KR20180069340A - Filter media, method for manufacturing thereof and Filter unit comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 필터여재에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 친수 특성을 가짐으로 인해 수투과도 및 내화학성이 향상됨과 동시에 오염에 대한 제어가 용이하고, 내구성이 뛰어나며, 역세척에 따른 높은 압력에도 견딜 수 있는 기계적 강도가 담보되는 필터여재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터유닛에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a filter material having hydrophilic properties, which improves water permeability and chemical resistance, and is easy to control contamination, has excellent durability, and can withstand high pressure due to backwashing The present invention relates to a filter medium having mechanical strength, a method for manufacturing the filter medium, and a filter unit including the filter medium.
분리막은 기공크기에 따라 정밀 여과막(MF), 한외 여과막(UF), 나노분리막(NF) 또는 역삼투막(RO)으로 분류될 수 있다. The separation membrane can be classified into a microfiltration membrane (MF), an ultrafiltration membrane (UF), a nanofiltration membrane (NF), or a reverse osmosis membrane (RO) depending on the pore size.
상기 예시되는 분리막들은 용도, 기공의 크기 차이점을 가지고 있지만, 공통적으로 섬유로부터 형성된 여과매체 또는 다공성 고분자 여과매체이거나 이들이 복합화된 막의 형태를 가진다는 공통점이 있다.Although the separation membranes have different usages and pore size differences, they have a common feature in that they are in the form of a filtration medium or a porous polymer filtration medium formed from fibers or a composite membrane thereof.
상기 다공성 고분자 여과매체는 고분자 막 또는 고분자 중공사 내부에 형성되는 기공을 조액에 포함된 별도의 기공형성제를 통해서 상기 기공형성제를 소결시키거나 외부응고액에 용해시키는 등의 방법을 통해 형성시키는 것이 일반적이다. 이에 반하여 상기 섬유로부터 형성된 여과매체는 제조된 단섬유를 축적시킨 후 열/압력 등을 가하여 제조되거나 방사와 동시에 열/압력 등을 가하여 제조되는 것이 일반적이다.The porous polymer filter medium may be formed by forming pores formed in a polymer membrane or a polymer hollow fiber by sintering the pore former through a separate pore former contained in the tank solution or by dissolving the pore former in an external coagulating solution It is common. On the contrary, the filter medium formed from the fibers is generally manufactured by accumulating the manufactured short fibers and then applying heat / pressure or the like, or applying heat / pressure or the like simultaneously with the spinning.
상기 섬유로부터 형성된 여과매체의 대표적인 예가 부직포인데, 통상적으로 부직포의 기공은 단섬유의 직경, 매체의 평량 등으로 조절된다. 그러나 일반적인 부직포에 포함되는 단섬유의 직경은 마이크로 단위임에 따라 섬유의 직경, 평량을 조절하는 것만으로는 미세하고 균일한 기공구조를 가지는 분리막을 구현에 한계가 있었고, 이에 따라 통상의 부직포 만으로는 정밀여과막 정도의 분리막만 구현가능하고 그 보다 미세한 입자를 여과시기 위한 한외여과막, 나노분리막과 같은 분리막은 구현되기 어려웠다.Typical examples of the filtration media formed from the fibers are nonwoven fabric. In general, the pores of the nonwoven fabric are controlled by the diameter of the short fibers, the basis weight of the medium, and the like. However, since the diameter of the short fibers included in the general nonwoven fabric is in the unit of microns, there is a limitation in realizing a separation membrane having a fine and uniform pore structure only by controlling the diameter and basis weight of the fibers. Accordingly, It is difficult to realize a separation membrane such as an ultrafiltration membrane or a nano separation membrane for filtration.
이를 해결하기 위해 고안된 방법이 섬유의 직경이 나노단위인 극세섬유를 통해 제조된 분리막이다. 다만, 직경이 나노단위인 극세섬유는 일반적인 습식방사와 같은 섬유방사공정으로는 단 1회의 방사만으로 제조되기 어렵고, 해도사 등으로 방사된 후 해성분을 별도로 용출시켜 극세섬유인 도성분을 수득해야 하는 번거로움, 비용상승, 생산시간의 연장 문제가 있다. 이에 따라 최근에는 전기방사를 통해 직경이 나노단위인 섬유를 직접 방사하여 섬유로부터 형성된 여과매체를 많이 제조하고 있는 추세에 있다.A method designed to solve this problem is a separation membrane produced through microfibers having a fiber diameter of nanometer. However, the microfine fiber having a diameter of nanometer unit is difficult to be manufactured by only one spinning process by a fiber spinning process such as a general wet spinning process, and it is necessary to elute the sea component separately after radiating to sea chart yarn, There is a problem that it is troublesome to work, the cost is increased, and the production time is extended. Recently, there has been a tendency to manufacture a large number of filter media formed from fibers by directly spinning fibers having a diameter of nanometer unit through electrospinning.
이와 같이 수처리 과정을 반복 수행한 여과매체의 기공에는 피처리수에 포함되었던 각종 이물질 중 일부가 남아있거나 여과매체 표면에 부착층을 형성할 수 있는데, 여과매체에 남아있는 이물질은 여과기능을 저하시키는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 전처리를 통해 위와 같은 파울링 현상 자체의 발생을 방지하는 방법이나 이미 파울링 현상이 발생한 여과매체를 세척하는 방법을 생각해볼 수 있는데, 여과매체의 세척은 당해 여과매체로 피처리수가 유입되어 여과 및 유출되는 경로와 정반대의 방향이 되도록 여과매체에 높은 압력을 가해주어서 여과매체에 남아있는 이물질의 제거하는 것이 일반적이다. 다만, 여과매체의 세척시 가해지는 높은 압력은 여과매체의 손상을 유발할 수 있고, 다층구조로 형성되는 여과매체의 경우 층간 분리의 문제가 발생할 수 있다.In the pore of the filtration media in which the water treatment process is repeatedly performed, some of various foreign substances contained in the for-treatment water may remain or an adherent layer may be formed on the surface of the filtration medium. there is a problem. In order to solve this problem, it is conceivable to prevent the occurrence of the fouling phenomenon itself by the pretreatment or to clean the filtration medium already having the fouling phenomenon. In the filtration medium, It is common to apply a high pressure to the filtration medium to remove the foreign matter remaining in the filtration medium so as to be in the opposite direction to the flow path through which the filtrate flows. However, the high pressure applied to the filtration media during washing may cause damage to the filtration media, and in the case of the filtration media formed in a multi-layer structure, the problem of interlayer separation may occur.
한편, 상술한 여과매체의 구조뿐만 아니라 여과매체의 화학적 특성 역시 중요하며, 특히 여과매체의 친수성/소수성 균형은 여과매체의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. On the other hand, not only the structure of the above-mentioned filtration media, but also the chemical characteristics of the filtration media are important. In particular, the hydrophilicity / hydrophobicity balance of the filtration media can greatly affect the performance of the filtration media.
일반적으로 수처리에 사용되는 여과매체는 오염된 원수를 여과시키면서 여과매체 표면에 오염원이 흡착하여 오염이 발생할 수 있는데, 이러한 여과매체의 오염이 과도해지면 여과 시 작용하는 수투과 압력을 상승시키고, 생산수량을 감소시켜 궁극적으로 여과매체의 여과기능이 저하될 수 있다. 이러한 여과매체의 오염을 제어하기 위하여 염소계 및 산, 알칼리 등을 사용하여 세정을 하는 방법이 있으나, 이는 여과매체의 수명을 단축시키는 문제가 있을 수 있기 때문에, 최근에는 내화학성이 높은 소재인 폴리불화비닐리덴계 수지를 이용하거나 여과매체를 친수화하는 연구가 진행되고 있다.In general, the filtration medium used for water treatment may contaminate the contaminants by adsorbing contaminants on the surface of the filter medium while filtering the contaminated raw water. If the contamination of the filtration media is excessive, the water permeation pressure, which acts upon filtration, Which may ultimately lower the filtration function of the filter medium. In order to control the contamination of such a filter medium, there is a method of cleaning using chlorine, acid, alkali or the like. However, since there is a problem of shortening the life of the filter medium, recently, Studies are underway to use a vinylidene resin or to make the filtration medium hydrophilic.
다만 통상적인 소수성 여과매체는 우수한 화학적, 열적 및 생물학적 안정성을 나타내기 때문에, 수처리 여과매체 분야에서는 오염물질에 대한 제어가 가능한 친수 특성을 소수 특성과 조합하는 것이 바람직하다.However, since conventional hydrophobic filtration media exhibit excellent chemical, thermal, and biological stability, it is desirable to combine hydrophilic properties capable of controlling contaminants with hydrophobic properties in the field of water treatment filtration media.
일반적으로 폴리불화비닐리덴(PVDF) 여과매체의 경우, 표면 특성이 소수성을 갖기 때문에 오염에 취약한 특성을 지니고 있으며, 이를 방지하기 위한 친수화 방법으로, 후처리 공정에서 화학적 표면 개질 또는 코팅을 하는 방법이 많이 사용되고 있다. 그러나 이 경우, 표면의 균일성과 내구성의 문제가 있을 수 있고, 추가적인 후처리 공정을 진행해야 하는 점에서 생산성이 떨어지며, 제조 공정이 장시간 소요되는 문제점이 있다. 나아가 표면이 화학적으로 개질된 여과매체의 경우 기계적 강도 및 화학적 안정성 면에서 불리하면 면이 있을 수 있다.In general, a polyvinylidene fluoride (PVDF) filter medium has characteristics of being susceptible to contamination because its surface characteristics are hydrophobic. To prevent this, a method of chemical surface modification or coating in a post-treatment process Is widely used. However, in this case, there may be a problem of uniformity and durability of the surface, and the additional post-treatment process must be carried out, resulting in a low productivity and a long manufacturing process. Furthermore, in the case of a filtration medium whose surface is chemically modified, there may be disadvantages in terms of mechanical strength and chemical stability.
이에 따라서 높은 압력에 수행되는 역세척 공정에서도 여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되는 동시에 유로가 원활히 확보됨에 따라서 큰 유량, 빠른 피처리수 처리속도를 가짐과 동시에 친수성/소수성의 균형을 통해 오염을 제어하고 내화학성이 향상된 여과매체에 대한 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, even in the backwash process performed at a high pressure, the shape, the structural deformation and the damage of the filter medium are minimized and the flow path is smoothly secured. Therefore, the flow rate and the speed of the treated water are increased, It is urgent to develop a filter medium having improved chemical resistance.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 친수성 성분이 균일하게 분산되어 수투과도 및 내화학성이 향상됨과 동시에 오염을 제어하기 용이한 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a filter material which is uniformly dispersed in hydrophilic components to improve water permeability and chemical resistance and to control contamination, and a method for producing the same.
또한, 수처리 운전 중에 필터여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되는 동시에 유로가 원활히 확보됨에 따라서 큰 유량, 빠른 처리속도를 가지는 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Also, it is an object of the present invention to provide a filter medium having a large flow rate and a high processing speed as the flow path is smoothly secured while minimizing the shape, structure, and damage of the filter medium during the water treatment operation, and a method for manufacturing the filter medium.
또한, 본 발명은 역세척 공정에서 가해지는 높은 압력에도 유로가 확보될 수 있는 동시에 층간 분리, 막의 손상 등이 최소화될 수 있는 내구성이 뛰어난 필터여재 및 이의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a filter material having excellent durability and a method of manufacturing the same, which can secure a flow path even under high pressure applied in a backwashing process and minimize delamination, damage to the membrane and the like.
더불어, 본 발명은 우수한 수투과도 및 내구성을 갖는 필터여재를 통하여 수처리 분야에서 다양하게 응용될 수 있는 평판형 필터유닛 및 필터모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a flat filter unit and a filter module that can be applied in various fields in the field of water treatment through a filter material having excellent water permeability and durability.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다공성 제1지지체, 상기 제1지지체의 상, 하부에 각각 배치되며, 친수성 성분이 포함된 나노섬유의 적층에 의해 형성된 다수의 기공을 갖는 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹 및 상기 제1지지체 및 나노섬유웹 사이에 각각 개재된 다공성 제2지지체; 를 포함하는 필터여재를 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a three-dimensional network structure having a porous first support, a plurality of pores formed on upper and lower portions of the first support and formed by lamination of nanofibers containing a hydrophilic component A porous second support interposed between the nanofiber web and the first and nanofiber webs, respectively; And a filter medium.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 친수성 성분은 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에필렌글리콜(PEG), 아크릴아미드 수지, 아크릴계 수지, 아민계 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로스 아세테이트(CA)에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hydrophilic component may be selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyepylene glycol (PEG), acrylamide resin, (PE), polyimide (PI), polyamide (PA), and cellulose acetate (CA).
또한, 상기 제1지지체의 두께는 상기 필터여재 전체 두께의 90% 이상일 수 있다.The thickness of the first support may be 90% or more of the total thickness of the filter media.
또한, 상기 제1지지체의 두께는 상기 필터여재 전체 두께의 95%이상, 보다 더 바람직하게는 98 ~ 99.9% 이상일 수 있다.The thickness of the first support may be 95% or more, more preferably 98 to 99.9% or more of the total thickness of the filter media.
또한, 상기 제1지지체의 평량은 250 ~ 800 g/㎡일 수 있고, 보다 바람직하게는 350 ~ 600g/㎡일 수 있다. The basis weight of the first support may be 250 to 800 g /
또한, 상기 제1지지체의 두께는 2 ~ 8㎜일 수 있고, 보다 바람직하게는 2 ~ 5㎜일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 3 ~ 5㎜일 수 있다.In addition, the thickness of the first support may be 2 to 8 mm, more preferably 2 to 5 mm, and still more preferably 3 to 5 mm.
또한, 상기 제1지지체 및 제2지지체는 부직포, 직물 및 편물 중 어느 하나일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 제1지지체 및 제2지지체는 부직포일 수 있다.In addition, the first support and the second support may be any one of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric. More preferably, the first and second supports may be nonwoven fabrics.
또한, 상기 제2지지체는, 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제2복합섬유를 구비하고, 상기 제2복합섬유의 저융점 성분이 나노섬유웹에 융착된 수 있다.The second support includes a second composite fiber including a support component and a low melting point component such that at least a part of the low melting point component is exposed to the outer surface, and the low melting point component of the second composite fiber is May be fused to the nanofiber web.
또한, 상기 필터여재의 제1지지체는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제1복합섬유를 구비하고, 상기 제1복합섬유의 저융점 성분 및 제2복합섬유의 저융점 성분 간 융착으로 제1지지체 및 제2지지체가 결착될 수 있다.The first support of the filter media includes a first composite fiber including a support component and a low melting point component such that at least a part of the low melting point component is exposed on the outer surface, Component and the low melting point component of the second composite fiber, the first support and the second support may be bonded together.
또한, 상기 나노섬유웹은 섬유형성성분으로 불소계화합물을 포함하며, 상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.Also, the nanofiber web may include a fluorine-based compound as a fiber-forming component, and the fluorine-based compound may be at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA) (EPE) based, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) based, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) based, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and the like.
또한, 상기 나노섬유웹은 평균공경이 0.1 ~ 3 ㎛이고, 기공도가 60 ~ 90 %일 수 있다.The nanofiber web may have an average pore size of 0.1 to 3 占 퐉 and a porosity of 60 to 90%.
또한, 상기 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유는 평균직경이 50 ~ 450㎚일 수 있다. In addition, the nanofibers forming the nanofiber web may have an average diameter of 50 to 450 nm.
또한, 상기 제2지지체의 평량은 35 ~ 80g/㎡이며, 두께는 150 ~ 250㎛일 수 있다.The basis weight of the second support may be 35 to 80 g /
또한 본 발명은 (1) 친수성 성분을 포함하는 나노섬유웹을 제조하는 단계, (2) 상기 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계 및 (3) 상기 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 각각 상기 합지된 나노섬유웹 및 제2지지체를 배치시켜 합지시키는 단계를 포함하는 포함하는 필터여재 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a nanofiber web comprising the steps of (1) preparing a nanofiber web comprising a hydrophilic component, (2) laminating the nanofiber web and the second support, and (3) And arranging and laminating the lapped nanofiber web and the second support on both sides of the first support body, respectively.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 (1) 단계는, (1-1) 친수성 성분 및 섬유형성성분이 포함된 방사용액을 제조하는 단계, (1-2) 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계 및 (1-3) 상기 나노섬유웹의 친수성 성분과 섬유형성성분을 가교결합시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step (1) comprises the steps of: (1-1) preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber forming component; (1-2) And (1-3) crosslinking the hydrophilic component of the nanofiber web with the fiber-forming component.
또한, 상기 (1) 단계는, (1-1') 친수성 성분, 섬유형성성분을 포함하는 방사용액을 제조하는 단계, (1-2') 상기 방사용액 내에서 섬유형성성분과 친수성 성분을 중합시키는 단계 및 (1-3') 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.The step (1) may further comprise the steps of: (1-1 ') preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber forming component; (1-2') polymerizing a fiber forming component and a hydrophilic component in the spinning solution And (1-3 ') spinning the spinning solution to produce a nanofiber web.
또한, 상기 (2) 단계는 (2-1) 나노섬유웹이 형성된 제2지지체의 양방에서 열 및 압력을 가하여 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.The step (2) may include the step of laminating the nanofiber web and the second support by applying heat and pressure to both sides of the second support on which the nanofibrous web is formed.
또한, 상기 섬유형성성분은 불소계화합물을 포함하며, 상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.The fluorine-containing compound may be at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene- Hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) (ECTFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF), based on the total weight of the resin composition of the present invention.
또한 본 발명은 상술한 필터여재 및 필터여재에서 여과된 여과액이 외부로 유출되도록 하는 유로를 구비하고, 상기 필터여재의 테두리를 지지하는 지지프레임을 포함하는 평판형 필터유닛을 제공한다.The present invention also provides a flat filter unit comprising the above-described filter medium and a support frame for supporting the edge of the filter medium, and a flow path for allowing the filtrate filtered out from the filter medium to flow out.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 다수개의 필터유닛이 소정의 간격으로 이격되어 구비된 필터모듈을 제공한다.The present invention also provides a filter module comprising a plurality of filter units spaced apart from each other at predetermined intervals.
본 발명에 의하면, 필터여재는 수처리 운전 중 필터여재의 형상, 구조 변형, 손상이 최소화되고 유로가 원활히 확보되어 높은 유량을 가질 수 있다. 또한, 역세척시 가해지는 높은 압력에도 필터여재의 뛰어난 내구성으로 인해 연장된 사용주기를 가짐과 동시에 친수성 성분이 균일하게 분산되어 오염을 제어하고 우수한 수투과도를 가짐에 따라서 각종 수처리 분야에서 다양하게 응용될 수 있다.According to the present invention, the filter material is minimized in shape, structure, and damage of the filter material during the water treatment operation, and the flow path can be smoothly secured, so that it can have a high flow rate. In addition, due to the excellent durability of the filter media even at high pressure applied during backwashing, the hydrophilic components are uniformly dispersed with the extended use period, and the contamination is controlled and the water permeability is excellent. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재의 단면도,
도 2는 역세척 공정으로 필터여재 내부에서 층분리가 된 후 세척액이 필터여재의 내부에 갇혀 부풀어 오른 필터여재의 사진,
도 3은 제1지지체와 나노섬유웹을 직접 합지시키는 것을 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명이 일실시예에 따른 필터여재를 합지시키는 모식도로써, 도 4a는 나노섬유웹과 제2지지체를 합지시키는 것을 나타낸 도면이고, 도 4b는 합지된 나노섬유웹과 제2지지체를 제1지지체 양면에 배치시켜 합지시키는 것을 나타낸 도면,
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 나노섬유웹에 대한 도면으로써, 도 5a는 나노섬유웹의 표면 전자현미경 사진이고, 도 5b는 나노섬유웹의 단면 전자현미경 사진이며, 도 5c는 나노섬유웹에 구비된 나노섬유의 섬도분포에 대한 그래프이고, 도 5d는 나노섬유웹의 공경분포에 대한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 필터여재의 단면 전자현미경 사진, 그리고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 평판형 필터유닛의 도면으로써, 도 7a는 필터유닛의 사시도, 도 7b는 도 7a의 X-X' 경계선의 단면도를 기준으로 한 여과흐름을 나타낸 모식도이다.1 is a sectional view of a filter medium according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a photograph of the swollen filter material after the washing liquid is trapped inside the filter material after being separated from the filter material by the backwashing process,
Fig. 3 is a schematic view showing direct lapping of the first support and the nanofiber web,
FIG. 4A is a schematic view illustrating a method for assembling a filter media according to an embodiment of the present invention, FIG. 4A is a view showing the nanofiber web and a second support joined together, FIG. 4B is a cross- Are arranged on both surfaces of the first support body and joined together,
5A and 5B are diagrams of nanofiber webs included in one embodiment of the present invention. FIG. 5A is a photograph of a surface electron microscope of the nanofiber web, FIG. 5B is a cross-sectional electron micrograph of the nanofiber web, 5c is a graph of the fineness distribution of the nanofibers provided in the nanofiber web, and FIG. 5d is a graph of the pore size distribution of the nanofiber web.
FIG. 6 is a cross-sectional electron micrograph of the filter media according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a plan view of a flat filter unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a perspective view of a filter unit, and FIG. 7B is a schematic diagram showing a filtration flow based on a sectional view of a boundary line XX 'in FIG. 7A.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터여재(1000)는 다공성 제1지지체(130), 상기 제1지지체(130)의 상, 하부에 각각 배치되며, 친수성 성분을 포함하는 나노섬유의 적층에 의해 형성된 다수의 기공을 갖는 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹(111, 112) 및 상기 제1지지체(130) 및 나노섬유웹(111, 112) 사이에 각각 개재된 다공성 제2지지체(121,122)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
상기 나노섬유웹(111, 112)은 상기 제2지지체(121,122)가 제1지지체(130)와 접하는 면과 마주보는 면 각각에 적층되며 상기 나노섬유웹(111,112)을 구성하는 한 가닥 또는 여러가닥의 나노섬유가 랜덤하게 적층될 수 있다. (도 5 참조).The
일반적으로 소수 특성을 가지는 나노섬유로만 형성된 필터여재는 우수한 화학적 내성을 가지고 있다. 그러나 이러한 필터여재가 수처리 필터 분야에 적용되는 경우, 필터여재의 소수 특성으로 인해 물에 대한 친화도가 떨여저서 수투과도가 저하되는 문제점이 있다. 이때, 충분한 압력을 사용함으로써 소수성 필터여재의 수투과도를 향상시킬 수 있으나, 요구되는 압력이 매우 높기 때문에(150 ~ 300 psi), 필터여재가 손상되는 문제점이 발생될 수 있다. 또한 소수 특성을 가지는 오염물질에 대하여 취약한 문제점이 있어, 필터여재에 친수 특성을 부여하는 친수화(hydrophilised) 또는 습윤화(we out)처리에 대한 연구가 요구되고 있다.Generally, filter media formed only with nanofibers with small hydrophobicity have excellent chemical resistance. However, when such a filter medium is applied to the water treatment filter field, there is a problem that the water permeability is lowered due to the affinity to water due to the small number of characteristics of the filter medium. At this time, the water permeability of the hydrophobic filter material can be improved by using sufficient pressure, but since the required pressure is very high (150 to 300 psi), the filter material may be damaged. In addition, there is a problem in that it is weak against contaminants having a small number of properties, and research on hydrophilized or wet out treatment which gives a hydrophilic property to filter media is required.
이에 대한 예시적인 방법으로, 필터여재에 글리세롤과 같은 제제를 충진하여 친수 특성을 부여하는 방법이 소개되고 있으나, 물 분자가 가소제의 역할을 할 수 있기 때문에 기계적 강도 및 열적 안정성이 요구되는 필터 분야에서 적합하지 않은 면이 있다.As an example of such a method, there has been disclosed a method of filling a filter medium with a preparation such as glycerol to impart a hydrophilic property. However, since water molecules can serve as a plasticizer, a filter having a mechanical strength and thermal stability is required There is an unsuitable side.
또한 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등의 소수 특성을 가지는 화합물로 제조된 필터여재 표면에 친수 특성을 부여하는 화학적 개질 방법이 있으나, 표면의 균일성과 내구성의 문제가 있을 수 있고, 추가적인 후처리 공정을 진행해야 하는 점에서 생산성이 떨어지며, 장시간이 소요되는 문제점이 있다. 나아가 화학적으로 개질된 필터여재의 경우 기계적 강도 및 화학적 안정성 면에서 불리하면 면이 있을 수 있다.In addition, a chemical modification that imparts hydrophilic properties to the surface of a filter material made of a compound having a hydrophobic property such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polyvinylidene fluoride (PVdF) However, there is a problem of surface uniformity and durability, and further post-treatment process must be carried out, resulting in low productivity and long time. Furthermore, chemically modified filter media may have disadvantages in terms of mechanical strength and chemical stability.
이에 본 발명은 친수성 성분이 포함된 나노섬유로 나노섬유웹(111, 112)을 구현하여 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 바람직하게는 친수성 성분을 포함하여 방사된 나노섬유로 나노섬유웹(111, 112)을 구현할 수 있다.Accordingly, the present invention can solve the above problems by embodying
상기 친수성 성분은 소수 특성을 가지는 나노섬유웹(111, 112)의 물과의 낮은 상용성을 보완하는 극성 또는 전하를 띤 작용기를 가지는 고분자 및 화학적, 열적 및/또는 방사선 방법에 의해 가교결합될 수 있는 고분자 중합체를 의미한다. 일 구현예에서, 상기 친수성 성분은 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에필렌글리콜(PEG), 아크릴아미드 수지, 아크릴계 수지, 알릴아민, 에틸렌이민, 옥사졸린과 같은 아민계 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로스 아세테이트(CA) 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The hydrophilic component can be crosslinked by a chemical, thermal and / or radiation method, with a polymer having a polar or charged functional group that complements the low miscibility of the
상기 친수성 성분은 후술할 섬유형성성분 대비 20 내지 60 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 상세하게는 30 ~ 50 중량% 의 함량으로 포함될 수 있다. 여기서, 상기 친수성 성분의 함량이 20 중량% 미만인 경우, 필터여재의 기공율(porosity)이 너무 낮을 수 있고, 60 중량% 이상인 경우 기공율이 너무 높아져 필터여재의 기계적 강도가 저하 될 수 있는 문제가 있다. 바람직한 구현예로써, 상기 친수성 성분으로 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체를 사용할 수 있는데, 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA)공중합체의 중량평균분자량은 6,000~100,000인 것을 사용할 수 있다. The hydrophilic component may be contained in an amount of 20 to 60% by weight, more specifically 30 to 50% by weight, based on the fiber forming component to be described later. If the content of the hydrophilic component is less than 20% by weight, the porosity of the filter media may be too low, and if the content of the hydrophilic ingredients is more than 60% by weight, the porosity may be too high to reduce the mechanical strength of the filter media. As a preferred embodiment, a polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer may be used as the hydrophilic component. The polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer has a weight average molecular weight of 6,000 to 100,000 Can be used.
이와 같이 본 발명에 따른 필터여재의 나노섬유웹(111, 112)은 친수성 성분을 포함하는 나노섬유로 형성됨에 따라, 친수성 성분이 나노섬유 내부 및/또는 외부 표면에 균일하게 분산될 수 있고, 이로 인한 필터여재의 여과 효율 저하 및 기계적 강도 저하를 방지할 수 있다. 나아가 친수 특성/소수 특성을 함께 가짐으로 인해 필터여재의 화학적 안정성을 담보할 수 있으면서도 우수한 수투과도를 갖는 동시에 오염물질에 대한 제어가 용이하여 다양한 필터 분야에 응용될 수 있다.As described above, since the
다음, 상기 나노섬유웹(111, 112)을 형성하는 나노섬유는 상술한 친수성 성분이외에 공지된 섬유형성성분을 포함하여 형성된 것일 수 있다. 다만 바람직하게는 우수한 내화학성 및 내열성을 발현하기 위해 불소계 화합물을 섬유형성성분으로 포함할 수 있고, 이를 통해 피처리수가 강산/강염기의 용액이거나 온도가 높은 용액일지라도 필터여재의 물성 변화 없이 목적하는 수준으로 여과효율/유량을 확보 및 오랜 사용주기를 가질 수 있는 이점이 있다. 상기 불소계 화합물은 나노섬유로 제조될 수 있는 공지된 불소계 화합물의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 제조 단가가 낮고 전기방사를 통하여 나노섬유의 대량생산이 용이하며, 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 측면에서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)일 수 있다. 이때, 상기 나노섬유가 섬유형성성분으로 PVDF를 포함할 경우 상기 PVDF의 중량평균분자량은 10,000 ~ 1,000,000일 수 있고, 바람직하게는 300,000 ~ 600,000일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. Next, the nanofibers forming the
또한, 상기 나노섬유는 평균직경이 0.05 ~ 1㎛이고, 종횡비는 1,000 ~ 100,000일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일예로, 상기 나노섬유웹(111,112)에 구비된 나노섬유는 직경이 0.1 ~ 0.2 ㎛인 제1나노섬유군, 직경이 0.2 ~ 0.3㎛인 제2나노섬유군 및 직경이 0.3 ~ 0.4㎛인 제3나노섬유군을 나노섬유웹(111) 전체 중량에 대하여 각각 35 중량%, 53 중량%, 12중량%로 포함할 수 있다.The nanofibers may have an average diameter of 0.05 to 1 占 퐉 and an aspect ratio of 1,000 to 100,000, but the present invention is not limited thereto. For example, the nanofibers provided in the
상술한 나노섬유웹(111,112)의 두께는 0.5 ~ 200㎛로 형성될 수 있고, 일예로 20㎛일 수 있다. 상기 나노섬유웹(111,112)의 기공도는 40 ~ 90%이고, 보다 바람직하게는 60 ~ 90%일 수 있다. 또한, 평균공경은 0.1 ~ 5㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 3㎛일 수 있고, 일예로, 0.25㎛일 수 있다. 상기 나노섬유웹(111,112)의 평량은 0.05 ~ 20 g/㎡일 수 있고, 일예로 10g/㎡일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 수투과도 및 여과효율을 고려하여 적절히 변경될 수 있다. The thickness of the
또한, 상기 나노섬유웹(111,112)은 한층 이상으로 필터여재(1000)에 구비될 수도 있고, 이때 각 나노섬유웹의 기공도, 공경, 평량 및/또는 두께 등은 상이할 수 있다. In addition, the
이하, 필터여재(1000)에 구비되는 다른 구성에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another configuration of the
먼저, 상기 제1지지체(130)는 필터여재(1000)를 지지하고 큰 유로를 형성하여 여과공정 또는 역세척공정을 보다 원활히 수행하는 기능을 담당한다. 구체적으로 여과과정에서 필터여재의 밖보다 내부가 낮은 압력이 되도록 압력구배가 형성될 경우 필터여재는 압착될 수 있는데, 이 경우 여과액이 필터여재 내부에서 흐를 수 있는 유로가 현저히 줄어들거나 차단됨에 따라서 필터여재에 더 큰 차압이 걸리는 동시에 유량이 현저히 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한, 역세척 과정에서 필터여재의 내부에서 외부 양방향을 향해 팽창시키는 외력이 가해질 수 있는데 기계적 강도가 낮을 경우 가해지는 외력으로 인해 필터여재가 손상되는 문제가 있을 수 있다.First, the
제1지지체(130)는 여과과정 및/또는 역세척과정에서 발생하는 위와 같은 문제들을 방지하기 위해 구비되며, 수처리 분야에서 사용되며, 기계적 강도가 담보되는 공지된 다공성 부재일 수 있으며, 일예로 상기 제1지지체는 부직포, 직물 또는 원단일 수 있다. The
상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있고, 일예로 원사가 경편성된 트리코트(Tricot)일 수 있다. 또한, 도 1과 같이 제1지지체(130)는 섬유(130a)에 종횡의 방향성이 없는 부직포일 수 있고, 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스판레스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운와 같은 다양한 방법으로 제조되는 공지된 부직포를 사용할 수 있다. The fabric means that the fibers included in the fabric have longitudinal and lateral directions, and the specific structure may be plain weave, twill weave, etc., and the density of warp and weft yarn is not particularly limited. Further, the knitted fabric may be a known knit structure, a weft knitted fabric, a knitted fabric, or the like, and may be, for example, a tricot knitted yarn. 1, the
상기 제1지지체(130)는 충분한 기계적 강도를 발현하기 위하여 상술한 것과 같이 필터여재 전체 두께의 90% 이상의 두께를 차지할 수 있다. 일예로, 상기 제1지지체(130)의 2 ~ 8㎜일 수 있고, 보다 바람직하게는 2 ~ 5㎜, 보다 더 바람직하게는 3 ~ 5㎜일 수 있다. 두께가 2㎜ 미만일 경우 잦은 역세척에 견딜 수 있는 충분한 기계적 강도를 발현하지 못할 수 있다. 또한, 두께가 8㎜를 초과할 경우 필터여재가 후술하는 필터유닛으로 구현된 후 복수개의 필터유닛을 한정된 공간의 필터모듈로 구현할 때, 모듈의 단위 부피당 필터여재의 집적도가 감소할 수 있다.The
바람직하게는 상기 제1지지체는(130)는 상술한 것과 같은 두께 조건을 만족하는 동시에 평량이 250 ~ 800 g/㎡일 수 있고, 보다 바람직하게는 350 ~ 600g/㎡일 수 있다. 만일 평량이 250 g/㎡인 경우 충분한 기계적 강도를 발현하기 어려울 수 있고, 제2지지체와의 부착력이 감소하는 문제점이 있으며, 만일 평량이 800 g/㎡를 초과할 경우 충분한 유로를 형성하지 못해 유량이 감소하며, 차압 증가로 인한 원활한 역세척이 어려운 문제가 있을 수 있다. Preferably, the
또한, 상기 제1지지체(130)가 부직포와 같이 섬유로 형성된 경우 상기 섬유의 평균직경은 5 ~ 50 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 20 ~ 50㎛일 수 있다. 또한, 상기 제1지지체(130)는 평균공경이 20 ~ 200 ㎛일 수 있으며, 기공도는 50 ~ 90%일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 여과공정 및/또는 역세척 공정에서 후술한 나노섬유웹(111,112)을 지지하여 목적하는 수준의 기계적 강도를 발현시킴과 동시에 높은 압력에도 유로를 원활히 형성시킬 수 있을 정도의 기공도 및 공경크기이면 제한이 없다. In addition, when the
상기 제1지지체(130)는 분리막의 지지체로 사용되는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계 및 폴리아미드계로 이루어진 군에서 선택되는 합성고분자 성분; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연 고분자성분이 사용될 수 있다. 다만, 제1지지체가 브리틀한 물성이 강할 경우 제1지지체와 제2지지체를 합지시키는 공정에서 목적하는 수준의 결합력을 기대하기 어려울 수 있는데, 이는 제1지지체가 필름과 같이 표면이 매끄러운 상태가 아니라 다공성을 형성하면서 표면이 거시적으로 울퉁불퉁한 형상일 수 있고, 부직포와 같이 섬유들로 형성된 표면은 섬유들의 배치, 섬유의 섬도 등에 따라서 표면이 매끄럽지 못하며, 위치별로도 그 정도가 상이할 수 있기 때문이다. 만일 합지되는 두 층간 계면에 밀착되지 않은 부분이 존재한 채로 나머지 부분들이 접합될 경우 밀착되지 않은 부분으로 인해 층간 분리가 시작될 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 두 층의 양방에서 압력을 가해 두 층의 밀착 정도를 높인 상태에서 합지공정을 수행할 필요가 있는데, 만일 브리틀한 물성이 강한 지지체의 경우 압력이 가해져도 두 층간 계면의 밀착성을 높이는데 한계가 있고, 더 큰 압력을 가할 경우 지지체가 파손될 수도 있어서 제1지지체의 재질은 유연성이 좋고, 신율가 높은 재질이 적합할 수 있으며, 바람직하게는 제2지지체(121,122)와 우수한 밀착성을 가질 수 있도록 제1지지체(130)는 폴리올레핀계 재질일 수 있다.The material of the
한편, 상기 제1지지체(130)는 별도의 접착제나 접착층 없이도 제2지지체(121,122)와의 결속되기 위하여 저융점 성분을 포함할 수 있다. 상기 제1지지체(130)가 부직포와 같은 원단일 경우 저융점 성분을 포함하는 제1복합섬유(130a)로 제조된 것일 수 있다. 상기 제1복합섬유(130a)는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분 및 지지 성분은 상술한 것과 같이 지지체의 유연성 및 신율 측면에서 바람직하게는 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 지지성분은 폴리프로필렌, 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.Meanwhile, the
다음으로, 상술한 제1지지체(130)의 양면에 배치되는 제2지지체(121,122)에 대하여 설명한다.Next, the second supporting
상기 제2지지체(121,122)는 후술한 나노섬유웹(111,112)을 지지하고, 필터여재에 구비되는 각 층의 접합력을 증가시키는 기능을 담당한다.The second supports 121 and 122 support the
상기 제2지지체(121,122)는 통상적으로 필터여재의 지지체 역할을 수행하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 그 형상에 있어서는 바람직하게는 직물, 편물 또는 부직포일 수 있다. 상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있으나 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 부직포는 포함되는 섬유에 종횡의 방향성이 없는 것을 의미하고, 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스판레스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운와 같은 공지된 방법으로 제조된 부직포를 사용할 수 있다. The
상기 제2지지체(121,122)는 일예로 부직포일 수 있는데, 이때 상기 제2지지체(121,122)를 형성하는 섬유는 평균직경이 5 ~ 30 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 제2지지체(121,122)의 두께는 100 ~ 400 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 150 ~ 400㎛일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 150 ~ 250㎛일 수 있고, 일예로 200㎛일 수 있다. The second supporting
또한, 상기 제2지지체(121,122)는 평균공경이 20 ~ 100㎛일 수 있으며, 기공도는 50 ~ 90%일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 후술하는 나노섬유웹(111,122)을 지지하여 목적하는 수준의 기계적 강도를 발현시킴과 동시에 나노섬유웹(111,122)을 통해 유입되는 여과액의 흐름을 저해시키지 않을 정도의 기공도, 및 공경크기이면 제한이 없다.The
또한, 상기 제2지지체(121,122)의 평량은 10 ~ 200 g/㎡, 보다 바람직하게는 35 ~ 200 g/㎡일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 35 ~ 80 g/㎡일 수 있고, 일예로, 40 g/㎡ 일 수 있다. 만일 평량이 10 g/㎡ 미만일 경우 후술하는 나노섬유웹(111,112)와 형성하는 계면에 분포하는 제2지지체를 형성하는 섬유의 양이 적을 수 있고, 이에 따라서 나노섬유웹과 접하는 제2지지체의 유효접착면적의 감소로 목적하는 수준의 결합력을 발현할 수 없을 수 있다. 또한, 나노섬유웹을 지지할 수 있을 충분한 기계적 강도를 발현하지 못할 수 있고, 제1지지체와의 부착력이 감소하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 평량이 200 g/㎡을 초과할 경우 목적하는 수준의 유량을 확보하기 어려울 수 있고, 차압이 증가하여 원활한 역세척이 어려운 문제가 있을 수 있다. The basis weight of the
상기 제2지지체(121,122)는 필터여재의 지지체로 사용되는 재질인 경우 그 재질에 있어서 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계 및 폴리아미드계로 이루어진 군에서 선택되는 합성고분자 성분; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연 고분자성분이 사용될 수 있다.The
다만, 상기 제2지지체(121,122)는 후술하는 나노섬유웹(111,112) 및 상술한 제1지지체(130)와의 밀착력 향상을 위해 폴리올레핀계 고분자성분일 수 있다. 또한, 상기 제2지지체(121,122)가 부직포와 같은 원단일 경우 저융점 성분을 포함하는 제2복합섬유(121a)로 제조된 것일 수 있다. 상기 제2복합섬유(121a)는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 것일 수 있다. 일예로, 지지성분이 코어부를 형성하고, 저융점 성분이 상기 코어부를 둘러싸는 시스부를 형성한 시스-코어형 복합섬유나, 지지성분의 일측에 저융점 성분이 배치되는 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 성분 및 지지 성분은 상술한 것과 같이 지지체의 유연성 및 신율 측면에서 바람직하게는 폴리올레핀계일 수 있고, 일예로 지지성분은 폴리프로필렌, 저융점 성분은 폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저융점 성분의 융점은 60 ~ 180℃일 수 있다.However, the
만일 상술한 제1지지체(130)가 상기 제2지지체(121,122)와 더욱 향상된 결합력을 발현하기 위하여 저융점 성분을 포함하는 제1복합섬유(130a)로 구현될 경우 제1지지체(130) 및 제2지지체(121) 간 계면에 제1복합섬유(130a)의 저융점 성분 및 제2복합섬유(121a)의 저융점 성분들의 융착으로 인한 더욱 견고한 융착부를 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1복합섬유(130a) 및 제2복합섬유(121a)는 상용성 측면에서 동종의 재질일 수 있다. If the
한편 필터여재를 이용한 수처리 공정이 반복될수록 피처리수에 포함된 이물질이 필터여재에 들러붙어 부착층을 형성하거나 필터여재 내부에 박혀 유로를 막고 여과기능을 저하시키는데, 이와 같은 문제가 발생할 때마다 필터여재를 교체할 경우 수처리에 소요되는 비용이 증가하는 문제가 있다. 이에 따라 필터여재의 사용주기를 연장시키기 위해 주기적으로 필터여재에 물리적 자극을 가하여 필터여재에 들러붙거나 내부에 박힌 이물질을 제거하는 세척공정을 수행할 필요가 있고, 이를 역세척이라고 한다. 통상적으로 역세척은 필터여재의 여과방향에 반대되는 방향으로 세척수를 강하게 흘려주거나 공기를 불어넣는 방식으로 필터여재에 부착되거나 박힌 이물질을 제거하는데, 세척수 및/또는 공기를 필터여재에 공급하고 동시에 이물질을 제거하기 위해서는 여과공정에서 필터여재에 가해지는 압력보다 더 높은 압력으로 세척수나 공기를 공급할 필요가 있다. As the water treatment process using the filter media is repeated, the foreign substances contained in the for-treatment water adhere to the filter media to form an adherent layer, or they are embedded in the filter media, thereby blocking the flow path and deteriorating the filtering function. There is a problem that the cost of water treatment increases when the filter media is replaced. Accordingly, in order to extend the service life of the filter media, it is necessary to perform a cleaning process of periodically applying physical stimulus to the filter media to adhere to the filter media or to remove impurities contained in the filter media. BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] BACKGROUND OF THE INVENTION [0004] BACKGROUND OF THE INVENTION [0005] BACKGROUND OF THE INVENTION [0005] [Background Art] [0005] Backwashing typically involves washing water in a direction opposite to the filtration direction of filter media, It is necessary to supply washing water or air at a pressure higher than the pressure applied to the filter media in the filtration process.
이에 따라서 필터여재가 역세척 능력을 보유하기 위해서는 가해지는 높은 압력에도 필터여재가 변형되거나 손상되지 않을 정도의 기계적 강도를 갖는 것이 중요하며, 기계적 강도의 보완을 위한 지지체가 통상적으로 필터여재에 구비된다. 지지체의 기계적 강도에 영향을 미칠 수 있는 인자로는 지지체의 구조, 일예로 상기 지지체가 부직포인 경우 부직포를 형성하는 섬유의 직경, 섬유장, 섬유간 결합방식, 두께, 평량일 수 있고, 두께가 두껍거나 평량이 클수록 지지체의 기계적 강도는 증가할 수 있다. 따라서 역세척에 강한 필터여재를 설계하기 위한 일예로 두께가 두꺼운 부직포를 사용하거나 두께가 다소 얇더라도 평량이 매우 큰 부직포를 지지체로 사용할 수 있다. Accordingly, in order for the filter media to have the backwashing ability, it is important that the filter media have such mechanical strength that the filter media is not deformed or damaged even under high applied pressure, and a support for compensating mechanical strength is usually provided in the filter media . Factors that may affect the mechanical strength of the support include the structure of the support, for example, the diameter of the fibers forming the nonwoven fabric when the support is nonwoven, the length of the fibers, the manner of interfiber bonding, thickness and basis weight, The thicker or larger the basis weight, the greater the mechanical strength of the support. Therefore, for example, a nonwoven fabric having a large thickness or a nonwoven fabric having a very large basis weight may be used as a support for designing a filter medium which is resistant to backwashing.
한편, 지지체는 필터여재의 여과액의 흐름에 영향을 미치지 않도록 큰 공경을 갖는 것이 좋다. 기계적 강도의 보완을 위해 구비된 지지체로 인해 유량이 저하되는 것은 필터여재의 주요 물성을 저하시키는 것임에 따라서 매우 바람직하지 못하다. 그런데 얇은 두께임에도 충분한 기계적 강도가 발현되는 부직포를 지지체로 사용할 경우 부직포의 평량이 매우 큼에 따라서 부직포 내 기공의 직경, 기공도가 현저히 작을 수밖에 없고, 필터여재의 여과액 흐름에 영향을 미침에 따라서 목적하는 수준의 유량을 확보하지 못하는 문제가 있다.On the other hand, it is preferable that the support has a large pore size so as not to affect the flow of the filtrate of the filter media. The lowering of the flow rate due to the support provided for the purpose of compensating the mechanical strength is very undesirable because it deteriorates the main properties of the filter media. However, when a nonwoven fabric having sufficient mechanical strength is used as a support even though the thickness is thin, the basis weight of the nonwoven fabric is very large, and thus the diameter and porosity of the pores in the nonwoven fabric are inevitably small. As a result, There is a problem that the desired level of flow can not be secured.
이에 따라서 본 발명에 따른 필터여재(1000)는 충분한 유로를 확보하면서 필터여재의 기계적 강도를 담보하기 제1지지체(130)는 필터여재 전체의 90% 이상의 두께를 가질 수 있으며, 상기 제1지지체(130)의 두께는 바람직하게는 필터여재 전체 두께의 95% 이상, 보다 바람직하게는 98~99.9%일 수 있다. 만일 제1지지체가 필터여재 전체두께의 90% 미만일 경우 필터여재가 충분한 기계적 강도를 보유하지 못해 역세척을 수행하기 어려워서 필터여재의 교체주기가 짧아질 수 있다. 또한, 제1지지체가 필터여재 전체두께의 90% 미만이면서 역세척에 충분히 견딜 수 있을 정도의 기계적 강도를 확보한다는 것은 제1지지체로 인한 여과액의 흐름방해, 유량감소가 있을 수 있어서 매우 바람직하지 못하다. Accordingly, the
다만, 여재로써 기능하는 나노섬유웹(111,112)과 상기 제1지지체(130)의 결합력이 약할 경우 기계적 강도가 매우 뛰어남에도 역세척에 따른 필터여재의 내구성이 저하될 수 있다. 즉, 역세척 과정에서 가해지는 높은 압력은 필터여재를 형성하는 각 층간의 계면분리를 가속화시킬 수 있고, 이 경우 도 2에 도시된 것과 같이 역세척 공정에서 분리막의 배부름 현상이 발생할 수 있으며, 분리막으로써 기능이 현저히 저하 또는 완전 상실할 수 있는 문제가 있다. However, if the binding force between the
따라서, 두께를 현저히 증가시킨 제1지지체와 여재로써의 나노섬유웹 간에 높은 부착력은 잦은 역세척에도 충분한 내구성을 발휘하는 필터여재의 구현에 있어서 매우 중요하다. Therefore, the high adhesion between the first support having a considerably increased thickness and the nanofiber web as a filter medium is very important in realizing a filter material exhibiting sufficient durability for frequent backwashing.
통상적으로 지지체와 나노섬유웹를 부착시키는 방법은 별도의 접착물질을 이용하거나 지지체에 구비된 저융점 성분을 나노섬유웹에 융착시켜 두 층을 접합시킬 수 있다. 그러나 별도의 접합물질을 통해 두 층을 접합시킬 경우 피처리수에 의해 접합물질이 용해될 우려가 있고, 이로 인한 여과액의 오염 문제, 수투과도 저하 문제도 있을 수 있다. 만일 접합물질이 부분적으로 용해된 필터여재를 역세척할 경우 필터여재의 배부름 현상이나 심할 경우 나노섬유웹이 박리되어 필터여재로의 기능을 완전히 상실할 수 있다. In general, a method of attaching the support and the nanofiber web may be performed by using a separate adhesive material or by fusing a low melting point component provided on the support to the nanofiber web to bond the two layers together. However, when the two layers are bonded to each other through a separate bonding material, there is a possibility that the bonding material is dissolved by the for-treatment water, thereby causing a problem of contamination of the filtrate and lowering of water permeability. If the binder material is partially backwashed, the backfill of the filter media or the nanofiber web may peel off and the filter media may be completely lost.
이에 따라 바람직하게는 나노섬유웹과 지지체가 융착(A)을 통해 접합되는 방식을 채용할 수 있고, 도 3과 같이 적층된 지지체(1) 및 나노섬유웹(2)의 양방에서 열 및/또는 압력을 가해 이들을 접합시킬 수 있다. 다만, 열 및/또는 압력을 가해 이들을 접합시킬 때 고려해야 할 점은 가해지는 열, 압력으로 인해 여재로써 기능하는 나노섬유웹(2)이 물리, 화학적으로 변형되는 것을 최소화해야 하며, 만일 열접합 과정에서 나노웹이 물리, 화학적으로 변형될 경우 초도에 설계한 필터여재의 유량, 여과율 등의 물성이 변경될 수 있는 문제가 있다. Accordingly, it is possible to employ a method in which the nanofiber web and the support are bonded to each other through fusion (A), and heat and / or heat may be applied to both the
나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형이 없도록 부착공정에서 열 및/또는 압력 조건을 선택할 때 고려되어야 하는 점은 나노섬유웹, 지지체의 재질적 특성, 일예로 융점, 열전도율, 열용량 등일 수 있고, 통상적으로 융점 이상의 온도 또는 융점 이상의 온도와 압력을 동시에 가하여 지지체의 저융점성분을 나노섬유웹에 융착시키거나 융점보다 다소 낮더라도 높은 압력을 가해 지지체의 저융점성분을 나노섬유웹에 융착시킬 수 있다. What should be considered when selecting the heat and / or pressure conditions in the attachment process so that there is no physical / chemical deformation of the
한편, 지지체나 나노섬유웹을 형성하는 재질은 고분자화합물로써, 이와 같은 고분자화합물은 열전도율이 작고, 열용량이 매우 크기 때문에, 도 3과 같이 양방에 소정의 열(H1,H2)을 가하더라도 열(H1,H2)이 나노섬유웹(1)과 지지체(2) 사이의 계면에 도달하여 지지체(2)에 구비된 저융점성분의 온도를 융점까지 상승시키기 위해서는 오랜 시간 동안 지속적으로 열이 가해져야 한다. 더욱이 도 3과 같이 지지체(1)의 두께가 매우 두꺼울 경우 하방에서 전달되는 열(H2)이 나노섬유웹(2)과 지지체(1)의 계면부근까지 전달되고 해당 부근의 지지체에 구비된 저융점성분의 온도를 융점까지 상승시키는 데에는 더욱 오랜 시간이 소요될 수 있고, 시간의 단축을 위해 더 큰 열을 하방에서 가해줄 필요가 있다. 그러나 너무 큰 열을 하방에서 가할 경우 제1지지체 하부에서 저융점 성분의 용융이 먼저 일어날 수 있고, 지지체의 형상, 구조가 변경될 수 있는 문제가 있다. On the other hand, the material forming the support or the nanofiber web is a polymer compound. Since such a polymer compound has a small thermal conductivity and a very large heat capacity, even if a predetermined heat (H 1 , H 2 ) is applied to both sides In order for the heat (H 1 , H 2 ) to reach the interface between the
다른 방법으로 상방에서 가해지는 열(H1)을 더 크게 하여 지지체(1)의 두께에 따른 난점을 해결해볼 수 있으나, 이 경우 나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형이 초래될 수 있고, 초도에 설계한 필터여재의 물성을 온전히 발현하지 못할 수 있는 문제가 있다. In this case, the
이에 따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 필터여재(1000)는 제1지지체(130)와 나노섬유웹(111,112)를 직접 대면시키지 않고, 그 보다 두께가 얇은 제2지지체(121,122)를 개재시키며, 이를 통해 층간 부착공정을 보다 안정적이고 용이하게 수행할 수 있고, 각 층 간의 계면에서 현저히 우수한 결합력을 발현하며, 역세척 등으로 인해 높은 외력이 가해져도 층간 분리, 박리 문제를 최소화할 수 있다. Accordingly, the
이를 도 4a를 통해 설명하면, 필터여재의 전체 두께에 대해 10% 미만을 차지하는 제2지지체(3)는 나노섬유웹(2)과의 두께 차이가 나노섬유웹(2)과 제1지지체(1)간의 두께 차이에 비해 현저히 적어짐에 따라서 나노섬유웹(2)/제2지지체(3)의 적층체 상방, 하방에서 가해지는 열(H1,H2)이 이들 간 계면에 도달하여 융착부(B)를 형성하기가 도 3에 비해 용이하다. 또한, 가해주는 열의 양과 시간을 조절하기가 도 3에 비해 용이함에 따라서 나노섬유웹(2)의 물리/화학적 변형 방지에 유리함에 따라서 도 4a와 같이 제2지지체(3)에 나노섬유웹(2)이 결합된 경우 초도에 설계된 나노섬유웹(2)의 물성 변화 없이 지지체상에 우수한 접착력으로 나노섬유를 결합시킬 수 있는 이점이 있다. 4a, the
상술한 필터여재(1000)는 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The
본 발명에 따른 필터여재(1000)는 (1) 친수성 성분을 포함하는 나노섬유웹을 제조하는 단계, (2) 상기 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계 및 (3) 상기 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 각각 상기 합지된 나노섬유웹 및 제2지지체를 배치시켜 합지시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.The
먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, 친수성 성분을 포함하는 나노섬유웹을 제조하는 단계를 수행한다.First, in step (1) according to the present invention, a step of producing a nanofiber web comprising a hydrophilic component is performed.
상기 (1) 단계는 제1제조방법 및 제2제조방법을 통해 수행될 수 있다.The step (1) may be carried out through the first manufacturing method and the second manufacturing method.
먼저, 상기 제1제조방법은 (1-1) 친수성 성분 및 섬유형성성분이 포함된 방사용액을 제조하는 단계, (1-2) 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계 및 (1-3) 상기 나노섬유웹의 친수성 성분과 섬유형성성분을 가교결합시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. (1) preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber-forming component; (1-2) spinning the spinning solution to produce a nanofiber web; and -3) crosslinking the hydrophilic component of the nanofiber web and the fiber forming component.
상기 (1-1) 단계는 친수성 성분 및 섬유형성성분이 포함된 방사용액을 제조하는 단계이다. 상기 친수성 성분은 소수 특성을 가지는 나노섬유의 물과의 낮은 상용성을 보완하는 극성 또는 전하를 띤 작용기를 가지는 고분자 및 화학적, 열적 및/또는 방사선 방법에 의해 가교결합될 수 있는 고분자 중합체를 의미한다. 일 구현예에서, 상기 친수성 성분은 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에필렌글리콜(PEG), 아크릴아미드 수지, 아크릴계 수지, 알릴아민, 에틸렌이민, 옥사졸린과 같은 아민계 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로스 아세테이트(CA) 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The step (1-1) is a step of preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber forming component. The hydrophilic component means a polymer having a polar or charged functional group that complements the low miscibility of nanofibers having hydrophobic properties with water and a polymer capable of crosslinking by chemical, thermal and / or radiation methods . In one embodiment, the hydrophilic component is selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyepylene glycol (PEG), acrylamide resin, acrylic resin, (PEI), polyimide (PI), polyamide (PA), cellulose acetate (CA), and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.
상기 섬유형성성분은 일예로 불소계 화합물과, 용매를 포함할 수 있다. 상기 불소계 화합물은 방사용액에 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 8 ~ 20중량%로 포함됨이 좋고, 만일 불소계 화합물이 5 중량% 미만일 경우 섬유로 형성되기 어려우며, 방사 시 섬유상으로 방사되지 않고 액적상태로 분사되어 필름상을 형성하거나 방사가 이루어지더라도 비드가 많이 형성되고 용매의 휘발이 잘 이루어지지 않아 후술하는 캘린더링 공정에서 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 만일 불소계 화합물이 30 중량% 초과할 경우 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없을 수 있다.The fiber-forming component may include, for example, a fluorine-based compound and a solvent. The fluorine-based compound may be contained in the spinning solution in an amount of 5 to 30 wt%, preferably 8 to 20 wt%. If the fluorine-based compound is less than 5 wt%, it is difficult to form fibers, Even if the film is formed or spun, a large amount of beads are formed and the volatilization of the solvent is not performed well, so that the pores may be clogged in the calendering process described later. If the amount of the fluorine-based compound exceeds 30% by weight, the viscosity increases and the surface of the solution becomes solidified, which makes it difficult to spin for a long period of time.
상기 용매는 섬유형성성분인 불소계 화합물을 용해시키면서 침전물을 생성시키지 않고 후술하는 나노섬유의 방사성에 영향을 미치지 않는 용매의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나 바람직하게는 г-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 아세톤 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일예로 상기 용매는 디메틸아세트아미드와 아세톤의 혼합용매일 수 있다.The solvent can be used without limitation in the case of a solvent which does not affect the radioactivity of the nanofiber described later without dissolving the fluorine-based compound as a fiber-forming component and does not produce a precipitate, but preferably is selected from the group consisting of г-butyrolactone, cyclohexanone, And at least one selected from the group consisting of hexanone, 3-heptanone, 3-octanone, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, acetone dimethylsulfoxide and dimethylformamide. For example, the solvent may be a solvent for the mixing of dimethylacetamide and acetone.
상기 나노섬유웹은 나노섬유를 구비하여 3차원 네트워크 형상의 섬유웹을 형성시키는 방법의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 나노섬유웹은 불소계 화합물을 포함하는 방사용액을 제2지지체 상에 전기방사 하여 나노섬유웹을 형성할 수 있다.The nanofiber web can be used without limitation in the case of a method of forming a fibrous web having a three-dimensional network shape with nanofibers. Preferably, the nanofiber web may be prepared by electrospinning a spinning solution containing a fluorine-based compound on a second support to form a nanofiber web.
다음, (1-2) 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. Next, (1-2) spinning the spinning solution to produce a nanofiber web.
상기 제조된 방사용액은 공지된 전기방사 장치 및 방법을 통해 나노섬유을 제조될 수 있다. 일예로, 상기 전기방사 장치는 방사 노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩 복수개로 구비하거나 노즐이 복수개인 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용해도 무방하다. 또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다.The prepared spinning solution can be produced by a known electrospinning apparatus and method. For example, the electrospinning device may be an electrospinning device having a single spinning pack with one spinning nozzle or an electrospinning device with a plurality of single spinning packs or a spinning pack with multiple nozzles for mass production Also, Also, in the electrospinning method, wet spinning with dry spinning or external coagulation can be used, and there is no limitation with respect to the method.
상기 전기방사장치에 교반시킨 방사용액을 투입시켜 콜렉터, 일예로 종이 상에 전기방사시킬 경우 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 수득할 수 있다. 상기 전기방사를 위한 구체적 조건은 일예로써, 방사팩의 노즐에 구비되는 에어분사노즐은 에어 분사의 에어압은 0.01 ~ 0.2 MPa 범위로 설정될 수 있다. 만약 에어압이 0.01MPa 미만인 경우 포집, 집적에 기여를 하지 못하며, 0.2 MPa를 초과하는 경우 방사노즐의 콘을 굳게 하여 니들을 막는 현상이 발생하여 방사 트러블이 발생할 수 있다. 또한, 상기 방사용액을 방사할 때, 노즐 당 방사용액의 주입속도는 10 ~ 30㎕/min일 수 있다. 또한, 상기 노즐의 팁과 콜렉터까지의 거리는 10 ~ 30㎝일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시할 수 있다.The nanofiber web formed of nanofibers can be obtained when a spinning solution stirred in the electrospinning device is injected to electrospray on a collector, for example, paper. The specific conditions for the electrospinning are, for example, that the air pressure of the air injection nozzle provided in the nozzle of the spinning pack may be set in the range of 0.01 to 0.2 MPa. If the air pressure is less than 0.01 MPa, it can not contribute to the collection and accumulation. If the air pressure exceeds 0.2 MPa, the cone of the spinneret is hardened and the needle may be clogged and radiation trouble may occur. In addition, when the spinning solution is spinned, the injection rate of the spinning solution per nozzle may be 10 to 30 μl / min. The distance between the tip of the nozzle and the collector may be 10 to 30 cm. However, it is not limited to this, and it can be changed according to purpose.
다음, (1-3) 상기 나노섬유웹의 친수성 성분과 섬유형성성분을 가교결합시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.Next, (1-3) crosslinking the hydrophilic component of the nanofiber web with the fiber forming component may be performed.
상기 가교제는 상기 친수성 성분이 구비하는 히드록시기와 축합반응 등을 통하여 가교될 수 있는 관능기를 구비한 공지된 가교제의 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 일예로, 상기 관능기는 히드록시기, 카르복시기 등일 수 있수 있고, 상기 가교제로는. 일예로, 상기 가교제는 폴리(아크릴산-말레산), 폴리아크릴산 및 폴리(스티렌술폰산-말레산)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 물질을 포함할 수 있다. 더욱 향상된 유량을 발현하기 위하여 상기 가교제는 적어도 3개 이상의 카르복시기를 포함하는 다관능성 가교제일 수 있다. The crosslinking agent may be used without limitation in the case of a known crosslinking agent having a functional group capable of crosslinking through a condensation reaction with a hydroxyl group of the hydrophilic component. For example, the functional group may be a hydroxyl group, a carboxyl group, and the like. For example, the crosslinking agent may include at least one material selected from the group consisting of poly (acrylic acid-maleic acid), polyacrylic acid, and poly (styrenesulfonic acid-maleic acid). The crosslinking agent may be a multifunctional crosslinking agent containing at least three or more carboxyl groups in order to exhibit a further improved flow rate.
상기 (1-3) 단계는 바람직하게는, 가교결합 후 결합되지 않거나 또는 가교결합되지 않은 잉여의 친수성 중합체를 침출하는 단계를 포함한다. 가교결합되지 않은 공중합체는 적합한 용매를 사용하여 세척 제거될 수 있다. The step (1-3) preferably includes a step of leaching an excess hydrophilic polymer that is not bonded or not crosslinked after crosslinking. Uncrosslinked copolymers can be washed off using a suitable solvent.
또는, 상기 (1) 단계는 (1-1)' 친수성 성분 및 섬유형성성분을 포함하는 방사용액을 제조하는 단계, (1-2)' 상기 방사용액 내에서 섬유형성성분과 친수성 성분을 중합시키는 단계 및 (1-3)' 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계를 포함하여 수행되는 제2제조방법을 통해 수행될 수 있다.Alternatively, the step (1) may comprise the steps of (1-1) preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber-forming component, (1-2) mixing a fiber- And (1-3) spinning the spinning solution to produce a nanofiber web.
이하 상술한 제1제조방법과 차이점을 위주로 제2제조방법을 설명한다.Hereinafter, the second manufacturing method will be described focusing on the difference from the first manufacturing method described above.
상기 (1-1)'단계는 열경화제 및 개시제를 더 포함하여 수행될 수 있는 것 이외에는 상술한 제1제조방법의 (1-1) 단계와 동일하게 수행될 수 있다.The step (1-1) may be carried out in the same manner as in the step (1-1) of the first production method except that the step (1-1) can be further performed by further including a thermosetting agent and an initiator.
상기, 열경화제는 필터여재에 추가적인 친수화 특성을 부여하기 위하여 사용되며, 열적으로 중합이 가능하며, 열 경화시 친수 특성을 띠는 물질인 아크릴계 모노머나 올리고머 경화제 또는 비아크릴계 경화제를 전체 방사용액 대비 5~50중량%로 사용할 수 있다.The thermosetting agent is used for imparting additional hydrophilization properties to the filter media, and can be thermally polymerized. The acrylic monomer, oligomer curing agent, or non-acrylic curing agent, which is a material having hydrophilic properties upon thermal curing, 5 to 50% by weight.
상기 경화제 모노머나 올리고머들은, 방사용액 내의 성분들이 용융되는 과정에서, 어느 순간 개시제가 작용할 수 있는 온도에 달하면 상호간 중합되어 고분자 네트워크(network) 또는 droplet 형태를 형성하거나, 또는 상기 섬유형성성분 또는 상기 친수성 성분에 그래프트(graft) 중합된다. 이렇게 친수성 성분에 그래프트 중합되는 경우에는, 그 자체가 필터여재에 친수성을 추가로 부여할 뿐만 아니라, 상기 친수성 성분이 용매에 씻겨나가지 않도록 하는 역할도 수행한다.The hardener monomer or oligomer may polymerize to form a polymer network or a droplet form when the temperature of the initiator reaches a temperature at which the initiator can act at the moment of melting the components in the spinning solution, The components are graft polymerized. When the hydrophilic component is subjected to graft polymerization, the hydrophilic component itself not only imparts hydrophilicity to the filter media, but also prevents the hydrophilic component from being washed away by the solvent.
사용할 수 있는 경화제로는, 모노머 형태로서, 1관능기를 갖는 부틸 아크릴레이트(BA), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2EHA), 옥틸/데실 아크릴레이트(ODA)와 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA), 2-하이드록시프로필 아크릴레이트(HPA), 4-하이드록시부틸 아크릴레이트(HBA), 2,3-디하이드록시프로필 아크릴레이트와 같은 하이드록시알킬아크릴레이트계, 노닐 페놀 에톡시레이트 모노아크릴레이트(MNPEOA), 이소보닐 아크릴레이트(isobornylacrylate, IBOA), 베타 카복시에틸 아크릴레이트(b-CEA), 테트라하이드푸르푸릴 아크릴레이트(tetrahydrofurfury acrylate, THFFA), 사이클로헥실 아크릴레이트(CHA), 알킬화 사이클로알킬 아크릴레이트(alkylated cyclealkyl acrylates), 디사이클로펜테닐 아크릴레이트(dicyclopentenyl acrylate, DCPA), 디사이클로펜테닐 옥시에틸 아크릴레이트(DCPEOA), 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(MPPGA), 프로필렌 글리콜 메타크릴레이트(MPPGMA), 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트(EOEOEA), 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트(HPMA), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEME) 등과 같은 물질을 1종 이상 사용할 수 있고, 비닐 아세테이트,N-비닐 피롤리돈과 같은 비아크릴계 화합물 모노머 등이 있다.Examples of the curing agent that can be used include monomers such as butyl acrylate (BA), 2-ethylhexyl acrylate (2EHA), octyl / decyl acrylate (ODA) and 2-hydroxyethyl acrylate ), Hydroxyalkyl acrylate type such as 2-hydroxypropyl acrylate (HPA), 4-hydroxybutyl acrylate (HBA) and 2,3-dihydroxypropyl acrylate, nonylphenol ethoxylate monoacryl (MNPEOA), isobornylacrylate (IBOA), beta carboxyethyl acrylate (b-CEA), tetrahydrofurfuryl acrylate (THFFA), cyclohexyl acrylate (CHA), alkylated cycloalkyl Alkylated cycloalkyl acrylates, dicyclopentenyl acrylate (DCPA), dicyclopentenyloxyethyl acrylate (DCPEOA), propylene glycol (MPPGA), propylene glycol methacrylate (MPPGMA), 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate (EOEOEA), 2-hydroxypropyl methacrylate Methacrylate (HEME), and the like, and non-acrylic compound monomers such as vinyl acetate and N-vinylpyrrolidone.
상기 열개시제는 라디칼 중합을 가능케 하는 역할을 하며 온도에 따라 단독 또는 혼합해서 사용할 있는데, 과산화물계인 벤조일 페록사이드(40~100℃), 디라우릴 페록사이드(50~100℃), 디-터트-부틸 페록사이드(80~150℃), 쿠밀 하이드로페록사이드(50~120℃), 하이드로겐 페록사이드(30~80℃), 포타슘퍼설페이트(30~80℃), 아조화합물계인 아조비스아크릴로니트릴(50~70℃), 디이소프로필 디아젠(180~200℃), 디메틸 디아젠(아조메탄, 225~250℃)과 같은 물질을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The thermal initiator serves to enable radical polymerization and may be used alone or as a mixture depending on the temperature. The thermoinitiator may be selected from the group consisting of peroxide type benzoyl peroxide (40-100 ° C), dilauryl peroxide (50-100 ° C), di- (30 to 80 ° C), azo compound azobis acrylonitrile (30 to 80 ° C), and azobisisacrylonitrile (50 to 120 ° C) Such as diisopropyldiazane (180 to 200 ° C), and dimethyldiazene (azomethane, 225 to 250 ° C) may be used, but the present invention is not limited thereto.
다음, (1-2)' 상기 방사용액 내에서 섬유형성성분과 친수성 성분을 중합시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.Next, (1-2) ', polymerizing the fiber-forming component and the hydrophilic component in the spinning solution may be carried out.
상기 (1-2)' 단계는 방사용액 내의 성분들을 중합하는 단계로, 중합 효율을 높이기 위하여 별도의 반응기에서 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 (1-2)' 단계는 압출기의 실린더에서 수행될 수 있으며, 압출기의 실린더는 10개로 구성될 수 있고, 각 실린더별로 온도가 조절될 수 있는데, 섬유형성성분의 용융점과 열경화 개시제의 개시온도를 고려하여 각각의 온도는 50~250℃ 이내로 조절될 수 있다. 또한 혼합 효율을 높이기 위해 스크류의 세그먼트의 구성을 최적화할 수 있는데, 예컨대 스크류의 회전 속도는 150~300rpm으로 조정할 수 있다. 이 경우, 상기 공급된 물질들은 실린더의 온도와 스크류의 회전에 의하여 혼합 되면서 동시에 용융될 수 있다.The step (1-2) is a step of polymerizing components in the spinning solution, and may be carried out in a separate reactor to increase polymerization efficiency. In one embodiment, the step (1-2) 'may be performed in a cylinder of the extruder, the cylinder of the extruder may be composed of ten, and the temperature may be controlled for each cylinder, Each temperature can be controlled within 50 to 250 DEG C in consideration of the initiation temperature of the thermal curing initiator. In order to increase the mixing efficiency, the configuration of the segment of the screw can be optimized. For example, the rotation speed of the screw can be adjusted to 150 to 300 rpm. In this case, the supplied materials may be simultaneously melted while being mixed by the rotation of the screw and the temperature of the cylinder.
다음, (1-3)' 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.Next, (1-3) 'a step of spinning the spinning solution to produce a nanofiber web.
상기 (1-3)' 단계는 섬유형성성분, 친수성 성분, 열결화제 및 개시제가 중합된 방사용액을 공지된 전기방사 장치 및 방법을 통해 나노섬유을 제조될 수 있다. 일 구현예로, 상기 전기방사 장치는 방사 노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩 복수개로 구비하거나 노즐이 복수개인 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용해도 무방하다. 또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부 응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다. 다른 구현예로 상기 (1-2)' 단계가 실린더에서 진행되는 경우 실린더의 온도와 스크류 회전에 의해 혼합 용융되고, 열개시가 진행되어 경화제가 중합되고 있는 방사용액을 압출하여 기어 펌프까지 이송 후 정량 기어 펌프에 의해 노즐을 통해 고분자 용액을 압출, 방사할 수 있으며, 바람직하게는 상기 방사용액은 내부 응고액과 함께 방사될 수 있다.In the step (1-3), the nanofiber can be prepared by a known electrospinning apparatus and method using a spinning solution obtained by polymerizing a fiber-forming component, a hydrophilic component, a heat-crystallizing agent and an initiator. In one embodiment, the electrospinning device may be an electrospinning device having a single spinning pack with one spinning nozzle, or a plurality of single spinning packs for mass production, or an electrospinning device with a spinning pack having a plurality of nozzles May be used. Also, in the electrospinning method, wet spinning with dry spinning or external coagulation can be used, and there is no limitation with respect to the method. In another embodiment, when the step (1-2) 'is performed in the cylinder, the spinning solution is mixed and melted by the temperature of the cylinder and the screw rotation, and the spinning solution in which the hardening agent is polymerized is extruded and transferred to the gear pump The polymer solution can be extruded and radiated through the nozzle by the metering gear pump, and preferably the spinning solution can be radiated with the inner coagulating solution.
상기 전기방사장치에 교반시킨 방사용액을 투입시켜 콜렉터, 일예로 종이 상에 전기방사시킬 경우 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 수득할 수 있다. 상기 전기방사를 위한 구체적 조건은 일예로써, 방사팩의 노즐에 구비되는 에어분사노즐은 에어 분사의 에어압은 0.01 ~ 0.2 MPa 범위로 설정될 수 있다. 만약 에어압이 0.01MPa 미만인 경우 포집, 집적에 기여를 하지 못하며, 0.2 MPa를 초과하는 경우 방사노즐의 콘을 굳게 하여 니들을 막는 현상이 발생하여 방사 트러블이 발생할 수 있다. 또한, 상기 방사용액을 방사할 때, 노즐 당 방사용액의 주입속도는 10 ~ 30㎕/min일 수 있다. 또한, 상기 노즐의 팁과 콜렉터까지의 거리는 10 ~ 30㎝일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시할 수 있다.The nanofiber web formed of nanofibers can be obtained when a spinning solution stirred in the electrospinning device is injected to electrospray on a collector, for example, paper. The specific conditions for the electrospinning are, for example, that the air pressure of the air injection nozzle provided in the nozzle of the spinning pack may be set in the range of 0.01 to 0.2 MPa. If the air pressure is less than 0.01 MPa, it can not contribute to the collection and accumulation. If the air pressure exceeds 0.2 MPa, the cone of the spinneret is hardened and the needle may be clogged and radiation trouble may occur. In addition, when the spinning solution is spinned, the injection rate of the spinning solution per nozzle may be 10 to 30 μl / min. The distance between the tip of the nozzle and the collector may be 10 to 30 cm. However, it is not limited to this, and it can be changed according to purpose.
다음, (2) 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계를 수행한다. Next, (2) a step of laminating the nanofiber web and the second support is performed.
상기 제2지지체가 저융점 복합섬유로 구현된 것일 경우 상기 캘린더링 공정을 통하여 나노섬유웹과 제2지지체의 열융착을 통한 결속을 동시에 진행시킬 수 있다. When the second support is formed of a low-melting-point compound fiber, the binding through the thermal fusion between the nanofiber web and the second support may be promoted simultaneously through the calendering process.
또한, 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키기 위해 별도의 핫멜트 파우더나 핫멜트 웹을 더 개재시킬 수도 있다. 이때 가해지는 열은 60 ~ 190℃일 수 있으며, 압력은 0.1 ~ 10 kgf/㎠로 가할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나 결속을 위하여 별도 더해지는 핫멜트 파우더와 같은 성분들은 흄(Hum)을 생성시키거나 지지체간, 지지체와 나노섬유간 합지공정에서 용융되어 기공을 폐쇄시키는 경우가 빈번히 발생하여 초도 설계된 필터여재의 유량을 달성할 수 없을 수 있다. 또한, 수처리과정에서 용해될 수 있어서 환경적으로 부정적 문제를 야기시킬 수 있어서 바람직하게는 포함시키지 않고 제2지지체 및 나노섬유웹을 결속시키는 것이 좋다. Further, another hot melt powder or hot melt web may be further interposed to bind the second support and the nanofiber web. In this case, the applied heat may be 60 to 190 ° C, and the pressure may be 0.1 to 10 kgf /
상기 (2) 단계는 (2-1) 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 제1지지체 및 제2지지체를 융착시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. The step (2) may be performed by applying at least one of (2-1) heat and pressure to fuse the first support and the second support.
상기 (2-1) 단계에서의 열 및/또는 압력을 가하는 구체적인 방법은 공지의 방법을 채택할 수 있으며, 이에 대한 비제한적이 예로써 통상의 캘린더링 공정을 사용할 수 있고 이때 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃일 수 있다. 또한, 캘린더링 공정을 수행할 경우 이를 몇 차로 나누어 복수 회 실시할 수도 있고, 예를 들어 1차 캘린더링 후 2차 캘린더링을 실시할 수도 있다. 이때, 각 캘린더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력의 정도는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 (2-1) 단계를 통하여 제2지지체와 제1지지체간에 열융착을 통한 결속이 일어날 수 있으며 별도의 접착제나 접착층를 생략할 수 있는 이점이 있다.As a specific method of applying heat and / or pressure in the step (2-1), a known method may be adopted, and as a non-limiting example, a conventional calendering process can be used, and the temperature of the applied heat is 70 to 190 < 0 > C. When the calendering process is carried out, it may be carried out a plurality of times, for example, a first calendering followed by a second calendering. At this time, the degree of heat and / or pressure applied in each calendering process may be the same or different. Through the step (2-1), bonding can be performed through thermal fusion between the second support and the first support, and an additional adhesive or adhesive layer can be omitted.
다음으로 본 발명에 따른 (3) 단계로써, 합지된 제2지지체 및 나노섬유웹에서 상기 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 각각 상기 합지된 나노섬유웹 및 제2지지체를 배치시켜 합지지시키는 단계를 수행한다.Next, in step (3) according to the present invention, the laminated nanofibrous web and the second support on both sides of the first support so that the second support in the laminated second support and the nanofiber web contact with the first support, Thereby performing a step of assembling.
상기 (3) 단계는 (3-1) 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 제1지지체 및 제2지지체를 융착시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. The step (3) may be performed by applying at least one of (3-1) heat and pressure to fuse the first support and the second support.
상기 (3-1) 단계에서의 열 및/또는 압력을 가하는 구체적인 방법은 공지의 방법을 채택할 수 있으며, 이에 대한 비제한적이 예로써 통상의 캘린더링 공정을 사용할 수 있고 이때 가해지는 열의 온도는 70 ~ 190℃일 수 있다. 또한, 캘린더링 공정을 수행할 경우 이를 몇 차로 나누어 복수 회 실시할 수도 있고, 예를 들어 1차 캘린더링 후 2차 캘린더링을 실시할 수도 있다. 이때, 각 캘린더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력의 정도는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 (3-1) 단계를 통하여 제2지지체와 제1지지체간에 열융착을 통한 결속이 일어날 수 있으며 별도의 접착제나 접착층를 생략할 수 있는 이점이 있다.As a specific method of applying heat and / or pressure in the step (3-1), a known method may be adopted. As a non-limiting example, a conventional calendering process can be used, and the temperature of the applied heat is 70 to 190 < 0 > C. When the calendering process is carried out, it may be carried out a plurality of times, for example, a first calendering followed by a second calendering. At this time, the degree of heat and / or pressure applied in each calendering process may be the same or different. Through the above step (3-1), bonding can be performed through thermal fusion between the second support and the first support, and an additional adhesive or adhesive layer can be omitted.
본 발명은 상술한 제조방법을 통해 제조된 필터여재를 포함하여 구현된 필터유닛을 포함한다.The present invention includes a filter unit implemented with a filter material manufactured through the above-described manufacturing method.
도 7a와 같이 상기 필터여재(1000)는 평판형 필터유닛(2000)으로 구현될 수 있다. 구체적으로 상기 평판형 필터유닛(2000)은 필터여재(1000) 및 상기 필터여재(1000)의 테두리를 지지하는 지지프레임(1100)을 포함하며, 상기 지지프레임(1100)의 어느 일영역에는 필터여재(1000)의 외부와 내부 간 압력차를 구배시킬 수 있는 흡입구(1110)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 지지프레임(1100)에는 나노섬유웹(101,102)에서 여과된 여과액이 필터여재(1000) 내부의 제2지지체/제1지지체가 적층된 지지체(200)를 거쳐 외부로 유출될 수 있도록 하는 유로가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 7A, the
구체적으로 도 7a와 같은 필터유닛(2000)은 상기 흡입구(1110)를 통해 높은 압력의 흡입력을 가할 경우 도 7b와 같이 필터여재(1000)의 외부에 배치되는 피여과액(P)이 필터여재(1000)의 내부를 향하게 되고, 나노섬유웹(101,102)를 거쳐 여과된 여과액(Q1)은 제2지지체/제1지지체가 적층된 지지체(200)를 통해 형성된 유로를 따라 흐른 뒤 외부프레임(1100)에 구비된 유로(E)로 유입되고, 유입된 여과액(Q2)은 상기 흡입구(1110)을 통해 외부로 유출될 수 있다. 7A, when a suction force of a high pressure is applied through the suction port 1110, the overflow liquid P, which is disposed outside the
또한, 도 7a와 같은 평판형 필터유닛(2000)은 복수개가 하나의 외부케이스에 소정의 간격을 두고 이격하여 구비되는 필터모듈을 구현할 수 있고, 이와 같은 필터모듈이 다시 복수개로 적층/블록화 하여 대형 수처리 장치를 구성할 수도 있다. 7A, a plurality of filter modules may be arranged in a single outer case at a predetermined interval, and the filter module may be stacked / A water treatment apparatus may be constituted.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
101,102,111,112: 나노섬유웹
121,122: 제2지지체
130: 제1지지체
1000: 필터여재
2000,2000': 필터유닛101, 102, 111, 112:
130: first support 1000: filter media
2000, 2000 ': filter unit
Claims (20)
상기 제1지지체의 상, 하부에 각각 배치되며, 친수성 성분이 포함된 나노섬유의 적층에 의해 형성된 다수의 기공을 갖는 3차원 네트워크 구조의 나노섬유웹; 및
상기 제1지지체 및 나노섬유웹 사이에 각각 개재된 다공성 제2지지체; 를 포함하는 필터여재.A porous first support;
A nanofibrous web of a three-dimensional network structure having a plurality of pores formed by lamination of nanofibers including a hydrophilic component, the nanofibers web being disposed on upper and lower surfaces of the first support, respectively; And
A porous second support interposed between the first support and the nanofiber web, respectively; / RTI >
상기 친수성 성분은 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에필렌글리콜(PEG), 아크릴아미드 수지, 아크릴계 수지, 아민계 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로스 아세테이트(CA)에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the hydrophilic component is selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyepylene glycol (PEG), acrylamide resin, acrylic resin, amine resin, polyetherimide (PEI), polyimide (PI), polyamide (PA), and cellulose acetate (CA).
상기 제1지지체의 두께는 상기 필터여재 전체 두께의 90% 이상인 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first support is at least 90% of the total thickness of the filter media.
상기 제1지지체 및 제2지지체는 부직포, 직물 및 편물 중 어느 하나인 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the first support and the second support are any one of a nonwoven fabric, a fabric, and a knitted fabric.
상기 제1지지체의 평량은 250 ~ 800 g/㎡인 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the first support has a basis weight of 250 to 800 g / m 2.
상기 제1지지체의 두께는 2 ~ 8㎜인 필터여재. The method according to claim 1,
Wherein the first support has a thickness of 2 to 8 mm.
지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제2복합섬유를 구비하고, 상기 제2복합섬유의 저융점 성분이 나노섬유웹에 융착된 필터여재. The method of claim 1, wherein the second support comprises:
And a second composite fiber including a support component and a low melting point component and arranged such that at least a part of the low melting point component is exposed to the outer surface, .
상기 필터여재의 제1지지체는 지지성분 및 저융점 성분을 포함하여 상기 저융점 성분의 적어도 일부가 외부면에 노출되도록 배치된 제1복합섬유를 구비하고, 상기 제1복합섬유의 저융점 성분 및 제2복합섬유의 저융점 성분 간 융착으로 제1지지체 및 제2지지체가 결착된 필터여재.10. The method of claim 9,
Wherein the first support of the filter media comprises a first composite fiber including a support component and a low melting point component so that at least a part of the low melting point component is exposed on an outer surface, Wherein the first support and the second support are bonded by fusion bonding of the low melting point components of the second composite fiber.
상기 나노섬유웹은 섬유형성성분으로 불소계화합물을 포함하며,
상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber web comprises a fluorine-based compound as a fiber-forming component,
The fluorine-based compound may be at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) (EPE) -based, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) -based, polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) -based, chlorotrifluoroethylene-based, ethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkylvinylether copolymer -Ethylene copolymer (ECTFE) -based and polyvinylidene fluoride (PVDF) -based compounds.
상기 나노섬유웹은 평균공경이 0.1 ~ 3 ㎛이고, 기공도가 60 ~ 90 %인 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber web has an average pore size of 0.1 to 3 占 퐉 and a porosity of 60 to 90%.
상기 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유는 평균직경이 50 ~ 450㎚인 필터여재.The method according to claim 1,
Wherein the nanofibers forming the nanofiber web have an average diameter of 50 to 450 nm.
상기 제2지지체의 평량은 35 ~ 80g/㎡이며, 두께는 150 ~ 250㎛ 필터여재.The method according to claim 1,
The basis weight of the second support is 35 to 80 g / m 2, and the thickness is 150 to 250 탆.
(2) 상기 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지하는 단계; 및
(3) 상기 제2지지체가 제1지지체와 맞닿도록 제1지지체의 양면에 각각 상기 합지된 나노섬유웹 및 제2지지체를 배치시켜 합지시키는 단계;를 포함하는 필터여재 제조방법.(1) preparing a nanofiber web comprising a nanofiber including a hydrophilic component;
(2) laminating the nanofiber web and the second support; And
(3) arranging and laminating the lapped nanofiber web and the second support on both sides of the first support so that the second support abuts the first support.
(1-1) 친수성 성분 및 섬유형성성분이 포함된 방사용액을 제조하는 단계;
(1-2) 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계; 및
(1-3) 상기 나노섬유웹의 친수성 성분과 섬유형성성분을 가교결합시키는 단계; 를 포함하여 수행되는 필터여재 제조방법.14. The method of claim 13, wherein step (1)
(1-1) preparing a spinning solution containing a hydrophilic component and a fiber-forming component;
(1-2) spinning the spinning solution to produce a nanofiber web; And
(1-3) crosslinking the hydrophilic component and the fiber forming component of the nanofiber web; Wherein the filter material is produced by a method comprising the steps of:
(1-1') 친수성 성분 및 섬유형성성분를 포함하는 방사용액을 제조하는 단계;
(1-2') 상기 방사용액 내에서 섬유형성성분과 친수성 성분을 중합시키는 단계; 및
(1-3') 상기 방사용액을 방사하여 나노섬유웹을 제조하는 단계; 를 포함하여 수행되는 필터여재 제조방법.14. The method of claim 13, wherein step (1)
(1-1 ') preparing a spinning solution comprising a hydrophilic component and a fiber-forming component;
(1-2 ') polymerizing the fiber forming component and the hydrophilic component in the spinning solution; And
(1-3 ') spinning the spinning solution to produce a nanofiber web; Wherein the filter material is produced by a method comprising the steps of:
(2-1) 나노섬유웹이 형성된 제2지지체의 양방에서 열 및 압력을 가하여 나노섬유웹 및 제2지지체를 합지시키는 단계; 를 포함하여 수행되는 필터여재 제조방법.14. The method of claim 13, wherein step (2)
(2-1) applying heat and pressure to both the nanofibrous web and the second support on both sides of the nanofibrous web; Wherein the filter material is produced by a method comprising the steps of:
상기 친수성 성분은 폴리비닐피롤리돈 비닐아세테이트(PVP/VA) 공중합체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에필렌글리콜(PEG), 아크릴아미드 수지, 아크릴계 수지, 아민계 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아마이드(PA) 및 셀룰로스 아세테이트(CA)에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 필터여재.16. The method according to any one of claims 13 to 15,
Wherein the hydrophilic component is selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone vinyl acetate (PVP / VA) copolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyepylene glycol (PEG), acrylamide resin, acrylic resin, amine resin, polyetherimide (PEI), polyimide (PI), polyamide (PA), and cellulose acetate (CA).
상기 섬유형성성분은 불소계화합물을 포함하며,
상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 필터여재.17. The method according to any one of claims 14 to 16,
Wherein the fiber forming component comprises a fluorine-based compound,
The fluorine-based compound may be at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) (EPE) -based, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) -based, polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) -based, chlorotrifluoroethylene-based, ethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkylvinylether copolymer -Ethylene copolymer (ECTFE) -based and polyvinylidene fluoride (PVDF) -based compounds.
필터여재에서 여과된 여과액이 외부로 유출되도록 하는 유로를 구비하고, 상기 필터여재의 테두리를 지지하는 지지프레임; 을 포함하는 평판형 필터유닛.A filter media according to any one of claims 1 to 12; And
A support frame for supporting the rim of the filter media, the filter having a flow path for allowing the filtrate filtered out from the filter media to flow out to the outside; And a second filter unit.
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WO2018226076A3 (en) * | 2017-06-09 | 2019-01-24 | 주식회사 아모그린텍 | Filter medium, manufacturing method therefor, and filter unit including same |
US11359064B2 (en) | 2017-11-15 | 2022-06-14 | Amogreentech Co., Ltd. | Composition for producing graphite-polymer composite and graphite-polymer composite produced therethrough |
WO2023158184A1 (en) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 엘지전자 주식회사 | Water purifier and filter module therefor |
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WO2018226076A3 (en) * | 2017-06-09 | 2019-01-24 | 주식회사 아모그린텍 | Filter medium, manufacturing method therefor, and filter unit including same |
US11839855B2 (en) | 2017-06-09 | 2023-12-12 | Amogreentech Co., Ltd. | Filter medium, manufacturing method therefor, and filter unit including same |
US11359064B2 (en) | 2017-11-15 | 2022-06-14 | Amogreentech Co., Ltd. | Composition for producing graphite-polymer composite and graphite-polymer composite produced therethrough |
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