KR20160130968A - 중공사막 모듈의 제조방법 - Google Patents

Abstract

여과 작업 중의 중공사막 유동으로 인해 고정층의 포팅면과 맞닿은 부분에서의 마찰로 인한 중공사막의 손상을 경제적 및 효율적으로 최소화할 수 있는 중공사막 모듈의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 방법은 중공사막의 소정 부위에 보호막을 부착하는 단계; 단위 중공사막을 생산하기 위하여 상기 보호막이 부착된 부위에 인접한 절단 예정 영역에서 상기 중공사막을 절단하는 단계; 상기 보호막이 부착된 상기 단위 중공사막을 포팅제로 케이스에 고정시키는 단계를 포함하되, 상기 단위 중공사막이 상기 포팅제가 경화되어 형성되는 고정층에 직접 접촉하지 않도록, 상기 보호막의 일부만이 상기 포팅제에 의해 커버되는 방식으로 상기 단위 중공사막이 상기 케이스에 고정된다.

Description

중공사막 모듈의 제조방법{Method for Manufacturing Hollow Fiber Membrane Module}

본 발명은 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 여과 작업 중의 중공사막 유동으로 인해 고정층의 포팅면과 맞닿은 부분에서의 마찰로 인한 중공사막의 손상을 경제적 및 효율적으로 최소화할 수 있는 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것이다.

유체로부터 특정 물질을 분리하는데 사용되는 분리막의 막 표면에는 미세 기공이 형성되어 있고, 이 미세 기공을 통해 특정 물질이 걸러지게 된다. 분리막을 이용하는 방법은 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 수질을 안정적으로 얻을 수 있어 공정의 신뢰도가 높다는 이점을 갖는다. 또한, 분리막을 이용한 분리 방법은 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에 가열에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물을 이용한 분리 방법에도 이용될 수 있다는 장점이 있다.

분리막은 그 형태에 따라 평평한 단면을 갖는 평막, 및 내부에 중공(bore)을 갖는 중공사막으로 분류된다. 중공사막은 내경과 외경을 갖는 튜브형의 섬유 구조물로서, 다수개의 중공사막들이 다발 형태로 이용되기 때문에 평막에 비하여 그 표면적이 월등히 크다. 따라서, 중공사막을 이용한 여과 장치가 평막을 이용한 여과 장치에 비해 분리의 효율성 면에서 훨씬 유리하기 때문에 최근 여과 분야에 널리 이용되고 있다.

일반적으로, 중공사막을 이용한 여과 장치는 소정의 길이를 갖는 중공사막 다발을 포함하며, 그 운전 방식에 따라 가압식과 침지식으로 분류된다.

가압식 여과 장치의 경우, 처리하여야 할 유체에 압력을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공(bore)으로 선택적으로 투과되도록 한다. 가압식 여과 장치는 유체 순환을 위한 별도의 설비가 필요하기는 하지만 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과 장치에 비해 상대적으로 많다는 장점이 있다.

이에 반해, 침지식 여과 장치의 경우, 처리하고자 하는 유체가 저장된 조(bath)에 중공사막 모듈을 직접 침지시키고 중공사막의 내부에 음압(negative pressure)을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공(bore)으로 선택적으로 투과되도록 한다. 침지식 여과 장치는 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과 장치에 비해 상대적으로 적지만 유체 순환을 위한 설비가 필요 없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있다는 장점이 있다.

가압식 및 침지식 여과 장치 모두는, 중공사막을 투과하여 중공으로 유입된 투과수(permeate)를 중공사막의 양단(both ends)을 통해 집수(collect)하는 양단 집수 방식(double-ends collecting), 및 투과수를 중공사막의 한 쪽 말단을 통해서만 집수하는 단단 집수 방식(single-end collecting)으로 분류될 수 있다.

가압식 및 침지식 여과 장치들 모두에 있어서, 중공사막을 투과하여 중공으로 유입된 투과수를 수집하는 집수공간과, 처리될 원수를 이 집수공간과 공간적으로 분리하기 위한 수단이 필요하다. 처리될 원수와 집수공간을 공간적으로 분리하는 수단은 중공사막 다발을 모듈 내에 고정시키는 기능도 수행하기 때문에 고정층으로 지칭되기도 한다. 이 고정층에는 중공사막 다발이 포팅되어 있다. 각 중공사막의 중공은 집수공간과 연통되어 있다. 고정층은, 중공사막들을 일정 간격 떨어진 상태로 유지시켜야 한다는 점, 및 유체를 통과시키지 않아야 한다는 점 등을 고려할 때. 높은 경도를 갖는 경질 물질로 형성되어야 한다.

한편, 여과 작업 중에 원수 내에 존재하는 중공사막의 부분은 유동하게 되기 때문에 중공사막은 고정층의 포팅면과 맞닿은 부분에서 마찰로 인한 손상을 입을 우려가 있다. 고정층이 경질 물질로 형성되기 때문에 이와 같은 손상의 우려는 더욱 커지게 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 고정층 상에 연질 물질로 형성되는 층을 더 도입하는 것을 고려하여 볼 수도 있으나, 고정층 전체를 덮을 수 있는 양의 연질 물질이 사용되어야 한다는 점에서 재료비의 과도한 상승을 초래할 뿐만 아니라 제조 공정의 복잡성 증가를 수반한다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면은 여과 작업 중의 중공사막 유동으로 인해 고정층의 포팅면과 맞닿은 부분에서의 마찰로 인한 중공사막의 손상을 최소화할 수 있는 중공사막 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 제조 비용의 절감 및 제조 공정의 단순화를 가능하게 하는 중공사막 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.

본 발명의 일 측면으로서, 중공사막의 소정 부위에 보호막을 부착하는 단계; 단위 중공사막을 생산하기 위하여 상기 보호막이 부착된 부위에 인접한 절단 예정 영역에서 상기 중공사막을 절단하는 단계; 상기 보호막이 부착된 상기 단위 중공사막을 포팅제로 케이스에 고정시키는 단계를 포함하되, 상기 보호막의 일부만이 상기 포팅제에 의해 커버되는 방식으로 상기 단위 중공사막이 상기 케이스에 고정되는 중공사막 모듈의 제조방법이 제공된다.

위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 중공사막 모듈의 제조방법에 의하면, 여과 작업 중의 중공사막 유동으로 인해 포팅면과 맞닿은 고정층 부분에서의 마찰로 인한 중공사막의 손상이 최소화될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 중공사막 모듈이 단순한 제조 공정을 통해 저렴한 제조비용으로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 효과들은 그와 관련된 기술적 구성과 함께 이하에서 자세히 기술될 것이다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 부분 사시도이고,
도 2는 라인 A-A'에 따른 도 1의 중공사막 모듈의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈의 단면도이고,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이고,
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이며,
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.

본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 중공사막 모듈 및 그 제조방법의 다양한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 대한 설명의 편의를 위하여 침지식 모듈이 예시되지만, 본 발명을 이루는 기본적 개념은 가압식 모듈에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어 '케이스'는 침지식 모듈의 헤더(header)와 가압식 모듈의 하우징을 총칭하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서 '중공사막'과 '단위 중공사막'이 동일한 의미로 사용되기도 하고 다른 의미로 사용되기도 한다. 엄밀히 말하면, 중공사막이 절단되어 단위 중공사막이 생산되고 이 단위 중공사막으로 중공사막 모듈이 제조된다. 따라서, 본 발명에 따른 중공사막 모듈 제조방법의 설명을 위해서는 이들이 엄밀히 구분되어 사용될 것이다. 반면, 본 발명에 따른 중공사막 모듈의 설명을 위해서는 단위 중공사막 대신에 중공사막이란 용어가 사용될 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 부분 사시도 및 라인 A-A'에 따른 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈(100)은 케이스(110), 및 케이스(110)와 함께 집수 공간(S)을 형성하는 고정층(120)을 포함한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 케이스(110)에는 홈이 형성되어 있고, 이 홈의 적어도 일부가 집수 공간(S)이 되는 방식으로 고정층(120)이 케이스(110)의 홈 내에 삽입 및 결합되어 있다. 고정층(120)에는 다수개의 중공사막(130)들이 포팅되어 있다.

*도 2에 예시된 바와 같이, 고정층(120)은 케이스(110)의 홈 내에 형성된 걸림턱에 의해 지지되는 제1 포팅층(121) 및 상기 제1 포팅층(121) 상의 제2 포팅층(122)으로 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 포팅층들(121, 122)은 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 다만, 고정층(120)은 다수개의 중공사막(130)들을 일정 간격 떨어진 상태로 유지시켜야 하고 집수 공간(S)을 처리되어야 할 원수로부터 완벽히 차단시켜야 한다는 점을 고려할 때, 제1 및 제2 포팅층들(121, 122)은 높은 경도를 갖는 경질 물질, 예를 들어 80 내지 120의 경도(hardness degree)(shore A)를 갖는 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

고정층(120)은 처리되어야 할 원수와 직접 접촉하게 되는 포팅면을 갖는다. 본 발명에 의하면, 고정층(120)의 포팅면과 중공사막(130)이 직접 접촉하지 않도록 하기 위하여 포팅면과 중공사막(130) 사이에 보호막(140)이 개재되어 있다. 즉, 고정층(120)의 포팅면과 중공사막(130) 사이의 보호막(140)은 중공사막(130)의 소정 부분(수처리 과정에서 유동하는)(이하, 유동 부분이라 칭함)과 고정층(120)이 직접 접촉하는 것을 방지한다.

보호막(140)의 존재로 인해, 수처리 과정에서 중공사막(130)의 유동 부분이 경질의 고정층(120)의 포팅면이 아닌 보호막(140)의 상면(upper surface)과 마찰을 일으킨다. 이 마찰로 인한 중공사막(130)의 손상 위험을 최소화하기 위해서는 보호막(140)이 연질 물질, 예를 들어 고정층(120)에 비해 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질로 형성되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보호막(140)은 핫멜트 접착제(hot melt adhesives)로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 단면도이다.

도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈(200)은 케이스(210) 및 고정층(220)을 포함한다. 케이스(210) 홈의 적어도 일부가 집수 공간(S)이 되는 방식으로 고정층(220)이 케이스(210)의 홈 내에 삽입 및 결합되어 있다. 케이스(210) 내의 집수 공간(S)과 연통되도록 고정층(220)에 다수개의 중공사막(230)들이 포팅되어 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 케이스(210)는 홈을 갖는다. 케이스(210)의 홈은 내홈(inner groove)과 외홈(outer groove)을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적(중공사막의 길이방향에 수직인 단면)을 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 케이스(210)의 홈 내에는 걸림턱이 형성된다.

도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 고정층(220)은 제1 서브-고정층(221) 및 제2 서브-고정층(222)으로 구성될 수 있다. 제1 서브-고정층(221)은 케이스(210)의 내홈에 강제 삽입되어 있으며, 케이스(210) 홈 내에 형성된 걸림턱에 의해 지지되지 않는다. 걸림턱과 제1 서브-고정층(221) 상에 제2 서브-고정층(222)이 존재한다.

상기 제1 및 제2 서브-고정층들(221, 222)은 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 다만, 케이스(210)의 내홈에 강제로 삽입될 수 있어야 한다는 점을 고려할 때, 제1 서브-고정층(221)은 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

반면, 다수개의 중공사막(230)들을 일정 간격 떨어진 상태로 유지시켜야 하고 집수 공간(S)을 처리되어야 할 원수로부터 완벽히 차단시켜야 한다는 점을 고려할 때, 제2 서브-고정층(222)은 상대적으로 높은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 80 내지 120의 경도(hardness degree)(shore A)를 갖는 경질의 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

제2 서브-고정층(222)은 처리되어야 할 원수와 직접 접촉하게 되는 포팅면을 갖는다. 본 발명에 의하면, 제2 서브-고정층(222)의 포팅면과 중공사막(230)이 직접 접촉하지 않도록 하기 위하여 포팅면과 중공사막(230) 사이에 보호막(240)이 개재되어 있다. 즉, 제2 서브-고정층(222)의 포팅면과 중공사막(230) 사이의 보호막(240)은 중공사막(230)의 유동 부분이 제2 서브-고정층(222)과 직접 접촉하는 것을 방지한다.

보호막(240)의 존재로 인해, 수처리 과정에서 중공사막(230)의 유동 부분이 경질의 제2 서브-고정층(222)의 포팅면이 아닌 보호막(240)의 상면과 마찰을 일으킨다. 이 마찰로 인한 중공사막(230)의 손상 위험을 실질적으로 감소시키기 위해, 보호막(240)은 연질 물질, 예를 들어 제2 서브-고정층(222)에 비해 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질로 형성되어야 한다.

선택적으로, 상기 보호막(240)은 핫멜트 접착제로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈의 단면도이다.

도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈(3000)은 케이스(3100) 및 고정층(3200)을 포함한다. 케이스(3100) 홈의 적어도 일부가 집수 공간(S)이 되는 방식으로 고정층(3200)이 케이스(3100)의 홈 내에 삽입 및 결합되어 있다. 케이스(3100) 내의 집수 공간(S)과 연통되도록 고정층(3200)에 다수개의 중공사막(3300)들이 포팅되어 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 케이스(3100)는 홈을 갖는다. 케이스(3100)의 홈은 내홈과 외홈을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적(중공사막의 길이방향에 수직인 단면)을 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 케이스(3100)의 홈 내에는 걸림턱이 형성된다.

도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 고정층(3200)은 제1 서브-고정층(3210) 및 제2 서브-고정층(3220)으로 구성될 수 있다. 제1 서브-고정층(3210)은 케이스(3100)의 내홈에 존재한다. 제1 서브-고정층(3210)이 내홈에 존재하는 방식은 강제 삽입 방식일 수 있으나, 그렇지 않을 수도 있다. 그 어떤 방식에 있어서도, 제1 서브-고정층(3210)은 케이스(3100) 홈 내에 형성된 걸림턱에 의해 지지되지 않는다. 케이스(3100)의 걸림턱과 제1 서브-고정층(3210) 상에 제2 서브-고정층(3220)이 존재한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 서브-고정층(3220)은 제1 포팅층(3221) 및 제2 포팅층(3222)을 포함한다. 제1 포팅층(3221)은 케이스(3100)의 걸림턱의 적어도 일부 및 제1 서브-고정층(3210)의 전체 영역 상에 형성된다. 제2 포팅층(3222)은 제1 포팅층(3221) 상에 형성된다. 제2 포팅층(3222)의 일부는 걸림턱 바로 위에 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 서브-고정층들(3210, 3220)은 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 다만, 제1 서브-고정층(3210)이 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 경우, 제1 서브-고정층(3210)이 케이스(3100)의 내홈에 강제로 삽입될 수 있는 여지가 생긴다. 제1 서브-고정층(3210)의 강제 삽입은 허용 가능한 공정 오차를 증가시킬 수 있다.

반면, 다수개의 중공사막(3300)들을 일정 간격 떨어진 상태로 유지시켜야 하고 처리되어야 할 원수로부터 집수 공간(S)을 완벽히 차단시켜야 한다는 점을 고려할 때, 제2 서브-고정층(3220)을 구성하는 제1 및 제2 포팅층들(3221, 3222)은 상대적으로 높은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 80 내지 120의 경도(hardness degree)(shore A)를 갖는 경질의 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

제2 포팅층(3222)은 처리되어야 할 원수와 직접 접촉하게 되는 포팅면을 갖는다. 본 발명에 의하면, 제2 포팅층(3222)의 포팅면과 중공사막(3300)이 직접 접촉하지 않도록 하기 위하여 포팅면과 중공사막(3300) 사이에 보호막(3400)이 개재되어 있다. 앞에서 설명한 바와 유사하게, 제2 포팅층(3222)의 포팅면과 중공사막(3300) 사이의 보호막(3400)은 중공사막(3300)의 유동 부분이 제2 포팅층(3222)과 직접 접촉하는 것을 방지한다.

보호막(3400)의 존재로 인해, 수처리 과정에서 중공사막(3300)의 유동 부분이 경질의 제2 포팅층(3222)의 포팅면이 아닌 보호막(3400)의 상면과 마찰을 일으킨다. 이 마찰로 인한 중공사막(3300)의 손상 위험을 실질적으로 감소시키기 위해, 보호막(3400)은 연질 물질, 예를 들어 제2 포팅층(3222)에 비해 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질로 형성되어야 한다. 선택적으로, 상기 보호막(3400)은 핫멜트 접착제로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예들에 의한 중공사막 모듈들 제조방법을 구체적으로 살펴보도록 한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 중공사막이 절단되어 단위 중공사막이 생산되고 이 단위 중공사막으로 중공사막 모듈이 제조되므로, 이하에서는 '중공사막'과 '단위 중공사막'이 엄밀히 구분되어 사용될 것이다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 드럼(10)의 회전속도와 트래버스(traverse)(13)의 직선운동속도를 조절하여 중공사막(30)을 드럼(10)에 일정 간격으로 배열시킨다. 드럼(10)은 커팅 작업이 이루어지는 작업면(12)을 가지고 있다. 중공사막(30)은 고정부재(11)에 의해 작업면(12) 상에 고정된다.

커팅라인(cutting line)을 따라 중공사막(30)이 절단되기 전에, 절단 예정 영역에 인접한 중공사막(30)의 소정 부위에 보호막(140)이 부착된다. 부착 수단은 글루 건(glue gun)일 수 있다. 보호막(140)은 핫멜트 접착제로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

단위 중공사막의 양 단을 통해 투과수가 수집되는 방식에 있어서는 도 5a에 도시된 바와 같이 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 양 측에 보호막(140)들이 각각 부착된다. 반면, 투과수가 단위 중공사막의 일단을 통해서만 수집되는 방식에 있어서는 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 한 측에만 보호막(140)이 부착되어도 된다.

이어서, 중공사막(30)의 절단 예정 영역에서 커팅라인을 따라 중공사막(30)을 절단하여 복수개의 단위 중공사막(130)들을 생산한다. 복수개의 단위 중공사막(130)들을 포함하는 모노-레이어(mono-layer)가 한 번의 절단 공정에 의해 생산된다. 모노-레이어를 구성하는 복수개의 단위 중공사막(130)들은 보호막(140)을 통해 서로 일정 간격을 유지한 상태로 연결되어 있다.

이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수개의 모노-레이어들을 일렬로 배열하고 각 단위 중공사막(130)의 개방단(open end)(절단에 의해 형성된)을 열경화성 물질(131)로 실링한다. 각 단위 중공사막(130)의 개방단을 실링한 후에 복수개의 모노-레이어들을 일렬로 배열하여도 무방하다.

이어서, 도 5c를 참조하면, 홈을 갖는 포팅 지그(50)를 준비한다. 상기 홈은 내홈과 외홈을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적[단위 중공사막(130)의 길이방향에 수직인 단면]을 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 포팅 지그(50)의 홈 내에는 걸림턱이 형성된다. 상기 걸림턱을 완전히 덮을 정도로 포팅 지그(50)의 홈 내에 제1 포팅제를 채운다.

이어서, 일렬로 배열된 모노-레이어들을 포팅 지그(50) 안의 제1 포팅제에 침지시킨다. 단위 중공사막(130)의 실링된 말단부가 제1 포팅제에 침지되도록 하되 보호막(140)은 제1 포팅제에 침지되지 않도록 주의하여야 한다.

제1 포팅제로서는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 포팅제는 단위 중공사막(130)들을 일정 간격으로 고정시켜야 하고 유체 불투과 특성을 가져야 한다는 것을 고려할 때, 제1 포팅제는 높은 경도, 예를 들어 80 내지 120의 경도(shore A)를 갖는 물질일 수 있다.

이어서, 단위 중공사막(130)들이 침지되어 있는 상태에서 제1 포팅제를 경화시킴으로써 제1 포팅층(121)을 형성한다. 경화 조건은 제1 포팅제의 종류에 의존한다. 예를 들어, 제1 포팅제가 경질 폴리우레탄인 경우, 이와 같은 경화 공정은 20 내지 60℃에서 1 내지 24 시간 동안 수행된다.

도 5d를 참조하면, 경화 공정에 의해 제1 포팅층(121)이 형성된 후 포팅 지그(50)를 제거한다. 이어서, 포팅 지그(50)의 내홈에 대응하였던 제1 포팅층(121) 부분을 단위 중공사막(130)의 길이방향과 수직인 방향으로 절단한다. 이때 제1 포팅층(121)에 포팅되어 있던 단위 중공사막(130)들도 같이 절단됨으로써 각 단위 중공사막(130)의 중공이 다시 개방된다. 복수개의 모노-레이어들은 제1 포팅층(121)에 의해 여전히 서로 고정되어 있게 된다.

도 5e를 참조하면, 홈을 갖는 케이스(110)를 준비한다. 상기 홈은 내홈과 외홈을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적[단위 중공사막(130)의 길이방향에 수직인 단면]을 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 케이스(110)의 홈 내에는 걸림턱이 형성되어 있다.

상기 절단된 제1 포팅층(121)과 단위 중공사막(130)들을 케이스(110)의 홈 내에 삽입한다. 이때, 포팅 지그(50)의 외홈에 대응하였던 제1 포팅층(121) 부분이 케이스(110)의 걸림턱에 지지되도록 한다. 케이스(110)의 내홈이 제1 포팅층(121)에 의해 막힘으로써 집수 공간(S)이 형성된다. 각 단위 중공사막(130)의 중공은 집수 공간(S)과 연통한다.

이어서, 케이스(110)의 외홈을 제2 포팅제로 채우고 이를 경화하여 제2 포팅층(122)을 형성함으로써, 절단된 제1 포팅층(121)과 단위 중공사막(130)들을 케이스(110)에 고정시킨다. 제2 포팅제로는 제1 포팅제와 마찬가지로 높은 경도, 예를 들어 80 내지 120의 경도(shore A)를 갖는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 케이스(110)의 외홈을 제2 포팅제로 채울 때, 단위 중공사막(130)들에 부착된 보호막(140)의 일부만이 제2 포팅제에 의해 커버되도록 한다. 따라서, 보호막(140)은 단위 중공사막(130)의 유동 부분과 제2 포팅층(122)이 직접 접촉하는 것을 방지한다.

이하에서는, 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하도록 한다.

도 6a를 참조하면, 드럼(10)의 회전속도와 트래버스(13)의 직선운동속도를 조절하여 중공사막(30)을 드럼(10)에 일정 간격으로 배열시킨다. 드럼(10)은 커팅 작업이 이루어지는 작업면(12)을 가지고 있다. 중공사막(30)은 고정부재(11)에 의해 작업면(12) 상에 고정된다.

절단 예정 영역에 인접한 중공사막(30)의 소정 부위에 보호막(240)이 부착된다. 부착 수단은 글루 건(glue gun)일 수 있다. 보호막(240)은 핫멜트 접착제로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 단위 중공사막의 양 단을 통해 투과수가 수집되는 방식에 있어서는 도 6a에 도시된 바와 같이 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 양 측에 보호막(240)들이 각각 부착된다. 반면, 투과수가 단위 중공사막의 일단을 통해서만 수집되는 방식에 있어서는 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 한 측에만 보호막(240)이 부착되어도 된다.

이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 커팅라인을 따라 중공사막(30)이 절단되기 전에 중공사막(30)의 절단 예정 영역에 층형성막(layer-forming film)이 부착된다. 층형성막은 후에 제1 서브-고정층(221)을 구성한다.

이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 중공사막(30)의 절단 예정 영역에서 커팅라인을 따라 중공사막(30) 및 층형성막을 절단하여 복수개의 단위 중공사막(230)들을 생산한다. 복수개의 단위 중공사막(230)들을 포함하는 모노-레이어가 한 번의 절단 공정에 의해 생산된다. 모노-레이어를 구성하는 복수개의 단위 중공사막(230)들은 보호막(240) 및 층형성막의 일부, 즉 제1 서브-고정층(221)을 통해 서로 일정 간격을 유지한 상태로 연결되어 있다.

이어서, 도 6d를 참조하면, 홈을 갖는 케이스(210)를 준비한다. 케이스(210)의 홈은 내홈과 외홈을 포함하며, 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적으로 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 케이스(210)의 홈 내에는 걸림턱이 형성된다.

이와 같은 케이스(210)의 홈 내에 일렬로 배열된 복수개의 모노-레이어들을 위치시킨다. 이때, 각 단위 중공사막(230)의 개방단에 남아 있는 층형성막의 일부, 즉 제1 서브-고정층(221)이 헤더의 내홈에 위치하도록 모노-레이어들의 제1 서브-고정층(221)들을 케이스(210)의 내홈에 강제로 삽입한다. 케이스(210)의 내홈이 제1 서브-고정층(221)에 의해 막힘으로써 집수 공간(S)이 형성된다. 각 단위 중공사막(230)의 중공은 집수 공간(S)과 연통한다.

상기 제1 서브-고정층(221)은 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 다만, 케이스(210)의 내홈에 강제로 삽입될 수 있어야 한다는 점을 고려할 때, 제1 서브-고정층(221)은 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

이어서, 도 6e에 도시된 바와 같이, 케이스(210)의 외홈을 포팅제로 채우고 이를 경화시켜 제2 서브-고정층(222)을 형성함으로써, 단위 중공사막(230)들 및 케이스(210)에 고정시킨다. 다수개의 단위 중공사막(230)들을 일정 간격 떨어진 상태로 유지시켜야 하고 집수 공간(S)을 처리되어야 할 원수로부터 완벽히 차단시켜야 한다는 점을 고려할 때, 포팅제로는 높은 경도, 예를 들어 80 내지 120의 경도(shore A)를 갖는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 케이스(210)의 외홈을 포팅제로 채울 때, 단위 중공사막(230)들에 부착된 보호막의 일부만이 포팅제에 의해 침지되도록 한다. 결과적으로, 보호막(240)의 일부만이 제2 서브-고정층(222)에 의해 커버된다. 따라서, 보호막(240)은 단위 중공사막(230)의 유동 부분과 제2 서브-고정층(222)이 직접 접촉하는 것을 방지한다.

이하에서는, 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조방법을 설명하도록 한다.

도 7a를 참조하면, 드럼(10)의 회전속도와 트래버스(13)의 직선운동속도를 조절하여 중공사막(30)을 드럼(10)에 일정 간격으로 배열시킨다. 드럼(10)은 커팅 작업이 이루어지는 작업면(12)을 가지고 있다. 중공사막(30)은 고정부재(11)에 의해 작업면(12) 상에 고정된다.

절단 예정 영역에 인접한 중공사막(30)의 소정 부위에 보호막(3400)이 부착된다. 부착 수단은 글루 건일 수 있다. 보호막(3400)은 핫멜트 접착제로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 단위 중공사막의 양 단을 통해 투과수가 수집되는 방식에 있어서는 도 7a에 도시된 바와 같이 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 양 측에 보호막(3400)들이 각각 부착된다. 반면, 투과수가 단위 중공사막의 일단을 통해서만 수집되는 방식에 있어서는 중공사막(30)의 절단 예정 영역의 한 측에만 보호막(3400)이 부착되어도 된다.

이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 커팅라인을 따라 중공사막(30)이 절단되기 전에 중공사막(30)의 절단 예정 영역에 층형성막이 부착된다. 층형성막은 후에 제1 서브-고정층(3210)을 구성한다. 상기 층형성막은 상대적으로 낮은 경도를 갖는 물질, 예를 들어 10 내지 50의 경도(shore A)를 갖는 연질의 올레핀계, 우레탄계 또는 에폭시계 수지로 형성될 수 있다.

이어서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 중공사막(30)의 절단 예정 영역에서 커팅라인을 따라 중공사막(30) 및 층형성막을 절단하여 복수개의 단위 중공사막(3300)들을 생산한다. 복수개의 단위 중공사막(3300)들을 포함하는 모노-레이어가 한 번의 절단 공정에 의해 생산된다. 모노-레이어를 구성하는 복수개의 단위 중공사막(3300)들은 보호막(3400) 및 층형성막의 일부, 즉 제1 서브-고정층(3210)을 통해 서로 일정 간격을 유지한 상태로 연결되어 있다.

이어서, 도 7d를 참조하면, 홈을 갖는 포팅 지그(70)를 준비한다. 상기 홈은 내홈과 외홈을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적을 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 포팅 지그(70)의 홈 내에는 걸림턱이 형성된다.

이어서, 일렬로 배열된 모노-레이어들의 제1 서브-고정층(3210)들이 포팅 지그(70)의 내홈에 삽입된다. 상기 제1 서브-고정층(3210)들을 포팅 지그(70)의 내홈에 강제로 삽입할 수 있도록 이들의 형태 및 부피를 조절한다면 중공사막(30)의 절단에 의해 형성된 단위 중공사막(3300)의 개방단을 실링하는 공정을 생략할 수 있다. 이어서, 포팅 지그(70)의 외홈을 제1 포팅제로 채운다. 이때, 단위 중공사막(3300)들에 부착된 보호막(3400)은 제1 포팅제에 침지되지 않도록 한다. 결과적으로, 단위 중공사막(3300)의 개방단에 남아 있는 층형성막의 일부, 즉 제1 서브-고정층(3210)과 보호막(3400) 사이에 제1 포팅제가 가해진다.

제1 포팅제로서는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 포팅제는 단위 중공사막(3300)들을 일정 간격으로 고정시켜야 하고 유체 불투과 특성을 가져야 한다는 것을 고려할 때, 높은 경도, 예를 들어 80 내지 120의 경도(shore A)를 갖는 물질일 수 있다.

이어서, 단위 중공사막(3300)들이 침지되어 있는 상태에서 제1 포팅제를 경화시킴으로써 제1 포팅층(3221)을 형성한다. 경화 조건은 제1 포팅제의 종류에 의존한다. 예를 들어, 제1 포팅제가 경질 폴리우레탄인 경우, 이와 같은 경화 공정은 20 내지 60℃에서 1 내지 24 시간 동안 수행된다.

도 7e를 참조하면, 경화 공정에 의해 제1 포팅층(3221)이 형성된 후 포팅 지그(70)를 제거한다. 복수개의 모노-레이어들은 제1 포팅층(3221)에 의해 여전히 서로 고정되어 있게 된다.

이어서, 홈을 갖는 케이스(3100)를 준비한다. 상기 홈은 내홈과 외홈을 포함한다. 외홈은 내홈에 비해 더 넓은 단면적 갖는다. 따라서, 내홈과 외홈의 존재로 인해 케이스(3100)의 홈 내에는 걸림턱이 형성되어 있다.

상기 제1 포팅층(3221)과 단위 중공사막(3300)들을 케이스(3100)의 홈 내에 삽입한다. 이때, 포팅 지그(70)의 외홈에 대응하였던 제1 포팅층(3221) 부분이 케이스(3100)의 걸림턱에 지지되도록 한다. 제1 서브-고정층(3210)들은 그 자체만으로 또는 제1 포팅층(3211)과 함께 케이스(3100)의 내홈을 덮음으로써 집수 공간(S)을 형성한다. 각 단위 중공사막(3300)의 중공은 집수 공간(S)과 연통한다.

이어서, 케이스(3100)의 외홈을 제2 포팅제로 채우고 이를 경화하여 제2 포팅층(3222)을 형성함으로써, 제1 포팅층(3221)과 단위 중공사막(3300)들을 케이스(3100)에 고정시킨다. 제2 포팅제로는 제1 포팅제와 마찬가지로 높은 경도, 예를 들어 80 내지 120의 경도(shore A)를 갖는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 케이스(3100)의 외홈을 제2 포팅제로 채울 때, 단위 중공사막(3300)들에 부착된 보호막(3400)의 일부만이 제2 포팅제에 의해 커버되도록 한다. 따라서, 보호막(3400)은 단위 중공사막(3300)의 유동 부분과 제2 포팅층(3222)이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

110, 210, 3100: 케이스 120, 220, 3200: 고정층
130, 230, 3300: 중공사막/단위 중공사막 140, 240, 3400: 보호막

Claims (5)

1. 중공사막의 소정 부위에 보호막을 부착하는 단계;
   단위 중공사막을 생산하기 위하여 상기 보호막이 부착된 부위에 인접한 절단 예정 영역에서 상기 중공사막을 절단하는 단계;
   상기 보호막이 부착된 상기 단위 중공사막을 포팅제로 케이스에 고정시키는 단계를 포함하되,
   상기 단위 중공사막이 상기 포팅제가 경화되어 형성되는 고정층에 직접 접촉하지 않도록, 상기 보호막의 일부만이 상기 포팅제에 의해 커버되는 방식으로 상기 단위 중공사막이 상기 케이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정시키는 단계는,
   상기 단위 중공사막의 개방단(open end)을 실링(sealing)하는 단계;
   상기 단위 중공사막의 실링된 말단부를 제1 포팅제에 침지시키는 단계;
   상기 제1 포팅제를 경화시키는 단계;
   상기 단위 중공사막의 길이방향과 수직인 방향으로 상기 경화된 제1 포팅제 및 상기 단위 중공사막을 절단하는 단계; 및
   상기 절단된 제1 포팅제 및 단위 중공사막을 제2 포팅제를 이용하여 상기 케이스에 고정시키는 단계를 포함하되,
   상기 단위 중공사막이 상기 제2 포팅제가 경화되어 형성되는 고정층에 직접 접촉하지 않도록, 상기 보호막의 일부만이 상기 제2 포팅제에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중공사막을 절단하기 전에 상기 중공사막의 절단 예정 영역에 층형성막(layer-forming film)을 부착하는 단계를 더 포함하고,
   상기 단위 중공사막의 개방단에 상기 층형성막의 일부가 남아 있도록, 상기 절단 단계에 의해 상기 중공사막과 함께 상기 층형성막도 절단되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정시키는 단계는,
   상기 단위 중공사막의 개방단에 남아 있는 상기 층형성막의 일부가 상기 케이스 내에 위치하도록 상기 단위 중공사막을 배열하는 단계; 및
   상기 배열된 단위 중공사막을 상기 포팅제로 상기 케이스에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 고정시키는 단계는,
   상기 단위 중공사막의 상기 층형성막 일부와 상기 보호막 사이에 제1 포팅제를 가하는 단계;
   상기 제1 포팅제를 경화시키는 단계; 및
   상기 경화된 제1 포팅제 및 상기 단위 중공사막을 제2 포팅제를 이용하여 상기 케이스에 고정시키는 단계를 포함하되,
   상기 단위 중공사막이 상기 제2 포팅제가 경화되어 형성되는 고정층에 직접 접촉하지 않도록, 상기 보호막의 일부만이 상기 제2 포팅제에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.

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