KR20180123454A - 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 - Google Patents
정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180123454A KR20180123454A KR1020180133479A KR20180133479A KR20180123454A KR 20180123454 A KR20180123454 A KR 20180123454A KR 1020180133479 A KR1020180133479 A KR 1020180133479A KR 20180133479 A KR20180133479 A KR 20180133479A KR 20180123454 A KR20180123454 A KR 20180123454A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hollow fiber
- fiber membrane
- polyolefin
- water purifier
- ethylene
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 title abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 42
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 22
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 22
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 20
- 229920006242 ethylene acrylic acid copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 17
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 abstract description 14
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 11
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 11
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 7
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 7
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 7
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229940117841 methacrylic acid copolymer Drugs 0.000 description 4
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 4
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 3
- UTZKJCIQQWLQPV-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diol;propane-1,2-diol Chemical compound OCCO.OCCO.CC(O)CO UTZKJCIQQWLQPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005648 ethylene methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 238000000048 melt cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- CVEPFOUZABPRMK-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoic acid;styrene Chemical compound CC(=C)C(O)=O.C=CC1=CC=CC=C1 CVEPFOUZABPRMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
- B01D71/262—Polypropylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/021—Manufacturing thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/002—Organic membrane manufacture from melts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
- B01D67/0025—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
- B01D67/0027—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0083—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/087—Details relating to the spinning process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
- B01D71/261—Polyethylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
- B01D71/401—Polymers based on the polymerisation of acrylic acid, e.g. polyacrylate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
- C02F1/003—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/02—Hydrophilization
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
- B01D2323/081—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
- B01D2323/082—Cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/24—Mechanical properties, e.g. strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/36—Hydrophilic membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드로 이루어진 중공사막이고, 상기 중공사막은 표면에 슬릿 형태의 기공이 분포되어 있으며, 상기 기공은 그 크기가 1~2 ㎛인 것을 특징으로 하는 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 친수성 폴리올레핀 중공사막은 종래 정수기용 폴리올레핀계 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 향상되고 기계적 강도도 우수하여 정수기의 중공사막 필터로서 유용하다.
본 발명에 따라 제조된 친수성 폴리올레핀 중공사막은 종래 정수기용 폴리올레핀계 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 향상되고 기계적 강도도 우수하여 정수기의 중공사막 필터로서 유용하다.
Description
본 발명은 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드로부터 용융방사 및 연신법에 의하여 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제조하고, 이를 정수기의 필터에 응용하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 물을 정수하기 위한 장치로서 침전, 여과, 살균 등의 과정을 포함한 정수법을 기초로 물에 포함된 중금속이나 기타 유해물질을 제거하여 음용수를 제공하는 장치이다. 정수기에는 물을 정수하기 위한 다양한 필터들이 구비될 수 있는데, 이러한 필터들은 그 기능에 따라 세디멘트 필터, 활성탄 필터, 정밀여과막(microfiltration membrane, MF), 한외여과막(ultrafiltration membrane, UF) 또는 역삼투막(reverse osmosis membrane, RO) 필터 등으로 구분된다.
특히, 정밀여과막 또는 한외여과막은 정수기에 적용될 뿐만 아니라, 광범위한 수처리 분야의 막분리 공정에 이용되고 있는바, 그 막의 형태로서는 중공사막 또는 평막이 모두 가능하지만 막분리 공정의 효율적 측면에서 중공사막이 주류를 이루고 있으며, 폴리프로필렌계 중공사막이 상용화되어 있다. 상기 폴리프로필렌계 중공사막은 다공질 구조로서 기계적 강도가 우수하며 그 제조과정에서 용제를 사용하지 않는 장점이 있다.
통상적으로 상기와 같은 폴리프로필렌계 중공사막의 수투과도를 높게 하기 위해서는 막의 두께를 가능한 얇게 하는 것이 좋으나, 막의 두께를 얇게 하면 기계적 강도가 저하되고, 공극률을 높였을 때 충분한 내압성을 유지할 수 없다. 반면, 막의 두께를 두껍게 하면 기계적 강도는 향상되는데 비하여 수투과도가 떨어지는 문제점이 있으며, 폴리프로필렌계 중공사막의 경우에는 고유의 소수성 때문에 기본적으로 수투과도가 낮은 단점이 있다.
따라서 본 발명자는 정수기용 중공사막을 제조함에 있어서, 폴리프로필렌을 비롯한 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머를 블렌드한 소재를 이용하여 용융방사 및 연신법에 의하여 중공사막을 제조할 수 있으면, 폴리올레핀계 중공사막이 친수성으로 개질됨으로써 수투과도가 크게 향상됨과 아울러 기계적 강도도 우수한 정수기용 중공사막 필터를 얻을 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 정수기용 폴리올레핀계 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 향상되고 기계적 강도도 우수한 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드로 이루어진 중공사막이고, 상기 중공사막은 표면에 슬릿 형태의 기공이 분포되어 있으며, 상기 기공은 그 크기가 1~2 ㎛인 것을 특징으로 하는 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제공한다.
상기 폴리올레핀은 용융지수(MI) 0.1~10 g/10min인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한다.
상기 올레핀계 이오노머는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌-비닐술폰산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 블록 공중합체, 스티렌-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체, 에틸헥실메타크릴레이트-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체 및 에틸헥실메타크릴레이트-히드록시에틸메타크릴레이트 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 블렌드는 폴리올레핀 80-90 중량% 및 올레핀계 이오노머 10~20 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 I) 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머를 블렌드한 후, 중공성형노즐을 통하여 용융방사, 냉각 및 권취하여 미연신 중공사막을 얻는 단계; II) 상기 미연신 중공사막을 90~150℃에서 1~24시간 동안 열처리한 후, 상온에서 냉연신하는 단계; 및 III) 상기 냉연신 후, 100~200℃에서 0.1~60분 동안 열연신하는 단계;를 포함하는 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막의 제조방법을 제공한다.
상기 폴리올레핀은 용융지수(MI) 0.1~10 g/10min인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한다.
상기 올레핀계 이오노머는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌-비닐술폰산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 블록 공중합체, 스티렌-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체, 에틸헥실메타크릴레이트-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체 및 에틸헥실메타크릴레이트-히드록시에틸메타크릴레이트 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 블렌드는 폴리올레핀 80-90 중량% 및 올레핀계 이오노머 10~20 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된 친수성 폴리올레핀 중공사막은 종래 정수기용 폴리올레핀계 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 향상되고 기계적 강도도 우수하여 정수기의 중공사막 필터로서 유용하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 친수성 폴리프로필렌 중공사막 표면의 모폴로지를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지.
이하에서는 본 발명에 따른 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는, 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드로 이루어진 중공사막이고, 상기 중공사막은 표면에 슬릿 형태의 기공이 분포되어 있으며, 상기 기공은 그 크기가 1~2 ㎛인 것을 특징으로 하는 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제공한다.
통상적으로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 소재로부터 제조되는 중공사막은 기계적 강도가 높은 반면, 고유의 소수성으로 인하여 수투과도가 매우 낮아 그대로 수처리용 분리막 공정에 적용하기에는 한계가 있다. 또한, 상기 폴리올레핀 소재는 분자량, 결정화도, 용융지수(melt index, MI) 등의 특성에 따라 중공사막의 미세구조가 다양하게 변할 수 있는 것으로 알려져 있다.
따라서 본 발명에서는 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드를 중공사막의 소재로 사용함으로써 폴리올레핀계 중공사막을 친수성으로 개질하였다.
특히, 본 발명에 따른 친수성 폴리올레핀 중공사막은 그 표면에 슬릿 형태의 기공이 1~2 ㎛ 크기로 분리막 전체에 걸쳐 네트워크 형태로 형성되어 있어 수투과도 및 제거율이 우수하다.
상기 중공사막을 형성하는 소재인 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드에서 폴리올레핀으로서는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 아울러 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 경우에는 용융방사를 위한 인자로서 용융지수(melt index, MI)를 고려하여야 한다. 일반적으로 용융지수는 일정한 온도 및 하중에서 용융물을 피스톤에서 압출하였을 때의 유량으로, 용융물의 흐름의 용이성을 나타내는 지수로 정의되는바, ASTM D 1238 방법에 따라 폴리에틸렌은 190℃, 2.16kg의 하중에서, 폴리프로필렌은 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정하여 g/10min 단위로 MI 지수를 결정한다.
본 발명에서는, 균일한 다공질의 중공사막을 형성하기 위하여 용융지수(MI) 0.1~10 g/10min인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하다. 용융지수가 0.1 g/10min 미만이면 용융점도가 너무 높아 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 안정적으로 방사하기 어렵고, 용융지수가 10 g/10min을 초과하면 용융방사된 중공사를 큰 신장율로 연신하는데 한계가 있고, 그에 따라 기공이 1~2 ㎛ 크기로 비교적 큰 슬릿 형태의 기공을 형성하지 못하거나 높은 다공성(porosity)을 얻는데 문제가 생길 수 있다. 한편, 폴리올레핀의 분자량이 용융방사를 통한 중공사막 형성에 영향을 미치는 인자라 할 수 있는데, 일반적으로 분자량과 용융지수는 트레이드-오프 관계를 가지므로 용융지수(MI) 0.1~10 g/10min인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중에서 바람직하게 선택하여 사용한다.
또한, 상기 올레핀계 이오노머로서는 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌-비닐술폰산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 블록 공중합체, 스티렌-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체, 에틸헥실메타크릴레이트-폴리에틸렌글리콜아크릴레이트 블록 공중합체 및 에틸헥실메타크릴레이트-히드록시에틸메타크릴레이트 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있으며, 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 더욱 바람직하게 사용한다.
통상의 이오노머는 이온성이 없는 반복단위와 소량의 이온을 함유할 수 있는 반복단위로 구성된 공중합체가 일반적이며, 일종의 열가소성 탄성체로서 거동하는바, 본 발명에서는 상술한 올레핀계 이오노머가 폴리올레핀과 블렌드 됨으로써 친수성으로 개질됨과 아울러 융융방사 후 연신과정에서 중공사의 신장율 향상에도 기여할 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드는 폴리올레핀 80-90 중량% 및 올레핀계 이오노머 10~20 중량%로 이루어진 것이 바람직한바, 올레핀계 이오노머의 함량이 10 중량% 미만이면 중공사막의 수투과도가 떨어질 수 있고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 기계적 강도가 저하될 수 있다.
또한, 본 발명은 I) 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머를 블렌드한 후, 중공성형노즐을 통하여 용융방사, 냉각 및 권취하여 미연신 중공사막을 얻는 단계; II) 상기 미연신 중공사막을 90~150℃에서 1~24시간 동안 열처리한 후, 상온에서 냉연신하는 단계; 및 III) 상기 냉연신 후, 100~200℃에서 0.1~60분 동안 열연신하는 단계;를 포함하는 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막의 제조방법을 제공한다.
먼저, 상기 I) 단계에서는 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머를 블렌드한 후, 중공성형노즐을 통하여 용융방사, 냉각 및 권취하여 미연신 중공사막을 얻는바, 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머 블렌드는 상술한 바와 같이 구성한다. 그리고 용융된 블렌드의 방사온도를 150~250℃로 설정하여 균일하게 방사하며, 방사된 중공사막은 기체 또는 액체 냉매에 의하여 냉각한다. 이때, 폴리에틸렌글리콜과 같은 액체 냉매에 의하여 냉각되는 경우에는 응고액으로 인한 급속 냉각이 이루어져 중공사막 표면에서 고화현상이 너무 빠르게 진행되어 결정화도가 떨어질 수 있고, 그에 따라 기공 형성이 어렵거나 다공성이 저하될 우려가 있다. 그러므로 공기와 같은 기체 냉매를 사용하여 서서히 냉각하는 것이 급속한 고화를 방지하여 결정화도를 높게 유지할 수 있으며, 기공 형성을 용이하게 하고 다공성을 증가시킬 수 있어 바람직하다. 이어서, 냉각 고화된 중공사막의 배향성을 증가시키기 위하여 일정한 속도로 권취함으로써 미연신 중공사막을 얻는다.
다음으로, 상기 II) 단계에서는 상기 미연신 중공사막을 100~150℃에서 1~24시간 동안 열처리한 후, 상온에서 냉연신하는바, 열처리함으로써 중공사막 고분자 사슬의 분자 배향성을 극대화시켜 중공사막의 다공성을 더욱 증가시킨다. 또한, 상온에서 냉연신함으로써 중공사막의 표면 또는 연신 방향에 대하여 수직으로 신장된 중공사막 벽면에 다공성을 부여한다.
마지막으로, 상기 III) 단계를 통하여 상기 II) 단계의 냉연신 후, 100~200℃에서 0.1~60분 동안 열연신함으로써 연신율을 미연신사 대비 100~200% 범위 내에서 조절하여 본 발명에 따른 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제조한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 구체적으로 서술한다.
[실시예 1]
용융지수(MI) 5 g/10min인 폴리프로필렌 80 중량% 및 에틸렌-비닐알코올(EVOH) 공중합체 20 중량%로 이루어진 블렌드를 준비하였다. 상기 블렌드를 외경 16.0mm, 내경 13.0mm의 중공성형노즐을 이용하여 200℃에서 8.5cm/min의 방사속도로 용융방사, 상온에서 공기로 냉각 및 20m/min의 속도로 권취하여 미연신 중공사막을 얻었다. 상기 미연신 중공사막을 120℃에서 6시간 동안 열처리한 후, 상온에서 냉연신하여 미연신사 대비 연신율을 20%로 조절하였다. 상기 냉연신 후 150℃에서 30분 동안 열연신함으로써 연신율을 미연신사 대비 100%로 수행하여 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[실시예 2]
용융지수(MI) 5 g/10min인 폴리프로필렌 80 중량% 및 에틸렌-아크릴산 공중합체 20 중량%로 이루어진 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[실시예 3]
용융지수(MI) 0.35 g/10min인 폴리에틸렌 80 중량% 및 에틸렌-비닐알코올(EVOH)를 공중합체 20 중량%로 이루어진 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 친수성 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[비교예 1]
용융지수(MI) 0.5 g/10min인 폴리프로필렌 70 중량% 및 에틸렌-비닐알코올(EVOH) 공중합체 30 중량%로 이루어진 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[비교예 2]
용융지수(MI) 15 g/10min인 폴리프로필렌 70 중량% 및 에틸렌-비닐알코올(EVOH) 공중합체 30 중량%로 이루어진 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[비교예 3]
용융지수(MI) 5 g/10min인 폴리프로필렌만을 소재로 사용하여 미연신 중공사막을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
[비교예 4]
용융지수(MI) 0.35 g/10min인 폴리에틸렌만을 소재로 사용하여 미연신 중공사막을 얻은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리올레핀 중공사막을 제조하였다.
도 1에는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 친수성 폴리프로필렌 중공사막 표면의 모폴로지를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타내었는바, 중공사막의 표면에 슬릿 형태의 기공이 형성되어 있고, 그 기공의 크기도 1~2 ㎛로서 분리막 전체에 걸쳐 네트워크 형태로 균일하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 하기 표 1에는 본 발명에 따른 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4로부터 제조된 폴리올레핀 중공사막의 수투과도를 나타내었다.
| 샘플 | 수투과도(LMH*) |
| 실시예 1 | 3,450 |
| 실시예 2 | 3,550 |
| 실시예 3 | 3,750 |
| 비교예 1 | 2,100 |
| 비교예 2 | 1,900 |
| 비교예 3 | 0 |
| 비교예 4 | 0 |
*LMH=L/m2hr bar
위 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3으로부터 제조된 친수성 폴리올레핀 중공사막은 비교예 1 및 2로부터 제조된 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 높은 것을 확인할 수 있는바(비교예 3 및 4로부터 제조된 소수성 폴리올레핀 중공사막은 수투과도가 실질적으로 0 LMH이다), 중공사막을 구성하는 폴리올레핀과 올레핀계 이오노머의 블렌드에서 폴리올레핀의 용융지수(MI) 및 각 성분의 배합 비율이 수투과도에 영향을 미치는 중요한 인자임을 알 수 있다.
그러므로 본 발명에 따라 제조된 친수성 폴리올레핀 중공사막은 종래 정수기용 폴리올레핀계 중공사막에 비하여 수투과도가 크게 향상되고 기계적 강도도 우수하여 정수기의 중공사막 필터로서 유용하다.
Claims (1)
- I) 용융지수(MI) 5g/10min인 폴리프로필렌 80~90 중량% 및 에틸렌-아크릴산 공중합체 10~20 중량%를 블렌드한 후, 중공성형노즐을 통하여 150~250℃에서 용융방사, 상온에서 공기로 냉각 및 20m/min의 속도로 권취하여 미연신 중공사막을 얻는 단계;
II) 상기 미연신 중공사막을 100~150℃에서 1~24시간 동안 열처리한 후, 상온에서 냉연신하는 단계; 및
III) 상기 냉연신 후, 100~200℃에서 0.1~60분 동안 열연신하여 연신율을 미연신사 대비 100~200% 범위로 조절하는 단계;를 포함하는 정수기용 친수성 폴리프로필렌 중공사막의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180133479A KR101924111B1 (ko) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180133479A KR101924111B1 (ko) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160113659A Division KR20180026848A (ko) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180123454A true KR20180123454A (ko) | 2018-11-16 |
| KR101924111B1 KR101924111B1 (ko) | 2018-11-30 |
Family
ID=64560836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180133479A KR101924111B1 (ko) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101924111B1 (ko) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6209983B2 (ja) | 2014-01-31 | 2017-10-11 | 東レ株式会社 | ポリエチレン製中空糸膜およびポリエチレン製中空糸膜の製造方法 |
| CN104689726B (zh) | 2015-03-20 | 2017-08-01 | 东华大学 | 一种亲水改性聚丙烯中空纤维膜的制备方法 |
| CN105617892B (zh) | 2015-12-28 | 2018-03-27 | 贵州省材料产业技术研究院 | 亲水‑耐氯化改性聚合物复合中空纤维膜的制备方法 |
-
2018
- 2018-11-02 KR KR1020180133479A patent/KR101924111B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101924111B1 (ko) | 2018-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6824865B1 (en) | Microporous polyolefin film and process for producing the same | |
| US6666969B1 (en) | Microporous polyolefin film and process for producing the same | |
| EP0947545B1 (en) | Process for preparing highly permeable microporous polyolefin film | |
| EP1870430B1 (en) | Microporous polyolefin film and process for producing the same | |
| JPH0364334A (ja) | ポリオレフィン微多孔膜 | |
| US20090146334A1 (en) | Method for producing microporous polyolefin membrane and microporous membrane | |
| EP1769840A1 (en) | Porous water filtration membrane of vinylidene fluoride resin hollow fiber and process for production thereof | |
| EP2145675A1 (en) | Vinylidene fluoride resin hollow-fiber porous membrane and process for production of the same | |
| JPH02144132A (ja) | 多孔質ポリオレフィンフィルム | |
| KR20160081612A (ko) | 다공성 pvdf 중공사막 및 이의 제조방법 | |
| JP6003057B2 (ja) | 浄水器用ポリエチレン多孔質中空糸膜、浄水器用カートリッジ及び中空糸膜モジュール | |
| KR101924111B1 (ko) | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 | |
| KR20180026848A (ko) | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 | |
| JPH09169867A (ja) | 微多孔膜及びその製造方法 | |
| US5057218A (en) | Porous membrane and production process thereof | |
| KR101936334B1 (ko) | 정수기용 친수성 폴리올레핀 중공사막 및 그 제조방법 | |
| JPH10296839A (ja) | ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 | |
| JPH06234875A (ja) | ポリオレフィン微多孔膜及びその製造方法 | |
| CA2257503C (en) | Method of producing microporous polyolefin membrane | |
| KR102556301B1 (ko) | 초고분자량 폴리에틸렌계 중공사 분리막 및 그 제조방법 | |
| JPH09302120A (ja) | ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 | |
| KR20130040625A (ko) | 이차저지층을 갖는 수처리용 폴리불화비닐리덴 중공사막 및 그 제조방법 | |
| JPH044028A (ja) | 多孔質膜及びその製法 | |
| JP2657441B2 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 | |
| JPH06238137A (ja) | 多孔質膜及びその製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |