KR20120137890A - 항균 트리코트 투과수 유로, 그의 제조방법 및 그를 구비한 나권형 분리막 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균 트리코트 투과수 유로, 그의 제조방법 및 그를 구비한 나권형 분리막 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 고융점 수지를 심성분으로 하고 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어지되, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분에 항균제를 함유하고, 150 내지 250℃의 열처리공정에 의해 초성분이 먼저 용융된 후 경화되도록 하여 별도의 에폭시 수지 가공처리없이, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하고, 미생물의 존재 및 성장을 억제함으로써 인체에 무독하고 용수 처리에 적합한 항균 트리코트 투과수 유로를 제공할 수 있다. 이에, 나권형 분리막 모듈 구성에 있어서 분리막이 아닌 트리코트 투과수 유로에 항균성을 부여함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화시켜 양질의 생산수를 확보할 수 있다.
본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 고융점 수지를 심성분으로 하고 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어지되, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분에 항균제를 함유하고, 150 내지 250℃의 열처리공정에 의해 초성분이 먼저 용융된 후 경화되도록 하여 별도의 에폭시 수지 가공처리없이, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하고, 미생물의 존재 및 성장을 억제함으로써 인체에 무독하고 용수 처리에 적합한 항균 트리코트 투과수 유로를 제공할 수 있다. 이에, 나권형 분리막 모듈 구성에 있어서 분리막이 아닌 트리코트 투과수 유로에 항균성을 부여함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화시켜 양질의 생산수를 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 항균 트리코트 투과수 유로, 그의 제조방법 및 그를 구비한 나권형 분리막 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나권형 분리막 모듈 구성에 있어서 분리막이 아닌 트리코트 투과수 유로(Tricot permeate channel)에 항균성(Anti-microbial property)을 부여함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화할 수 있는, 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로, 그의 제조방법 및 그를 구비한 나권형 분리막 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 분리막 모듈은 구조에 따라 평판형 모듈, 관형모듈, 중공사형 모듈, 나권형 모듈 등으로 분류된다.
특히, 나권형 모듈(spiral wound module)은 강도가 좋고 넓은 유효막면적을 가지는 장점으로 한외여과(UF), 나노여과(NF), 역삼투압(RO) 방식에서 널리 사용되고 있다. 이러한 나권형 모듈은 유입수 유로(feed spacer)인 메쉬(mesh);와 평막(flat sheet membrane) 형태의 분리막; 투과수 유로(permeate channel); 그리고 또 하나의 분리막;을 샌드위치 방식으로 접합시킨 후, 이를 중앙에 위치한 다공성 투과수 유출관(central pipe);에 롤(roll) 형태로 감아서 나권형 분리막 모듈을 형성시킨다.
이러한 나권형 분리막 모듈의 기능을 보면, 일정한 압력이 가해진 유입수가 유입수 유로인 메쉬(mesh)를 거쳐 분리막을 통과하게 되는데, 상기 분리막 통과 과정에서 용존염 및 유기물 등이 배제되고 순수한 물만이 분리된다. 이후, 상기 분리된 물은 분리막 사이에 위치한 투과수 유로를 따라 흐르게 되고, 이 투과수는 중심에 위치한 다공성 투과수 유출관에 모여 분리막 모듈 외부로 배출되어 사용자가 원하는 양질의 생산수를 얻게 된다.
상기 막모듈을 이용한 분리막 시스템에서 분리된 물이 원활히 흐르게 하기 위해 투과수 유로가 갖추어야 할 몇가지 구비조건이 있는데,
첫째, 액체분리를 위해 가해지는 압력을 견디어서 형태가 안정적으로 유지되어야 하는 점,
둘째, 투과수의 흐름에 대한 저항을 최소화할 수 있는 구조라야 하는 점,
셋째, 분리막 구조에 있어 투과수 유로를 내부에 두고 봉투형태로 둘러싸면서 가장자리를 따라 부분 접합되는 접합부의 강도가 높아서 분리막 외부의 유입수가 분리막 내부로 유입되지 말아야 하는 점을 들 수 있다.
하지만 강도 확보를 위해서 지금까지의 투과수 유로는 30?150 데니어 정도의 섬도를 가진 일반 폴리에스테르 원사를 경편 트리코트 설비를 이용하여 제편한 후, 열경화성 수지인 에폭시 수지에 함침하여 180℃ 이상의 고열로 가공하여 필요한 수준의 강도를 확보해 왔다[대한민국특허 제502009호 및 제464782호].
그러나, 에폭시 수지는 비스페놀 A를 주성분으로 하고, 에폭시 수지 함유액에 불가피하게 아민계 경화제를 함유함으로써, 에폭시 수지로 가공된 분리막은 인체에 유해한 성분을 함유하고 있어, 가공 후 고온의 열을 받으면 상기 유해 물질이 용출되는 단점이 있다.
통상적으로 분리막을 적용한 수처리 시스템에서 원수는 고온 상태로 투입되지 않고 상온으로 투입되기 때문에 심각한 문제를 일으킬 정도는 아니지만, 기준치 이하라 하더라도 인체에 유해한 성분인 아민이나 비스페놀 A의 양이 생산수에 여전히 잔존하는 문제가 지적되고 있다.
또한, 분리막을 적용한 시스템 운전에 있어서 가장 큰 문제점은 막오염이다.
원수에 존재하는 오염물질에 의한 막분리 시스템에서는 운전 중에 필연적으로 막오염이 일어나고 이러한 막오염은 투과 유량 및 제거율의 감소를 가져오며, 잦은 세척주기가 요구되어 운전비가 상승하게 되는 치명적인 단점이 있다.
특히, 미생물에 의한 막오염은 직접적으로 인체에 영향을 끼칠 수 있어 관리가 중요시 된다. 막모듈을 이용한 분리막 시스템은 연속으로 운전되는 것이 아니라 운전 및 정지를 반복하는 방식으로 분리막에 미세한 결점이 존재한다면, 미생물이 분리막으로 통과하게되고 이후, 투과수 및 투과수 유로에 미생물이 빠르게 번식할 우려가 있다. 따라서, 음용수를 생산하기 위한 대용량 정수설비 및 가정용 정수기 또는 의약용, 음료수, 와인, 유제품 가공에 적용되는 나권형 분리막 시스템에서 투과수의 미생물 존재는 인체에 큰 해를 끼칠 수 있다.
이에, 상기 막모듈을 이용한 분리막 시스템 분야에서는 미생물에 의한 막오염을 줄이기 위한 다양한 연구가 시도되고 있다.
대표적으로, 대한민국특허 제137382호에서는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르계 수지에 유기계 항균제를 첨가, 혼련하여 마스터배치(master batch)를 제조한 다음, 부직포용 폴리프로필렌 칩과 혼합, 방사하여 부직포를 제조하고, 이 위에 미세다공층을 형성시킨 평판 분리막을 제조하고, 상기 부직포 상에 폴리설폰이나 폴리에스테르설폰 수지를 코팅하여 생체 안정성 및 열 안정성이 우수한 평판 분리막을 개시하고 있다.
또한, 미국공개특허 제2009-0314713호에서는 나권형 모듈의 유입수 유로(mesh) 제조 시에 세제, 염료, 할로겐, 페놀수지, 제4암모늄, 실레인 유도체, 귀금속류, 트리클로산 등의 항균제를 함침시켜, 미생물에 의한 막오염을 줄이는 효과를 가진 유입수 유로를 개시한 바 있다.
그러나 상기 종래기술은 분리막 또는 분리막 접촉 이전의 항균성 부여를 특징으로 하는 특허로서, 투과수에 있어서 미생물의 존재와 성장가능성은 여전히 높은 상황이다.
또한, 종래기술 대부분은 분리막 표면 개질을 통한 막오염 저감 기술에 관한 것으로서, 분리막 이외의 모듈 원부재료를 이용하여 막오염을 줄이기 위한 연구는 미미한 실정이다.
본 발명의 목적은 초성분에 항균제가 함유된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고융점 수지를 심성분으로 하고 저융점 수지를 초성분으로 이루어진 열가소성 심초형 복합섬유 중 초성분에 항균제를 함유시키고 열처리하여 복합섬유 표면층에 기능성을 부여한 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 항균 트리코트 투과수 유로를 구비한 나권형 분리막 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 고융점 수지가 심성분으로 사용되고, 항균제 0.001 내지 15 중량%가 함유된 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로를 제공한다.
이때, 상기에서 고융점 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-4-메틸펜텐, 프로필렌-α올레핀과의 결정성 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 수지이며, 230 내지 250℃ 융점을 가지는 수지이다.
또한, 저융점 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 나일론 또는 폴리프로필렌이 공중합되어 150 내지 200℃ 융점을 가지는 개질된 폴리에스테르(LMP: Low Melting Polyethylene Terephthalate)를 사용한다. 이때, 본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유는 고융점 수지 100중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45중량부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 초성분에 함유된 항균제에 의해 항균성이 부여되는데, 이때, 바람직한 항균제로는 트리클로산(triclosan), 이소티아졸론(isothiazolone)계 화합물, 10,10'-옥시비스페녹스아르신(10,10'-oxybisphenox arsine), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride), 글루콘산클로르헥시딘, 요오드 화합물, 페놀류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 유기계 항균제를 함유하는 것이다.
또한, 제올라이트계, 실리카계, 나노은계, 인산칼슘계 및 인산 지르코늄계로 이루어진 군에서 선택되는 무기 담체에, 은, 구리 또는 아연의 금속이온을 치환시킨 무기계 항균제를 사용할 수 있다.
또 다른 바람직한 항균제로는 키토산, 키틴 또는 이들의 올리고당에서 선택되는 자연계 항균제를 함유하는 것이다.
이에 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 상기 유기계 항균제, 무기계 항균제 또는 자연계 항균제에서 선택되는 2종 이상의 혼합형태의 항균제가 함유되는 것이다.
본 발명은 고융점 수지를 심성분으로 사용하고 항균제가 함유된 저융점 수지를 초성분으로 하여 열가소성 심초형 방식으로 복합방사하여 항균 원사를 생산하는 단계;
상기 항균 원사를 경편 트리코트에서 제편하여 항균 생지를 편직하는 단계;
상기 편직된 항균 생지를 전처리 공정을 통하여 불순물을 제거하는 단계; 및
상기 불순물을 제거이후, 150 내지 250℃로 열처리하는 단계로 이루어지는 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 트리코트 투과수 유로의 제조방법에서, 복합방사는 고융점 수지 100중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45중량부로 구성되도록 방사되며, 얻어진 열가소성 심초형 복합섬유는 고융점 수지와 저융점 수지간의 융점 차이가 30 내지 100℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 유기계 항균제, 무기계 항균제 또는 자연계 항균제에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 항균제 0.001 내지 15 중량%가 초성분에 함유되도록 하여 방사함으로써 항균성이 구현된다.
또한, 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법 중, 열처리에 의해 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분이 먼저 용융되어 경화됨으로써 복합섬유 표면층에 내구성 및 항균성이 구현되도록 한다.
나아가, 본 발명은 분리막; 상술한 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 트리코트 투과수 유로; 분리막; 및 유입수 유로;로 접합되어 다공성 투과수 유출관에 롤 형태로 감아서 가공된 99.9%의 항균율이 부여된 나권형 분리막 모듈을 제공한다.
본 발명은 나권형 분리막 모듈 구성에 있어서 분리막이 아닌 트리코트 투과수 유로에 항균성을 부여함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 고융점 수지가 심성분으로 하고 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어지되, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분에 항균제를 함유하고, 150 내지 250℃의 열처리공정에 의해 초성분이 먼저 용융된 후 경화되도록 하여 별도의 에폭시 수지 가공처리없이, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하고, 미생물의 존재 및 성장을 억제함으로써 인체에 무독하고 용수 처리에 적합한 항균 트리코트 투과수 유로를 제조할 수 있다.
이에, 본 발명은 항균 트리코트 투과수 유로를 구비한 나권형 분리막 모듈을 통해, 분리막에 의해 걸러진 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화시켜 양질의 생산수를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로를 구성하는 열가소성 심초형 복합섬유의 단면에 대한 모식도이고,
도 2는 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 전 유로의 단면을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 후 유로의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 전 유로의 단면을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 후 유로의 단면을 도시한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로를 구성하는 열가소성 심초형 복합섬유의 단면에 대한 모식도로서, 본 발명은 고융점 수지가 심성분(1)으로 사용되고, 항균제(3) 0.001 내지 15 중량%가 함유된 저융점 수지가 초성분(2)으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로를 제공한다.
즉, 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로는 저융점 수지에 특정크기의 유기계, 무기계 또는 자연계 항균제에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태의 항균제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
이때, 유기계 항균제로는 트리클로산(triclosan), 이소티아졸론(isothiazolone)계 화합물, 10,10'-옥시비스페녹스아르신(10,10'-oxybisphenox arsine), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride), 글루콘산클로르헥시딘, 요오드 화합물, 페놀류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 사용하는 것이며, 이러한 유기계 항균제는 즉효성이 높으며 유기 항균제 자체의 관능기에 의해 미생물 세포를 파괴하는 원리로 작용한다.
또한, 무기계 항균제로서 바람직하게는 제올라이트계, 실리카계, 나노은계, 인산칼슘계 및 인산 지르코늄계로 이루어진 군에서 선택되는 무기 담체에, 은, 구리, 아연 등의 금속이온을 치환시킨 형태이며, 이러한 무기계 항균제는 표면적이 크고 항균 지속력이 반 영구적인 장점이 있다.
또한, 무기 담체에 치환된 은 또는 구리와 같은 금속은 이온을 용출하기 쉬운 성질을 가지므로, 이러한 은 이온이나 구리 이온은 미생물 균체 내의 산소와 반응하게 되고 세포막에 부착이 된다. 이때, 부착된 금속 이온에 의해 균의 분열 증식을 위한 단백질 합성을 막아 사멸시키는 역할을 수행한다. 본 발명에 사용되는 무기 항균제의 입자크기는 0.001 내지 50㎛인 것을 사용하며, 입자크기가 50㎛를 초과하면, 방사공정 또는 후처리 공정시 사절이 발생할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 자연계 항균제로는 천연 키틴 또는 키토산에 산처리하여 제조된 키토산, 키틴 또는 이들의 올리고당에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
대표적으로, 키토산은 분자내 아미노기가 세균과 흡착하여 세포벽 표면의 음이온 성분과 결합하게 되고 세포벽의 생합성을 방해하여 증식을 억제시킨다.
본 발명은 상술한 항균제 단독 또는 2종 이상의 혼합형태의 항균제를 저융점 수지에 0.001 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 10 중량% 함유한다. 이때, 항균제의 함량이 15 중량%를 초과하면, 초성분이 심성분 주위에 균일하게 배치되지 않아 열접촉이 충분히 이루어지지 않고 이로인해 항균제가 열접촉시 소멸되는 문제가 있다.
본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유에서 심성분으로 사용되는 고융점 수지는 230 내지 250℃ 융점을 가지는 열가소성 수지에서 선택 사용할 수 있으며, 바람직한 일례로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-4-메틸펜텐, 프로필렌-α올레핀과의 결정성 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 수지를 사용한다.
반면에, 본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분으로 사용되는 저융점 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 나일론 또는 폴리프로필렌이 공중합되어 150 내지 200℃ 융점을 가지는 개질된 폴리에스테르(LMP: Low Melting Polyethylene Terephthalate)를 사용하는 것이다.
따라서, 본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유에 있어서, 고융점 수지와 저융점 수지간 30 내지 100℃의 융점 차이로 설계하는 것이 바람직하다. 즉, 융점 차이가 30℃ 미만이면, 설비상 문제로 제조가 어려워지고, 100℃를 초과하면, 항균제를 함유한 저융점 수지가 변형되기 쉽다.
또한, 상기 고융점 수지가 심성분으로 사용되고, 상기 저융점 수지가 초성분으로 구성된 본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유에 있어서, 심성분과 초성분간의 비율을 유지시키는게 중요하다.
이에, 상기 고융점 수지 100중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45 중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 항균제를 함유한 저융점 수지 함량이 25 중량부 미만이면, 초성분이 균일하게 심성분 주위에 배치되지 않아 열접착이 충분히 이루어지지 않는 문제점이 있다. 반면에, 항균제를 함유한 저융점 수지 함량이 45 중량부를 초과하면, 적절한 필라멘트 강도가 나타나지 않아 전체적으로 여과수로의 강도가 저하된다.
본 발명은 1) 고융점 수지를 심성분으로 사용하고 항균제가 함유된 저융점 수지를 초성분으로 하여 열가소성 심초형 방식으로 복합방사하여 항균 원사를 생산하는 단계;
2) 상기 항균 원사를 경편 트리코트에서 제편하여 항균 생지를 편직하는 단계;
3) 상기 편직된 항균 생지를 전처리 공정을 통하여 불순물을 제거하는 단계; 및
4) 상기 불순물 제거 이후 150 내지 250℃로 열처리하는 단계로 이루어지는 트리코트 투과수 유로의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 트리코트 투과수 유로의 제조방법을 단계별로 설명한다.
먼저, 단계 1)에서 생산된 항균 원사는 도 1에 도시된 바와 같이, 고융점 수지를 심성분(1)으로 사용하고 항균제(3)가 함유된 저융점 수지를 초성분(2)으로 사용하는 열가소성 심초형 복합섬유이다.
이때, 상기 심(core)(1)성분을 구성하는 고융점 수지는 용융 방사될 수 있는 열가소성 수지라면 가능하나, 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-4-메틸펜텐, 프로필렌과 α올레핀과의 결정성 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느하나 이상의 수지를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다.
상기 초(sheath)(2) 성분을 구성하는 항균제(3)를 포함한 저융점 수지는 상기 고융점 수지에 비해 융점이 낮은 것이면 족하나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 나일론 또는 폴리프로필렌이 공중합되어 개질된 폴리에스테르(LMP: Low Melting Polyethylene Terephthalate)를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 저융점 수지는 150 내지 200℃ 융점을 가진다.
이러한 저융점 수지에 첨가되는 항균제(3)는 특정크기의 유기계, 무기계 또는 자연계 항균제에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태의 항균제를 0.001 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 10 중량%를 함유하는 것이며, 구체적인 유기계 항균제, 무기계 항균제, 자연계 항균제의 일례는 상기에서 설명한 바와 동일하다.
단계 1)에서 방사되는 항균 원사는 상기 고융점 수지가 심성분으로 사용되고, 상기 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유이며, 고융점 수지 100 중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45 중량부로 구성된다.
즉, 본 발명의 열가소성 심초형 복합섬유에 있어서, 열가소성 심초형 복합섬유 대비 심성분의 직경비가 1:0.79 내지 1:0.87인 것이 바람직하며, 이는 고융점 수지와 항균제를 함유한 저융점 수지의 비가 7:3 내지 8:2 수준으로 방사되도록 한다.
이때, 상기 고융점 수지와 항균제를 함유한 저융점 수지간의 융점 차이는 30 내지 100℃인 것이 바람직하며, 융점 차이가 30℃ 미만이면, 설비상 문제로 제조가 어려워지고, 100℃를 초과하면, 항균제를 함유한 저융점 수지가 변형되기 쉽다.
본 발명의 제조방법에서, 단계 2)는 단계 1)에서 얻어진 항균 원사를 경편 트리코트에서 제편하여 항균 생지를 편직한다.
또한, 단계 3)은 상기 편직된 항균 생지를 전처리 공정을 통하여 불순물을 제거한다.
이후, 본 발명의 단계 4)는 상기 불순물 제거이후, 150 내지 250℃로 열처리하는 단계로 트리코트 투과수 유로의 제조공정을 완료한다.
이때, 상기 단계 4)의 열처리 온도는 항균제를 포함한 저융점 수지의 융점을 초과하면서 고융점 수지의 융점 미만의 온도에서 수행하는 것이 효과적이다.
즉, 도 2는 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 전 유로의 단면을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 항균 트리코트 투과수 유로에 대해 열처리 후 유로의 단면을 도시한 것으로서, 적절한 열처리 온도조건에서 수행되면, 항균제를 함유한 저융점 수지만 녹아 항균제가 복합 섬유 표면으로 용출되어 항균성을 발현하기 쉽고 고융점 수지는 형상을 유지하도록 한다.
또한, 상기 항균제를 함유한 저융점 수지가 열처리 온도조건 하에서 섬유표면의 초 성분이 먼저 녹아 여러가닥의 원사 단일 필라멘트가 서로 엉겨 붙게 되어 냉각되므로, 충분한 경도를 갖게 되어 나권형 모듈의 트리코트 투과수 유로로 사용할 수 있다. 이에, 본 발명의 트리코트 투과수 유로는 종래 제조공정에서 경도를 확보하기 위하여 수행되는 별도의 에폭시 수지 함침 공정 없이, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여한다. 따라서, 종래 에폭시 수지 처리로 인해 발생하는 각종 인체 유해성분이 발생될 요인이 전혀 없다.
이에, 본 발명의 단계 4)에서의 열처리 온도는 150 내지 250℃로 수행하는 것이다. 이때, 열처리 온도가 150℃ 미만으로 가열하면, 항균제를 함유한 저융점 수지의 용융이 일어나지 않고, 250℃를 초과하여 가열하면, 너무 딱딱해지고 설비상 문제도 수반된다.
나아가, 본 발명은
분리막;
상기 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 트리코트 투과수 유로;
분리막; 및
유입수 유로;로 접합되어 다공성 투과수 유출관에 롤 형태로 감아서 가공된 99.9%의 항균율이 부여된 나권형 분리막 모듈을 제공한다.
이에, 본 발명의 나권형 분리막 모듈은 분리막이 아닌, 트리코트 투과수 유로에 항균성을 부여함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수가 트리코트 투과수 유로를 통과할 때, 투과수 내의 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화시켜 양질의 생산수를 확보할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시일례를 바탕으로 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 트리코트 투과수 유로 제조 1
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70중량%와 폴리프로필렌 29.5중량%를 중합반응기에 투입하여 중합하고, 여기에 제올라이트에 은(Ag)과 아연(Zn)을 담지한 무기계 항균제 0.5중량%를 첨가하여 저융점 공중합체 칩을 얻고, 상기 제조된 저융점 공중합체를 초성분으로 사용하고, 고유점도가 0.655인 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 심성분으로 사용하여 통상적인 복합방사 방법으로 방사하였다. 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 심성분 100 중량부에 대하여, 저융점 공중합체 35 중량부로 방사하였다. 이후, 상기 복합방사에 의해 제조된 심초형 복합섬유를 편직하여 트리코트 생지를 얻었다. 이때, 상기 심초형 복합섬유에서 초성분은 항균제를 함유한 75 데니어 저융점 공중합체 섬유로 제조되었다. 상기 생지를 배치식 전처리기로 100℃에서 30분 동안 전처리를 진행하여 불순물을 제거한 후, 190℃, 20m/min의 속도로 히트 텐터(heat tenter)에서 열처리하여 나권형 모듈에 사용되는 항균 트리코트 투과수 유로를 제조하였다.
<실시예 2> 트리코트 투과수 유로 제조 2
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70중량%와 폴리프로필렌 29.5중량%를 중합반응기에 투입하여 중합하고, 여기에 자연계 항균제로서 키토산 분말 0.5중량%를 첨가하여 저융점 공중합체 칩을 얻고, 상기 제조된 저융점 공중합체를 초성분으로 사용하고, 고유점도가 0.655인 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 심성분으로 사용하여 통상적인 복합방사 방법으로 방사하였다. 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 심성분 100 중량부에 대하여, 저융점 공중합체 35 중량부로 방사하였다. 이후, 상기 복합방사에 의해 제조된 심초형 복합섬유를 편직하여 트리코트 생지를 얻었다. 이때, 상기 심초형 복합섬유에서 초성분은 항균제를 함유한 75 데니어 저융점 공중합체 섬유로 제조되었다. 상기 생지를 배치식 전처리기로 100℃에서 30분 동안 전처리를 진행하여 불순물을 제거한 후, 190℃, 20m/min의 속도로 히트 텐터(heat tenter)에서 열처리하여 나권형 모듈에 사용되는 항균 트리코트 투과수 유로를 제조하였다.
<실시예 3>
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70중량%와 폴리프로필렌 29.5중량%를 중합반응기에 투입하여 중합하고, 여기에 유기계 항균제인 10,10'-옥시비스페녹스아르신(10,10'-oxybisphenoxarsine, OBPA) 0.5중량%를 첨가하여 저융점 공중합체 칩을 얻고, 상기 제조된 저융점 공중합체를 초성분으로 사용하고, 고유점도가 0.655인 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 심성분으로 사용하여 통상적인 복합방사 방법으로 방사하였다. 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 심성분 100 중량부에 대하여, 저융점 공중합체 35 중량부로 방사하였다. 이후, 상기 복합방사에 의해 제조된 심초형 복합섬유를 편직하여 트리코트 생지를 얻었다. 이때, 상기 심초형 복합섬유에서 초성분은 항균제를 함유한 75 데니어 저융점 공중합체 섬유로 제조되었다. 상기 생지를 배치식 전처리기로 100℃에서 30분 동안 전처리를 진행하여 불순물을 제거한 후, 190℃, 20m/min의 속도로 히트 텐터(heat tenter)에서 열처리하여 나권형 모듈에 사용되는 항균 트리코트 투과수 유로를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70중량%와 폴리프로필렌 30 중량%를 중합반응기에 투입하여 저융점 공중합체 칩을 얻고, 상기 제조된 저융점 공중합체를 초성분으로 사용하고, 고유점도가 0.655인 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 심성분으로 사용하여 통상적인 복합방사 방법으로 방사하였다. 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 심성분 100 중량부에 대하여, 저융점 공중합체 35 중량부로 방사하였다. 이후, 상기 복합방사에 의해 제조된 심초형 복합섬유를 편직하여 트리코트 생지를 얻었다. 이때, 상기 심초형 복합섬유에서 초성분은 항균제를 함유한 75 데니어 저융점 공중합체 섬유로 제조되었다. 상기 생지를 배치식 전처리기로 100℃에서 30분 동안 전처리를 진행하여 불순물을 제거한 후, 190℃, 20m/min의 속도로 히트 텐터(heat tenter)에서 열처리하여 나권형 모듈에 사용되는 항균 트리코트 투과수 유로를 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 트리코트 투과수 유로를 이용하여 나권형 분리막 모듈을 제작하고, 그 성능을 평가하였다. 즉, 분리막-투과수 유로-분리막-유입수 유로(메쉬)와 같이 샌드위치 방식으로 접합시켜 투과수 유출관에 롤(roll) 형태로 감아서 막면적 5ft2인 소형 분리막 모듈을 제작하였다.
상기 제작된 분리막 모듈의 성능평가는 2,000ppm NaCl 수용액을 이용하여 25℃, 225psi 압력 조건에서 교차흐름 방식으로 투과유량과 염 배제율을 측정하였다.
또한, 항균 트리코트 투과수 유로의 항균성은 직물의 항균도 시험 방법(KS K 0693)에 의거하여 항균특성을 측정하였다. 공시균으로 그람 음성 세균인 클랩시엘라 뉴모니어(Klebsiella pneumoniae ATCC No. 4352)에 대해 실시하였으며 이때, 사용된 균주는 18시간 배양으로 31.6배 이상 균주 배양이 되는 활성을 가져야 한다. 실험에 의한 균 감소율(%)은 정균율로서 항균처리가 되지 않은 비교예 1에서 제조된 일반 트리코트 투과수 유로 대조편에 균액을 접종한 후 18시간이 지난 뒤의 생균수와 실시예 1 내지 3으로부터 제조된 항균제가 함유된 항균 트리코트 투과수 유로 시험편의 18시간 후의 생균수 간의 상대적 감소율을 하기 수학식 1에 의한 균수 측정법에 의해 산출하였다.
(상기에서, Mb는 18시간 배양 후, 대조편의 균수이고, Mc는 18시간 배양 후, 시험편의 균수이다.)
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 항균제가 함유되지 않은 비교예 1의 일반 트리코트 투과수 유로를 적용한 분리막 모듈의 경우, 투과유량은 32.6GFD, 염제거율은 99.3%를 충족하나, 항균성 측정 결과, 18시간 후의 균수는 초기 대비 100배 증가하였다.
반면에, 항균제가 함유된 실시예 1?3의 항균 트리코트 투과수 유로를 적용한 분리막 모듈은 18시간 배양 후의 균수가 현저히 감소된 99.9%의 항균율을 제시하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이,
첫째, 본 발명은 고융점 수지가 심성분으로 사용되고, 항균제 0.001 내지 15 중량%가 함유된 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로(Tricot permeate channel)를 제공하였다.
둘째, 본 발명은 고융점 수지를 심성분으로 하고 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어지되, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서 초성분에 항균제를 함유하고, 150 내지 250℃의 열처리공정에 의해 초성분이 먼저 용융된 후 경화되도록 하여 별도의 에폭시 수지 처리없이, 분리막 내부의 압력에 내구성이 있도록 강도를 부여하고, 미생물의 존재 및 성장을 억제함으로써 인체에 무독하고 용수 처리에 적합한 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법을 제공하였다.
셋째, 본 발명은 항균 트리코트 투과수 유로를 구비함으로써, 분리막에 의해 걸러진 투과수가 트리코트 투과수 유로를 통과하여 미생물 번식 또는 성장 억제를 극대화시켜 양질의 생산수를 확보할 수 있는 나권형 분리막 모듈을 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1: 심성분 2: 초성분 3: 항균제
Claims (13)
- 고융점 수지가 심성분으로 사용되고,
항균제 0.001 내지 15 중량%가 함유된 저융점 수지가 초성분으로 구성된 열가소성 심초형 복합섬유로 이루어진 항균 트리코트 투과수 유로. - 제1항에 있어서, 상기 고융점 수지가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리-4-메틸펜텐, 프로필렌-α올레핀과의 결정성 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 230 내지 250℃ 융점을 가지는 적어도 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서, 고융점 수지 100중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서, 고융점 수지와 저융점 수지간의 융점 차이가 30 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제1항에 있어서, 상기 항균제가 유기계 항균제; 무기계 항균제; 또는 자연계 항균제; 에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태로 함유된 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제5항에 있어서, 상기 유기계 항균제가 트리클로산, 이소티아졸론계 화합물, 10,10'-옥시비스페녹스아르신, 염화 벤잘코늄, 글루콘산클로르헥시딘, 요오드 화합물, 페놀류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제5항에 있어서, 상기 무기계 항균제가 제올라이트계, 실리카계, 나노은계, 인산칼슘계 및 인산 지르코늄계로 이루어진 군에서 선택되는 무기 담체에, 은, 구리 또는 아연의 금속이온을 치환시킨 형태인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 제5항에 있어서, 상기 자연계 항균제가 키토산, 키틴 또는 이들의 올리고당에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로.
- 고융점 수지를 심성분으로 사용하고 항균제가 함유된 저융점 수지를 초성분으로 하여 열가소성 심초형 방식으로 복합방사하여 항균 원사를 생산하는 단계;
상기 항균 원사를 경편 트리코트에서 제편하여 항균 생지를 편직하는 단계;
상기 편직된 항균 생지를 전처리 공정을 통하여 불순물을 제거하는 단계; 및
상기 불순물 제거 이후 150 내지 250℃로 열처리하는 단계로 이루어지는 트리코트 투과수 유로의 제조방법. - 제9항에 있어서, 상기 복합방사가 고융점 수지 100중량부에 대하여, 항균제를 함유한 저융점 수지 25 내지 45중량부로 구성되도록 방사되는 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 열가소성 심초형 복합섬유에서 고융점 수지와 저융점 수지간의 융점 차이가 30 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 항균제가 유기계 항균제, 무기계 항균제 또는 자연계 항균제에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태가 0.001 내지 15 중량%가 초성분에 함유되는 것을 특징으로 하는 상기 항균 트리코트 투과수 유로의 제조방법.
- 분리막;
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 항균 트리코트 투과수 유로;
분리막; 및
유입수 유로;로 접합되어 다공성 투과수 유출관에 롤 형태로 감아서 가공된 나권형 분리막 모듈.
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