KR20150078595A - Composite Hollow Fiber Membrane and Method for Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 우수한 수투과도 및 박리강도를 갖는 동시에 고분자막 내의 핀홀/디펙트 발생이 최소화된 복합 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a composite hollow fiber membrane having excellent water permeability and peel strength and minimizing the occurrence of pinholes / defects in a polymer membrane, and a method for producing the same.
유체처리를 위한 분리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 분리 방법, 및 여과막을 이용하는 분리 방법 등이 있다. 여과막을 이용하는 분리 방법은 여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질을 안정적으로 얻을 수 있으므로 공정의 신뢰도를 높일 수 있다는 장점이 있고, 또한, 여과막을 이용하면 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에 가열 등에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물을 사용하는 분리 공정에 널리 이용될 수 있다는 장점이 있다.Examples of the separation method for the fluid treatment include a separation method using heating or phase change, and a separation method using a filtration membrane. The separation method using the filtration membrane has an advantage that the reliability of the process can be improved because the desired water quality can be stably obtained according to the pore size of the filtration membrane. Further, since the filtration membrane does not require operation such as heating, It can be widely used for a separation process using microorganisms that can be received.
여과막은 그 형태에 따라 평막과 중공사막으로 분류될 수 있다. Filtration membranes can be classified into flat membranes and hollow fiber membranes depending on their shape.
내부에 중공(lumen)을 갖는 중공사막은 평막에 비해 월등히 큰 표면적을 갖기 때문에 수처리 효율 측면에서 평막에 비해 유리하다. 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 하/폐수처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS: Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.Hollow fiber membranes with lumens inside are much better than flat membranes in terms of water treatment efficiency because they have much larger surface area than flat membranes. Hollow fiber membranes are widely used in the fields of aseptic water, drinking water, and ultrapure water. In recent years, they have been used for treatment of waste water and wastewater, solid-liquid separation in septic tanks, removal of suspended solid (SS) Filtration of industrial water, filtration of pool water, and the like.
여과막이 수처리에 응용되기 위해서는 기본적으로 우수한 투과 성능을 가져야함과 동시에, 우수한 내압성 및 기계적 강도를 가져야 한다. 그러나, 중공사막은 다공성 구조의 특성상 불충분한 기계적 강도만을 갖는다. 중공사막의 기계적 강도를 높이려는 노력의 일환으로서, 관형의 편물을 사용하여 중공사막을 보강하려는 시도들이 있어왔다. In order for the filtration membrane to be applied to water treatment, it must have a basically excellent permeation performance and an excellent pressure resistance and mechanical strength. However, the hollow fiber membrane has insufficient mechanical strength due to the nature of the porous structure. As part of efforts to increase the mechanical strength of hollow fiber membranes, attempts have been made to reinforce hollow fiber membranes using tubular knitted fabrics.
관형의 편물로 보강된 복합 중공사막의 예들이, 예를 들어 미국 특허 제6,354,444호 및 미국 특허 제8,201,485호에 개시되어 있다.Examples of composite hollow fiber membranes reinforced with tubular knit fabrics are disclosed, for example, in U.S. Patent No. 6,354,444 and U.S. Patent No. 8,201,485.
미국 특허 제6,354,444호 및 미국 특허 제8,201,485호는 지지체인 관형 편물의 외표면 상에 고분자막을 코팅함으로써 제조되는 복합 중공사막을 개시하고 있다. U.S. Patent No. 6,354,444 and U.S. Patent No. 8,201,485 disclose a composite hollow fiber membrane produced by coating a polymeric membrane on the outer surface of a tubular knit fabric as a support.
그러나, 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 필라멘트들로 형성되는 관형 편물(110)을 지지체로 사용할 경우, 그 외표면에 존재하는 모우(mow)(111) 및/또는 루프(loop)(112)가 고분자막(120)을 관통하여 노출됨으로써 복합 중공사막(100)의 리크(leak) 포인트를 야기할 수 있다(즉, 상기 고분자막 내 핀홀/디펙트가 발생할 수 있다). 따라서, 이러한 모우(111) 및/또는 루프(112)의 존재는 복합 중공사막(100)의 내압성 및 내구성에 악영향을 미친다.1, when the tubular knitted
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 복합 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a composite hollow fiber membrane capable of preventing problems caused by limitations and disadvantages of the related art and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 관점은, 우수한 수투과도 및 박리강도를 갖는 동시에 고분자막 내의 핀홀/디펙트 발생이 최소화된 복합 중공사막을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a composite hollow fiber membrane having excellent water permeability and peel strength and minimizing the occurrence of pinholes / defects in a polymer membrane.
본 발명의 다른 관점은, 우수한 수투과도 및 박리강도를 갖는 동시에 고분자막 내의 핀홀/디펙트 발생이 최소화된 복합 중공사막의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method for producing a composite hollow fiber membrane having excellent water permeability and peel strength and minimizing the occurrence of pinholes / defects in a polymer membrane.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Other features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, or may be learned by those skilled in the art from the description.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 튜브형 고분자 발포체; 및 상기 튜브형 고분자 발포체의 외표면 상에 코팅되어 있는 고분자막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막이 제공된다.According to one aspect of the present invention as described above, a tubular polymer foam; And a polymer membrane coated on the outer surface of the tubular polymer foam.
상기 튜브형 고분자 발포체는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The tubular polymer foam may be formed of at least one of polyurethane, polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinylidene fluoride (PVDF).
상기 튜브형 고분자 발포체는 20 내지 80 배의 발포 배율을 갖는 폴리우레탄 발포체, 10 내지 70 배의 발포 배율을 갖는 폴리에틸렌 발포체, 10 내지 70 배의 발포 배율을 갖는 폴리프로필렌 발포체, 10 내지 60 배의 발포 배율을 갖는 폴리스티렌 발포체, 및 5 내지 40 배의 발포 배율을 갖는 폴리비닐리덴플루오라이드 발포체 중 어느 하나일 수 있다.The tubular polymer foam is preferably a polyurethane foam having a foaming magnification of 20 to 80 times, a polyethylene foam having a foaming magnification of 10 to 70 times, a polypropylene foam having a foaming magnification of 10 to 70 times, a foaming magnification of 10 to 60 times , And a polyvinylidene fluoride foam having an expansion ratio of 5 to 40 times.
상기 튜브형 고분자 발포체는 1.0 내지 2.0 mm의 외경 및 0.1 내지 0.7 mm의 두께를 가질 수 있다.The tubular polymer foam may have an outer diameter of 1.0 to 2.0 mm and a thickness of 0.1 to 0.7 mm.
상기 고분자막은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The polymer membrane may be formed of at least one selected from the group consisting of a polysulfone resin, a polyether sulfone resin, a sulfonated polysulfone resin, a polyvinylidene fluoride (PVDF) resin or a polyacrylonitrile (PAN) resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin and a polyesterimide resin Or the like.
본 발명의 다른 관점에 따라, 튜브형 고분자 발포체를 준비하는 단계; 및 상기 튜브형 고분자 발포체의 외표면 상에 고분자막을 코팅하는 단계를 포함하는 복합 중공사막의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polymer foam, comprising: preparing a tubular polymer foam; And coating a polymer film on the outer surface of the tubular polymer foam.
상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는, 제1 고분자를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계; 관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및 상기 제1 도프가 상기 관형 노즐을 통과할 때 상기 제1 도프에 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.The preparation of the tubular polymeric foam comprises: preparing a first dope comprising a first polymer; Radiating the first dope through a tubular nozzle; And injecting a gas into the first dope as the first dope passes through the tubular nozzle.
대안적으로, 상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는, 제1 고분자 및 기공 형성제를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계; 관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및 상기 방사된 제1 도프로부터 상기 기공 형성제를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the step of preparing the tubular polymeric foam comprises the steps of: preparing a first dope comprising a first polymer and a pore-forming agent; Radiating the first dope through a tubular nozzle; And removing the pore-former from the first dope.
대안적으로, 상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는, 제1 고분자용 전구체 및 발포제를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계; 관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및 상기 방사된 제1 도프를 응고시키는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the preparation of the tubular polymeric foam may comprise the steps of: preparing a first dope comprising a precursor for the first polymer and a foaming agent; Radiating the first dope through a tubular nozzle; And coagulating the emitted first dope.
상기 고분자막 코팅 단계 전에, 상기 튜브형 고분자 발포체를 열처리하는 단계가 더 수행될 수 있다.The step of thermally treating the tubular polymer foam may be further performed before the polymer membrane coating step.
상기 열처리 단계는 50 내지 200 ℃에서 1 내지 60 초 동안 수행될 수 있다.The heat treatment step may be performed at 50 to 200 DEG C for 1 to 60 seconds.
상기 고분자막 코팅 단계는, 제2 고분자를 포함하는 방사용액을 준비하는 단계; 상기 튜브형 고분자 발포체를 이중 관형 노즐의 내측 관을 통과시키는 단계; 및 상기 이중 관형 노즐의 외측 관을 통해 상기 방사용액을 방사하는 단계를 포함할 수 있다.The polymer film coating step may include: preparing a spinning solution containing a second polymer; Passing the tubular polymeric foam through an inner tube of a double tubular nozzle; And radiating the spinning solution through an outer tube of the double tubular nozzle.
상기 고분자막 코팅 단계 전에 상기 튜브형 고분자 발포체를 50 내지 200 ℃로 유지되는 오븐을 통과시키는 단계가 더 수행될 수 있다.The tubular polymer foam may be passed through an oven maintained at 50 to 200 DEG C before the polymer membrane coating step.
상기 튜브형 고분자의 오븐 통과 단계와 상기 코팅 단계는 연속적으로 수행될 수 있다.The oven passing step and the coating step of the tubular polymer may be performed continuously.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
본 발명에 의하면, 관형 고분자 탄성체가 그 외표면에 코팅된 고분자막을 관통하는 그 어떠한 모우 및/또는 루프를 갖지 않기 때문에 리크(leak) 포인트 발생이 방지되거나 최소화될 수 있고, 그 결과 복합 중공사막이 우수한 내압성 및 내구성을 가질 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent or minimize the occurrence of leak points because the tubular polymer elastomer does not have any molds and / or loops passing through the polymer membrane coated on its outer surface, Excellent pressure resistance and durability can be obtained.
또한, 소정 범위의 발포 배율을 갖는 관형 고분자 탄성체를 보강물로 사용함으로써 우수한 수투과도를 갖는 복합 중공사막이 제공될 수 있다.Further, by using a tubular polymeric elastomer having a certain expansion ratio as a reinforcing material, a composite hollow fiber membrane having excellent water permeability can be provided.
또한, 관형 고분자 탄성체의 외표면 상에 고분자막을 코팅하기 전에 상기 관형 고분자 탄성체를 적절히 열처리함으로써 우수한 박리강도를 갖는 복합 중공사막이 제공될 수 있다.Also, a composite hollow fiber membrane having excellent peel strength can be provided by properly heat-treating the tubular polymer elastomer before coating the polymer membrane on the outer surface of the tubular polymer elastomer.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 종래기술의 복합 중공사막의 단면을 개략적으로 보여주고,
도 2는 본 발명의 복합 중공사막의 단면을 개략적으로 보여주고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형 고분자 탄성체의 제조 방법을 개략적으로 보여주고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관형 고분자 탄성체의 제조 방법을 개략적으로 보여주고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관형 고분자 탄성체의 제조 방법을 개략적으로 보여주며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 관형 고분자 탄성체의 외표면에 고분자막을 코팅하는 방법을 개략적으로 보여준다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 schematically shows a cross-section of a conventional composite hollow fiber membrane,
2 schematically shows a cross section of the composite hollow fiber membrane of the present invention,
3 schematically shows a method of manufacturing a tubular polymeric elastomer according to an embodiment of the present invention,
4 schematically shows a method of manufacturing a tubular polymer elastomer according to another embodiment of the present invention,
FIG. 5 schematically shows a method of manufacturing a tubular polymer elastomer according to another embodiment of the present invention,
6 schematically shows a method of coating a polymer membrane on the outer surface of a tubular polymeric elastomer according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 복합 중공사막 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a composite hollow fiber membrane of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.
도 2는 본 발명에 따른 복합 중공사막의 단면을 개략적으로 보여준다.2 schematically shows a cross section of a composite hollow fiber membrane according to the present invention.
도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 복합 중공사막(200)은 보강재로서 기능을 하는 관형 고분자 발포체(210) 및 그 표면에 코팅된 고분자막(polymer film)(220)을 포함한다.As illustrated in FIG. 2, the composite
상기 튜브형 고분자 발포체(210)는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The tubular
상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 발포 배율은 보강재에 요구되는 기계적 강도는 물론이고 복합 중공사막(200)의 수투과도에 미치는 영향을 고려하여 상기 튜브형 고분자 발포체(210)를 형성하는 물질별로 적절한 범위로 조절되어야 한다. 상기 발포 배율은 상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 외관 밀도를 발포 전의 고분자의 밀도로 나눔으로써 산출된다.The expansion ratio of the tubular
본 발명의 일 실시예에 따른 튜브형 고분자 발포체(210)의 물질별 발포 배율은 다음과 같다.The expansion ratio of the tubular
i) 폴리우레탄 발포체: 20 내지 80 배의 발포 배율i) Polyurethane foam: 20- to 80-fold expansion ratio
ii) 폴리에틸렌 발포체: 10 내지 70 배의 발포 배율ii) Polyethylene foam: 10- to 70-fold expansion ratio
iii) 폴리프로필렌 발포체: 10 내지 70 배의 발포 배율iii) Polypropylene foam: 10- to 70-fold expansion ratio
iv) 폴리스티렌 발포체: 10 내지 60 배의 발포 배율iv) Polystyrene foam: 10- to 60-fold expansion ratio
v) 폴리비닐리덴플루오라이드 발포체: 5 내지 40 배의 발포 배율v) Polyvinylidene fluoride foam: 5 to 40 times expansion ratio
본 발명의 일 실시예에 따른 튜브형 고분자 발포체(210)는 1.0 내지 2.0 mm의 외경을 갖는다. 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경이 1.0 mm 미만일 경우에는 복합 중공사막(200)의 내경까지도 과도하게 작아져서 너무 낮은 투과 유량을 야기하게 된다. 반대로, 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경이 2.0 mm를 초과하게 되면 한 다발의 복합 중공사막들(200)의 단면들이 일정 면적을 차지할 때 상기 복합 중공사막(200) 다발의 막면적이 유의미하게 증가될 수 없다.The
한편, 복합 중공사막(200) 다발의 막면적을 증가시키기 위해서는 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경을 작게 하는 것도 중요하지만, 이에 못지않게 중요한 것이 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께를 얇게 하는 것이다. 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경이 작아지면서 그 내경도 역시 비례하여 작아질 경우 복합 중공사막(200)의 투과 유량 증대를 기대할 수 없기 때문이다. In order to increase the membrane area of the composite
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경에 대한 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께 비율은 15 내지 35 %이다.Thus, according to one embodiment of the present invention, the thickness ratio of the tubular
튜브형 고분자 발포체(210)의 외경에 대한 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께 비율이 35%를 초과하면, 즉 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께가 그 외경에 비해 지나치게 두꺼우면, 튜브형 고분자 발포체(210)의 내경이 작아져 복합 중공사막(200)의 중공을 따라 흐르는 여과수 흐름이 작아질 뿐만 아니라 복합 중공사막(200)의 두께 증가로 인해 막을 투과하는 유체의 양 자체도 작아지는 문제점이 발생한다. If the thickness ratio of the tubular
반대로, 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경에 대한 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께 비율이 15% 미만이면, 즉 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께가 그 외경에 비해 지나치게 얇으면 기계적 강도 저하로 인해 튜브형 고분자 발포체(210)의 보강재로서의 기능이 담보될 수 없게 된다.On the other hand, if the ratio of the thickness of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 튜브형 고분자 발포체(210)은 1.0 내지 2.0 mm의 외경 및 0.1 내지 0.7 mm의 두께를 갖는다. Thus, according to one embodiment of the present invention, the tubular
본 발명에서 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경, 내경 및 두께는 다음과 같은 방법에 의해 측정된다.In the present invention, the outer diameter, inner diameter and thickness of the
FE-SEM 단면 절취용 마이크로톰(microtome)으로 튜브형 고분자 발포체(210)를 임의의 지점에서 그 길이방향에 수직으로 잘라 단면 샘플을 얻은 후 FE-SEM으로 단면을 분석한다. 외경 및 내경 각각의 최장 길이와 최단 길이 사이의 편차가 20% 이내인 샘플 5개를 선택한다. 선택된 각 샘플의 외경은 최장 외경 및 최단 외경의 평균치로 결정되고, 내경은 최장 내경 및 최단 내경의 평균으로 결정된다. 5개 샘플들의 외경 및 내경을 각각 산술 평균함으로써 튜브형 고분자 발포체(210)의 외경 및 내경이 최종적으로 구해진다. 튜브형 고분자 발포체(210)의 두께(평균 두께를 의미함)는 외경과 내경의 차이이다.An FE-SEM microtome is used to cut a
상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 외표면 상에 코팅된 상기 고분자막(220)은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상기 고분자막(220)은 치밀한 구조의 스킨층과 스폰지 구조의 내층으로 구성될 수 있다. 상기 스킨층에는 공경이 0.01∼1㎛인 미세공들이 형성되어 있고, 상기 내층에는 공경이 10㎛ 이하, 더욱 바람직하기로는 공경이 5㎛ 이하인 미세공들이 형성되어 있다.The
본 발명의 고분자막(220)의 내층에는 10㎛를 초과하는 결손부위, 다시말해 공경이 10㎛를 초과하는 미세공들이 존재하지 않는다. 내층에 10㎛를 초과하는 결손부위가 존재할 경우에는 여과신뢰도가 크게 감소될 수 있다. 스폰지 구조의 내층에 형성된 미세공의 공경들은 복합 중공사막(200)의 중심방향으로 갈수록 점진적으로 증대되는 것이 더욱 바람직하다.In the inner layer of the
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고분자막(220)의 두께는 0.3mm 이하이다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 중공사막(200)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the composite
본 발명의 복합 중공사막(200)의 제조방법은, 튜브형 고분자 발포체(210)를 준비하는 단계 및 상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 외표면 상에 고분자막(220)을 코팅하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing the composite
상기 튜브형 고분자 발포체(210)는 압출 성형을 통해 연속적으로 제조될 수 있다. The tubular
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 튜브형 고분자 발포체(210) 제조 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플루오라이드 중에서 선택된 제1 고분자를 포함하는 제1 도프가 준비된다. 예를 들어, 상기 제1 고분자를 용융시킴으로써 상기 제1 도프를 제조할 수 있다.According to a first embodiment of the present invention, a first dope comprising a first polymer selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinylidene fluoride is prepared. For example, the first dope may be produced by melting the first polymer.
이어서, 도 3에 예시된 바와 같이, 관형 노즐(330)을 통해 상기 제1 도프가 방사된다. 상기 제1 도프가 상기 관형 노즐(330)을 통과할 때 상기 제1 도프에 가스, 예를 들어 질소 가스, 이산화탄소 가스 등의 무기 가스가 분사됨으로써 발포가 수행된다. The first dope is then emitted through the
상기 방사된 제1 도프가 공냉에 의해 응고됨으로써 튜브형의 폴리우레탄 발포체(210)가 형성된다.The radiating first dope is solidified by air cooling to form a
상기 무기 가스의 분사량 및/또는 분사 속도를 조절함으로써 최종적으로 얻어지는 튜브형 고분자 발포체(210)의 발포 배율이 조절될 수 있다.By controlling the injection amount of the inorganic gas and / or the injection speed, the expansion ratio of the finally obtained tubular
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플루오라이드 중에서 선택된 제1 고분자 및 기공 형성제를 포함하는 제1 도프가 준비된다. 예를 들어, 상기 제1 고분자를 용융시킨 후 기공 형성제를 첨가함으로써 상기 제1 도프를 제조할 수 있다.According to a second embodiment of the present invention, a first dope comprising a first polymer selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinylidene fluoride and a pore-former is prepared. For example, the first dope may be prepared by melting the first polymer and then adding a pore-forming agent.
이어서, 도 4에 예시된 바와 같이, 관형 노즐(310)을 통해 상기 제1 도프가 방사된다. 상기 방사된 제1 도프가 응고조(321) 내의 응고액(322)을 통과하면서 상기 기공 형성제가 제거됨과 동시에 상기 제1 도프가 응고되고, 튜브형의 폴리우레탄 발포체(210)가 형성된다. The first dope is then emitted through the
상기 응고액(322)은 상기 기공 형성제의 용출에 적절한 용액인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 기공 형성제가 폴리(알킬렌카보네이트), 폴리(알킬렌옥사이드), 폴리(디알킬실록산), 아크릴 수지 등과 같이 고분자일 경우 상기 응고액은 유기용매이고, 상기 기공 형성제가 탄산리튬, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 염화리튬 등의 알칼리 금속 탄산염일 경우 상기 응고는 물을 통해 이루어질 수 있다.The coagulating
상기 기공 형성제의 상기 제1 도포 내 함량을 조절함으로써 최종적으로 얻어지는 튜브형 고분자 발포체(210)의 발포 배율이 조절될 수 있다.The expansion ratio of the finally obtained tubular
본 발명의 제3 실시예에 의하면, 먼저 제1 고분자용 전구체 및 발포제를 포함하는 제1 도프가 준비된다. 상기 제1 고분자는 폴리우레탄일 수 있다. 예를 들어, 폴리올, 디이소시아네이트, 촉매, 정포제, 가교제 및 발포제를 혼합함으로써 상기 제1 도프를 제조할 수 있다.According to the third embodiment of the present invention, first a first dope including the first polymer precursor and the foaming agent is prepared. The first polymer may be polyurethane. For example, the first dope can be prepared by mixing a polyol, a diisocyanate, a catalyst, a foam stabilizer, a crosslinking agent, and a foaming agent.
상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올일 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG) 등이 상기 폴리올로서 사용될 수 있다.The polyol may be a polyether polyol or a polyester polyol. Specifically, polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), and the like can be used as the polyol.
상기 디이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 또는 이소포론디이소시아네이트일 수 있다.The diisocyanate may be toluene diisocyanate, methylenediphenyl diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, or isophorone diisocyanate.
상기 폴리올과 디이소시아네이트는 이소시아네이트 당량/폴리올 당량의 백분율 인덱스가 60 내지 130 범위, 바람직하게는 80 내지 120 범위로 사용될 수 있다.The polyol and the diisocyanate may be used in the range of 60 to 130, preferably 80 to 120, in terms of the isocyanate equivalent / polyol equivalent percentage index.
상기 촉매는 아민 촉매, 또는 아민 촉매와 주석 촉매의 혼합 촉매일 수 있으며, 상기 제1 도프 내에 0.2 내지 3.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The catalyst may be an amine catalyst or a mixed catalyst of an amine catalyst and a tin catalyst, and may be contained in an amount of 0.2 to 3.5% by weight in the first dope.
상기 정포제는 발포체의 표면장력을 낮추고 혼합성을 증가시키기 위한 것으로서 실리콘 계면활성제일 수 있으며, 상기 제1 도프 내에 0.2 내지 3.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The foam stabilizer may be a silicone surfactant for lowering the surface tension of the foam and increasing the mixing property, and may be contained in an amount of 0.2 to 3.5% by weight in the first dope.
상기 가교제는 고분자 형성을 위한 가교반응을 촉진하기 위한 것으로서 디올, 트리올, 또는 디아민일 수 있으며, 상기 제1 도프 내에 0.2 내지 3.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The cross-linking agent may be a diol, a triol, or a diamine in order to accelerate a cross-linking reaction for forming a polymer. The cross-linking agent may be contained in the first dope in an amount of 0.2 to 3.5% by weight.
상기 발포제는 우레탄 반응 과정에서 발포를 일으켜 부피를 팽창시키는 역할을 하는 것으로서 물, 아조디카본아미드(azodicarbonamide)(ADCA), 염화메틸렌, 액상 이산화탄소, n-펜탄, 이소펜탄, 또는 수소화염화불화탄소(hydrogenated chlorofluorocarbon)일 수 있으며, 상기 제1 도프 내에 0.5 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The foaming agent acts to expand the foam by causing foaming in the urethane reaction process. The blowing agent is preferably used in an amount of from about 0.1 to about 10 parts by weight based on 100 parts by weight of water, azodicarbonamide (ADCA), methylene chloride, liquid carbon dioxide, n-pentane, isopentane, hydrogenated chlorofluorocarbon), and may be contained in an amount of 0.5 to 20% by weight in the first dope.
이어서, 도 5에 예시된 바와 같이, 관형 노즐(310)을 통해 상기 제1 도프가 방사되고, 상기 방사된 제1 도프가 응고됨으로써 튜브형의 고분자 발포체(210)가 형성된다.Then, as illustrated in FIG. 5, the first dope is radiated through the
상기 발포제의 상기 제1 도포 내 함량을 조절함으로써 상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 발포 배율을 20 내지 80 배로 조절할 수 있다.By controlling the content of the foaming agent in the first coating, the foaming magnification of the
상기 튜브형 고분자 발포체(210)가 위와 같이 일단 제조되면, 그 외표면 상에 고분자막(220)을 코팅하는 단계가 수행된다. 상기 코팅 단계는 이중 관형 노즐을 이용하여 수행될 수 있다. Once the
상기 고분자막(220) 코팅 단계 전에, 상기 튜브형 고분자 발포체(210)를 열처리하는 단계가 더 수행될 수 있다. 상기 열처리 단계는 50 내지 200 ℃에서 1 내지 60 초 동안 수행될 수 있다.The step of heat-treating the tubular
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 고분자막(220) 코팅 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of coating the
먼저, 제2 고분자를 포함하는 방사용액을 준비한다. 상기 제2 고분자는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 폴리에스테르이미드일 수 있다.First, a spinning solution containing the second polymer is prepared. Wherein the second polymer is selected from the group consisting of a polysulfone resin, a polyether sulfone resin, a sulfonated polysulfone resin, a polyvinylidene fluoride (PVDF) resin or a polyacrylonitrile (PAN) resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, Ester imide.
상기 방사용액은 상기 제2 고분자와 함께, 첨가제인 폴리비닐피롤리돈 및/또는 친수성 화합물을 유기용매에 용해하여 제조한다. 상기 방사용액은 10~50 중량%의 제2 고분자, 1∼30 중량%의 첨가제(폴리비닐피롤리돈 및/또는 친수성 화합물), 및 20~89 중량%의 유기용매를 포함할 수 있다. The spinning solution is prepared by dissolving polyvinylpyrrolidone and / or a hydrophilic compound, which is an additive, together with the second polymer in an organic solvent. The spinning solution may contain 10 to 50 wt% of a second polymer, 1 to 30 wt% of an additive (polyvinylpyrrolidone and / or hydrophilic compound), and 20 to 89 wt% of an organic solvent.
상기 유기용매로는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 이들의 혼합액이 사용될 수 있다.As the organic solvent, dimethylacetamide, dimethylformamide or a mixture thereof may be used.
상기 친수성 화합물로는 물 또는 글리콜류 화합물, 더욱 바람직하기로는 분자량 2,000 이하인 폴리에틸렌 글리콜이 사용될 수 있다. 친수성 화합물은 방사용액의 안정성을 저하시키는 역할을 하므로 고분자막(220)에 스폰지형 구조가 발현될 가능성을 상대적으로 높인다. 즉, 방사용액의 안정성이 높을수록 고분자막(220) 내부에 결손부위(공경이 10㎛를 초과하는 미세공)가 형성되어 핑거형(Finger-like) 구조가 되기 쉬으므로, 첨가제로서 물 또는 글리콜류 화합물과 같은 친수성 화합물을 첨가함으로써 방사용액의 안정성을 저하시킴과 동시에 고분자막(220)을 친수화시켜 복합 중공사막(200)의 수투과도를 증가시킬 수 있다.As the hydrophilic compound, water or a glycol compound, more preferably polyethylene glycol having a molecular weight of 2,000 or less, may be used. Since the hydrophilic compound serves to lower the stability of the spinning solution, the possibility that the sponge-like structure is expressed in the
도 6에 예시된 바와 같이, 상기 방사용액을 상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 외표면 상에 도포하기 위하여, 상기 튜브형 고분자 발포체(210)를 50 내지 200 ℃로 유지되는 오븐(410)을 통과시킨 후 이중 관형 노즐(420)의 내측 관을 통과시킨다.6, in order to apply the spinning solution on the outer surface of the
상기 튜브형 고분자 발포체(210)가 상기 이중 관형 노즐(420)의 내측 관을 통과할 때 상기 이중 관형 노즐(420)의 외측 관을 통해 상기 방사용액을 방사함으로써 상기 방사용액이 상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 외표면 상에 도포된다. When the
이어서, 상기 도포된 방사용액이 튜브형 고분자 발포체(210)와 함께 이중 관형 노즐(420)로부터 공기 중으로 토출된 후 응고액 내에서 응고된다. 이어서, 수세 및 건조 공정이 순차적으로 수행된다.Then, the applied spinning solution is discharged from the double
튜브형 고분자 발포체(210) 외표면 상에 고분자막(220)을 일정한 두께로 균일하게 코팅하기 위해서는 튜브형 고분자 발포체(210)의 진행속도와 이중 관형 노즐(420)의 외측 관 내로 유입되는 방사용액 양의 균형이 맞아야 하며, 이를 방사용액 공급속도(Q)와 튜브형 고분자 발포체(210)의 속도(υ)로 표현한 관계식은 다음과 같다.In order to uniformly coat the
[여기서 Q는 시간당 공급되는 방사용액의 양, ρ는 방사용액의 밀도, υ는 튜브형 고분자 발포체의 진행속도, D o 는 튜브형 고분자 발포체의 외경, T는 코팅되는 방사용액의 두께임.]Where Q is the amount of spinning solution supplied per hour, ρ is the density of the spinning solution, v is the speed of tubular polymer foam, D o is the outer diameter of the tubular polymeric foam, and T is the thickness of the coating solution to be coated.
위의 식에서 알 수 있듯이, 고분자막(220)의 두께는 방사용액의 공급량, 방사용액의 밀도, 튜브형 고분자 발포체(210)의 진행속도 등을 이용하여 조절될 수 있다.As can be seen from the above equation, the thickness of the
상기 튜브형 고분자 발포체(210)의 오븐(410) 통과 단계와 상기 이중 관형 노즐(420)을 이용한 코팅 단계는 연속적으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기 튜브형 고분자 발포체(210)가 50 내지 200 ℃에서 열처리된 직후에 그 외표면에 상기 고분자막(220)이 코팅되기 때문에, 본 발명의 복합 중공사막(200)은 3% 이하의 낮은 열수수축율을 나타낼 뿐만 아니라 상기 튜브형 고분자 발포체(210)와 고분자막(220) 사이의 접착이 강화되어 1 내지 5 MPa의 우수한 박리강도를 나타낸다.
The step of passing the
이하, 실시예들 및 비교예들을 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.
보강재의 제조Manufacture of stiffeners
실시예Example 1 One
46 중량%의 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 51 중량%의 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 0.3 중량%의 아민 촉매, 0.8 중량%의 정포제(실리콘 계면활성제), 0.5 중량%의 가교제(트리올), 및 1.5 중량%의 발포제(물)를 포함하는 제1 도프를 제조하였다. TDI 당량/PEG 당량의 백분율 인덱스는 110이었다.(TDI), 0.3% by weight of an amine catalyst, 0.8% by weight of a foaming agent (silicone surfactant), 0.5% by weight of a crosslinking agent (triol), 46% by weight of polyethylene glycol (PEG), 51% by weight of toluene diisocyanate And 1.5% by weight of a blowing agent (water). The percentage index of TDI equivalents / PEG equivalents was 110.
이어서, 관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사한 후 공냉 방식으로 응고시킴으로써 1.3mm의 외경, 0.2mm의 두께 및 50배의 발포 배율을 갖는 튜브형 고분자 발포체를 완성하였다.Then, the first dope was radiated through a tubular nozzle and then solidified by an air cooling method, thereby completing a tubular polymer foam having an outer diameter of 1.3 mm, a thickness of 0.2 mm and an expansion ratio of 50 times.
실시예Example 2 2
폴리에틸렌을 용융시킴으로써 제1 도프를 제조하였다. 이어서, 관형 노즐(을 통해 상기 제1 도프를 방사하였다. 상기 제1 도프가 상기 관형 노즐을 통과할 때 상기 제1 도프에 질소 가스를 분사함으로서 발포 공정을 수행하였다. 상기 방사된 제1 도프가 공냉에 의해 응고됨으로써 1.4mm의 외경, 0.3mm의 두께 및 50배의 발포 배율을 갖는 튜브형 폴리우레탄 발포체가 완성되었다. The first dope was prepared by melting polyethylene. Then, the first dope was radiated through the tubular nozzle, and the foaming process was performed by injecting nitrogen gas into the first dope as the first dope passed through the tubular nozzle. By solidification by air cooling, a tubular polyurethane foam having an outer diameter of 1.4 mm, a thickness of 0.3 mm and an expansion ratio of 50 times was completed.
실시예Example 3 3
폴리에틸렌을 용융시킨 후 기공 형성제로서 염화리튬을 첨가함으로써 제1 도프를 제조하였다. 이어서, 관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하였다. 공기 중으로 토출된 제1 도프가 물을 통과하면서 상기 기공 형성제가 제거됨과 동시에 상기 제1 도프가 응고됨으로써 1.3mm의 외경, 0.2mm의 두께 및 40배의 발포 배율을 갖는 튜브형의 폴리우레탄 발포체가 완성되었다. After the polyethylene was melted, a first dope was prepared by adding lithium chloride as a pore former. Then, the first dope was radiated through the tubular nozzle. The first dope discharged into the air passes through water to remove the pore forming agent and at the same time the first dope is solidified to complete tubular polyurethane foam having an outer diameter of 1.3 mm, a thickness of 0.2 mm and a foaming magnification of 40 times .
비교예 1 Comparative Example 1
0.31 데니어의 섬도를 갖는 PET 모노필라멘트 200개로 이루어진 세섬도 필라멘트 2 개와 2 데니어의 섬도를 갖는 PET 모노필라멘트 72 개로 이루어진 중섬도 필라멘트 1 개를 합사하여 원사를 제조하였다. 이와 같은 원사 20 개를 사용하여 1.7 mm의 외경 및 0.4 mm의 두께를 갖는 관형편물을 제조하였다.A yarn was produced by joining two filaments composed of 200 filament monofilaments having a fineness of 0.31 denier and one filament having 72 filament monofilaments having a fineness of 2 denier. Using these 20 yarns, a tubular knitted fabric having an outer diameter of 1.7 mm and a thickness of 0.4 mm was produced.
비교예Comparative Example 2 2
0.31 데니어의 섬도를 갖는 PET 모노필라멘트 200 개로 이루어진 세섬도 필라멘트 6개를 합사하여 원사를 제조하였다. 이와 같은 원사 20 개를 사용하여 1.9 mm의 외경 및 0.6 mm의 두께를 갖는 관형편물을 제조하였다.Six filament filaments consisting of 200 PET monofilaments with a fineness of 0.31 denier were folded together to produce yarns. Using these 20 yarns, a tubular knitted fabric having an outer diameter of 1.9 mm and a thickness of 0.6 mm was produced.
복합 중공사막의 제조Preparation of composite hollow fiber membrane
실시예Example 4 4
폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 17중량%, 폴리비닐피롤리돈 9중량% 및 폴리에틸렌글리콜 10중량%를 64중량%의 디메틸포름아미드(유기용매)에 교반하면서 용해시켜 투명한 방사용액을 제조하였다. 이어서, 상기 방사용액을 이중 관형 노즐의 외측 관(직경: 2.38mm)을 포함하는 이중 관형 노즐에 공급함과 동시에 실시예 1에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체를 상기 이중 관형 노즐 내측 관으로 통과시켜 상기 튜브형 고분자 발포체 외표면에 방사용액을 코팅한 다음, 이를 공기 중으로 토출하였다. 이때 방사용액의 공급속도에 대한 튜브형 고분자 발포체의 진행속도 비(k)는 750g/㎡ 로 세팅되었다. 방사용액이 코팅된 튜브형 고분자 발포체를 10cm의 에어갭을 통과시킨 후 35℃의 응고조 및 세정조를 순차적으로 통과시킨 후 권취하여 복합 중공사막을 제조하였다. 튜브형 고분자 발포체에 코팅된 고분자막은 0.2 mm의 두께를 가졌다.17% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF), 9% by weight of polyvinylpyrrolidone and 10% by weight of polyethylene glycol were dissolved in 64% by weight of dimethylformamide (organic solvent) while stirring to prepare a transparent decanter. Next, the spinning solution was supplied to a double tubular nozzle including an outer tube (diameter: 2.38 mm) of a double tubular nozzle, and the tubular polymer foam produced according to Example 1 was passed through the inner tubular tube of the double tubular nozzle, The outer surface of the polymer foam was coated with a spinning solution, which was then discharged into the air. At this time, the progress speed ratio (k) of the tubular polymer foam to the supply rate of the spinning solution was set to 750 g / m 2. The tubular polymer foam coated with the spinning solution was passed through an air gap of 10 cm, and then passed through a coagulation tank and a washing tank at 35 ° C in order and wound to produce a composite hollow fiber membrane. The polymer membrane coated on the tubular polymer foam had a thickness of 0.2 mm.
실시예Example 5 5
실시예 1에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체 대신에 실시예 2에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체를 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 중공사막을 제조하였다.A composite hollow fiber membrane was prepared in the same manner as in Example 4, except that the tubular polymer foam prepared in Example 2 was used in place of the tubular polymer foam prepared in Example 1.
실시예Example 6 6
실시예 1에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체 대신에 실시예 3에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체를 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 중공사막을 제조하였다.A composite hollow fiber membrane was prepared in the same manner as in Example 4, except that the tubular polymer foam prepared in Example 3 was used in place of the tubular polymer foam prepared in Example 1.
실시예Example 7 7
튜브형 고분자 발포체를 상기 이중 관형 노즐 내측 관으로 통과시키기 직전에 오븐을 통과시킴으로써 120℃에서 30초 동안 열처리를 수행하였다는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 중공사막을 제조하였다.A composite hollow fiber membrane was prepared in the same manner as in Example 4, except that the tubular polymer foam was heat-treated at 120 ° C for 30 seconds by passing it through an oven just before passing through the inner tubular portion of the double tubular nozzle.
비교예Comparative Example 3 3
실시예 1에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체 대신에 비교예 1에 의해 제조된 관형편물을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 중공사막을 제조하였다.A composite hollow fiber membrane was prepared in the same manner as in Example 4, except that the tubular polymer fabricated in Example 1 was replaced by the tubular fabric fabricated in Comparative Example 1, instead of the tubular polymer foam.
비교예Comparative Example 4 4
실시예 1에 의해 제조된 튜브형 고분자 발포체 대신에 비교예 2에 의해 제조된 관형편물을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합 중공사막을 제조하였다.
A composite hollow fiber membrane was prepared in the same manner as in Example 4 except that a tubular knitted fabric manufactured by Comparative Example 2 was used in place of the tubular polymer foam prepared in Example 1.
실시예 4 내지 7 및 비교예 3과 4에 의해 각각 제조된 복합 중공사막들의 수투과도, 막 완결성 및 박리강도를 다음의 방법들에 의해 각각 구하였고, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.The water permeability, membrane integrity and peel strength of the composite hollow fiber membranes prepared in Examples 4 to 7 and Comparative Examples 3 and 4 were determined by the following methods, respectively, and the results are shown in Table 1 below.
수투과도(Water permeability ( LpLp ))
직경 10mm 및 길이 170mm인 아크릴 튜브와 복합 중공사막 4가닥을 준비하였다. 상기 복합 중공사막을 160mm의 길이로 절단한 후 그 일단을 접착제로 밀봉하였다. 상기 복합 중공사막을 상기 아크릴 튜브에 넣은 후, 아크릴 튜브의 일 말단과 상기 복합 중공사막 사이를 밀봉하였다. 이어서, 아크릴 튜브에 순수를 넣고 질소압을 걸어 1분 동안 복합 중공사막을 투과하는 순수의 양을 측정하였다. 상기 수투과도(Lp)의 단위는 ml/(cm2×min×kg/cm2)이다.An acrylic tube having a diameter of 10 mm and a length of 170 mm and four composite hollow fiber membranes were prepared. The composite hollow fiber membrane was cut into a length of 160 mm, and one end thereof was sealed with an adhesive. The composite hollow fiber membrane was placed in the acrylic tube and then sealed between the one end of the acrylic tube and the composite hollow fiber membrane. Next, pure water was placed in an acrylic tube, and a nitrogen pressure was applied to measure the amount of pure water permeating the composite hollow fiber membrane for 1 minute. The unit of the water permeability (Lp) is ml / (cm 2 x min x kg / cm 2 ).
막 완결성(Membrane integrity ( BubbleBubble PointPoint ))
복합 중공사막 500 가닥을 4m 길이로 절단한 후, U자형 형태로 유지하여 절단 부위를 접착제로 고정하였다. U자형의 복합 중공사막을 물이 담긴 수조에 침지하였다. 접착제로 고정한 막의 단면을 통하여 펌프를 이용하여 30분 동안 물을 흡입한 후, 0.1kg/cm2 단위로 압력을 상승시키면서 질소압을 3분간 가하였다. 이때, 막 표면에 기포가 발생하는 압력을 기록하였다.500 strands of the composite hollow fiber membrane were cut to a length of 4 m and then kept in a U shape to fix the cut portion with an adhesive. The U-shaped composite hollow fiber membrane was immersed in a water bath. Water was sucked through the section of the membrane fixed with an adhesive for 30 minutes by using a pump, and then the pressure of nitrogen was raised for 3 minutes while the pressure was increased by 0.1 kg / cm 2 . At this time, the pressure at which bubbles were generated on the surface of the film was recorded.
박리강도Peel strength
보강재로부터 고분자막이 박리되는 순간의 하중을 인장시험기를 이용하여 측정하였고, 이를 전단력이 가해지는 면적(m2)으로 나누어 박리강도를 산출하였다. 구체적인 측정 조건들은 다음과 같다.The moment when the polymer membrane was peeled off from the stiffener was measured using a tensile tester, and the peel strength was calculated by dividing by the area (m 2 ) where the shear force was applied. The specific measurement conditions are as follows.
- 측정기기: 인스트론 4303- Measuring instrument: Instron 4303
- 로드셀(Load Cell): 1KN- Load Cell: 1KN
- 크로스헤드 속도(Crosshead Speed): 25mm/분- Crosshead Speed: 25 mm / min
- 파지거리: 50mm- Finger distance: 50mm
- 시편: 6mm 직경의 폴리프로필렌 튜브에 복합 중공사막 1가닥을 접착부 길이가 10cm가 되도록 폴리우레탄 수지로 접착, 고정하여 제조함.- Specimen: A polypropylene tube having a diameter of 6 mm was prepared by bonding one strand of a composite hollow fiber membrane with a polyurethane resin so that the length of the bonded portion was 10 cm.
* 박리강도(Pa) = 항복점의 하중(kg)/전단력이 가해지는 면적(m2)* Peel strength (Pa) = load at yield point (kg) / area applied by shear force (m 2 )
박리강도는 시편 인장시 코팅된 고분자막에 가해지는 단위면적당 전단력(shear strength)으로 정의되고, 전단력이 가해지는 면적(m2)은 "π×복합 중공사막의 외경(m)×복합 중공사막의 접착부의 길이(m)"로 계산된다.The peel strength is defined as the shear strength per unit area applied to the coated polymer membrane when the specimen is tensioned and the area (m 2 ) to which the shear force is applied is "π × outer diameter of the composite hollow fiber membrane (m) (M) "
(발포배율/필라멘트)Kinds
(Expansion ratio / filament)
(mm)Outer diameter
(mm)
(mm)thickness
(mm)
여부Heat treatment
Whether
(Lp)Water permeability
(Lp)
(kg/cm2)Bubble Point
(kg / cm 2 )
(Mpa)Peel strength
(Mpa)
200: 복합 중공사막
210: 튜브형 고분자 발포체
220: 고분자막
310, 330: 관형 노즐
321: 응고조
322: 응고액
410: 오븐
420: 이중 관형 노즐200: composite hollow fiber membrane 210: tubular polymer foam
220:
321: Coagulation bath 322: Coagulation solution
410: oven 420: double tubular nozzle
Claims (14)
상기 튜브형 고분자 발포체의 외표면 상에 코팅되어 있는 고분자막
을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.Tubular polymeric foam; And
The polymer film coated on the outer surface of the tubular polymer foam
Wherein the composite hollow fiber membrane comprises a hollow fiber membrane.
상기 튜브형 고분자 발포체는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.The method according to claim 1,
Wherein the tubular polymer foam is formed of at least one of polyurethane, polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinylidene fluoride (PVDF).
상기 튜브형 고분자 발포체는 20 내지 80 배의 발포 배율을 갖는 폴리우레탄 발포체, 10 내지 70 배의 발포 배율을 갖는 폴리에틸렌 발포체, 10 내지 70 배의 발포 배율을 갖는 폴리프로필렌 발포체, 10 내지 60 배의 발포 배율을 갖는 폴리스티렌 발포체, 및 5 내지 40 배의 발포 배율을 갖는 폴리비닐리덴플루오라이드 발포체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.The method according to claim 1,
The tubular polymer foam is preferably a polyurethane foam having a foaming magnification of 20 to 80 times, a polyethylene foam having a foaming magnification of 10 to 70 times, a polypropylene foam having a foaming magnification of 10 to 70 times, a foaming magnification of 10 to 60 times , And a polyvinylidene fluoride foam having an expansion ratio of 5 to 40 times. The composite hollow fiber membrane according to claim 1, wherein the polyvinylidene fluoride foam is a polyvinylidene fluoride foam.
상기 튜브형 고분자 발포체는 1.0 내지 2.0 mm의 외경 및 0.1 내지 0.7 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.The method according to claim 1,
Wherein the tubular polymer foam has an outer diameter of 1.0 to 2.0 mm and a thickness of 0.1 to 0.7 mm.
상기 고분자막은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막.The method according to claim 1,
The polymer membrane may be formed of at least one selected from the group consisting of a polysulfone resin, a polyether sulfone resin, a sulfonated polysulfone resin, a polyvinylidene fluoride (PVDF) resin or a polyacrylonitrile (PAN) resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin and a polyesterimide resin Wherein the hollow fiber membrane comprises at least one of the following.
상기 튜브형 고분자 발포체의 외표면 상에 고분자막을 코팅하는 단계
를 포함하는 복합 중공사막의 제조방법.Preparing a tubular polymer foam; And
Coating the polymer membrane on the outer surface of the tubular polymer foam;
Wherein the hollow fiber membrane has a thickness of 10 mm or less.
상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는,
제1 고분자를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계;
관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및
상기 제1 도프가 상기 관형 노즐을 통과할 때 상기 제1 도프에 가스를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.The method according to claim 6,
In preparing the tubular polymer foam,
Preparing a first dope comprising a first polymer;
Radiating the first dope through a tubular nozzle; And
And injecting gas into the first dope as the first dope passes through the tubular nozzle. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는,
제1 고분자 및 기공 형성제를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계;
관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및
상기 방사된 제1 도프로부터 상기 기공 형성제를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.The method according to claim 6,
In preparing the tubular polymer foam,
Preparing a first dope comprising a first polymer and a pore-forming agent;
Radiating the first dope through a tubular nozzle; And
And removing the pore-forming agent from the radiated first dope. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 튜브형 고분자 발포체의 준비 단계는,
제1 고분자용 전구체 및 발포제를 포함하는 제1 도프를 준비하는 단계;
관형 노즐을 통해 상기 제1 도프를 방사하는 단계; 및
상기 방사된 제1 도프를 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.The method according to claim 6,
In preparing the tubular polymer foam,
Preparing a first dope comprising a precursor for the first polymer and a foaming agent;
Radiating the first dope through a tubular nozzle; And
And coagulating the irradiated first dope. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 고분자막 코팅 단계 전에, 상기 튜브형 고분자 발포체를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.The method according to claim 6,
The method of manufacturing a composite hollow fiber membrane according to claim 1, further comprising the step of heat treating the tubular polymer foam before the polymer membrane coating step.
상기 열처리 단계는 50 내지 200 ℃에서 1 내지 60 초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the heat treatment step is performed at 50 to 200 DEG C for 1 to 60 seconds.
상기 고분자막 코팅 단계는,
제2 고분자를 포함하는 방사용액을 준비하는 단계;
상기 튜브형 고분자 발포체를 이중 관형 노즐의 내측 관을 통과시키는 단계; 및
상기 이중 관형 노즐의 외측 관을 통해 상기 방사용액을 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
In the polymer membrane coating step,
Preparing a spinning solution containing the second polymer;
Passing the tubular polymeric foam through an inner tube of a double tubular nozzle; And
And spinning the spinning solution through the outer tube of the double tubular nozzle.
상기 고분자막 코팅 단계 전에 상기 튜브형 고분자 발포체를 50 내지 200 ℃로 유지되는 오븐을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.13. The method of claim 12,
Further comprising the step of passing the tubular polymer foam through an oven maintained at 50 to 200 DEG C before the polymer membrane coating step.
상기 튜브형 고분자의 오븐 통과 단계와 상기 코팅 단계는 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 복합 중공사막의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the oven passing step and the coating step of the tubular polymer are continuously performed.
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