KR101732221B1 - Hollow fiber membrane and the method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내측에 통공이 형성되고 상기 통공 주위에 복수 개의 제1 방사공이 형성된 제1 환형블록; 및 상기 통공을 중심으로 상기 제1 환형블록의 외주면을 따라 회전하고, 복수 개의 제2 방사공이 형성된 제2 환형블록;을 포함하고, 상기 제2 환형블록은 일 방향으로 회전하고, 상기 제1 환형블록은 상기 제2 환형블록과 반대방향으로 회전하거나 무회전하는 방사구금을 이용하여 분리막을 제조하는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법에 관한 것이다. 상기 제조방법은 공정 효율성이 우수하며, 이로부터 제조된 중공사 분리막은 내구성, 고 내압성, 및 내오염성이 우수하다.A first annular block having a through hole formed therein and having a plurality of first radiation holes formed around the through hole; And a second annular block rotating along an outer peripheral surface of the first annular block about the through hole and having a plurality of second radial holes, the second annular block rotating in one direction, Wherein the separation membrane is manufactured using a spinneret rotating or rotating in a direction opposite to that of the second annular block. The production method is excellent in process efficiency, and the hollow fiber membrane produced therefrom is excellent in durability, high pressure resistance, and stain resistance.
Description
본 발명은 중공사 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 분리막 내부에 필라멘트가 보강된 중공사 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hollow fiber membrane, and more particularly, to a hollow fiber membrane in which a filament is reinforced in a separation membrane, and a method for manufacturing the hollow fiber membrane.
분리막은 분자의 크기, 또는 분자와 분리막 간의 반발력 등에 따라 물질을 분리하는 도구로서, 분리의 구동력은 압력, 농도 그리고 전위차 등이다. 분리막을 분리공정에 이용하였을 경우에 자동화가 간편하고 상변화와 고온처리 등이 수반되지 않는 장점이 있기 때문에, 환경오염방지시설 또는 화학공업의 분리공정들을 대체할 수 있는 기술로서 연구 및 이용되고 있다. 분리막의 종류에는 역삼투막, 나노여과막, 한외여과막(ultrafiltration membrane), 정밀여과막(microfiltration membrane), 이온교환막, 기체분리막, 투과증발막 등이 있다. The separation membrane is a device for separating substances according to the size of molecules or the repulsion between molecules and separator. The driving force of separation is pressure, concentration and potential difference. Since the separation membrane is used in the separation process, the automation is simple, and since it is not accompanied by the phase change and the high temperature treatment, it is studied and used as a technology to replace the separation process of the environmental pollution prevention facility or the chemical industry . Types of membranes include reverse osmosis membranes, nanofiltration membranes, ultrafiltration membranes, microfiltration membranes, ion exchange membranes, gas separation membranes, and pervaporation membranes.
일반적으로 모듈은 중공사 분리막 수백 내지 수천 개를 이용하여 제조된다. 모듈에서 단일 중공사 분리막이 손상되면 투과수가 오염되므로 이러한 중공사 분리막 손상은 심각한 문제가 될 수 있다. 일반적으로 투과수는 물이지만 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 투과수는 액체 중에 미세 입자를 함유하고 있는 현탁액 또는 분산액으로부터 상기 미세입자가 분리 가능한 액체이면 어느 것이라도 가능하다.Generally, the module is fabricated using hundreds to thousands of hollow fiber membranes. Damage to a single hollow fiber membrane in the module can result in contamination of the permeate water, and such fiber membrane damage can be a serious problem. Generally, permeated water is water, but is not limited thereto. That is, the permeated water may be any liquid or liquid from which the fine particles can be separated from a suspension or dispersion containing fine particles in the liquid.
현재까지 수많은 중공사 분리막에 관련된 특허들이 개시되어 왔다. 상기 특허들은 주로 충분한 여과 효율을 제공하는 기술에 관련된 것으로서, 중공사 분리막에 대한 손상을 피하거나 투과수 효율을 최대화하는 것에 관한 기술을 제공하는 것은 그다지 많지 않다. 중공사 분리막의 물리적 강도에 대한 중요성은 미국 특허 제3,644,139호; 제4,061,821호; 제5,472,607호; 제5,914,039호; 제6,354,444호; 제7,165,682호; 제7,172,075호; 제7,306,105호; 제7,861,869호; 제7,909,172호 등에 구체적으로 개시되어 있다. Until now, patents relating to a number of hollow fiber membranes have been disclosed. The patents relate primarily to techniques that provide sufficient filtration efficiency, and it is not so much to provide a technique for avoiding damage to the hollow fiber membranes or maximizing permeate water efficiency. The importance of the physical strength of the hollow fiber membrane is disclosed in U.S. Patent No. 3,644,139; 4,061,821; 5,472,607; 5,914,039; 6,354,444; 7,165,682; 7,172,075; 7,306,105; 7,861,869; 7,909,172, and the like.
특히, 미국 특허 공개 제2012-0273409호는 폴리비닐알코올(PVA)계 코어(core)를 중심으로 필라멘트를 편직하여 만들어진 섬유사 브레이드(Braid)를 활용하여 중공사 분리막의 강도 등을 보강하고 있으나, 코어를 추출해야하는 등 후처리 공정이 필수적으로 수반되어야 하므로, 추가 처리 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
In particular, U.S. Patent Publication No. 2012-0273409 reinforces the strength of a hollow fiber membrane by utilizing a fiber braid made by knitting a filament about a polyvinyl alcohol (PVA) core, There is a problem that a further processing time and cost are required because a post-processing step such as the extraction of the core must be accompanied.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 효율성이 우수한 중공사 분리막의 제조방법을 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a hollow fiber membrane excellent in process efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 내구성이 우수한 중공사 분리막을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane excellent in durability.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 막 내부의 오염도를 줄일 수 있으며, 고 내압성을 갖는 중공사 분리막을 제공하기 위함이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a hollow fiber membrane capable of reducing the degree of contamination inside the membrane and having high pressure resistance.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 내측에 통공이 형성되고 상기 통공 주위에 복수 개의 제1 방사공이 형성된 제1 환형블록; 및 상기 통공을 중심으로 상기 제1 환형블록의 외주면을 따라 회전하고, 복수 개의 제2 방사공이 형성된 제2 환형블록;을 포함하고, 상기 제2 환형블록은 일 방향으로 회전하고, 상기 제1 환형블록은 상기 제2 환형블록과 반대방향으로 회전하거나 무회전하는 방사구금을 이용하여 분리막을 제조하는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법에 관한 것이다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first annular block having a through hole formed therein and formed with a plurality of first radiation holes around the through hole; And a second annular block rotating along an outer peripheral surface of the first annular block about the through hole and having a plurality of second radial holes, the second annular block rotating in one direction, Wherein the separation membrane is manufactured using a spinneret rotating or rotating in a direction opposite to that of the second annular block.
상기 중공사 분리막의 제조방법은 상기 방사구금으로 제1 필라멘트, 제2 필라멘트 및 내부응고액을 공급하는 단계; 상기 제2 환형블록을 회전시키며 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트를 방사하는 단계; 상기 방사된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 압출기로 이송하는 단계; 상기 압출기로 도프 용액을 주입하며 분리막을 압출 성형하는 단계; 세척단계; 및 건조단계를 포함할 수 있다.The method for producing the hollow fiber separation membrane includes: supplying a first filament, a second filament, and an internal coagulating solution to the spinneret; Rotating the second annular block and emitting the first filament and the second filament; Transferring the first filaments and the second filaments to the extruder; Injecting a dope solution into the extruder and extruding the membrane; Washing step; And a drying step.
상기 압출기는 상기 방사구금 하부에는 구비되며, 상기 압출기는 도프 용액이 공급되는 도프 주입구 및 압출된 분리막이 토출되는 노즐부가 구비될 수 있다.The extruder is provided in the lower portion of the spinneret, and the extruder may include a dope inlet through which the dope solution is supplied and a nozzle through which the extruded separation membrane is discharged.
상기 제1 방사공으로 제1 필라멘트를 공급하고, 상기 제2 방사공으로 제2 필라멘트를 공급하며, 상기 통공으로 내부응고액을 주입할 수 있다.The first filament is supplied to the first filament, the second filament is fed to the second filament, and the inner coagulating solution can be injected into the through hole.
상기 제1 방사공 및 상기 제2 방사공에서 각각 방사된 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트는 상기 내부응고액을 중심으로 상호 교차되며 상기 압출기로 이송될 수 있다.The first filaments and the second filaments respectively emitted from the first radiation hole and the second radiation hole are crossed with each other about the inner coagulating solution and can be transferred to the extruder.
상기 압출기에는 도프 용액이 공급되고, 상기 상호 교차된 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트는 압출기로 주입되는 상기 도프 용액에 함침되며, 상기 내부응고액 외주면에 분리막이 압출 성형될 수 있다.The dope solution is supplied to the extruder, and the first filaments and the second filaments crossed with each other are impregnated with the dope solution injected into the extruder, and the separation membrane can be extruded on the outer peripheral surface of the inner coagulating solution.
상기 압출 성형된 분리막은 세척단계 및 건조단계를 통하여 중공 및 기공이 형성될 수 있다.The extrusion-molded separator may be hollow and pored through a washing step and a drying step.
상기 제1 방사공은 2개 내지 5개이고, 상기 제1 방사공과 상기 제2 방사공의 개수 비는 1 : 1 내지 1 : 2일 수 있다.The number of the first radiation holes may be 2 to 5, and the number ratio of the first radiation hole and the second radiation hole may be 1: 1 to 1: 2.
상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트의 직경은 0.01 내지 5mm이고, 상기 통공의 내경은 0.1 내지 5mm일 수 있다.The diameters of the first filament and the second filament may be 0.01 to 5 mm, and the inner diameter of the through hole may be 0.1 to 5 mm.
상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트는 모노필라멘트이며, 폴리불화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리염화비닐 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 필라멘트일 수 있다.Wherein the first filament and the second filament are monofilaments selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, polystyrene, polyester, polyolefin, polyamide, polymethylmethacrylate, polyvinyl chloride, Lt; / RTI >
상기 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트의 모노필라멘트 섬도는 0.5 내지 200 데니어일 수 있다.The monofilament fineness of the first filament and the second filament may be 0.5 to 200 denier.
상기 도프 용액은 고분자 수지 및 용매를 포함하고, 상기 고분자 수지는 폴리비닐리덴계 수지 또는 폴리설폰계 수지이며, 상기 용매는 디메틸 아세트 아마이드(DMAc), 디메틸 포름 아미드(DMF), 클로로포름, N-메틸-2-피롤리돈, 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 것일 수 있다.Wherein the dope solution comprises a polymer resin and a solvent, wherein the polymer resin is a polyvinylidene resin or a polysulfone resin, and the solvent is selected from the group consisting of dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), chloroform, 2-pyrrolidone, and dimethylsulfoxide.
상기 내부응고액은 순수(DI water), 알콜류 화합물 및 용매성 화합물 중 하나 이상을 포함하며, 상기 용매성 화합물은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 글리세린, 폴리비닐피롤리돈, 비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.Wherein the internal coagulating solution comprises at least one of pure water (DI water), an alcohol compound and a solvent compound, wherein the solvent compound is selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, , At least one compound selected from the group consisting of glycerin, polyvinylpyrrolidone, vinylpyrrolidone, polyethylene glycol, ethylene glycol, and diethylene glycol.
본 발명의 다른 관점은 상기 제조방법으로 제조된 중공사 분리막에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a hollow fiber membrane produced by the above production method.
상기 중공사 분리막은 내측에 중공이 형성되고, 나선형으로 연속 방사된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트가 상기 분리막에 함침되며, 상기 제1 필라멘트와 상기 제2 필라멘트가 교차되는 교차점에서 상기 제1 필라멘트는 제2 필라멘트보다 상기 중공의 중심선에 더 가깝게 위치할 수 있다.Wherein the first filament and the second filament are impregnated into the separation membrane, and at the intersection where the first filament and the second filament intersect, the first filament And may be located closer to the centerline of the hollow than the second filament.
상기 교차점에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 접촉되거나 이격될 수 있다.
At the intersection, the first filament and the second filament may be contacted or spaced apart.
본 발명의 중공사 분리막의 제조방법은 공정 효율성이 우수하며, 상기 제조방법으로 제조된 중공사 분리막은 내구성, 고내압성, 및 내오염성이 우수하다.
The process for producing a hollow fiber membrane of the present invention is excellent in process efficiency, and the hollow fiber membrane produced by the above production method is excellent in durability, high pressure resistance, and stain resistance.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 방사구금을 도시한 것으로, 도 1 (a)는 방사구금의 사시도이며, 도 1 (b)는 방사구금의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 방사구금이 적용된 방사장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 중공사 분리막의 투영도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 M1-M2선을 기준으로 절단한 중공사 분리막의 단면도를 도시한 것이다Fig. 1 shows a spinneret according to one embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a perspective view of a spinneret, and Fig. 1 (b) is a sectional view of a spinneret.
2 schematically shows a spinning device to which a spinneret according to one embodiment of the present invention is applied.
3 schematically shows a projection view of a hollow fiber membrane produced by the manufacturing method of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a hollow fiber membrane cut along the line M 1 -M 2 in FIG. 3
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.Embodiments of the present application will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the techniques disclosed in the present application are not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. It should be understood, however, that the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the width, thickness, and the like of the components are enlarged in order to clearly illustrate the components of each device. In addition, although only a part of the components is shown for convenience of explanation, those skilled in the art can easily grasp the rest of the components. It is to be understood that when an element is described above as being located above or below another element, it is to be understood that the element may be directly on or under another element, It means that it can be done. 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. In the drawings, the same reference numerals denote substantially the same elements.
본 발명에서 '상단 또는 상부' 및 '하단 또는 하부'는 설명을 용이하게 하기 위해 도면상 기준으로 한 것이며, 절대적인 것은 아니다.In the present invention, 'upper or upper' and 'lower or lower' are used as reference in the drawings for the convenience of explanation and are not absolute.
중공사 분리막의 제조방법Manufacturing method of hollow fiber membrane
본 발명의 일 구체예에 따른 중공사 분리막의 제조방법은 상기 방사구금으로 제1 필라멘트, 제2 필라멘트 및 내부응고액을 공급하는 단계; 상기 제2 환형블록을 회전시키며 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트를 방사하는 단계; 상기 방사된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 압출기로 이송하는 단계; 상기 압출기로 도프 용액을 주입하며 분리막을 압출 성형하는 단계; 세척단계; 및 건조단계를 포함할 수 있다.The method for producing a hollow fiber membrane according to one embodiment of the present invention includes the steps of: supplying a first filament, a second filament, and an internal coagulating solution to the spinneret; Rotating the second annular block and emitting the first filament and the second filament; Transferring the first filaments and the second filaments to the extruder; Injecting a dope solution into the extruder and extruding the membrane; Washing step; And a drying step.
상기 방사구금은 내측에 통공이 형성되고 상기 통공 주위에 복수 개의 제1 방사공이 형성된 제1 환형블록; 및 상기 통공을 중심으로 상기 제1 환형블록의 외주면을 따라 회전하고, 복수 개의 제2 방사공이 형성된 제2 환형블록;을 포함하고, 상기 제2 환형블록은 일 방향으로 회전하고, 상기 제1 환형블록은 상기 제2 환형블록과 반대방향으로 회전하거나 무회전할 수 있다.A first annular block having a through hole formed on an inner side of the spinneret and having a plurality of first spinner holes formed around the hole; And a second annular block rotating along an outer peripheral surface of the first annular block about the through hole and having a plurality of second radial holes, the second annular block rotating in one direction, The block may be rotated in a direction opposite to the second annular block or may be non-rotating.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 방사구금을 도시한 것으로, 도 1 (a)는 방사구금의 사시도이며, 도 1 (b)는 방사구금의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1을 참고하면, 제1 환형블록(120) 및 제2 환형블록(110)은 내측에 통공이 형성되고 단면이 환형인 원기둥 형상의 블록이다. 제1 환형블록(120) 내측에는 제1 통공(130)이 형성되어 있으며, 제1 통공(130) 주위에 복수 개의 제1 방사공(121)이 형성되어 있다. 제2 환형블록(110)은 내측에 제2 통공(140)이 형성되고 제2 통공(140) 주위에 복수 개의 제2 방사공이 형성되어 있다. 제2 환형블록(110)의 제2 통공(140)에는 제1 환형블록(120)이 조립 합체되어 방사구금을 형성한다. 제2 환형블록(110)은 제1 환형블록(120) 주위를 회전하는 회전체이므로, 제1 환형블록(120)과 제2 환형블록(110)의 회전 중심은 동일하며, 상기 회전 중심은 제1 통공(130) 또는 제2 통공(140)의 중심과 일치한다.Fig. 1 shows a spinneret according to one embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a perspective view of a spinneret and Fig. 1 (b) is a sectional view of a spinneret. Referring to FIG. 1, the first
제2 환형블록(110)은 일방향으로 회전하고, 제1 환형블록(120)은 제2 환형블록(110)과 반대방향으로 회전하거나 무회전할 수 있다.The second
제1 방사공(121)은 2개 내지 5개로 형성되고, 제1 방사공(121)과 제2 방사공(111)은 1 : 1 내지 1 : 2의 개수 비로 형성될 수 있다.The number of the
제1 방사공(121) 및 제2 방사공(111)의 내경은 0.01 내지 5mm일 수 있고, 제1 통공(130)의 내경은 0.1 내지 5mm일 수 있다.The inner diameter of the
제1 방사공(121)은 수직 방향으로 배향되며, 제2 방사공(111)은 제1 방사공(121)과 길이 방향으로 일정한 경사도(θ)를 이루며 형성될 수 있다. 상기와 같이 일정한 경사도를 유지함으로써 보다 효율적으로 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 네트워크화(network化) 시킬 수 있다. 상기 경사도(θ)는 90˚ 미만 일 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 방사구금이 적용된 방사장치를 도시한 것이다. 도 2를 참고하면, 상기 방사장치는 방사구금(100) 하부에 압출기(200)를 구비할 수 있다. 2 shows a spinning device to which a spinneret according to one embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 2, the spinning device may include an
방사구금(100)의 제1 방사공(121)으로는 제1 필라멘트(122)가 공급되고, 제2 방사공(111)으로는 제2 필라멘트(112)가 공급되며, 통공(130)으로는 내부응고액(bore solution)(131)이 주입된다.The
공급된 제1 필라멘트(122)와 제2 필라멘트(112)는 제1 및 제2 환형블록(110, 120)의 상호 회전에 의하여 내부응고액(131) 외주면에 근접하여 나선형을 그리며 압출기(200)로 이송될 수 있다.The
압출기(200)는 일측에 도프 용액(211)이 공급되는 도프 주입부(210)가 형성되며, 압출기(200) 하단에는 압출된 분리막이 토출되는 노즐부(220)가 형성된다. The
도프 주입부(210)로는 공급되는 도프 용액(211)은 방사구금(100)으로부터 토출된 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트를 함침시켜 분리막을 형성할 수 있다. 상기 분리막은 중심(core)을 이루는 내부응고액 외주면을 둘러쌓으며 압출되고, 상기 압출된 중공사 분리막은 10 ℃ 내지 100 ℃ 이하 온도의 응고액에 침전시켜 기공 형성을 유도하고, 상기 분리막을 세척하여 내부응고액 및 용매를 제거할 수 있다.The
상기 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트는 모노필라멘트일 수 있고, 폴리불화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리염화비닐 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 필라멘트일 수 있다. 또한, 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트는 서로 동일하거나 상이한 것일 수 있다.The first filament and the second filament may be monofilaments and may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, polystyrene, polyester, polyolefin, polyamide, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride and glass fiber Filament < / RTI > The first filament and the second filament may be the same or different from each other.
상기 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트의 모노-필라멘트의 섬도는 0.5 내지 200 데니어일 수 있다. 상기 섬도 범위에서 합사하여 강도를 증가시킬 수 있다. The fineness of the monofilament of the first filament and the second filament may be 0.5 to 200 denier. The strength can be increased by folding in the fineness range.
상기 도프(dope) 용액은 고분자 수지, 용매 및 첨가제를 포함할 수 있다.The dope solution may include a polymer resin, a solvent, and an additive.
상기 고분자 수지는 폴리비닐리덴계 수지, 폴리설폰계 수지 등일 수 있으며, 상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등과 같은 단일 중합체 또는 헥사플루오르프로필렌(PVDF-HFP) 혹은 클로로트리플루오르에틸렌 (PVDF-TCFE) 등을 포함하는 공중합체를 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.The polymer resin may be a polyvinylidene resin, a polysulfone resin, or the like, and the polyvinylidene polymer may be a homopolymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like, or a polymer such as hexafluoropropylene (PVDF-HFP) or chlorotrifluoride Ethylene (PVDF-TCFE) and the like may be used alone or in combination.
상기 용매로는 디메틸 아세트 아마이드(DMAc), 디메틸 포름 아미드(DMF), 클로로포름, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭사이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. The solvent may be at least one selected from the group consisting of dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), chloroform, N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylsulfoxide.
상기 첨가제로는 중공사에 친수화를 부여하거나 기공 크기를 조절하기 위하여 친수성 첨가제를 사용할 수 있으며, 상기 친수성 첨가제로는 비닐피롤리돈계 수지, 글리콜류 화합물 등을 예시할 수 있다, As the additive, a hydrophilic additive may be used for imparting hydrophilization to the hollow fiber or adjusting the pore size. Examples of the hydrophilic additive include vinylpyrrolidone resin, glycol compound and the like.
상기 내부응고액은 분리막의 중공을 형성하기 위한 것이다. 예로서, 상기 내부응고액은 순수(DI water), 알콜류 화합물 및 용매성 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 용매성 화합물은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 글리세린, 폴리비닐피롤리돈, 비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The internal coagulating solution is for forming a hollow of the separator. By way of example, the internal coagulating solution may comprise one or more of pure water (DI water), an alcohol compound and a solvent compound. The solvent compound may be at least one selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, glycerin, polyvinylpyrrolidone, vinylpyrrolidone, polyethylene glycol, ethylene glycol and diethylene glycol And at least one selected from the group consisting of
중공사 분리막Hollow fiber membrane
본 발명의 일 구체예에 따른 중공사 분리막은 내측에 중공이 형성되고,나선형으로 연속 방사된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트가 상기 분리막에 함침되며,상기 제1 필라멘트와 상기 제2 필라멘트가 교차되는 교차점에서 상기 제1 필라멘트는 제2 필라멘트보다 상기 중공의 중심선에 더 가깝게 위치할 수 있다.The hollow fiber separator according to one embodiment of the present invention is characterized in that a hollow is formed inside and a first filament and a second filament continuously spirally radiated are impregnated into the separation membrane and the first filament and the second filament are crossed At the point of intersection, the first filament may be located closer to the centerline of the hollow than the second filament.
도 3은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 중공사 분리막의 투영도로서, 제1 필라멘트와 제2 필라멘트의 위치 관계를 설명하기 위하여 나타낸 것이다. 도 3을 참고하면, 제1 필라멘트(122)와 제2 필라멘트(112)는 분리막(212)에 함침되어 있으며, 제1 필라멘트(122)는 제2 필라멘트(112)보다 중공(132)의 중심선(M1-M2)에 더 가깝게 나선형으로 휘감겨 있다. 제1 필라멘트(122)와 제2 필라멘트(112)는 각기 독립적으로 나선을 이루므로, 분리막 내에서 상호 교차될 수 있다. 도 3의 C1과 C2는 제1 필라멘트(122)와 제2 필라멘트(112)가 교차되는 지점으로, 교차점(C1, C2)에서 제1 필라멘트와 제2 필라멘트는 접촉하거나 이격되어 있을 수 있다.FIG. 3 is a projection view of a hollow fiber membrane produced by the method of the present invention, illustrating the positional relationship between a first filament and a second filament. 3, the
도 4는 도 3의 M1-M2 선을 기준으로 절단한 단면도를 도시한 것이다. 도 4를 참고하면, 교차점(C1,C2)에서 제1 필라멘트(122)는 제2 필라멘트(112)보다 중공(132)에 더 근접하여 형성될 수 있다.FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line M 1 -M 2 in FIG. Referring to FIG. 4, the
상술한 본 발명의 중공사 분리막은 내구성이 우수하며, 막 내부의 오염도를 줄일 수 있으며, 고 내압성이 우수하다.The hollow fiber separator of the present invention has excellent durability, can reduce the degree of contamination inside the membrane, and is excellent in high pressure resistance.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (16)
상기 방사구금으로 제1 필라멘트, 제2 필라멘트 및 내부응고액을 공급하는 단계;
상기 제2 환형블록을 회전시키며 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트를 방사하는 단계;
상기 방사된 제1 필라멘트와 제2 필라멘트를 압출기로 이송하는 단계;
상기 압출기로 도프 용액을 주입하며 분리막을 성형하는 단계;
세척단계; 및
건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
A first annular block having a through hole formed inside thereof and a plurality of first radiation holes formed around the through hole; And a second annular block rotating along an outer peripheral surface of the first annular block about the through hole and having a plurality of second radial holes, the second annular block rotating in one direction, Wherein the block is manufactured by using a spinneret rotated or rotated in the opposite direction to the second annular block,
Supplying a first filament, a second filament and an internal coagulating solution into the spinneret;
Rotating the second annular block and emitting the first filament and the second filament;
Transferring the first filaments and the second filaments to the extruder;
Injecting a dope solution into the extruder to form a separator;
Washing step; And
And drying the resultant hollow fiber membrane.
상기 압출기는 상기 방사구금 하부에는 구비되며,
상기 압출기는 도프 용액이 공급되는 도프 주입구 및 압출된 분리막이 토출되는 노즐부가 구비된 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The extruder is provided in the lower portion of the spinneret,
Wherein the extruder is provided with a dope inlet through which a dope solution is supplied and a nozzle through which the extruded separation membrane is discharged.
상기 제1 방사공으로 제1 필라멘트를 공급하고,
상기 제2 방사공으로 제2 필라멘트를 공급하며,
상기 통공으로 내부응고액을 주입하는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Supplying a first filament to the first spinneret,
Supplying a second filament to the second spinneret,
And injecting the internal coagulating solution into the through hole.
상기 제1 방사공 및 상기 제2 방사공에서 각각 방사된 상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트는 상기 내부응고액을 중심으로 상호 교차되며 상기 압출기로 이송되는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first filaments and the second filaments respectively emitted from the first radiation hole and the second radiation hole are crossed with each other about the inner coagulating solution and transferred to the extruder .
상기 압출기에는 도프 용액이 공급되며,
상기 상호 교차된 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트는 압출기로 주입되는 상기 도프 용액에 함침되며 상기 내부응고액 외주면에 분리막이 압출 성형되는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The extruder is supplied with a dope solution,
Wherein the cross-linked first filaments and the second filaments are impregnated with the dope solution injected into the extruder, and the separation membrane is extruded on the outer peripheral surface of the inner coagulating solution.
상기 압출 성형된 분리막은 세척단계 및 건조단계를 통하여 중공 및 기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the extrusion-molded separator is formed with hollows and pores through a washing step and a drying step.
상기 제1 방사공은 2개 내지 5개이고,
상기 제1 방사공과 상기 제2 방사공의 개수 비는 1 : 1 내지 1 : 2인 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The number of the first radiation holes is 2 to 5,
Wherein the number ratio of the first spinner holes to the second spinner holes is 1: 1 to 1: 2.
상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트의 직경은 0.01 내지 5mm이고,
상기 통공의 내경은 0.1 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The diameter of the first filament and the second filament is 0.01 to 5 mm,
Wherein the through hole has an inner diameter of 0.1 to 5 mm.
상기 제1 필라멘트 및 상기 제2 필라멘트는 모노필라멘트이며,
폴리불화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리염화비닐 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 필라멘트인 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first filament and the second filament are monofilaments,
Wherein the filament is a filament selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, polystyrene, polyester, polyolefin, polyamide, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride and glass fiber.
상기 제1 필라멘트 및 제2 필라멘트의 모노-필라멘트 섬도는 0.5 내지 200 데니어인 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the monofilament fineness of the first filament and the second filament is 0.5 to 200 denier.
상기 도프 용액은 고분자 수지 및 용매를 포함하고,
상기 고분자 수지는 폴리비닐리덴계 수지 또는 폴리설폰계 수지이며,
상기 용매는 디메틸 아세트 아마이드(DMAc), 디메틸 포름 아미드(DMF), 클로로포름, N-메틸-2-피롤리돈, 및 디메틸설폭사이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dope solution comprises a polymer resin and a solvent,
The polymer resin is a polyvinylidene resin or a polysulfone resin,
Wherein the solvent is at least one selected from the group consisting of dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), chloroform, N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylsulfoxide. Way.
상기 내부응고액은 순수(DI water), 알콜류 화합물 및 용매성 화합물 중 하나 이상을 포함하며,
상기 용매성 화합물은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 글리세린, 폴리비닐피롤리돈, 비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the internal coagulating solution comprises at least one of pure water (DI water), an alcohol compound and a solvent compound,
The solvent compound may be at least one selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, glycerin, polyvinylpyrrolidone, vinylpyrrolidone, polyethylene glycol, ethylene glycol and diethylene glycol Wherein the hollow fiber membrane comprises at least one compound selected from the group consisting of:
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2014
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090206026A1 (en) | 2002-07-19 | 2009-08-20 | Ho Sung Yoon | External pressure type hollow fiber membrane having reinforcing supporter with monofilament for gas separation and water treatment, and method and apprtatus for preapring the same |
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