KR20130045641A - 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 및 제조방법 - Google Patents

입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평균입경 120~140㎛의 초고분자량 폴리에틸렌인 원바인더를 분쇄하여 입도분포가 l20~80㎛ 인 분리바인더를 분리하는 과정;
원바인더에 분리바인더를 혼합하는 혼합과정;
혼합과정에 이어 입도 조절된 활성탄을 섞어 필터를 성형하는 성형과정을 수행하고;
상기 혼합 및 성형과정은 분말활성탄과 입도가 조절된 초고분자폴리에틸렌의 입도 분포 중 105㎛ 입도 이하의 누적분포가 1 : 0.78~1.1을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 제조방법 및 이로부터 수득한 카본블록이다.

Description

입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 및 제조방법{Carbon block filter formed from divided particles of binder and activated carbon and method thereof}
본 발명은 초고분자량 폴리에틸렌 바인더와 활성탄으로 이루어지는 카본블록 필터에서, 바인더 입도와 활성탄의 입도분포 중 105㎛이하의 입도 분포비가 1:0.78~1.1을 이루도록 하기 위해 분쇄시킨 바인더로 입도를 조절하여 카본블록을 제조하였을 때 필터 성능이 우수하고 원가절감 효과를 거두도록 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 및 제조방법에 관한 것이다.
종래에 정수기에 사용하던 활성탄 필터는 주로 입상활성탄을 충진하여 물속의 오염물질을 여과, 흡착하였다. 그러나 단순 입상활성탄을 충진하여 사용할 경우 여과 층 내의 채널링 현상으로 오염 물질의 제거 효율이 낮고 활성탄 미세입자들이 지속적으로 유출되어 사용상의 문제가 있는 단점이 있다.
또한, 녹는점 이상에서 점도가 낮고 흐름도가 큰 일반적인 폴리에틸렌(LDPE,HDPE) 바인더는 활성탄의 표면을 피복함으로 블록의 기공과 흡착성을 확보할 수 없는 단점이 있다. 따라서 녹는점이 80도 이상에서 흐름성이 좋은 특징을 가지는 저분자량의 폴리에틸렌은 압출 방법으로 필터 생산이 가능 하지만 활성탄의 흡착표면적이 바인더에 의해서 막혀 감소되고 기공의 조절이 매우 힘들어 고성능의 카본블록 필터를 제조할 수 없는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해 개발된 것이 초고분자량 폴리에틸렌( UHMWPE )과 입도가 조절된 분말 활성탄을 이용하여 일정한 비율로 조성하여 소결하였을 경우 흡착성이 대단히 우수한 다공성의 흡착 여과필터를 만들 수 있다. 이 제품을 카본블록 필터라고 불려지고 있다. 근래에 들어 정수성능에 대한 소비자들의 욕구가 높아지고 있어 대부분의 정수기 여과필터는 카본블록 필터로 대체되고 있는 설정이다. 열가소성의 특징을 가지는 초고분자량 폴리에틸렌( UHMWPE )바인더 는 보통 분자량이 100만g/mol 이상의 폴리에틸렌을 이야기하며, 이물질의 특징은 녹는점이 일반 폴리에틸렌에 비해 높으며 녹는점 이상에서도 점도가 높아 흐름도가 낮다는 특징이 있다. 따라서 흡착성이 있는 분말활성탄의 활성탄입자와 혼합되어 소결될 경우 활성탄 입자의 일부분을 바인더가 녹아 활성탄을 연결함으로 카본블록 필터는 매우 단단하게 성형되지만 활성탄 흡착성의 감소는 최소한으로 유지시켜 줄 수 있는 특징을 가진다.
이러한 필터는 바인더의 특성으로 인하여 압축 몰드 방식으로 생산되고 있으며, 필터의 흡착성능과 기공의 발달이 매우 우수하다는 고성능 카본블록으로 인정받고 있는 실정이다.
일반적으로 우수한 블록 필터 제조 기술이라고 하면 높은 흡착성을 가짐과 동시에 블록의 다공성을 효과적으로 조절하는 것이 압축 몰드법의 생산 기술이라고 할 수 있을 것이다.
그러나 종래의 기술에서 사용한 블록의 기공 조절 기술은 입도를 인공적으로 조절한 활성탄 분말에 상용품인 바인더를 일정한 비율로 혼합하여 압축 성형함으로 기공을 형성하고 있어서 고 품질의 카본블록 필터를 생산하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 생산방식의 문제점은 미분의 활성탄을 효과적으로 성형하지 못하여 성형 후 표면에서 미분의 활성탄이 다수 떨어지는 문제를 일으켜 상품성이 저하된다.
일반적으로 압축 몰드 타입의 카본블록 필터의 제조 원리는 기공조절의 목적으로 입도 조절된 분말 활성탄 입자에 바인더를 일정한 비율로 혼합하여 성형하는데 이때 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 활성탄의 입자 사이에 연결 고리 역할을 하여 필터의 조직을 구성하게 되며, 이때 활성탄과 바인더의 입도 와 충진 후 압축에 의해서 필터의 기공이 형성된다. 그러나 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 바인더의 입도 분포는 일반적으로 생산회사에 따라 그 분포가 다르다.
따라서 일반적인 블록생산 업체들은 활성탄과 바인더의 입도가 맞지 않아 조직이 치밀하게 성형되지 못하여 활성탄 입자가 유출되고 정수성능이 떨어지는 등 품질적인 문제를 일으키고 있는 실정이다.
그러나 선행 기술인 독일 T 사(타코나사)의 국내특허 ( 출원 번호 : 10-2001-7003737 )에 따르면 용융 유량 (MFR 190/15)이 1.4 내지 3g/10분이고 다분산도 가 4내지 8이고 벌크밀도가 0.15내지 0.28g/cm3이고 입자의 크기가 80내지 160 ㎛의 초고분자량의 폴리에틸렌 바인더는 정수기필터 업계에서 우수한 성능을 가진 압축 몰드 형 제품으로 인정을 받고 있다. 티코나사의 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 성형성이 우수하며 흡착성능과 통수량이 우수하여 국내에서는 티코나 사 바인더를 사용해야만 가장 우수한 품질의 필터를 생산할 수 있다고 인식되어 왔다.
그러나 타코나사 바인더를 사용한 필터 역시 성형된 제품에서 활성탄의 미세 분진이 떨어지는 문제는 해결하지 못하고 있는 실정이다.
뿐만아니라 정수기 산업이 세계에서 가장 발달한 대한민국에서 고비용의 외국(독일, 일본 등)의 바인더 제품을 수입하여 필터를 생산하고 있는 실정이어서 국산 바인더를 사용한 고품질의 카본블록의 제조 방법의 개발이 시급한 실정이다
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 국내에서 엔지니어링플라스틱용도로 사용되는 국내산 초고분자량의 폴리에틸렌( UHMWPE ) 바인더를 사용하였으며, 이 바인더의 물성은 녹는점 130.1 도이며, 벌크밀도 0.45~0.55g/cm3이고 분자량은 450~500만 g/mol, 평균 입경은 약 120~140㎛이다. 상기 국내산(예를 들어 대한유화)에서 생산된 바인더는 일반화된 초고분자량의 폴리에틸렌의 물성으로 주로 엔지니어링 플라스틱, 고기능성 섬유, 각종 스포츠 용품 등에 응용 가능한 제품으로 평균 입경 120~140 ㎛의 제한된 입경을 가지고 있다. 종래에는 이러한 제한적인 물성을 지닌 초고분자량 폴리에틸렌을 사용한 필터는 분말활성탄과의 입도가 맞지 않아 고성능 카본블록을 제조할 수 없었다. 본 발명에서는 이러한 물리적인 약점을 지니는 국내산 바인더를 사용하여 독일 타코나사의 바인더를 사용한 필터제품과 동일하거나 상대적으로 더 우수한 흡착성능을 가진 카본블록 필터 제조 방법을 개발하였다.
상기한 목적을 달성하기 위해서는 필터에 사용되는 여과 재료의 물리적 특성과 여과의 원리는 입상 여재를 충진하여 필터를 만들 때, 여과 층의 구성원리를 카본블록 필터의 조성에 적용하여 필터 조성을 설계하였을 경우 블록필터의 기공을 효과적으로 조절할 수 있는 고성능의 카본블록으로 제조할 수 있음을 확인하였고, 블록필터의 기공을 조절할 수 있는 최적의 설계 조성을 완성하였다.
종래에는 이러한 이론적인 접근으로 카본블록 필터의 조성을 설계하고 그 원리를 규명한 예가 없고, 수처리에서 두 가지의 입상여재로 여과층을 구성할 때 가장 이상적인 필터의 구성은 위쪽은 비중이 작고 사이즈가 큰 여재 아래쪽은 비중이 크고 사이즈가 작은 여재로 구성하는 것이 가장 효과적인 여과를 수행할 수 있다. 반대로 가장 좋지 않은 여층 구성은 비중이 작고 작은 사이즈의 입자가 위쪽으로 가고 비중이 크고 입자가 큰 사이즈의 여재가 아래로 위치하는 구성이 여과 효율이 매우 낮다고 볼 수 있다. 그러나 이론적으로 이러한 구성을 현장에서 구현하기가 힘들어서 입도분포와 비중이 서로 유사한 물리적 특성을 가진 두 가지 여재를 골고루 섞어 필터를 만들 경우가, 입도분포 차이가 크고 비중차이가 나는 두 가지 여재 혼합되어 구성될 경우보다, 여과지속 시간과 필터의 성능이 우수하다고 판단되어 이를 본 발명에 적용하였다.
즉, 카본블록은 충진형 여과 필터와는 제조원리가 다르기는 하지만 카본블록 필터의 물리적 여과 원리는 여재를 충진하는 입상형 필터의 여과원리와 동일하기에, 본 발명의 카본블록 필터는 활성탄 분말과 일정량의 바인더가 혼합되어 성형될 때 바인더와 분말 활성탄의 최적의 입도 분포 조성을 찾는다면 고품질의 카본블록을 제조할 수 있을 것으로 가정하여 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 종래의 압축형 카본블록 필터 제조의 문제점을 개선하고 카본블록의 물리적 기공을 조절하는 목적으로 일반적으로 수돗물을 정수하기 위해 사용하는 기공의 사이즈는 0.5, 1~3, 5㎛임을 인식하여 분말 필터의 기공을 조절하고 고성능의 블록필터를 개발하기 위하여 활성탄 업체에서 입도 조절하여 상용화된 분말 활성탄에 분쇄를 통하여 인위적으로 입도가 조절된 바인더와의 최적 입도분포비를 도출하여 연구 결과에 의하여 이론적 수치를 정립 확인하였고, 이러한 방법으로 0.5,1~3, 5㎛ 기공의 카본블록을 제조하기 위한 최적의 설계 조성 및 생산방법을 개발하였다.
본 발명은 입도조절기술을 적용하여 초고분자량 바인더와 분말활성탄의 105㎛ 이하의 누적비가 1 : 0.78~1.1을 이루도록 바인더를 분쇄하여 입도를 분산시켜 카본블록 필터의 기공 조절을 가능토록 개발하였고, 블록필터의 최적의 설계 조성비를 정립하였으며, 제조된 블록 필터의 성능을 과학적으로 분석하여 개발된 카본블록 필터를 성능을 규명하였다.
본 발명의 부가적인 이점은 종래에 전량 외국으로부터 100% 수입에 의존하던 바인더 원료를 100% 국산화함으로 수입대체 효과와 더불어 약 30~40% 정도의 원가 절감 효과를 거두었다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 효과는 고성능 카본블록을 개발함에 있어서 바인더를 인위적으로 입도 조절하여 활성탄과 바인더의 최적의 설계조성비를 도출해 냄으로 고성능 카본블록을 제조하기 위한 최적의 조성을 개발하였다.
본 발명은 정수기에서 가장 많이 사용되어지는 0.5, 1~3, 5 ㎛ 기공을 가진 고성능의 카본블록을 자체 개발하여 그 성능을 과학적으로 검증하였다. 뿐만 아니라 부가적으로는 종래에는 독일이나 일본에서 수입하여 사용하던 고가의 바인더를 국산화함으로 수입대처 효과 및 30 ~ 40%의 원가 절감효과를 거두었음으로 해외시장에서의 수출 경쟁력을 확보하였다.
본 발명에 사용된 입도가 조절된 상용화된 활성탄의 평균입경은 약 60 ~ 102 ㎛ , 110 ~140㎛이며, 국내산 바인더 평균입경은 120~140㎛이다. 두 여재의 평균입경과 입도 분포는 서로 상이하여(도 5와 같이 국내산 바인더의 입도 분산표(산 같이 돌출한 형태)와 누적분포(완만한 경사곡선)와, 도 7과 같이 산 같이 돌출한 형태와, 누적분포(완만한 경사곡선)의 분말활성탄의 입도 분포가 달라서), 국내산 바인더를 사용하여 카본블록 필터를 제조하였을 경우 활성탄의 미분이 다수 떨어지고 여과성능이 떨어져 종래의 압축형 카본블록의 문제가 재현되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 평균입경 120~140㎛인 원바인더의 입경을 분쇄기로 분쇄한 후 20~80㎛ 입도분포를 가진 분리바인더를 분리한 후, 다시 국내산 바인더의 평균 입경 120~140㎛의 원바인더에 분리바인더 일정량을 혼합함으로 입도 분포를 조절하여 최적의 조성비를 찾고자 연구한 결과 분말 활성탄과 입도가 조절된 초고분자량 폴리에틸렌 바인더의 입도 분포중 105㎛ 이하 입도의 누적분포 비가 1 : 0.8~1.1인 것이 바람직하다. 이 경우 누저분포 비가 0.8 미만이면 성형카본블록필터에서 활성탄 분말이 검출되었고, 1.1을 초과하면 통수율이 저하되었다. 더욱 바람직한 예로는,도 6과 같이 분말활성탄의 105.00㎛ 이하의 누적분포율이 54.96%이고 입도 조절된 바인더의 0.5㎛이하의 누적분포율이 56.76% 임으로 그 비율을 환산하면 1:103의 비가 도출되어 아래의 비례식 범위에 들어옴을 확인할 수 있다.
분말 활성탄과 입도 조절된 바인더의 105㎛ 이하의 누적 분포의 비가
1( 도 7과 같이 활성탄 105㎛이하의 누적분포율): 0.8~1.1( 도 6과 같이 바인더 105㎛이하의 누적분포율 )=54.96% : 56.76%: = 1:1.03
의 비율을 만족할 때 가장 최적의 활성탄과 바인더의 입도 비율임을 연구결과로 도출하였다.
즉, 본 발명은 볼밀, 에어제트 밀을 사용하여 평균입도가 120~140㎛인 국내산 초고분자량 폴리에틸렌 원바인더를 분쇄하고 100㎛ 이하의 망이 장착된 바이브레터 분급기를 사용하여 시료를 분급하였다. 이때 얻어진 분리바인더의 입도 분포는 20 ~ 80㎛이다.
앞에서 기술한 바와 같이 입도가 조절된 분말(입도 60~102㎛, 110~140㎛) 활성탄과 국내산 바인더의 입도 분포를 맞추기 위하여 분쇄하여 얻어진 분리바인더의 미세 분말(20~80㎛)을 국내산 원바인더(평균 입도 120~140㎛)에 일정량 첨가하여 최적의 설계 조성을 개발하였다.
필터의 설계 조성은 정수기에서 가장 많이 사용되는 기공사이즈인 약 0.5㎛. 1~3㎛, 5㎛을 제조가능한 조성이며, 카본블록 필터를 제조하여 각각의 필터 성능을 평가하기 위하여 SEM (scanning electron microscope)촬영, 통수성능, 클로로포름 흡착력, 필터의 기공사이즈를 분석하였고, 독일 타코나사 바인더로 만든 블록의 성능을 평가하여 그 성능을 비교 규명하였다.
본 발명에서 개발된 방법으로 제조된 카본블록의 표면 SEM(scanning electron microscope) 촬영은 도 1~4와 같다. 분쇄한 국내 D사의 바인더의 사진(도 1, 도 3)으로 제조된 블록필터의 표면이 T사 바인더의 제품사진(도 2, 도 4) 보다 표면이 더 치밀하고 매끈함을 확인할 수 있다. 도 3, 도 4는 바인더가 녹아 활성탄의 표면적을 감소 시켰는지의 여부를 확인하기 위하여 표면을 확대하여 확인 결과 두 제품 모두 바인더가 활성탄 표면을 도포하지 않았음을 확인하였다.
도 1은 3마이크로미터의 기공을 가지는 본 발명의 카본블록 60배 확대도,
도 1은 3마이크로미터의 기공을 가지는 종래의 유사 카본블록 60배 확대도,
도 3은 3마이크로미터의 기공을 가지는 본 발명의 카본블록 300배 확대도,
도 4는 3마이크로미터의 기공을 가지는 본 발명의 카본블록 300배 확대도,
도 5는 종래의 국내 D사 바인더의 분산표와 누적분포도,
도 6은 본 발명에 의하여 원바인더와 분리바인더를 혼합한 바인더 분산표와 누적분포도,
도 7은 본 발명에 사용되는 분말활성탄의 분산표와 누적분포도이다.
이하 본원발명의 실시 예를 설명한다.
3㎛ 카본블록의 조성 및 제조 방법
평균입경 범위가 60 ~ 102㎛인 상용화된 분말활성탄에, 입도 분포가 20 ~ 80㎛로 분포된 분리바인더를 전체 바인더 함량의 10 ~ 20 wt %가 되도록 조성하여, 약 3 ~ 30kgf/cm2의 압력으로 압축하여 230도에서 30분 열처리 성형하였을 경우 3㎛의 기공을 가진 블록을 제조할 수 있다. 이때 블록 필터의 바인더 함량은 30~35wt %이다.
분석 결과
A. 클로로포름 제거율 ( % )
가. 국내 D사(대한유화사 제품) 바인더(분쇄)사용 ( 불록 사이즈:41 * 21 * 195 )
D사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1) : 76.5% ( 700리터 기준)
D사 바인더-1 샘플(SAMPLE 2) : 81.8% ( 700리터 기준)
나. 독일 T사(타코나사) 바인더 사용 ( 불록 사이즈 : 41 * 21 * 195 )
T사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1. : 62.5% ( 700리터 기준)
여기서 T사 바인더-1 샘플은 T사 바인더에 상용화된 활성탄을 사용한 블록필터이다.
B. 통수량,통수율 및 염소제거율 비교
통수량 통수량(L) 통수율(%) 염소제거율(%)
D사1 D사2 T사 D사1 D사2 T사 D사1 D사2 T사
0 4.5 4.4 4.5 90.0 88.0 90.0 99.2 99.2 99.2
100 4.5 4.4 4.5 90.0 88.0 90.0 99.2 99.2 99.2
500 4.4 4.3 4.5 88.0 86.0 90.0 97.9 97.9 98.4
1,000 4.4 4.3 4.4 88.0 86.0 88.0 96.5 96.5 97.5
1,500 4.4 4.1 4.3 88.0 82.0 86.0 95.0 95.5 95.5
2,000 4.4 4.1 4.3 88.0 82.0 86.0 92.7 93.6 93.6
2,500 4.4 4.1 4.2 88.0 82.0 84.0 92.1 91.3 91.3
3,000 4.4 4.1 4.2 88.0 82.0 84.0 89.5 90.3 89.9
3,500 4.4 4.1 4.1 88.0 82.0 82.0 . 88.7 87.8
4,000 4.4 4.1 4.1 88.0 82.0 82.0 85.7 87.1 85.7
4,500 4.3 4.0 4.1 86.0 80.0 82.0 85.2 87.0 86.1
5,000 4.3 4.0 4.1 86.0 80.0 82.0 81.2 83.3 80.4
5,500 4.4 4.1 4.2 88.0 82.0 84.0 85.5 85.1 83.4
6,000 4.4 4.1 4.1 88.0 82.0 82.0 81.1 82.0 78.9
6,500 4.3 4.0 4.2 86.0 80.0 84.0 80.7 82.0 77.8
7,000 4.3 4.1 4.2 86.0 82.0 84.0 77.9 79.9 74.9
7,500 4.3 4.0 4.1 86.0 80.0 82.0 78.7 81.2 77.3
8,000 4.3 4.0 4.1 86.0 80.0 82.0 76.1 79.1 74.1
8,500 4.3 4.0 4.1 86.0 80.0 82.0 77.7 80.8 75.0
9,000 4.2 3.9 4.1 84.0 78.0 82.0 76.1 79.1 72.6
9,500 4.2 3.9 4.0 84.0 78.0 80.0 74.8 77.8 72.2
10,000 4.2 3.9 4.0 84.0 78.0 80.0 73.6 76.9 69.7
1~2㎛ 카본블록의 조성 및 제조 방법
평균입경이 60 ~ 102㎛ 분말활성탄에 입도 분포가 20 ~ 80㎛ 로 분포된 분쇄바인더를 전체 바인더 함량의 20 ~ 30 wt% 가 되도록 조성하여 약 3 ~ 30 kgf/cm2의 압력으로 압축하여 220도에서 40분 열처리 성형하였을 경우 1~2㎛의 기공을 가진 블록을 제조할 수 있다.
분석 결과
A. 클로로포름 제거율 ( % )
가. 국내 D사 바인더(분쇄)사용 ( 불록 사이즈 : 45 * 21.5 * 242 )
D사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1) : 94.8 % ( 1,500리터)
D사 바인더-2 샘플(SAMPLE 2) : 92.7 % ( 1,500리터)
나. 독일 T사 바인더 사용 ( 불록 사이즈 : 45 * 21.5 * 242 )
T사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1) : 93.9 % ( 1,500리터)
T사 바인더-2 샘플(SAMPLE 2) : 93.9 % ( 1,500리터)
여기서 T사 바인더-2 샘플은 T사 바인더에 상용화된 활성탄을 사용한 블록필터이다.
B. 블록 기공테스트 결과
Particle size() 제거효율 (%)
D사 바인더 -1 sample D사 바인더 -2 sample T 사 바인더 -1 sample T 사 바인더 -2 sample
1 56.61 62.76 61.34 60.80
2 88.62 89.91 83.74 83.92
3 97.12 97.36 94.50 97.71
제거율 : 90% 이상 기준
0.5㎛ 카본블록의 조성 및 제조 방법
평균입경이 60 ~ 102㎛ 분말활성탄에 입도 분포가 20 ~ 80㎛로 분포된 분쇄바인더를 전체 바인더 함량의 30~40 wt %가 되도록 조성하여 약 3 ~ 30 kgf/cm2의 압력으로 압축하여 210도에서 50분 열처리 성형하였을 경우 약 0.5㎛의 기공을 가진 블록을 제조할 수 있다.
분석 결과
A. 클로로포름 제거율 ( % )
가. 국내 D사 바인더(분쇄)사용 ( 불록 사이즈 : 45 * 21.5 * 242 )
D사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1) : 98 % ( 2,000리터 )
D사 바인더-1 샘플(SAMPLE 2) : 97% ( 2,000 리터)
나. 독일 T사(타코나사) 바인더 사용( 불록 사이즈 : 45 * 21.5 * 242 )
T사 바인더-1 샘플(SAMPLE 1) : 98 % ( 2,000리터)
T사 바인더-2 샘플(SAMPLE 2) : 98 % ( 2,000리터)
여기서 T사 바인더-1 및 -2 샘플은 T사 바인더에 상용화된 활성탄을 사용한 블록필터이다.
B. 블록 필터 기공테스트 결과
Particle size() 제거효율 (%)
D사 바인더 -1sample D사 바인더 -2sample T 사 바인더 -1sample T 사 바인더 -2sample
1 94.95 95.05 98.33 98.33
2 98.20 97.97 99.02 99.98
3 99.06 98.86 99.41 99.36
제거효율 약 90% 이상 기준임으로 0.5㎛으로 예상
5㎛ 카본블록의 조성 및 제조 방법
평균입경이 110 ~140㎛ 인 상용화된 분말활성탄에 입도 분포가 110 ~ 130㎛ 로 분리된 분리바인더가 전체 바인더 함량의 5 ~ 10 wt% 가 되도록 조성하여 약 3 ~ 30 kgf/cm2의 압력으로 압축하여 230도에서 60분 열처리 성형 하였을 경우 약 5㎛ 의 기공을 가진 블록을 제조 할 수 있다.
바인더 함량이 5wt% 미만이면 성형성이 낮고 분진이 발생하고, 10wt%를 초과하면 기공성이 작아진다.
분석 결과
A. 블록 필터 기공테스트 결과
Particle size() 제거효율 (%)
D사 바인더 -1 D사 바인더 -2
4 88.51 84.45
5 93.97 91.51
6 96.93 95.55
제거효율 약 90% 이상 기준
부호는 없습니다

Claims (8)

  1. 평균입경 120~140㎛의 초고분자량 폴리에틸렌인 원바인더를 분쇄하여 20~80㎛ 입도의 분리바인더를 분리하는 과정;
    원바인더에 분리바인더를 혼합하는 혼합과정;
    혼합과정에 이어 상용화된 분말 활성탄을 섞어 필터를 성형하는 성형과정을 수행하고;
    상기 혼합 및 성형과정은 분말 활성탄과 입도 조절된 초고분자폴리에틸렌 입도분포 중 105㎛ 이하의 입도 누적분포가 1 : 0.78~1.1을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 혼합하는 과정은 20~80㎛의 분리바인더를 전체 바인더의 10~40중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 혼합하는 과정은 110~130㎛의 분리바인더를 전체 바인더의 5~10중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터 제조방법.
  4. 입도가 조절된 상용화된 활성탄과 초고분자량 폴리에틸렌 바인더로 성형한 카본블록 필터에서, 분말 활성탄과 입도가 조절된 초고분자량 폴리에틸렌 바인더의 입도 분포중 105㎛ 이하 입도의 누적분포 비가 1 : 0.8~1.1인 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터.
  5. 제 4항에 있어서, 분말활성탄은 평균 입경 범위가 60~102㎛이고, 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 평균 입경 범위가 120~140㎛인 원바인더 80~90wt%에 입도분포가 20~80㎛의 분쇄바인더 10~20wt%로 입도를 조절하여 성형한 블록필터의 기공은 3㎛인 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터.
  6. 제 4항에 있어서, 분말활성탄은 평균입경 범위가 60~102㎛이고, 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 평균입경 범위가 120~140㎛의 원바인더 70~80wt%에 입도분포가 20~80㎛의 분쇄바인더 20~30wt%로 제조함으로 입도를 조절하여 성형한 블록필터의 기공은 1~2㎛인 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터.
  7. 제 4항에 있어서, 분말활성탄은 입도가 60~102㎛이고, 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 평균입경 범위가 120~140㎛의 원바인더 60~70wt%에 입도분포가 20~80㎛의 분쇄바인더 30~40wt%로 제조함으로 입도를 조절하여 성형한 블록필터의 기공은 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터.
  8. 제 4항에 있어서, 분말활성탄은 입도가 110~140㎛이고, 초고분자량 폴리에틸렌 바인더는 평균입도 범위가 120~140㎛의 원바인더 90~95wt%에 입도분포가 110~130㎛의 분쇄바인더 5~10wt%로 제조함으로 입도를 조절하여 성형한 블록필터의 기공은 5㎛인 것을 특징으로 하는 입도를 분산시킨 초고분자량 폴리에틸렌 바인더를 이용한 카본블록필터.
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