KR20230063679A - Method for manufacturing antistatic bag filter using large area electrostatic spray and the antistatic bag filter manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제전 백필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 부도체 기저체 및 다중 분무 노즐을 적용하는 것에 의해 대면적 정전 분무를 가능하게 하며, 내열 특성 및 기계적 강도가 향상된 제전 백필터를 제조할 수 있도록 하는 대면적 정전분무 스프레이를 이용한 제전 백필터 제조 방법 및 이에 의해 제조된 제전 백필터에 관한 것이다.The present invention relates to an antistatic bag filter, and more particularly, to manufacture an antistatic bag filter that enables large-area electrostatic spraying by applying a non-conductive substrate and multiple spray nozzles and has improved heat resistance and mechanical strength. It relates to a method for manufacturing an antistatic bag filter using a large-area electrostatic spray, and an antistatic bag filter manufactured thereby.
제철 및 제강 현장이나 시멘트 제조 현장 등을 포함한 각종 산업현장에서는 조업 공정 중에 가열이나 연소 또는 분쇄 및 용해 과정 등에서 분진을 포함한 배출가스가 발생하게 된다. 그리고 이 배출가스 중에 포함된 분진을 집진장치를 거치면서 배출가스 허용 기준치에 부합하는 정도로 제거된 상태에서 대기 중으로 배출된다.In various industrial sites, including iron and steel manufacturing sites or cement manufacturing sites, exhaust gases including dust are generated during heating, combustion, grinding, and melting processes during operation. Then, the dust contained in the exhaust gas is discharged into the atmosphere while passing through a dust collector and being removed to a degree that meets the exhaust gas tolerance standard.
최근, 환경 보존에 대한 관심이 날로 높아지고 있는 실정에서 대기 환경에 대한 각종 규제와 기준이 강화되고 있고, 산업현장에서 발생하는 배출가스 중의 분진 허용 기준치 또한 상당히 엄격해 지고 있다.Recently, in a situation where interest in environmental preservation is increasing day by day, various regulations and standards for the atmospheric environment are being strengthened, and dust tolerance standards in exhaust gas generated from industrial sites are also becoming quite strict.
배출가스 중에 포함된 분진을 포집하거나 제거하기 위한 집진장치에는 일반적으로 백필터가 사용되고 있으며, 이 백필터는 세사 부직포로 제조가 된다. 최근 생산되는 백필터용 부직포는 분진 허용기준치를 만족하기 위해서 종래에 비해 기공이 상대적으로 적게 형성되도록 함으로써 미세 분진의 포집이 가능하도록 하고 있다. 즉, 대표적인 백필터용 부직포는, 분진을 함유한 배출가스와 직접 접촉하는 필터의 표면부가 세사로 형성되어 미세 분진을 흡착하게 된다. A bag filter is generally used in a dust collector for collecting or removing dust included in exhaust gas, and the bag filter is made of a filament nonwoven fabric. Recently produced nonwoven fabrics for bag filters have relatively fewer pores than in the prior art in order to satisfy the dust tolerance standard, thereby enabling the collection of fine dust. That is, in a representative nonwoven fabric for a bag filter, the surface portion of the filter that is in direct contact with the dust-containing exhaust gas is formed of filaments to adsorb fine dust.
한편, 제철소나 제강 공장, 그리고 시멘트 공장 등에서 발생하는 배출가스 중에는 대전성 입자가 많이 포함되어 있고, 배출가스의 온도 자체가 상대적으로 높기 때문에 백필터의 사용 중에 스파크 발생에 의한 화재의 위험에 노출되어 있다. 이러한 정전기 발생에 따른 폐해를 해결하기 위한 방안으로서, 표면부에 불소계 수지 등으로 이루어진 대전방지제를 코팅한 백필터가 공지되어 있으나, 대전 방지 효과가 충분하지 못할 뿐만 아니라 표면 코팅에 의해 통기성이 저해되어 필터의 여과 효율이 저하되는 문제점을 갖고 있다.On the other hand, since the exhaust gas generated from steel mills, steel mills, cement plants, etc. contains many charged particles, and the temperature of the exhaust gas itself is relatively high, the bag filter is exposed to the risk of fire due to spark generation during use. there is. As a way to solve the harm caused by static electricity, a bag filter coated with an antistatic agent made of fluorine-based resin on the surface is known, but the antistatic effect is not sufficient, and air permeability is inhibited by the surface coating. It has a problem that the filtration efficiency of the filter is lowered.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1130736호 및 제10-1230248호는 메탈 화이버를 포함하는 표면층이 구비된 집진 필터용 제전 세사 부직포를 제조하는 방법을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Registration Nos. 10-1130736 and 10-1230248 disclose methods of manufacturing antistatic filament nonwoven fabrics for dust collection filters having a surface layer including metal fibers.
그러나 이러한 종래기술의 방법은 경사 또는 위사의 일부로서 메탈 화이버가 포함되어 필터의 전체 표면이 아닌 일부 부분에서만 제전 효과를 갖는다는 한계가 있다.However, this prior art method has a limitation in that the metal fiber is included as a part of the warp or weft thread and thus has a static elimination effect only on a part of the filter rather than the entire surface.
또한, 현재 시판되고 있는 고온용 필터는 200℃ 이하에서 사용하고 있으나 260 ~ 280℃에서 사용 가능한 필터는 글래스(glass)나 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 재질로 만든 필터를 사용해야만 하는 문제점이 있다.In addition, currently commercially available high-temperature filters are used below 200 ° C, but filters that can be used at 260 to 280 ° C have a problem in that filters made of glass or PTFE (Polytetrafluoroethylene) are used.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 부도체 기저체 및 다중 분무 노즐을 적용하는 것에 의해 대면적 정전 분무를 가능하게 하며, 제전 특성, 내열 특성 및 기계적 강도가 향상된 제전 백필터를 제조할 수 있도록 하는 대면적 정전분무 스프레이를 이용한 제전 백필터 제조 방법 및 이에 의해 제조된 제전 백필터를 제공하는 것을 해결 하고자 하는 과제로 한다.Therefore, one embodiment of the present invention for solving the above-described problems of the prior art enables large-area electrostatic spraying by applying a non-conductive substrate and multiple spray nozzles, and has improved antistatic properties, heat resistance properties, and mechanical strength. It is a problem to be solved to provide a method for manufacturing an antistatic bag filter using a large-area electrostatic spray that enables the manufacture of an antistatic bag filter and a antistatic bag filter manufactured thereby.
상술한 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계; 및 PTFE 폼 층이 표면에 코팅된 부도체 기저체에 정전 분무에 의해 상기 탄소/PTFE 나노 입자를 코팅하여 제전 백필터를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the problem to be solved by the present invention described above, preparing a carbon / PTFE nanoparticle dispersion; and manufacturing an antistatic bag filter by coating the carbon/PTFE nanoparticles on a non-conductive substrate having a PTFE foam layer coated thereon by electrostatic spraying. .
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계는, PTFE 나노 입자 수용액을 준비하는 단계; 탄소 분말 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 제조된 PTFE 나노 입자 수용액과 탄소 분말 수용액을 탄소 분말과 PTFE 나노 입자가 설정된 배합비를 가지도록 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion may include preparing an aqueous solution of PTFE nanoparticles; Preparing an aqueous solution of carbon powder; and mixing the prepared aqueous solution of PTFE nanoparticles and aqueous solution of carbon powder so that the carbon powder and the PTFE nanoparticles have a set mixing ratio.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계에서 제조되는 탄소/PTFE 나노 입자 분산액의 탄소 분말과 PTFE 나노 입자의 배합비는 1 ~ 4 : 1 ~ 2 인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 탄소 분말은 탄소 나노 입자, 그래핀 분말, 탄소나노튜브 등 탄소로 이루어진 입자 물질일 수 있다.The mixing ratio of carbon powder and PTFE nanoparticles in the carbon/PTFE nanoparticle dispersion prepared in the step of preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion is 1 to 4:1 to 2. In this case, the carbon powder may be a particulate material made of carbon, such as carbon nanoparticles, graphene powder, and carbon nanotubes.
상기 부도체 기저체는 부도체 글래스 기저체, M-aramid, Polyimide, PPS, 또는 PTFE 부직포 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The non-conductive base material is characterized in that any one of a non-conductive glass base material, M-aramid, polyimide, PPS, or PTFE nonwoven fabric.
상기 PTFE 폼 층은 PTFE 마이크로 섬유층 또는 PTFE 멤브레인, PTFE 부직포 중 어느 하나의 PTFE 기재로 형성되는 것을 특징으로 한다. The PTFE foam layer is characterized in that it is formed of a PTFE substrate of any one of a PTFE micro fiber layer, a PTFE membrane, and a PTFE non-woven fabric.
상술한 본 발명의 해결하고자 하는 과제의 해결을 위한 본 발명의 일 실시예는, 부도체 기저체; 상기 부도체 기저체 상에 코팅된 PTFE 폼 층; 및 상기 부도체 PTFE 폼 층 상에 코팅된 탄소/PTFE 나노 입자 코팅층;을 포함하는 제전 백필터를 제공한다.One embodiment of the present invention for solving the problem to be solved by the present invention described above, the non-conductive base body; a PTFE foam layer coated on the non-conductive substrate; and a carbon/PTFE nanoparticle coating layer coated on the non-conductive PTFE foam layer.
상기 부도체 기저체는 부도체 글래스 기저체인 것을 특징으로 한다. M-aramid, Polyimide, PPS 기저체에도 적용이 가능하다. The non-conductive base body is characterized in that the non-conductive glass base body. It can also be applied to M-aramid, Polyimide, and PPS base materials.
상기 PTFE 폼 층은 PTFE 마이크로 섬유층 또는 PTFE 멤브레인 중 어느 하나의 PTFE 기재로 형성되는 것을 특징으로 한다.The PTFE foam layer is characterized in that it is formed of a PTFE substrate of either a PTFE micro fiber layer or a PTFE membrane.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액의 탄소 나노 입자와 PTFE 나노 입자의 배합비는 1 ~ 4 : 1 ~ 2 인 것을 특징으로 한다.The mixing ratio of carbon nanoparticles and PTFE nanoparticles in the carbon/PTFE nanoparticle dispersion is 1 to 4:1 to 2.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소 나노 입자와 PTFE 나노 입자 분산액의 정전분무를 통하여 백필터 표면에 전기전도성을 갖는 표면을 코팅함으로써 백 필터의 미세먼지 집진 성능을 향상시키는 효과를 제공한다.According to one embodiment of the present invention having the above configuration, the effect of improving the fine dust collection performance of the bag filter by coating the surface having electrical conductivity on the surface of the bag filter through electrostatic spraying of the dispersion of carbon nanoparticles and PTFE nanoparticles. to provide.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 PTFE 거품코팅층(또는 PTFE 마이크로 섬유층, PTFE 멤브레인 등 PTFE 기재)에 대면적 정전 분무가 가능하고, 분무량과 분무 조건을 간단하게 조정할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to electrostatically spray the carbon/PTFE nanoparticle dispersion onto the PTFE foam coating layer (or PTFE microfiber layer, PTFE membrane, etc.) over a large area, and the spray amount and spray conditions can be easily adjusted. It provides an effect that allows
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, PTFE의 용융 온도인 317 ℃ 이상의 320 ~ 340 ℃ 내외에서 열처리 하여도 PTFE의 유실 없이, 탄소와 접합되어 PTFE 나노 입자가 표면에서 묻어나지 않도록 하므로, 내열 특성과 내구성을 갖는 필터를 제조할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. 이에 의해, 내열 필터의 열적 내구성을 향상시켜 200 ℃ 이상에서 사용 가능하고, 고성능의 미세먼지 집진 성능뿐만 아니라 대전성을 낮추에 건조한 조건에서 대전 현상에 의한 집진기 폭발을 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, even if heat treatment is performed at around 320 to 340 ° C above the melting temperature of PTFE at 317 ° C, it is bonded to carbon without loss of PTFE and prevents PTFE nanoparticles from sticking to the surface. It provides the effect of making it possible to manufacture a filter having durability. As a result, the thermal durability of the heat-resistant filter can be improved so that it can be used at 200 ° C or higher, and not only high-performance fine dust collection performance, but also an effect of preventing dust collector explosion due to electrification in dry conditions by lowering chargeability is provided. do.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 코팅된 탄소 나노 입자와 PTFE 나노 입자에 의해 형성되는 외부 코팅층은 백필터의 전기저항을 낮추어 대전 현상에 의한 집진기 폭발을 방지하는 효과를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the outer coating layer formed of the coated carbon nanoparticles and the PTFE nanoparticles lowers the electrical resistance of the bag filter to prevent dust collector explosion due to electrification.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기전도성의 향상에 의한 집진 성능의 향상 및 전기저항의 감소에 의한 집진기 폭발 현상의 방지에 의해, 고온에서 우수한 미세먼지 집진성을 유지하고 대전 현상에 의한 집진기 폭발을 방지할 수 있는 내열 백필터 구현을 가능하도록 하는 효과를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by improving dust collection performance by improving electrical conductivity and preventing explosion of the dust collector by reducing electrical resistance, excellent fine dust collection property is maintained at high temperature and It provides an effect that enables the implementation of a heat-resistant bag filter capable of preventing dust collector explosion.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 다채널 정전 분문부의 확대도이다.
오 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무를 이용한 제전 백필터 제조 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 대면적 정전 스프레이를 이용하여 PTFE 폼 층(120)이 코팅된 부도체 글래스 기저층에 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 정전 분무하여 탄소/PTFE 나노 입자를 PTFE 폼 층(120) 표면에 코팅하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 6은 제조된 백필터의 탄소와 PTFE 배합비에 따른 표면이미지와 저항 측정값을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of a large-area electrostatic spraying device according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a large-area electrostatic spraying device according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a multi-channel electrocardiogram unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing the process of a method for manufacturing a bag filter for static elimination using large-area electrostatic spraying according to an embodiment of the present invention.
5 is an embodiment of the present invention using a large-area electrostatic spray to electrostatically spray a carbon/PTFE nanoparticle dispersion onto a non-conductive glass base layer coated with a
6 is a view showing surface images and resistance measurements according to the carbon and PTFE blending ratios of the manufactured bag filter.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무 장치(1)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 다채널 정전 분무부의 확대도이다.1 is a perspective view of a large-area
도 1 내지 도 3과 같이, 상기 대면적 정전 분무 장치(1)(이하, “정전 분무 장치(1)”라 함)는 다채널을 구비하여 대면적에 대한 정전 분무를 수행할 수 있도록 구성되는 다채널 정전 분무부(10), 상기 다채널 정전 분무부(10)를 x축 상에서 이송시키는 x축 노즐 이동부(50), 정전 분무 코팅 대상(시료)을 장착하여 y축 방향으로 이송시키는 y축 시료 이동부(60), 고전압이 인가되어 상기 다채널 정전 분무부(50)에서 분사되는 정전 분무를 정전기력으로 시료 상으로 수집하는 컬렉터(70) 및 정전 분무 장치(1)의 제어를 수행하는 제어부(80)를 포함하여 구성된다.1 to 3, the large-area electrostatic spraying device 1 (hereinafter referred to as “
상기 다채널 정전 분무부(10)는, 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 상기 다채널을 통해 공급하는 다채널 용액 주입부(20)와, 상기 다채널 용액 주입부(20)의 하부에 장착되어 다채널 노즐을 고정 장착하는 다채널 노즐부(30)와, 상기 다채널 노즐부(30)의 하부에서 상기 다채널 노즐들과 연통된 상태로 상기 다채널 노즐들을 통해 공급되는 상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액에 고전압 및 공기를 분배하도록 설치되는 다채널 고전압 및 공기 배분부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.The multi-channel
상술한 구성의 상기 정전 분무 장치(1)는 고압 발생기에 의해 콜렉터(70)에 전압이 인가되고, 이때 형성된 정전기력으로 정전 분무된 탄소/PTFE 나노 입자 분산액이 미세입자형태로 부도체 기저층의 PTFE 폼 코팅 층 표면을 코팅하게 된다. 이 과정에서 다채널 노즐부(30)로 탄소/PTFE 나노 입자 분산액과 함께 에어젯(air-jet)을 공급하여 수용성 분산액의 수분 건조를 가속시키고, 미세입자의 크기를 더욱 나노화 한다. 이때, 수용성 분산액의 공급은 실린지 펌프를 통해, 에어젯은 진공 펌프를 이용하여 조절된다. 다채널 정전분무로 균일한 고전압 및 공기를 공급하기 위하여 고전압 및 공기 배분부(40)가 구비되어, 정전 분무 안정성을 높인다. 또한, 다채널 용액 주입부(20)의 경우 각각의 용액 주입부를 동시에 실린지 펌프를 이용하여 밀어주도록 구성되어 있어, 다채널 용액 주입부(20) 안에 들어 있는 용액으로 인한 오차를 방지하기 위해 별도의 용액 주입부 높이 조절장치(미도시)가 구비된다.In the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대면적 정전 분무를 이용한 제전 백필터 제조 방법(이하, “제전 백필터 제조 방법”이라 함)의 처리과정을 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 대면적 정전 스프레이를 이용하여 PTFE 폼이 코팅된 글래스 기저체 등의 부도체 기저체에 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 정전 분무하여 탄소/PTFE 나노 입자를 PTFE 폼 층(120) 표면에 코팅하는 것을 나타내는 개략도이다.4 is a flow chart showing a process of a method for manufacturing a bag filter for static elimination using large-area electrostatic spraying (hereinafter, referred to as “method for manufacturing a bag filter for static elimination”) according to an embodiment of the present invention, and FIG. Coating carbon/PTFE nanoparticles on the surface of the
본 발명의 일 실시예의 제전 백필터 제조 방법은, 상술한 도 1 내지 도 3의 정전 분무 장치(1)와 부도체 기저체(100)를 이용하여 수행되는 것으로서, 도 4 및 도 5와 같이, PTFE 폼 층이 표면에 코팅된 부도체 기저체를 준비하는 단계(S10), 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계(S20) 및 정전 분무에 의해 탄소/PTFE 나노 입자를 부도체 기저체에 코팅하여 제전 백필터를 제조하는 단계(S30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing an antistatic bag filter according to an embodiment of the present invention is performed using the
상기 PTFE 폼 층이 표면에 코팅된 부도체 기저체를 준비하는 단계(S10)의 상기 부도체 기저체는 부도체 글래스 기저체, M-aramid, Polyimide, PPS, 또는 PTFE 부직포 중 어느 하나일 수 있다.In the step of preparing the non-conductive base material coated with the PTFE foam layer (S10), the non-conductive base material may be any one of a non-conductive glass base material, M-aramid, polyimide, PPS, or PTFE nonwoven fabric.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계(S20)는, PTFE 나노 입자 수용액을 준비하는 단계(S21), 탄소 분말 수용액을 준비하는 단계(S23) 및 상기 제조된 PTFE 나노 입자 수용액과 탄소 분말 수용액을 탄소 분말과 PTFE 나노 입자가 설정된 배합비를 가지도록 혼합하는 단계(S25)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion (S20) includes preparing an aqueous solution of PTFE nanoparticles (S21), preparing an aqueous solution of carbon powder (S23), and the prepared aqueous solution of PTFE nanoparticles and aqueous solution of carbon powder. It is characterized by comprising a step (S25) of mixing the carbon powder and the PTFE nanoparticles to have a set mixing ratio.
상술한 처리 과정 중 상기 PTFE 폼 층(120)이 표면에 코팅된 부도체 기저체를 준비하는 단계(S10)는, 부도체 기저체(110)의 상부 면에 PTFE 폼 층(120)을 코팅하는 단계이다. 이 과정에서 상기 부도체 기저체(110)는 글래스 화이버 등으로 제조된 부도체 글래스 기저체일 수 있다. 그리고 상기 부도체 기저체(110)의 상부에 코팅되는 PTFE 폼 층(120)은 PTFE 마이크로 섬유층, PTFE 멤브레인 등의 PTFE 기재일 수 있다.Preparing the non-conductive base body coated with the
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계(S20)의 상기 PTFE 나노 입자 수용액을 준비하는 단계(S21)는 PTFE 나노 입자 수용액을 제조하는 단계이다. 이 과정에서 상기 PTFE 수용액은 희석 없이 사용되거나, 다양한 방식으로 희석되어 사용될 수 있다.The step of preparing the aqueous solution of PTFE nanoparticles in the step of preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion (S20) (S21) is a step of preparing an aqueous solution of PTFE nanoparticles. In this process, the PTFE aqueous solution may be used without dilution or diluted in various ways.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계(S20)의 상기 탄소 분말 수용액을 준비하는 단계(S23)는 수성 실리콘 용액에 탄소 분말을 분산시켜 탄소 분말 수용액을 제조하는 단계이다.The step of preparing the carbon powder aqueous solution in the step of preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion (S20) (S23) is a step of preparing an aqueous carbon powder solution by dispersing the carbon powder in an aqueous silicon solution.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계(S20)의 상기 제조된 PTFE 나노 입자 수용액과 탄소 분말 수용액을 탄소 분말과 PTFE 나노 입자가 설정된 배합비를 가지도록 혼합하는 단계(S25)는 제조된 PTFE 나노 입자 수용액과 탄소 분말 수용액을 탄소 분말과 PTFE 나노 입자가 설정된 배합비를 가지도록 혼합하여 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계이다. 이때 탄소 분말과 PTFE 나노 입자의 배합비는 1 ~ 4 : 1 ~ 2일 수 있다. 여기서, 탄소 분말은 탄소 나노 입자, 그래핀 분말, 탄소나노튜브 등 탄소로 이루어진 입자 물질일 수 있다.Mixing the prepared aqueous solution of PTFE nanoparticles and the aqueous solution of carbon powder in the step of preparing the carbon/PTFE nanoparticle dispersion (S20) so that the carbon powder and the PTFE nanoparticles have a set mixing ratio (S25) is the prepared PTFE nanoparticle solution. This is a step of preparing a carbon/PTFE nanoparticle dispersion by mixing the aqueous particle solution and the carbon powder aqueous solution so that the carbon powder and the PTFE nanoparticles have a set mixing ratio. In this case, the mixing ratio of the carbon powder and the PTFE nanoparticles may be 1 to 4:1 to 2. Here, the carbon powder may be a particulate material made of carbon, such as carbon nanoparticles, graphene powder, and carbon nanotubes.
상기 정전 분무에 의해 탄소/PTFE 나노 입자를 코팅하여 제전 백필터를 제조하는 단계(S30)는, 제조된 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 상기 정전 분무 장치(1)의 다채널 용액 주입부(20)로 주입하고, y축 시료 이동부(60) 상에 PTFE 폼 층(120)이 형성된 부도체 기저체(110)를 장착한 후, 부도체 기저체(110)와 다채널 노즐부(30)를 이동시키며 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 정전 분무하여, 부도체 기저체(110)에 코팅된 PTFE 폼 층(120)의 표면에 탄소/PTFE 나노 입자를 코팅하여 대면적 제전 백필터를 제조하는 단계이다.In the step of preparing an antistatic bag filter by coating the carbon/PTFE nanoparticles by electrostatic spraying (S30), the prepared carbon/PTFE nanoparticle dispersion is applied to the multi-channel
상술한 정전 분무 과정에서 본원 발명의 실시예는 부도체 기저체를 적용하는 것에 의해 정전기력을 최소함으로서 대면적의 정전 분무를 가능하게 한다.In the above-described electrostatic spraying process, embodiments of the present invention enable electrostatic spraying of a large area by minimizing electrostatic force by applying a non-conductive substrate.
상술한 바와 같은 제전 백필터 제조 방법의 수행에 의해, 도 5와 같이, 부도체 기저체(110), 상기 부도체 기저체 상에 코팅된 PTFE 폼 층(120) 및 상기 부도체 PTFE 폼 층(120) 상에 코팅된 탄소/PTFE 나노 입자 코팅층(130)을 포함하는 제전 백필터가 제조된다.As shown in FIG. 5, by performing the method for manufacturing a bag filter for removing static electricity as described above, the
<실시예><Example>
PTFE 60wt% 수용액을 PTFE 20wt%로 희석하여 PTFE 나노 입자 수용액을 제조하였다. 수성 실리콘에 탄소 나노 입자를 혼합하여 탄소 나노 입자 수용액을 제조하였다. 수성 실리콘에 분산되어 있는 탄소 용액과 PTFE 20wt%를 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, 1 : 2로 배합하여 서로 다른 탄소와 PTFE 배합비를 가지는 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하였다. 이후, 10cm 인가 거리, 1ml/min의 유속, 에어 압력 10psi 조건에서 약 1분간 정전 분무하여 각각의 배합비에 따른 제전 백필터를 제조하였다. An aqueous solution of PTFE nanoparticles was prepared by diluting a 60 wt% aqueous solution of PTFE with 20 wt% of PTFE. An aqueous solution of carbon nanoparticles was prepared by mixing carbon nanoparticles with aqueous silicon. A carbon/PTFE nanoparticle dispersion with different mixing ratios of carbon and PTFE was obtained by mixing the carbon solution dispersed in aqueous silicon and 20 wt% of PTFE at a ratio of 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, and 1:2. manufactured. Thereafter, electrostatic spraying was performed for about 1 minute at an applied distance of 10 cm, a flow rate of 1 ml/min, and an air pressure of 10 psi to prepare an antistatic bag filter according to each mixing ratio.
도 6은 제조된 백필터의 탄소와 PTFE 배합비에 따른 표면이미지와 저항 측정값을 나타내는 도면이다.6 is a view showing surface images and resistance measurements according to the carbon and PTFE blending ratios of the manufactured bag filter.
다음으로, 탄소와 PTFE 배합비를 가지고 제조된 각각의 탄소/PTFE 나노 입자가 코팅된 제전 백필터의 전기 저항을 측정한 결과, 도 6과 같이, 탄소의 비율이 높아질수록 저항값은 감소하였고, PTFE가 탄소보다 많은 경우 저항값은 측정되지 않았다.Next, as a result of measuring the electrical resistance of the antistatic bag filter coated with each of the carbon / PTFE nanoparticles manufactured with the carbon and PTFE blending ratio, as shown in FIG. 6, the resistance value decreased as the carbon ratio increased, and the PTFE When is more than carbon, the resistance value was not measured.
이로써 부도체인 글래스 부직포(glass woven)에 탄소를 입자분무함으로써 전도성을 부여할 수 있음을 확인하였다. 300℃에서 열처리 후, 표면안정성 등을 함께 고려하였을 때 탄소와 PTFE 1:1의 비율로 설정하여 탄소/PTFE 정전분무 내열 백 필터를 제조하였다.As a result, it was confirmed that conductivity can be imparted by spraying carbon particles to non-conductive glass woven fabric. After heat treatment at 300 ° C., considering surface stability, etc., a carbon / PTFE electrostatic spray heat-resistant bag filter was prepared by setting the ratio of carbon to PTFE 1: 1.
표 1은 탄소/PTFE 나노 입자가 코팅된 제전 백필터의 공기 투과도를 측정한 결과를 나타낸다. 그리고 표 2는 탄소/PTFE 나노 입자가 코팅된 제전 백필터의 필터 성능 평가를 측정한 결과를 나타낸다. Table 1 shows the results of measuring the air permeability of the antistatic bag filter coated with carbon/PTFE nanoparticles. And Table 2 shows the results of measuring the filter performance evaluation of the antistatic bag filter coated with carbon / PTFE nanoparticles.
<표 1><Table 1>
<표 2><Table 2>
표 1 및 표 2와 같이, 탄소 나노 입자와 PTFE 나노 입자를 정전분무하여 표면에 코팅한 결과 공기투과도는 코팅 전 2.25 ccs, 코팅 후 0.36 ccs로 탄소/PTFE 복합화 코팅 후 감소하였다. 그러나 캐빈필터 성능평가 장치로 측정한 결과 탄소/PTFE 복합화 코팅 후 0.3~10.0㎛ 전 범위에서 코팅 전보다 효율이 증가하였다. 0.3~0.5㎛ 범위의 작은 입자를 대상으로도 큰 차압 증가 없이 집진성능이 약 8% 증가함이 확인되었다. 따라서 탄소/PTFE 나노 입자의 정전분무 코팅을 통한 내열 필터의 필터 성능 향상과 제전 효과의 향상을 확인할 수 있다. As shown in Tables 1 and 2, as a result of coating the surface by electrostatic spraying of carbon nanoparticles and PTFE nanoparticles, the air permeability decreased after carbon / PTFE composite coating to 2.25 ccs before coating and 0.36 ccs after coating. However, as a result of measurement with a cabin filter performance evaluation device, the efficiency increased after carbon/PTFE composite coating in the entire range of 0.3 to 10.0㎛ than before coating. Even for small particles in the range of 0.3 to 0.5㎛, it was confirmed that the dust collection performance increased by about 8% without a large differential pressure increase. Therefore, it can be confirmed that the filter performance and the antistatic effect of the heat-resistant filter are improved through the electrostatic spray coating of carbon/PTFE nanoparticles.
상술한 본 발명의 실시에의 설명에서와 같이, 본 발명의 대면적 정전분무를 이용한 제전 백필터 제조기술은 탄소 나노 입자와 PTFE 나노 입자 분산액의 정전입자분무를 통하여 백 필터 표면에 전기전도성을 갖는 표면을 코팅함으로서 백 필터의 미세먼지 집진 성능을 향상시키는 효과를 제공한다.As in the description of the embodiment of the present invention described above, the antistatic bag filter manufacturing technology using large-area electrostatic spraying of the present invention has electrical conductivity on the surface of the bag filter through electrostatic particle spraying of carbon nanoparticles and PTFE nanoparticle dispersion. By coating the surface, it provides an effect of improving the fine dust collection performance of the bag filter.
또한, 코팅된 탄소와 PTFE 입자에 의해 형성되는 외부 코팅층은 백필터의 전기저항을 낮추어 대전 현상에 의한 집진기 폭발을 방지하는 효과를 제공한다.In addition, the outer coating layer formed by the coated carbon and PTFE particles lowers the electrical resistance of the bag filter, thereby providing an effect of preventing dust collector explosion due to electrification.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 고온에서 우수한 미세먼지 집진 성능을 유지하고 대전 현상에 의한 집진기 폭발을 방지할 수 있는 내열 백필터 제조를 가능하게 한다.Accordingly, one embodiment of the present invention makes it possible to manufacture a heat-resistant bag filter capable of maintaining excellent fine dust collection performance at high temperatures and preventing dust collector explosion due to electrification.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in a preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for explanation and not for limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will be able to understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 대면적 정전 분무 장치
10: 다채널 정전 분무부
20: 다채널 용액 주입부
30: 다채널 노즐부
40: 다채널 고전압 및 공기 배분부
50: x축 노즐 이동부
60: y축 시료 이동부
70: 콜렉터
80: 제어부
110: 부도체 기저체
120: PTFE 폼 층
130: 탄소/PTFE 나노 입자
140: 탄소/PTFE 나노 입자 층1: large-area electrostatic spraying device 10: multi-channel electrostatic spraying unit
20: multi-channel solution injection unit 30: multi-channel nozzle unit
40: multi-channel high voltage and air distribution unit
50: x-axis nozzle moving unit 60: y-axis sample moving unit
70: collector 80: control unit
110: non-conductive base material 120: PTFE foam layer
130: carbon/PTFE nanoparticles 140: carbon/PTFE nanoparticle layer
Claims (9)
PTFE 폼 층이 표면에 코팅된 부도체 기저체에 정전 분무에 의해 상기 탄소/PTFE 나노 입자를 코팅하여 제전 백필터를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법.preparing a carbon/PTFE nanoparticle dispersion; and
A method of manufacturing an antistatic bag filter comprising the steps of coating the carbon/PTFE nanoparticles on a non-conductive substrate having a surface coated with a PTFE foam layer by electrostatic spraying to prepare an antistatic bag filter.
PTFE 나노 입자 수용액을 준비하는 단계;
탄소 분말 수용액을 준비하는 단계; 및
상기 제조된 PTFE 나노 입자 수용액과 탄소 분말 수용액을 탄소 분말과 PTFE 나노 입자가 설정된 배합비를 가지도록 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법.The method of claim 1, wherein preparing the carbon / PTFE nanoparticle dispersion,
Preparing an aqueous solution of PTFE nanoparticles;
Preparing an aqueous solution of carbon powder; and
A method for manufacturing an antistatic bag filter comprising: mixing the prepared aqueous solution of PTFE nanoparticles and aqueous solution of carbon powder so that the carbon powder and the PTFE nanoparticles have a set mixing ratio.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액을 제조하는 단계에서 제조되는 탄소/PTFE 나노 입자 분산액의 탄소 분말과 PTFE 나노 입자의 배합비는 1 ~ 4 : 1 ~ 2 인 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법.According to claim 2,
Antistatic bag filter manufacturing method, characterized in that the mixing ratio of carbon powder and PTFE nanoparticles of the carbon / PTFE nanoparticle dispersion prepared in the step of preparing the carbon / PTFE nanoparticle dispersion is 1 to 4: 1 to 2.
상기 부도체 기저체는 부도체 글래스 기저체, M-aramid, Polyimide, PPS, 또는 PTFE 부직포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법. 표면에도 적용 가능. According to claim 1,
The non-conductive base material is a method for manufacturing an antistatic bag filter, characterized in that any one of a non-conductive glass base material, M-aramid, Polyimide, PPS, or PTFE non-woven fabric. Also applicable to surfaces.
상기 PTFE 폼 층은 PTFE 마이크로 섬유층 또는 PTFE 멤브레인, PTFE 부직포 중 어느 하나의 PTFE 기재로 형성되는 것을 특징으로 하는 제전 백필터 제조 방법.According to claim 1,
The PTFE foam layer is a method for manufacturing an antistatic bag filter, characterized in that formed of a PTFE substrate of any one of a PTFE micro fiber layer, a PTFE membrane, and a PTFE non-woven fabric.
상기 부도체 기저체 상에 코팅된 PTFE 폼 층; 및
상기 부도체 PTFE 폼 층 상에 코팅된 탄소/PTFE 나노 입자 코팅층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제전 백필터.non-conductive substrate;
a PTFE foam layer coated on the non-conductive substrate; and
An antistatic bag filter comprising a; carbon / PTFE nanoparticle coating layer coated on the non-conductive PTFE foam layer.
상기 부도체 기저체는 부도체 글래스 기저체, M-aramid, Polyimide, PPS, 또는 PTFE 부직포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제전 백필터.According to claim 6,
The non-conductive base material is any one of a non-conductive glass base material, M-aramid, polyimide, PPS, or PTFE non-woven fabric.
상기 PTFE 폼 층은 PTFE 마이크로 섬유층 또는 PTFE 멤브레인 중 어느 하나의 PTFE 기재로 형성되는 것을 특징으로 하는 제전 백필터.According to claim 6,
The PTFE foam layer is an antistatic bag filter, characterized in that formed of a PTFE substrate of any one of a PTFE micro fiber layer and a PTFE membrane.
상기 탄소/PTFE 나노 입자 분산액의 탄소 분말과 PTFE 나노 입자의 배합비는 1 ~ 4 : 1 ~ 2 인 것을 특징으로 하는 제전 백필터.According to claim 6,
An antistatic bag filter, characterized in that the mixing ratio of carbon powder and PTFE nanoparticles in the carbon / PTFE nanoparticle dispersion is 1 to 4: 1 to 2.
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