분리막은 형태학적으로 평막(flat type), 관형막(tubular type), 중공사막(hollow fiber membrane)으로 분류될 수 있다. 평막의 경우 내오염성이 강하여 오폐수의 처리기술로 많이 응용되고 있으나, 단위체적당 집적도가 낮아 경제적인 설치가 곤란하다. 중공사막은 형태학적으로 실의 형상을 지니고 있고 단위 체적당 막을 많이 패킹할 수 있어 처리량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 중공사막은 동일한 부피의 다른 분리막에 비해 막 표면적이 크고 모듈화하기 쉬운 장점 때문에 최근 한외여과 또는 정밀여과 분야에서 광범위하게 이용되고 있다.
그러나 중공사막은 기계적 강도가 낮아 운전 도중 쉽사리 단사되는 단점이 있는데, 수처리 분야에 있어서 이러한 단점은 양질의 수질을 확보하는데 큰 저해 요소로 작용하고 있다. 따라서 편물 또는 관형 편물을 이용하여 중공사막을 보강함으로써 중공사막의 기계적 강도를 향상시키는 방법이 제안되었다.
그러나 복합 중공사막 제조시 0.4 데니어 이하의 극세사를 사용하면 관형 편물을 제작하는 공정에서 극세사의 단사가 발생하고 단사끼리 뭉쳐져서 작업성이 떨어진다. 또한, 관형 편물의 표면에 단사가 많이 생기기 때문에 고분자 코팅시 코팅 표면 위로 단사가 돌출되어 중공사막의 불량이 증가하게 되고, 이를 제거하기 위한 추가 작업이 필요하게 되므로 개선이 요구되고 있다.
본 발명의 하나의 목적은 고분자 수지 박막과의 박리강도 및 스티프니스가 우수하여 복합 중공사막의 처리효율을 향상시킬 수 있는 관형 편물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 관형 편물을 이용하여 기계적 강도 및 처리효율이 향상된 복합 중공사막을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물에 관한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 꼬임 구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물 및 상기 관형 편물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막을 포함하는 복합 중공사막에 관한 것이다.
본 발명의 구현예들에 의하면, 꼬임 구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사 가 합사된 멀티필라멘트를 혼합 사용함으로써, 꼬임 구조 원사의 벌키성으로 중공사막에 대한 고분자 수지 박막 도프 용액의 침투성이 향상되어 관형 편물과 고분자 수지 박막 사이의 박리강도를 향상시킬 수 있다.
또한 꼬임 구조의 원사를 함께 이용함으로써 복합 중공사막의 스티프니스 (Stiffness)를 향상시킬 수 있는데, 이러한 증가된 스티프니스로 인해서 박막은 진원(중공사의 원형 유지의 정도)도 유지가 용이해 져서 고분자 수지 박막의 균일한 코팅이 가능해진다. 이와 같이 고분자 수지 박막이 균일하게 코팅되면 복합 중공사막의 인장강도 및 내압성 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 또 다른 측면은 수처리 적용시 스티프니스의 증가는 폭기에 의한 진동작용을 증폭시켜 오염 물질의 제거를 용이하게 하며, 이러한 특성으로 인해서 중공사막의 수처리 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 구현예에 따른 관형 편물에 사용되는 이형단면사 모노필라멘트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 중공사막의 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예의 관형 편물은 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 것이다.
상기 꼬임 구조의 원사는 S-회전 또는 Z-회전의 일정한 방향의 꼬임을 갖는 원사로 신축성 및 벌키성 등의 특성을 갖는다. 이러한 꼬임 구조의 원사는 연사기 등에 의해서 꼬임이 부여되며, 가열과 냉각에 의해 꼬임 구조가 세팅된다. 가연된 원사는 각각의 필라멘트의 매우 균일한 포합성(cohesion)에 의해 매우 균일하고 벌크한 사 단면을 갖는다.
꼬임 구조의 원사를 사용하게 되면 통상적으로 사용되는 원형구조 필라멘트에 비하여 같은 표면 밀집도에서 꼬임 원사의 벌키성으로 인한 기공이 형성된다. 본 발명에서 관형 직물을 복합 중공사막에 이용시 관형 직물 위에 고분자 수지 박막을 형성한다. 이형단면사와 함께 꼬임 구조를 갖는 원사가 합사된 멀티필라멘트사를 이용하면 꼬임 구조에 의해 형성되는 기공으로 인해서 고분자 수지 박막을 형성하기 위한 도프액이 관형 편물로 더 용이하게 침투되어 고분자 수지막과의 접착력이 향상된다. 따라서 기존에 보강 중공사막의 단점으로 지적되는 박리강도를 향상시킬 수 있다.
더욱이, 꼬임 구조의 원사를 합사한 멀티필라멘트는 우수한 신축성 및 원형회복력을 가지므로 스티프니스(Stiffness)가 뛰어나다. 스티프니스의 중요성은 두 가지 측면으로 고려될 수 있는데, 그 하나는 복합 중공사막의 진원도가 그것이며 이는 고분자 수지 박막의 균일한 코팅여부를 결정짓는데 있어 중요한 요소로 작용하고 있다. 또 다른 측면은 수처리 적용시 스티프니스의 증가는 폭기에 의한 진동작용을 증폭시켜 오염물질의 제거를 용이하게 한다는 것이다.
본 발명에서 상기 꼬임 구조의 원사는 150 내지 1000%의 벌키성이 부여된 것이 사용된다. 상기 벌키성이 150% 미만이면 꼬임 구조로 인한 박리강도 향상 효과가 미흡하게 되고, 이와 반대로 벌키성이 1000%를 초과하는 경우 관형 편직물 제조 공정에서 모노 및 멀티 필라멘트 사이의 마찰로 인해서 단사가 발생할 수 있으며 브레이드 표면에 다량의 보플이 생겨서 고분자 수지 코팅 시 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 한편, 상기 벌키 구조로 인해서 상기 원사는 1 내지 100 ㎛ 정도 크기의 기공을 포함할 수 있다.
상기 꼬임 구조의 원사를 형성하는 재료의 비제한적인 예들은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리아라미드, 폴리올레핀, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 및 이들의 공중합체를 포함한다. 바람직하게 상기 꼬임 구조의 원사로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 나일론 원사를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 꼬임 구조의 원사 및 이형단면사 원사는 10 내지 300 필라멘트수의 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트의 섬도는 0.01 내지 7 데니어이다. 모노필라멘트의 섬도가 7 데니어를 초과하는 경우에는 고분자 수지 박막과 접촉하는 관형 편물의 표면적이 감소하여 관형 편물과 그 표면에 코팅된 고분자 수지 박막 사이의 박리강도가 낮아질 수 있다. 한편, 모노필라멘트의 섬도가 0.01 데니어 미만인 경우에는 관형 편물과 고분자 수지 박막의 박리강도는 향상되나, 제조공정이 복잡해지고 제조원가도 상승될 수 있다.
본 발명에서 관형 편물을 구성하는 원사의 섬도는 0.05 내지 500 데니어이고, 관형 편물을 구성하는 멀티필라멘트는 복수의 모노필라멘트들로 이루어져 총섬도가 5 내지 1500 데니어이다. 상기 원사의 섬도가 0.05 데니어 미만인 경우에는 생산속도가 저하되고, 500 데니어를 초과하면 관형 편물(1)의 외경이 확장됨에 따라 단위체적 당 집적도가 떨어질 수 있다. 관형 편물은 상기 멀티필라멘트 4?10개를 합사하여 준비한 제편용 원사 8?40개를 사용하여 제편 하는 것이 바람직하다.
폴리에틸렌테레프탈렐이트와 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 이형단면사 원사는 2종의 용융방사가 가능한 섬유형성성 중합체를 사용하여 얻어진 섬유로서, 열수축응력 최대온도가 155℃ 이상, 무하중 비수처리하 권축신장율이 40% 이상, 탄성회복율이 70% 이상이며, 아이론(Iron) 수축율 3% 이하의 형태안정성이 우수한 신축성 복합섬유이다.
폴리에틸렌테레프탈렐이트와 폴리프로필렌테레프탈레이트로 이루어진 이형단면사 원사는 강신도 및 신축성이 우수하므로 관형 편물로 제작하여 이를 복합 중공사막의 지지체로 이용할 경우, 신장률과 회복률이 우수하기 때문에 작업성이 좋고 단사의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 또한 변형에 대한 가능성이 없기 때문에 지지체로서 유리하게 사용될 수 있다.
이형단면사의 단면의 형태는 사이드-바이-사이드(Side-By-Side)형 또는 편심심초(Sheath-Core)형인 것이 바람직하다. 도 1의 (a), (b), (c), (d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 이형단면사 모노필라멘트의 단면도이다. 도 1의(a) 및 1(b)는 이형단면사 모노필라멘트의 사이드-바이-사이드(Side-By-Side)형 단면을 도시한 것이고, 도 1d의 (c) 및 (d)는 이형단면사 모노필라멘트의 편심심초(Sheath-Core)형 단면을 도시한 것이다.
본 발명의 다른 양상은 상기 관형 편물을 포함하는 복합 중공사막에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예의 복합 중공사막은 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물 및 상기 관형 편물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막은 보강재인 관형 편물(tubular braid: 1), 상기 관형 편물(1)의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막(2) 및 처리된 물질을 수용하는 중공부(3)로 구성된다. 상기 관형 편물(1)이 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 것이므로 복합 중공사막의 특성 향상에 기여하게 된다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 고분자 수지 박막(2)이 관형 편물(1)의 표면에 코팅되어 복합 중공사막을 구성하는데, 상기 고분자 수지 박막(2)은 복합 중공사막의 기계적 강도, 막의 수투과성 및 여과 신뢰성에 영향을 미친다. 상기 고분자 수지 박막(2)은 관형 편물(1)에 비하여 기계적 강도는 낮지만, 고분자 수지 박막(2) 자체가 박리되거나 파손되지 않을 정도의 기계적 강도를 가지며,　복합 중공사막의 인장강도 및 내압성 등을 보완한다.
본 발명의 관형 편물은 꼬임 구조 원사의 벌키성으로 중공사막에 대한 도프용액의 침투성이이 향상되어 박리강도를 향상시킬 수 있고, 편물의 진원도 유지가 용이하면서 동시에 이형단면사의 특성으로 회복력이 우수해 편물 외형 유지를 통해서 균일하게 고분자 수지를 코팅할 수 있는 장점이 있다.
수투과성 및 여과 신뢰성과 관련하여서는, 상기 관형 편물(1)은 고분자 수지 박막(2)에 비하여 상대적으로 큰 공극을 갖기 때문에, 고분자 수지 박막(2)을 통과한 여과액은 큰 공극을 갖는 관형 편물(1)을 큰 저항 없이 통과한다. 즉, 여과액의 수투과도는 작은 공극을 갖는 고분자 수지 박막(2)에 의해 영향을 받게 되며, 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조 및 다공도에 따라 전체 복합 중공사막의 수투과도가 결정된다.
이와 같은 고분자 수지 박막(2)의 미세공 구조 및 다공도는 도프의 조성에 따른 열역학적 안정성의 차이에 따라 결정된다. 보다 상세하게 설명하면, 도프용액을 구성하는 용매 혹은 첨가제들이 고분자와 강하게 상호작용하면 고분자와 응고조 용액과의 "디믹싱(demixing) 지연효과"로 인하여 스폰지 구조 (sponge-like structure)를 형성하고, 고분자와의 상호작용이 약해지면 디믹싱 효과가 급속히 진행되어 핑거 구조(finger-like structure)를 형성한다. 스폰지 구조는 기계적인 강도 측면에서 핑거 구조에 비하여 유리하지만, 수투과도 측면에 있어서는 불리하다. 그 이유는 스폰지 구조는 수리학적 저항성이 핑거 구조에 비하여 강하게 걸리기 때문이다. 한편, 표면에 분포하는 표면공경은 여과특성의 신뢰성을 부여하는데 중요한 기능을 나타낸다. 즉, 동일한 분포를 갖는 표면공경의 형성은 일정크기 이상의 입자를 배제하여 수처리 공정에 있어서 수질의 안정성을 부여한다. 또한, 복합 중공사막의 내층에 형성된 미세공의 직경을 중심방향으로 갈수록 점진적으로 증대시켜 비대칭성을 크게 하면 수투과도를 증진시킬 수 있다.
다음으로 고분자 수지 박막(2)은 관형 편물(1)에 도포된 후 응고과정을 거치게 되는데, 응고과정에서 유기용매가 빠져나가면서 그 내부에 공경이 형성된다. 이때, 상기 고분자 수지 박막(2)의 표면층이 내층에 비하여 응고속도가 빠르기 때문에 표면층의 공경이 내층의 공경에 비하여 상대적으로 작게 형성된다.
본 발명의 일 구현예에서, 고분자 수지 박막(2)의 두께는 10 내지 200㎛ 범위일 수 있는데, 고분자 수지 박막(2)의 두께가 10㎛ 보다 작을 경우 기계적 강도가 떨어지고, 200㎛ 보다 클 경우에는 수투과도가 떨어질 수 있다. 고분자 수지 박막(2)이 관형 편물(1) 내로 침투하는 거리는 관형 편물(1)의 두께(즉, 관형 편물 (1)의 외경과 내경의 차)의 10 내지 30% 범위일 수 있는데, 상기 침투거리가 관형 편물(1)의 두께의 10% 미만일 경우 기계적 강도가 떨어지고, 30%를 초과하는 경우 수투과도가 저하될 뿐 아니라 막 두께가 얇아지는 것에 기인하여 표면에 결함이 생겨 막의 제거성능이 저하된다.
본 발명의 일 구현예에 의한 고분자 수지 박막(2)은 폴리설폰 수지, 폴리에스테르설폰 수지, 설폰화폴리설폰수지, 폴리비닐리덴풀루오라이드 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 폴리에테르이미드 수지로 구성되는 군에서 선택되는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지 박막(2)은 일례로 고분자 수지, 유기용매, 및 첨가제인 폴리비닐피롤리돈과 친수성 화합물로 구성되는 방사 도프가 관형 편물(1)의 표면에 코팅되어 형성된다.
본 발명의 일 구현예에 의한 복합 중공사막을 제조하는 공정은, 이중 관형노즐의 중앙부로 관형 편물(1)을 통과시킴과 동시에 방사 도프를 관형 편물(1)의 표면으로 유입시켜 관형 편물(1)의 표면에 방사 도프를 코팅하는 단계를 포함한다. 이어서 방사 도프를 노즐 외부의 공기 중으로 토출시키고 외부 응고액으로 응고시킨 후 수세 및 건조시키는 공정을 포함할 수 있다.
중공사막은 중공사막 모듈(hollow fiber membrane module)의 분리막으로 사용되는데, 이와 같은 중공사막 모듈은 수처리 등의 산업분야, 혈액 처리 등의 의료 분야에서 한외여과 또는 정밀여과용으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명에 따른 실시예들을 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예 1
벌키성이 200%인 꼬임 구조의 나일론 원사 36 필라멘트로 이루어진 50 데니아의 멀티필라멘트 6가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300 데니아가 되게 하였다. 한편, 섬도가 1.4 데니아인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET)와 폴리프로필렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene terephthalate:PPT)로 구성된 이형단면사 모노필라멘트 36 필라멘트로 이루어진 50 데니아의 멀티필라멘트 6 가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300 데니아가 되게 하였다. 그 후, 상기 꼬임 구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 제조된 이형단면사 원사 26가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편물을 준비하였다.
도프용액으로는 PVDF 16%, 폴리비닐피롤리돈 12%, 디메틸아크릴아마이드 72%로 이루어진 조성물을 50℃에서 충분히 녹인 후, 탈기(degasing)을 통하여 제조과정 중 발생한 가스를 제거하고 상온에 위치시켰다. 상기 제조된 도프용액을 2중 관형노즐에 공급하고 중앙부에는 상기 직조한 관형 편물을 통과시킴으로써 관형 편물의 외부에 도프용액을 코팅하였다. 이때 코팅층의 두께는 0.2mm로 하였다. 에어갭 5cm를 통과시킨 편물을 30℃의 외부 응고조에서 응고시켰다. 이후 잔류 용매 및 첨가제를 제거하기 위해 하루 동안 60℃의 열수장치에서 후처리를 실시하였고, 20 wt% 알코올 수용액에 2시간 동안 침적시킨 후 40℃의 건조기에서 하루 동안 건조하여 복합 중공사막을 제조하였다.
실시예 2
섬도가 1.4 데니아인 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사 모노필라멘트 100 필라멘트로 이루어진 50 데니아의 멀티필라멘트 6 가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300 데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26 가닥을 사용하여 외경이 1.9mm가 되도록 직조한 관형 편물을 준비하였다. 이후의 공정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건에 의해 복합 중공사막을 얻었다.
비교예 1
섬도가 1.4 데니아인 PET 모노필라멘트 36 가닥으로 이루어진 50 데니아의 연신사 멀티필라멘트 6 가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300 데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26 가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편물을 준비하였다. 이후의 공정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건에 의해 복합 중공사막을 얻었다.
비교예 2
섬도가 0.5 데니아인 PET 모노필라멘트 100 가닥으로 이루어진 50 데니아의 비연신사 멀티필라멘트 6 가닥을 합사하여 원사(yarn) 1개의 총섬도가 300데니아가 되게 하였다. 그 후, 제조된 원사 26 가닥을 사용하여 외경이 1.9 mm가 되도록 직조한 관형 편물을 준비하였다. 이후의 공정은 실시예 1과 동일한 공정 및 조건에 의해 복합 중공사막을 얻었다.
<복합섬유 물성의 평가 기준 및 측정 방법>
1. 열수축응력 측정
초하중 0.5g/d, 승온속도 2.2℃/초로 Kanebo사의 열응력 측정기를 이용하여 측정하였다.
2. 권축신장율 및 탄성회복율 측정
섬유타래를 무하중 하에서 끓는물에 30 분간 침지한 후, 실온 상에서 건조시키고, 2 분간 0.1g/d 하중을 가하여 제중하고 10 분간 방치하였다. 상기 단계를 거친 시료를 0.002 g/d 하중 하에서 2 분간 방치한 후, 그때의 길이(L1)를 측정하였다. 상기 시료에 0.1 g/d 하중을 더하고 2 분후 길이(L2)를 측정하였다. 나아가, 0.1 g/d 하중을 제거한 다음 2분 경과 후 그때의 길이(L3)를 측정하였다. 권축신장율 또는 탄성회복율은 하기 수식 1 또는 수식 2에 의하여 산출되었다.
[수식 1]
권축신장율(%) =[(L2-L1)/L2] × 100
[수식 2]
탄성회복율(%) =[(L2-L3)/(L2-L1)] ×100
3. 아이론(Iron) 수축율 측정
통상의 방법으로 제편직, 염가공하여 KS K 0558-2001, A-1(건열아이론법)에 의거 측정하였다.
<복합 중공사막의 물성 평가 방법>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합 중공사막의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
실험예 1-박리강도
관형 편물로부터 고분자 수지 박막이 박리되는 순간의 하중을 인장시험기를 이용해 측정하였고, 이를 전단력이 가해지는 면적(㎡)으로 나누어 박리강도를 계산하였다. 구체적인 측정조건을 하기 표 1에 표시하였다.
측정기기 제조사 인스트론
로드셀 1KN
크로스 헤드 속도 25 mm/분
파지거리 50 mm
시편제조 6mm직경의 폴리프로필렌 튜브에 복합 중공사막 1가닥을 접착부 길이가 10mm가 되도록 폴리우레탄 수지로 접착, 고정하여 제조
박리강도는 시편 인장 시 코팅된 고분자 수지 박막에 가해지는 단위면적당 전단력(Shear Strength)으로 정의되고, 전단력이 가해지는 면적(m2)은 π× 복합 중공사막의 외경(m) × 복합 중공사막의 접착부 길이(m)로 계산하였다. 계산식은 다음과 같다.
* 박리강도 (Pa) = 항복점의 하중 (kg) / 전단력이 가해지는 면적 (m2)
실험예 2 -도프액의 침투성
제조된 복합 중공사막의 단면을 절단하고 현미경을 통해 도프액이 관형 편물 내로 침투된 정도를 관찰하였다.
실험예 3 -스티프니스(Stiffness)
인스트론社에서 제공되는 샘플 홀더를 이용하여 복합 중공사막을 압축방향 으로 눌러(Compression mode), 굽힘이 발생될 때 생기는 최대 하중으로 스티프니스(Stiffness)를 평가하였다. 구체적인 측정조건을 하기 표 2에 표시하였다.
측정기기 제조사 인스트론
로드셀 10KN
크로스 헤드 속도 25 mm/분
파지거리 50 mm
시편제조 6mm직경의 폴리프로필렌 튜브에 복합 중공사막 1가닥을 접착부 길이가 10mm가 되도록 폴리우레탄 수지로 접착, 고정하여 제조
실험예 4 -투수량
막면적 0.0057 m2의 소형 가압모듈을 제작하여 압력계가 부착된 장치에 위치시켰다. 막간 차압을 100kPa로 일정하게 유지하고　24±1℃의 RO수를 공급하여 2분간의 투수량을 측정하였다. 투수량의 단위는　LMH (L/m2×× h)이다.
모노필라멘트의 데니어 박리강도
(Mpa)		 도프액의
침투 여부		 스티프니스
(kg)		 투수량
(LMH)
실시예 1 1.4 1.16 X 0.139 541
실시예 2 1.4 1.13 X 0.135 533
비교예 1 1.4 1.09 X 0.128 521
비교예 2 0.5 0.92 X 0.065 485
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 복합 중공사막의 경우 꼬임 구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT)로 구성된 이형단면사 모노필라멘트를 사용하여 벌키성 및 비표면적의 확대를 통한 박리강도의 증진을 꾀할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 관형 편물 2: 고분자 수지 박막
3: 중공부

Claims (9)

  1. 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 꼬임 구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트는 150 내지 1000%의 벌키성이 부여된 것임을 특징으로 하는 관형 편물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 꼬임 구조의 원사는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리아라미드, 폴리올레핀, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 및 이들의 공중합체를 포함하는 원사인 것을 특징으로 하는 관형 편물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 원사는 10 내지 300 필라멘트수의 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트의 섬도는 0.01 내지 7 데니어인 것을 특징으로 하는 관형 편물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 원사의 섬도는 0.05 내지 500 데니어이고, 각각의 멀티필라멘트의 섬도는 5 내지 1500 데니어인 것을 특징으로 하는 관형 편물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사는 2종의 용융방사가 가능한 섬유형성성 중합체를 사용하여 얻어진 섬유로서, 열수축응력 최대온도가 155℃ 이상이고, 무하중하 비수처리후 권축신장율이 40% 이상이며, 탄성회복율이 70% 이상이고, 아이론(Iron) 수축율 3% 이하의 것임을 특징으로 하는 관형직물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이형단면사는 단면의 형태가 사이드-바이-사이드(Side-By-Side)형 또는 편심심초(Sheath-Core)형인 것을 특징으로 하는 관형직물.
  8. 꼬임구조의 원사가 합사된 멀티필라멘트와 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 테레프탈레이트로 구성된 이형단면사가 합사된 멀티필라멘트가 혼합되어 편직된 관형 편물 및 상기 관형 편물의 표면에 코팅된 고분자 수지 박막을 포함하는 복합 중공사막.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고분자 수지 박막은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 폴리에스테르이미드 수지로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.
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