KR20230062025A - Composite-type multi-layered Chemical Filter and preparation method thereof - Google Patents
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- B01D2239/10—Filtering material manufacturing
Abstract
본 발명의 목적은 유해가스를 포집하기 위한 복합필터로서 통기성이 우수하면서도, 흡착능력이 우수한 다중구조의 케미컬 복합필터를 제공하고, 이의 제조방법을 제공하는데 있다. 이를 위하여 본 발명은 다공성 구조가 고정되어 유지되는 중간 부직포 시트; 상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 분산되고, 상기 중간 부직포 시트에 결합되지 않은 상태에서, 상기 다공성 구조 내에 고정되는 이온교환수지; 및 상기 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트;를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 통기성이 우수하면서도, 이온교환수지가 성능이 저하되지 않은 상태에서 부직포에 균일하게 분산되어 있고, 그 상태를 유지하여 유해가스 흡착능력이 우수하고, 그 성능이 장시간동안 유지되는 효과가 있다.An object of the present invention is to provide a multi-structured chemical composite filter with excellent air permeability and excellent adsorption capacity as a composite filter for collecting harmful gases, and to provide a manufacturing method thereof. To this end, the present invention provides an intermediate non-woven fabric sheet in which the porous structure is maintained fixed; an ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and fixed in the porous structure in a state not bonded to the intermediate nonwoven fabric sheet; and an outer nonwoven fabric sheet disposed on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet and having a porous structure in which the size of pores is smaller than that of the ion exchange resin. According to the present invention, while the air permeability is excellent, the ion exchange resin is uniformly dispersed in the nonwoven fabric in a state where the performance is not deteriorated, and the state is maintained to have an excellent ability to adsorb harmful gases, and the effect that the performance is maintained for a long time there is
Description
본 발명은 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-structure chemical composite filter and a manufacturing method thereof.
산업발전, 지구온난화, 인구집중, 자동차 증가 등에 따른 배출가스로 인하여 다양한 산업분야의 현장에서 존재하는 대기에는 유해물질인 대기 유해물질인 황화수소, SOx, NOx, HCl, 불산 등의 산성 및 암모니아, 아민류, NaOH 등의 염기성의 미량의 유해가스 등의 유해한 불순물 가스성분(AMCs; Airbonde Molecular Compounds)이 다수 포함되어 있다. 이들은 전자산업 환경산업, 수처리산업, 군수산업, 유가자원 회수산업, 화학산업, 의료산업, 식품산업 및 민수산업 등에서 산업이 고도화되고 다양한 품질이 고도화가 요구됨에 따라 산업용 공기정화필터가 필요하며 특히 반도체산업의 웨이퍼의 제조과정에 불량과 부식을 만들기 때문에 반드시 제거해야 하며 이에 따라 클린룸의 공기정화 필터기술은 필수적이다.Hydrogen sulfide, SOx, NOx, HCl, hydrofluoric acid, ammonia, and amines, which are hazardous substances in the air that exist in various industrial fields due to emissions from industrial development, global warming, population concentration, and increase in automobiles. It contains a large number of harmful impurity gas components (AMCs; Airbonde Molecular Compounds), such as trace amounts of basic harmful gases such as , NaOH, and the like. Industrial air purification filters are needed as industries are advanced and various quality is required in the electronics industry, environmental industry, water treatment industry, military industry, oil resource recovery industry, chemical industry, medical industry, food industry, and civil industry. Since defects and corrosion are created in the manufacturing process of industrial wafers, they must be removed, and accordingly, clean room air purifying filter technology is essential.
이러한 화학 흡착 필터는 성능 및 품질을 결정하는데 중요한 요인인 다음과 같은 조건을 고려하여 제조하게 된다. 첫째, 유해 물질의 제거 효율 및 제거 흡착능 확보 여부. 둘째, 진동 또는 풍속 등과 같은 물리적 충격에 의해 발생되는 필터의 마모 및 분진 입자의 발생 여부. 셋째, 여과 작용시 화학 흡착 필터를 통과하는 유체의 압력 손실을 최소화할 수 있는지 여부. 넷째, 여과를 위해 사용된 흡착제에 의한 2차 오염 발생 여부이다.These chemical adsorption filters are manufactured in consideration of the following conditions, which are important factors in determining performance and quality. First, whether the removal efficiency and removal adsorption capacity of harmful substances are secured. Second, whether or not the wear of the filter and the generation of dust particles caused by physical impact such as vibration or wind speed. Thirdly, whether the pressure loss of the fluid passing through the chemisorption filter during filtration can be minimized. Fourth, whether or not secondary contamination occurs due to the adsorbent used for filtration.
일반적으로 공기정화를 위한 필터에는 공기의 오염도 및 집진도에 따라 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터 등의 부직포 등을 사용하는 프리필터 및 테플론, 금속재질의 헤파필터와 같은 1차 집진필터와 대기 중 오염된 유해가스의 제거를 위한 활성탄, 이온교환수지, 제올라이트 등과 같은 다양한 물리적 흡착제를 사용한 2차적인 화학필터로 대별할 수 있다. 공기 중에 포함되어 있는 포름알데히드, 톨루엔, 부탄, 아세톤, PGMEA 등 중성의 화합물질을 제거할 목적으로 활성탄계 흡착 필터가 많이 사용되고 있다. 이와 달리 반도체 제조공정에 불순물로 존재하는 많은 산성, 염기성 미량의 유해가스들을 제거하기 위해 사용되고 있는 방법으로는 첨착활성탄법과 이온교환수지법 또는 활성탄과 이온교환수지를 혼합한 활성탄/이온교환수지 복합법이 있다. In general, filters for air purification include a pre-filter using non-woven fabrics such as polyethylene, polypropylene, and polyester, and a primary dust-collecting filter such as a HEPA filter made of Teflon and metal, depending on the degree of pollution and dust collection of air, and pollution in the air. It can be roughly divided into secondary chemical filters using various physical adsorbents such as activated carbon, ion exchange resin, and zeolite for the removal of harmful gases. Activated carbon-based adsorption filters are widely used for the purpose of removing neutral compounds such as formaldehyde, toluene, butane, acetone, and PGMEA contained in the air. Unlike this, methods used to remove many acidic and basic trace amounts of harmful gases that exist as impurities in the semiconductor manufacturing process include the impregnated activated carbon method and the ion exchange resin method, or the activated carbon/ion exchange resin composite method in which activated carbon and ion exchange resin are mixed. there is
산알칼리 제거용 첨착 활성탄 흡착제 말상, 파쇄상, 원통형, 판상의 형태를 이루고 있어 비교적 넓은 비표면적이 미세 세공이 잘 발달되어 있어 화학흡착제의 지지체로 사용하기에는 적절하고 제조가격은 저렴하여 많이 사용하고 있다. 특히 표면적과 세공 부피가 큰 입상체나 조립 활성탄에 제거하고자 하는 유해물질과 반응하는 인산, 황산이나 수산화칼륨 또는 과망간산칼륨 등의 산성 또는 알카리성 물질을 첨착하여 제조하게 된다. Impregnated activated carbon adsorbent for removing acid and alkali. It has a horse-shaped, crushed, cylindrical, and plate-shaped shape, so it has a relatively wide specific surface area and fine pores are well developed. It is suitable for use as a support for chemical adsorbents and is cheap to manufacture, so it is widely used. . In particular, it is prepared by attaching an acidic or alkaline substance such as phosphoric acid, sulfuric acid, potassium hydroxide or potassium permanganate, which reacts with harmful substances to be removed, to granular or granular activated carbon having a large surface area and pore volume.
하지만, 이러한 첨착활성탄 필터는 유해물질을 제거하기 위해 첨착된 물질들이 정화 작용중 산ㆍ알카리 중화 반응으로 염을 생성하게 되고 정화 시간이 길어질수록 염의 발생량이 많아져서 활성탄 흡착 필터의 세공을 막아 버린다. 따라서, 유체가 정화를 위해 필터를 통과하는 유체의 압력 손실, 즉 유동 압력의 저하를 초래하게 되어 정화시간이 길어질수록 필터로서의 기능이 떨어지게 되는 문제가 발생하게 되었다. 또한, 첨착된 일부 산성 및 알카리성 물질들은 높은 휘발성을 가지고 있기 때문에 이들 첨착 물질들의 휘발에 의해 2차 오염이 이루어질 가능성이 있다. 또한 낮은 강도와 마찰에 의한 마모가 심하여 가루날림 등이 있어 클린룸 필터 적용시 입상인 관계로 공정 차압이 증가하며, 수명이 짧고, 분진이 발생하여 분진 누출 등으로 미량 유해가스 제거효율과 적용에 한계가 있다. 따라서 상당히 높은 청정도를 요구하는 반도체 제조 장비의 클린룸 등에는 광범위하게 장기간 사용할 수 없는 문제가 발생하게 되었다. However, in such an impregnated activated carbon filter, substances impregnated to remove harmful substances generate salt through an acid-alkali neutralization reaction during the purification process, and the longer the purification time, the more salt is generated, thereby blocking the pores of the activated carbon adsorption filter. Therefore, the pressure loss of the fluid passing through the filter for purification, that is, the decrease in the flow pressure, causes a problem in that the function as a filter deteriorates as the purification time increases. In addition, since some attached acidic and alkaline materials have high volatility, there is a possibility of secondary contamination by volatilization of these attached materials. In addition, due to low strength and severe abrasion caused by friction, there is dust flying, etc. When applying a clean room filter, the differential pressure in the process increases due to the granular relationship, the lifespan is short, and dust is generated, resulting in dust leakage, etc. There are limits. Therefore, a problem has arisen that it cannot be widely used for a long period of time in a clean room of semiconductor manufacturing equipment that requires a fairly high degree of cleanliness.
최근 이러한 첨착 활성탄계를 이용한 종래의 화학 흡착 필터가 갖는 단점인 분진 발생 및 첨착 물질의 휘발에 의한 2차 오염의 위험성을 보완하고자 최근에는 분진 발생 및 흡착 물질의 위험이 적은 입자형 또는 섬유 형태의 이온교환수지 및 이온교환섬유 등이 새로운 화학 흡착 필터용 소재로 제시되고 있고 이온교환법을 국내외에서 최근에 많이 사용하고 있다. 이온교환 수지로 제조한 필터는 국내에서는 에코프로사, 젠벡스카엘사 등이 국외에서는 미국의 AAF사, IMT-Filter사 등에서 반도체 클린룸의 순환계에 이온교환 수지를 사용한 필터를 장착하여 유해가스를 제거하는 기술이 상업적으로 사용되고 있다. Recently, in order to compensate for the risk of secondary contamination due to dust generation and volatilization of attached substances, which are disadvantages of the conventional chemical adsorption filter using such impregnated activated carbon, recently, particulate or fiber forms with less risk of dust generation and adsorbed substances have been developed. Ion exchange resins and ion exchange fibers have been proposed as new materials for chemical adsorption filters, and ion exchange methods have recently been widely used at home and abroad. Filters made with ion exchange resin are manufactured by Ecopro and Genbex Kael in Korea, and by AAF and IMT-Filter in the U.S. abroad by installing filters using ion exchange resin in the circulation system of semiconductor clean rooms to remove harmful gases. The technology is being used commercially.
이온교환 수지를 필터로 사용하기 위해서는 부직포와 같은 섬유 형태로 가공을 수행하여야 하나, 밀도가 높은 조직의 특성상 압력 손실이 커지는 문제점이 발생한다. 산알칼리성 유해가스의 제거효율은 좋으나 가격이 비싸고 비드형인 관계로 클린룸의 기체여과시 압력손실이 크고 처리속도가 느린 단점을 지니고 있다. 또한 비드상 이온교환 수지를 주로 용제형 접착제를 사용하여 결합한 복합필터소재와 수지와 섬유를 혼합한 후 고정화하는 복합필터들이 개발되었다. 용제형 접착제를 사용한 경우 그물망에 수지를 접착시켜 이온교환수지나 활성탄을 섬유 부직포와 결합시키고, 비드의 이탈 방지를 위해 다시 망으로 감싸야 하기 때문에 제조공정이 복잡하고, 수지의 부착한계가 있으며 사용한 용제형 접착제로부터 유해 배가스가 발생하여 클린룸의 오염가능성이 있다. In order to use the ion exchange resin as a filter, processing should be performed in the form of fibers such as non-woven fabric, but due to the nature of the high-density structure, a problem in that the pressure loss increases occurs. Although the removal efficiency of acid and alkali harmful gases is good, it is expensive and has a disadvantage in that it has a large pressure loss and a slow processing speed during gas filtration in a clean room because it is expensive and bead-shaped. In addition, composite filter materials in which bead-shaped ion exchange resins are mainly combined using solvent-type adhesives and composite filters in which resins and fibers are mixed and then fixed have been developed. In the case of using a solvent-type adhesive, the manufacturing process is complicated because the resin is bonded to the net, the ion exchange resin or activated carbon is combined with the fiber non-woven fabric, and the net is wrapped again to prevent the bead from escaping. There is a possibility of contamination of the clean room due to harmful exhaust gas generated from the solvent-type adhesive.
대한민국 등록특허 제10-0507969호에서 니들 펀치법을 사용하여 웹(web)을 기계적으로 결합하는 방법으로 이온교환부직포사이에 이온교환수지를 분사 도포하는 방식으로 하였으나, 이온교환수지의 고정이 어렵고 높은 차압이 발생할 수 있는 문제점이 있다. Korean Patent Registration No. 10-0507969 uses a needle punch method to mechanically combine webs and sprays and coats ion exchange resin between ion exchange nonwoven fabrics, but fixing the ion exchange resin is difficult and high There are problems that can cause differential pressure.
대한민국 등록특허 10-1738345에서는 흡착층, 접착층, 엠보싱층 및 지지층을 포함하는 엠보싱 복합화학필터로서, 상기 흡착층은 이온교환수지 분말 또는 이온교환수지 분말에 더하여 탈취제 분말 및 방향제 분말에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 분말조성물을 포함하며, 상기 접착층은 접착제를 도포하여 형성되며, 엠보싱 복합시트에 형성된 흡착층으로 유해가스가 많은 공간, 예를 들면, 클린룸과 같은 내부 공간의 유해가스를 효율적으로 제거함과 동시에 엠보싱층을 포함함으로써 단열효과를 통해 내부 공간의 온도를 유지할 수 있도록 하는 유해가스 탈취와 단열이 가능한 엠보싱 복합화학필터 및 이의 제조방법을 제안하고 있다. 그러나 이러한 니들펀칭기법을 사용하여 흡착제를 부직포에 접합되어 제조되는 화학필터는 흡착제의 한쪽으로 쏠리고 분진이 발생하는 현상이 발생하여 필터의 흡착능력이나 클린룸의 적용 현장 적용에 문제점을 가지고 있었다.Korean Registered Patent No. 10-1738345 is an embossed composite chemical filter including an adsorption layer, an adhesive layer, an embossing layer, and a support layer, wherein the adsorption layer is an ion exchange resin powder or any one selected from deodorant powder and fragrance powder in addition to ion exchange resin powder. or two or more powder compositions, the adhesive layer is formed by applying an adhesive, and the adsorption layer formed on the embossed composite sheet efficiently removes harmful gases from a space with a lot of harmful gases, for example, an internal space such as a clean room. At the same time, by including an embossing layer, we propose an embossed composite chemical filter capable of deodorizing and insulating harmful gases to maintain the temperature of the internal space through an insulation effect and a manufacturing method thereof. However, the chemical filter manufactured by bonding the adsorbent to the non-woven fabric using this needle punching technique has a problem in adsorption capacity of the filter or application in the field of clean room application because the adsorbent is biased to one side and dust is generated.
이온교환수지를 직접 또는 활성탄과 혼합하여 케미칼 필터의 제조를 하는 방법도 다양하게 연구되고 있다. 한국등록특허 10-0477346 에서는 허니컴 형태의 케미칼 필터의 제조방법를 제안하고 있다. 상기 케미칼 필터는 알루미늄 망체에 이온교환수지를 일정 간격으로 부착하여 케미칼 필터 여재를 제작하고 이온교환수지가 부착된 알루미늄 호일 또는 알루미늄 망체에 이온교환수지가 부착된 케미칼 필터 프레임 내에 차례로 적층하여 제작함을 특징으로 하는 허니컴 형태의 케미칼 필터 제작방법이 기재되어 있다. 이 경우 이러한 이온교환수지가 부착된 허니컴 형태의 망체를 제작하고 부착하는 과정이 복잡하고 무게가 무거운 등 문제점을 가지고 있어 널리 사용되고 있지 않다.Various methods of preparing a chemical filter by directly or by mixing an ion exchange resin with activated carbon have been studied. Korean Patent Registration No. 10-0477346 proposes a method for manufacturing a honeycomb type chemical filter. The chemical filter is manufactured by attaching ion exchange resin to an aluminum mesh at regular intervals to produce a chemical filter medium, and sequentially stacking aluminum foil or an aluminum mesh with ion exchange resin in a chemical filter frame attached with ion exchange resin. A method for manufacturing a chemical filter in the form of a honeycomb is described. In this case, the process of manufacturing and attaching the honeycomb-type net body to which the ion exchange resin is attached has problems such as complexity and heavy weight, so it is not widely used.
한국등록특허 제10-0998055에는 이온교환섬유 부직포의 표면에 이온교환 수지를 분산하여 접착시킨 후 반복적으로 이온교환부직포와 이온교환수지가 접착하여 복합필터를 제조하는 방법이 공지되어 있다. 하지만 이러한 방법들은 제조과정의 효율성은 높으나 고가의 이온교환섬유를 사용하면서 동시에, 흡착제와 부직포의 결합력을 높이고자 용매를 포함한 접착제의 과도한 사용으로 인한 이온교환수지의 흡착성능이 떨어지고 일정량 이상의 수지 사용이 어려워 제조공정이 열악하고 복잡한 문제가 있다.Korean Patent Registration No. 10-0998055 discloses a method of manufacturing a composite filter by dispersing and adhering an ion exchange resin to the surface of an ion exchange fiber nonwoven fabric and then repeatedly adhering the ion exchange nonwoven fabric and the ion exchange resin. However, although these methods have high manufacturing efficiency, expensive ion exchange fibers are used, and at the same time, the adsorption performance of ion exchange resins is poor due to the excessive use of adhesives including solvents in order to increase the binding force between the adsorbent and the nonwoven fabric, and the use of a certain amount of resin is reduced. It is difficult, and the manufacturing process is poor and complicated.
대한민국 특허출원 제1999-72765호에는, 알루미늄 망체 대신 연속기공을 가지는 망상 폴리우레탄 폼을 지지체로 하여 여기에 첨착활성탄 또는 이온교환수지를 부착한 화학 흡착 필터가 공개되어 있다. 상기 망체형 발포형 화학 흡착 필터는 유동 유체의 압력 손실을 줄이고 유해 물질의 흡착 및 제거 성능은 높지만 망체나 발포폼의 내부에 형성된 미세 기공 표면에 흡착제를 필요한 양만큼 균일하게 부착시키는 것이 어렵고 흡착제의 접착에 사용되는 점착제들에 포함된 유기용매나 불순물의 2차오염이 있어 건조과정도 복잡하고 고품질의 반도체 제조공정에 사용하기에는 문제가 존재하고 있다.Korean Patent Application No. 1999-72765 discloses a chemical adsorption filter in which a network polyurethane foam having continuous pores is used as a support instead of an aluminum mesh body and impregnated activated carbon or an ion exchange resin is attached thereto. The mesh-type foam chemical adsorption filter reduces the pressure loss of the flowing fluid and has high adsorption and removal performance of harmful substances. Due to the secondary contamination of organic solvents or impurities contained in the adhesives used for adhesion, the drying process is complicated and there are problems in using them in high-quality semiconductor manufacturing processes.
한국등록특허 제 10-0225203, 제10-0667370호, 제10-0741982에는 유기용제가 포함되지 않는 핫멜트 점착제를 폴리올레핀 또는 폴리아마드계 고분자에 혼합하여 메쉬형태의 균일한 망상폼을 먼저 제조하여 100~250도 고온에서 흡착시트를 만들고 여기에 이온교환수지나 활성탄 흡착제를 흡착하는 공정이 기재되어 있다. 이러한 방법들은 메쉬형태의 망상폼을 균일하게 제작하는 데 어려움이 있고 제조과정에서 이온교환수지 등의 결합력을 높이고자 점착제의 과도한 사용으로 인한 흡착제의 흡착성능이 저하되고 이에 따라 흡착능력을 값싸게 보완하고자 활성탄을 병행하여 사용하고 있어 반도체 공정에 해로운 분진이 발생하고 있으며 두 종류의 흡착제의 균일한 분산이 어렵고 복잡하여 제조공정의 품질이 저하되는 문제가 있다.Korean Patent Nos. 10-0225203, 10-0667370, and 10-0741982 disclose that a mesh-type uniform mesh foam is first prepared by mixing a hot-melt adhesive that does not contain an organic solvent with polyolefin or polyamide-based polymer, A process of making an adsorption sheet at a high temperature of 250 degrees and adsorbing an ion exchange resin or an activated carbon adsorbent is described. These methods have difficulty in uniformly producing mesh-type network foams, and in order to increase the bonding strength of ion exchange resins during the manufacturing process, the adsorption performance of the adsorbent is reduced due to the excessive use of adhesive, and accordingly, the adsorption capacity is supplemented inexpensively. Since activated carbon is used in parallel to achieve this, harmful dust is generated in the semiconductor process, and uniform dispersion of the two types of adsorbents is difficult and complicated, resulting in a problem of degrading the quality of the manufacturing process.
현재 국내외에서 시판중인 이온교환수지를 사용한 케미칼 필터는 주로 습식 접착제를 사용하여 부직포에 부착시키는데 사용되는 접착제들은 제조과정에서 물, 아세톤, 메탄올, MEK, 분산안정제 등 다양한 유기 화학물질을 포함하여 수분산 또는 유기용매 분산의 형태의 용액으로 제조하므로 코팅후에 다양한 화학물질이 혼합되며 건조과정이 시간이 길고 건조후에 활성탄이나 이온교환수지의 외표면을 접착제가 코팅하여 단위무게당 흡착특성을 크게 저하시켜 경제성이 낮아지는 단점을 가지고 있다. Chemical filters using ion exchange resins that are currently commercially available at home and abroad mainly use wet adhesives to attach to nonwoven fabrics. Adhesives used in the manufacturing process contain various organic chemicals such as water, acetone, methanol, MEK, and dispersion stabilizers. Or, since it is prepared as a solution in the form of an organic solvent dispersion, various chemicals are mixed after coating, and the drying process takes a long time. It has the downside of being low.
한국등록특허 제10-0667370호, 제10-0741982에는 가열압축공기를 이용하여 고온에서 용해되는 점착제를 이온교환섬유로 이루어진 부직포의 표면에 분사하고 그 위에 이온교환 수지를 분산하여 접착시킨 후 절곡하여 필터를 제조하는 방법이 공지되어 있다. 하지만 이러한 방법들은 제조과정에서 고가의 이온교환섬유를 사용하고, 이온교환수지와 이온교환섬유 부직포의 결합력이 약하여 이온교환수지가 이탈하고 반대로 접착력을 높이고자 일정량 이상의 이온교환수지 사용을 할 경우 흡착용량이 떨어져서 문제가 있다.Korean Patent Registration Nos. 10-0667370 and 10-0741982 disclose that an adhesive that dissolves at a high temperature using heated compressed air is sprayed on the surface of a nonwoven fabric made of ion exchange fibers, ion exchange resin is dispersed on it, adhered, and then bent. Methods of making filters are known. However, in these methods, expensive ion exchange fibers are used in the manufacturing process, and the bonding strength between the ion exchange resin and the ion exchange fiber nonwoven fabric is weak, so that the ion exchange resin escapes and conversely, when a certain amount of ion exchange resin is used to increase the adhesive strength, the adsorption capacity There is a problem apart from this.
본 발명자들은 이러한 클린룸에 적용하기 위한 기존의 부직포형태의 흡착필터 시트를 제조하는 과정에 접착력과 흡착용량이 저하되고 제조비용이 높은 단점을 해결하기 위해서 일반적인 폴리에스터, 폴리프로필렌 등의 단섬유를 원료로 하여 소면공정에 의해 제조되는 통기성 부직포의 제조과정과 핫멜트 접착제의 적용에 주목하였다. 특히 소면공정의 초기단계에서 만들어지는 솜형태의 부풀어진 시트에 이온교환수지 및 솜형태의 시트와 잘 결합하는 핫멜트형태의 접착제 분말을 사용하고 다시 핫멜트형 접착제와 잘 접착하는 특성을 가지면서도 부직포의 기공이 작아서 이온교환수지 비드나 분말이 빠져 나오지 않은 얇아서 통기성이 우수한 폴리에스터, 폴리프로필렌 부직포를 선택하고 이들을 소면공정에서 만들어지는 부풀어진 솜형태의 이온교환 부직포필터의 양쪽에서 만나 고온에서 한번에 접착시키는 방법을 적용한 3층구조의 케미칼 필터의 제조방법을 고안하게 되었다. 그 결과 황화수소, 암모니아, SOx, NOx 등의 산성 및 알칼리성의 흡착용량을 저하되지 않으면서 건조나 접착과정 등의 제조공정이 연속적이면서 복잡하지 않고 통기성이 우수하고 대량생산이 간단하고 용이하고 제조가격이 저렴한 새로운 케미칼 필터 및 그 제조기술이 개발하게 되었다.The inventors of the present invention used short fibers such as polyester and polypropylene in order to solve the disadvantages of reduced adhesive strength and adsorption capacity and high manufacturing cost in the process of manufacturing an existing non-woven fabric type adsorption filter sheet for application to such a clean room. Attention was paid to the manufacturing process of air permeable nonwoven fabric produced by carding process as a raw material and the application of hot melt adhesive. In particular, ion exchange resin and hot melt type adhesive powder that combine well with the cotton type sheet are used for the cotton-type inflated sheet made in the early stage of the carding process, and it has the property of bonding well with the hot-melt type adhesive again, Select thin, breathable polyester and polypropylene non-woven fabrics that do not allow ion-exchange resin beads or powder to escape due to small pores, and bond them together at high temperature by meeting them on both sides of the inflated cotton-type ion-exchange non-woven fabric filter made in the carding process. A method for manufacturing a three-layer chemical filter using the method was devised. As a result, the manufacturing process such as drying or bonding process is continuous, uncomplicated, excellent in air permeability, simple and easy to mass-produce, and inexpensive to manufacture, without lowering the adsorption capacity of acidic and alkaline substances such as hydrogen sulfide, ammonia, SOx, and NOx. A new inexpensive chemical filter and its manufacturing technology have been developed.
본 발명의 목적은 유해가스를 포집하기 위한 복합필터로서 통기성이 우수하면서도, 흡착능력이 우수한 다중구조의 케미컬 복합필터를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a multi-structured chemical composite filter having excellent air permeability and excellent adsorption capacity as a composite filter for collecting harmful gases.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이와 같은 다중구조의 케미컬 복합필터를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a multi-structured chemical composite filter.
이를 위하여 본 발명은To this end, the present invention
다공성 구조가 고정되어 유지되는 중간 부직포 시트;an intermediate non-woven fabric sheet in which the porous structure is held fixed;
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 분산되고, 상기 중간 부직포 시트에 결합되지 않은 상태에서, 상기 다공성 구조 내에 고정되는 이온교환수지; 및an ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and fixed in the porous structure in a state not bonded to the intermediate nonwoven fabric sheet; and
상기 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트;an outer nonwoven fabric sheet disposed on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet and having a porous structure in which the size of pores is smaller than that of the ion exchange resin;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터를 제공한다.Provides a multi-structure chemical composite filter comprising a.
또한 본 발명은Also, the present invention
부풀어진 상태의 다공성의 중간 부직포 시트를 형성하는 단계;Forming a porous intermediate nonwoven fabric sheet in an expanded state;
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키는 단계;dispersing an ion exchange resin and a hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet;
상기 중간 부직포 시트의 양면에 이온교환수지의 크기보다 공극이 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트를 배치하는 단계; 및disposing an outer nonwoven fabric sheet having a porous structure with pores smaller than the size of the ion exchange resin on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet; and
외부 부직포 시트 외측으로부터 외부 부직포를 고온 압착하는 단계;hot-pressing the outer non-woven fabric from the outside of the outer non-woven fabric sheet;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터의 제조방법을 제공한다.Provides a method for manufacturing a multi-structure chemical complex filter comprising a.
본 발명에 따르면, 통기성이 우수하면서도, 이온교환수지가 성능이 저하되지 않은 상태에서 부직포에 균일하게 분산되어 있고, 그 상태를 유지하여 유해가스 흡착능력이 우수하고, 그 성능이 장시간동안 유지되는 효과가 있다.According to the present invention, while the air permeability is excellent, the ion exchange resin is uniformly dispersed in the nonwoven fabric in a state where the performance is not deteriorated, and the state is maintained to have an excellent ability to adsorb harmful gases, and the effect that the performance is maintained for a long time there is
도 1은 본 발명에 따른 다중구조 케미컬 복합필터의 구조를 보여주는 모식도이고, 및
도 2는 본 발명에 따른 다중구조 케미컬 복합필터의 제조방법의 일 예를 보여주는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a multi-structure chemical composite filter according to the present invention, and
2 is a schematic diagram showing an example of a method for manufacturing a multi-structure chemical composite filter according to the present invention.
본 특허는 다양한 산업분야의 현장에서 존재하는 대기 유해물질인 황화수소, SOx, NOx, HCl, 불산 등의 산성 및 암모니아, 아민류, NaOH 등의 염기성의 미량의 유해가스 등의 유해한 불순물 AMCs; Airbonde Molecular Compounds)을 제거하기 위하여, 통기성과 흡착량이 우수하면서도 산알칼리성 유해불순물을 제거능력이 뛰어난 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.This patent covers harmful impurities such as hydrogen sulfide, SOx, NOx, HCl, hydrofluoric acid, etc., and basic trace amounts of harmful gases such as ammonia, amines, NaOH, etc. In order to remove airbonde molecular compounds), it relates to a multi-structured chemical composite filter with excellent air permeability and adsorption capacity and excellent ability to remove acid-alkali harmful impurities and a manufacturing method thereof.
자세하게는 양/음 이온교환수지 비드 또는 분말 등이 일정비율로 혼합되어 통기성이 우수한 망상구조의 폴리에스터, 폴리프로필렌 등의 단섬유 소재를 대상으로 부풀고 두툼한 구조의 솜부직포 시트에 분산되고, 그 양쪽에 기공이 촘촘하고 얇은 미세다공성 솜부직포 시트와 만나고 이들 3층구조가 핫멜트형 접착제에 의해 고온에서 일체형으로 결합되는 예를 들어 도 1과 같은 3층의 다중구조 케미컬 복합필터 및 그 제조방법이다. 예시적으로는 3층구조의 부직포 필터의 중간층에는 소면공정(carding)에 의해 제조된 3차원구조의 촘촘한 그물망 사이에 이온교환수지가 고르게 분산되어 들어있으며, 이들이 망상구조의 시트 내에서 한쪽으로 몰리거나 쏠리지 않게 핫멜트형 접착제가 결합되어, 통기성이 우수한 특징을 가지며 그 흡착층의 양쪽 표면에는 미세기공을 가지고 있어 이온교환수지가 빠져 나가지 않으면서 통기저항이 아주 낮은 다양한 재질의 얇은 미세다공성 부직포층이 핫멜트 접착제와 강하게 결합되어 중간의 흡착층의 이온교환수지 및 분말들이 외부로 빠져나가지 않을 정도로 잘 제어된 3층구조의 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조공정이다. In detail, positive/negative ion exchange resin beads or powder are mixed in a certain ratio and dispersed in a puffed and thick cotton non-woven fabric sheet for short fiber materials such as polyester and polypropylene with a network structure with excellent air permeability, For example, a three-layer multi-structure chemical composite filter as shown in FIG. 1 and a method for manufacturing the same, in which pores are dense and thin microporous cotton nonwoven fabric sheet and these three-layer structures are integrally bonded at a high temperature by a hot melt adhesive. Illustratively, in the middle layer of the three-layer structure nonwoven fabric filter, the ion exchange resin is evenly dispersed between the three-dimensional dense nets manufactured by carding, and they are concentrated on one side in the sheet of the network structure. The thin microporous nonwoven fabric layer made of various materials has excellent air permeability and has micropores on both surfaces of the adsorption layer, so that the ion exchange resin does not escape and the air resistance is very low. It is a three-layer multi-structured chemical complex filter and its manufacturing process that are well controlled to the extent that the ion exchange resin and powders of the intermediate adsorption layer do not escape to the outside by being strongly bonded with the hot melt adhesive.
이러한 다중구조의 케미컬 복합필터는 기존의 습식접착제를 사용하여 이온교환수지의 미세기공이 접착제로 덮이지 않아 흡착용량이 큰 이온교환수지 분말도 사용이 가능하여 단위무게당 흡착제의 비표적이 넓어 흡착제의 사용량을 줄일 수 있으며 통기성이 우수하고 필터제조과정에서 핫멜트 접착제를 사용하여 제조공정이 빠르고 간단하며 필터제조비용이 저렴하고 가벼우면서도 주름잡힌 다양한 형태의 필터들을 가공하는 과정에서 이온교환수지 분말이나 극성용매나 분진, 첨착물질들이 외부로 누출되거나 쏠리지 않으면서 통기성이 아주 우수하여 황화수소, 염산, 불산, SOx, NOx, 오존 등 산성 및 암모니아, 아민 등의 알칼리성 유해가스 등을 단시간에 효율적으로 제거할 수 있는 고효율의 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조방법이다. This multi-structured chemical complex filter uses the existing wet adhesive, so that the micropores of the ion exchange resin are not covered with the adhesive, so that ion exchange resin powder with high adsorption capacity can be used, so the specific target of the adsorbent per unit weight is wide, so the adsorbent It can reduce the amount of use, has excellent air permeability, uses hot melt adhesive in the filter manufacturing process, the manufacturing process is fast and simple, the filter manufacturing cost is low, and ion exchange resin powder or polar solvent is used in the process of processing various types of light and pleated filters. B. Dust and attached substances do not leak or flow to the outside and have excellent air permeability, so acidic and alkaline harmful gases such as ammonia and amine can be efficiently removed in a short time. It is a high-efficiency multi-structure chemical composite filter and its manufacturing method.
본 발명은 일 구체예에서, 소면공법에 의해 제조되는 부풀어진 폴리에스터, 폴리프로필렌 등의 솜형태의 다공성 부직포 시트에 핫멜트 형태의 접착제와 양/음이온교환수지 비드 또는 분말 등을 적절히 혼합하여 분사하여 이온교환수지, 접착제 등이 부풀어진 망상구조의 다공성 시트의 틈새에 분산된 두툼한 솜시트를 먼저 제조하고 그 양쪽에 동일한 소면공법에 의해 제조된 틈새기공이 작고 얇게 압착된 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 테플론 등의 압착된 솜형태의 다공성 시트를 각각 접착시키고 고온에서 롤러에 의해 강하게 압착하여 일체형으로 결합시킨 3층구조의 일체형 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 기존의 부직포 지지체나 유기용제 형태의 접착제를 전혀 사용하지 않고 이온교환수지 등이 새어나오지 않게 접착하는 방식에 의한 흡착용량이 증대된 이온교환수지 함유 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 연속적인 제조 방법을 제공한다. In one embodiment of the present invention, a hot-melt adhesive and cation/anion exchange resin beads or powder are appropriately mixed and sprayed on a cotton-like porous nonwoven fabric sheet such as swollen polyester or polypropylene prepared by a carding method. A thick cotton sheet in which ion exchange resins and adhesives, etc. are inflated is dispersed in the gaps of the network-structured porous sheet, and then the gaps made by the same carding method on both sides are small and thinly compressed polyester, polypropylene, and poly It relates to a three-layer integrated multi-structured chemical composite filter in which compressed cotton-type porous sheets such as urethane and Teflon are bonded together and strongly pressed by a roller at a high temperature to form a single unit, and a method for manufacturing the same. Conventional non-woven fabric support To provide a multi-structured chemical composite filter containing ion exchange resin with increased adsorption capacity by a method of bonding so that ion exchange resin does not leak out without using any adhesive in the form of an organic solvent, and a continuous manufacturing method thereof.
본 발명은 다른 구체예에서, 클린룸 등에서 암모니아, 산성 또는 염기성 가스, 산알칼리성 이온성 물질들을 동시에 효과적으로 제거할 수 있으며, 향상된 통기성, 높은 비표면적, 경량 및 간단한 연속적인 제조 공정, 흡착용량의 증대, 제조과정에서 화학물질 배출방지 특성을 갖는 고효율의 이온교환수지 함유 다중구조 케미컬 복합필터 및 이의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment, the present invention can effectively remove ammonia, acidic or basic gas, acid alkali ionic substances at the same time in a clean room, etc., improved air permeability, high specific surface area, light weight and simple continuous manufacturing process, and increase in adsorption capacity. To provide a high-efficiency ion exchange resin-containing multi-structure chemical composite filter having chemical substance discharge prevention properties during the manufacturing process and a method for manufacturing the same.
이하, 본 발명에 따른 다중구조 케미컬 복합필터를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the multi-structure chemical composite filter according to the present invention will be described in detail.
본 발명은the present invention
다공성 구조가 고정되어 유지되는 중간 부직포 시트;an intermediate non-woven fabric sheet in which the porous structure is held fixed;
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 분산되고, 상기 중간 부직포 시트에 결합되지 않은 상태에서, 상기 다공성 구조 내에 고정되는 이온교환수지; 및an ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and fixed in the porous structure in a state not bonded to the intermediate nonwoven fabric sheet; and
상기 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트;an outer nonwoven fabric sheet disposed on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet and having a porous structure in which the size of pores is smaller than that of the ion exchange resin;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터를 제공한다.Provides a multi-structure chemical composite filter comprising a.
이하 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the multi-structure chemical composite filter of the present invention will be described in detail for each component.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 다공성 구조가 고정되어 유지되는 중간 부직포 시트를 포함한다. 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터 중 중간 부직포 시트는 예를 들어 상기한 바와 같은 소재와 방법으로 제조될 수 있으며, 다공성 구조를 갖되, 다공성 구조가 고정되어 유지됨으로써, 그 다공성 구조에 포함되는 이온교환수지가 원래 분산되어 있었던 공극 외부로 이탈하는 것을 방지하고, 이에 따라, 이온교환수지의 균일 분산성이 유지되는 장점이 있다.The multi-structure chemical composite filter of the present invention includes an intermediate nonwoven fabric sheet in which a porous structure is fixed and maintained. Among the multi-structured chemical composite filters of the present invention, the intermediate nonwoven fabric sheet may be manufactured, for example, with the materials and methods as described above, and has a porous structure, but the porous structure is fixed and maintained, thereby ion exchange included in the porous structure. There is an advantage in that the resin is prevented from escaping to the outside of the pores in which it was originally dispersed, and thus the uniform dispersibility of the ion exchange resin is maintained.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 분산되고, 상기 중간 부직포 시트에 결합되지 않은 상태에서, 상기 다공성 구조 내에 고정되는 이온교환수지를 포함한다. 이온교환수지는 유해 가스등과 화학적 결합을 하여 이들을 흡착하는 기능을 수행하는데, 이들 이온교환수지가 필터에 균일하게 분산되어 있어야 필터의 통기성도 우수할 뿐만 아니라, 필터의 성능이 균일한 장점이 있다. 기존에는 이온교환수지가 균일하게 분산된 상태를 유지하기 위하여 용제형 접착제를 이용하여 직접 지지체에 결합시켰으나, 이와 같이 하는 경우 이온교환수지의 활성 면적이 줄어들게 되어 필터성능이 저하되는 문제가 있었다. 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 균일하게 분산되어 있는데, 중간 부직포 시트에 직접 결합되지 않은 상태로, 다공성 구조 자체에 의하여 그 공간 내에 고정되어 있기 때문에, 균일 분산성이 유지되면서도, 이온교환수지의 활성 면적이 줄어들지도 않아, 필터의 성능이 크게 개선될 수 있는 장점이 있다.The multi-structure chemical composite filter of the present invention includes an ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and fixed in the porous structure without being bonded to the intermediate nonwoven fabric sheet. The ion exchange resin performs a function of adsorbing harmful gases by chemically bonding with them. When these ion exchange resins are uniformly dispersed in the filter, not only the air permeability of the filter is excellent, but also the performance of the filter is uniform. Conventionally, the ion exchange resin was directly bonded to the support using a solvent-based adhesive to maintain a uniformly dispersed state, but in this case, the active area of the ion exchange resin was reduced, resulting in a decrease in filter performance. The multi-structure chemical composite filter of the present invention is uniformly dispersed in the porous structure of the intermediate non-woven fabric sheet, but is not directly bonded to the intermediate non-woven fabric sheet and is fixed in the space by the porous structure itself, so that uniform dispersibility is achieved. While being maintained, the active area of the ion exchange resin does not decrease, so there is an advantage in that the performance of the filter can be greatly improved.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 상기 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트를 포함한다. 본 발명에서 외부 부직포 시트는 이온교환수지를 공극 내에 포함하고 있는 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 이때 외부 부직포 시트는 다공성 구조를 가져 통기성은 있으나, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작기 때문에, 중간 부직포 시트의 공극에 포함되어 있는 이온교환수지가 필터 외부로 방출되는 것을 차단해주는 기능을 수행하게 된다.The multi-structure chemical composite filter of the present invention is disposed on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet and includes an outer nonwoven fabric sheet having a porous structure in which the size of pores is smaller than that of the ion exchange resin. In the present invention, the outer nonwoven fabric sheet is disposed on both sides of the middle nonwoven fabric sheet containing the ion exchange resin in the pores. At this time, the outer nonwoven fabric sheet has a porous structure and is breathable, but the size of the pores is smaller than the size of the ion exchange resin. , It performs the function of blocking the ion exchange resin contained in the pores of the intermediate nonwoven fabric sheet from being released to the outside of the filter.
한편, 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터에 있어서, 상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 고정 및 중간 부직포 시트와 양면의 외부 부직포 시트의 결합은 핫멜트형 접착제에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다. 핫멜트형 접착제는 이온교환수지와는 결합하지 않고, 고온에서 녹아 중간 부직포 시트와 이부 부직포 시트를 결합시키고, 또한 상온으로 돌아오는 과정에서 경화되어 압착되어 공극이 줄어든 중간 부직포 시트의 다공성 구조를 고정시키는 기능을 수행하게 된다. 이처럼 이온교환수지가 분산된 상태에서 압착에 의하여 다공성 구조의 공극이 줄어들고, 그 줄어든 공극이 고정되는 방식으로, 중간 부직포 시트의 다공성 구조의 공극 내에 이온교환수지가 고정되게 된다.On the other hand, in the multi-structure chemical composite filter of the present invention, the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and the bonding of the intermediate nonwoven fabric sheet and the outer nonwoven fabric sheet on both sides are preferably performed by a hot melt type adhesive. The hot melt type adhesive does not bind with the ion exchange resin, melts at high temperature, bonds the intermediate nonwoven fabric sheet and the two-part nonwoven fabric sheet, and is hardened and pressed in the process of returning to room temperature to fix the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet with reduced voids. function will be performed. In such a state in which the ion exchange resin is dispersed, the pores of the porous structure are reduced by compression and the reduced pores are fixed, so that the ion exchange resin is fixed in the pores of the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet.
이때 상기 핫멜트형 접착제는 상기 부직포 시트와 동일한 물질이되, 분자량이 낮은 저분자량 또는 올리고머일 수 있고, 따라서, 고온에서 짧은 시간동안 가열하는 경우, 부직포 시트는 그 구조를 유지하지만 핫멜트형 접착제는 녹아 상기와 같은 접착 및 경화 기능을 수행하게 된다.At this time, the hot melt adhesive may be the same material as the nonwoven fabric sheet, but may be a low molecular weight or oligomer having a low molecular weight. Therefore, when heated at a high temperature for a short time, the nonwoven fabric sheet maintains its structure, but the hot melt adhesive melts. It performs the above bonding and curing functions.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 상기 부직포 시트의 다공성 구조 내에 활성탄을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이온교환수지는 유해 가스와 화학적 결합을 하여 흡착을 수행하며, 활성탄은 물리적으로 유해 가스 등을 흡착하는 기능이 있기 때문에, 활성탄을 더 포함하는 경우 필터로서의 성능이 개선되는 효과가 있다.The multi-structure chemical composite filter of the present invention preferably further includes activated carbon in the porous structure of the nonwoven fabric sheet. Since the ion exchange resin chemically bonds with harmful gases to perform adsorption, and activated carbon has a function of physically adsorbing harmful gases, etc., when activated carbon is further included, performance as a filter is improved.
한편, 상기 부직포 시트는 폴리에스터계, 폴리우레탄계, 나일론계, 폴리에틸렌계 및 폴리프로필렌계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 부직포 시트인 것이 바람직하나, 필터로서의 기능을 수행할 수 있다면 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.On the other hand, the non-woven fabric sheet is preferably one type of non-woven fabric sheet selected from the group consisting of polyester, polyurethane, nylon, polyethylene and polypropylene, but if it can function as a filter, it must be limited thereto It is not.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터에 포함되는 상기 이온교환수지는 양이온교환수지이고, 설폰산기, 카르복실기, 페놀기 및 인산기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함함으로써 황화수소, 염산, SOx, NOx, 오존 등 산성가스를 강하게 흡착할 수 있고, 상기 이온교환수지는 음이온교환수지이고, 트리메틸아민, 디메틸아민, 및 트리에틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함함으로써, 암모니아, 아민류 등의 알칼리성 유해가스의 흡착할 수 있다.The ion exchange resin included in the multi-structure chemical composite filter of the present invention is a cation exchange resin, and contains at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phenol group, and a phosphoric acid group, thereby reducing hydrogen sulfide, hydrochloric acid, SOx, and NOx , can strongly adsorb acidic gases such as ozone, the ion exchange resin is an anion exchange resin, and contains at least one functional group selected from the group consisting of trimethylamine, dimethylamine, and triethylamine, so that ammonia, amines, etc. of alkaline harmful gases can be adsorbed.
한편, 상기 활성탄은 첨착활성탄을 포함할 수 있고, 이때 첨착물질로는 CuCl2, AgNO3, KMnO4, 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속이온염이 포함되어, 이온교환수지의 흡착능력을 더욱 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the activated carbon may include impregnated activated carbon, wherein the impregnated material includes one or more metal ion salts selected from the group consisting of CuCl 2 , AgNO 3 , KMnO 4 , and ZnO, thereby adsorbing the ion exchange resin You can further improve your skills.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터는 다공성인 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 이온교환수지가 시트에 결합되지 않은 상태로 고정되어 포함되고, 중간 부직포 시트의 양면에 이온교환수지의 크기보다 공극의 크기가 작은 다공성의 외부 부직포 시트가 배치되는 구조를 가져, 통기성이 우수하면서도 가스 흡착능이 우수하고, 장시간 사용한 이후에도 이와 같은 필터 성능이 유지되는 장점이 있다.In the multi-structure chemical composite filter of the present invention, the ion exchange resin is fixedly included in the porous structure of the porous intermediate nonwoven fabric sheet without being bonded to the sheet, and the pore size is larger than the size of the ion exchange resin on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet. It has a structure in which an external nonwoven fabric sheet of small porosity is disposed, and has excellent air permeability and gas adsorption capacity, and has the advantage of maintaining such filter performance even after long-term use.
또한, 본 발명은In addition, the present invention
부풀어진 상태의 다공성의 중간 부직포 시트를 형성하는 단계;Forming a porous intermediate nonwoven fabric sheet in an expanded state;
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키는 단계;dispersing an ion exchange resin and a hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet;
상기 중간 부직포 시트의 양면에 이온교환수지의 크기보다 공극이 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트를 배치하는 단계; 및disposing an outer nonwoven fabric sheet having a porous structure with pores smaller than the size of the ion exchange resin on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet; and
외부 부직포 시트 외측으로부터 외부 부직포를 고온 압착하는 단계;hot-pressing the outer non-woven fabric from the outside of the outer non-woven fabric sheet;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터의 제조방법을 제공한다.Provides a method for manufacturing a multi-structure chemical complex filter comprising a.
이하 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail for each step.
본 발명은 the present invention
부풀어진 상태의 다공성의 중간 부직포 시트를 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 다공성의 중간 부직포 시트를 제조하는 방법은 다양한 공지의 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 소면공정(carding) 등의 방법으로 수행되어 다공성의 부직포 시트로 제조될 수 있다. 이때, 다공성의 중간 부직포 시트는 부풀어진 상태로 형성되어 이후에 이온교환수지가 분산될 수 있는 다공성 공간을 충분히 확보하게 된다.and forming a porous intermediate nonwoven fabric sheet in a blown state. At this time, the method of manufacturing the porous intermediate nonwoven fabric sheet may be performed by various known methods, for example, it may be performed by a method such as carding to manufacture a porous nonwoven fabric sheet. At this time, the porous intermediate nonwoven fabric sheet is formed in an inflated state to secure a sufficient porous space in which the ion exchange resin can be dispersed later.
다음으로, 본 발명의 제조방법은 상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키는 단계를 포함한다. 이전 단계에서 중간 부직포 시트는 부풀어진 상태로 형성되기 때문에 이온교환수지와 핫멜트형 접착제가 균일하게 분산될 수 있는 공간이 확보된다. 이와 같이 확보된 다공성의 공간으로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 균일하게 분산시킨다.Next, the manufacturing method of the present invention includes dispersing an ion exchange resin and a hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet. In the previous step, since the intermediate nonwoven fabric sheet is formed in an inflated state, a space in which the ion exchange resin and the hot melt type adhesive can be uniformly dispersed is secured. The ion exchange resin and the hot melt type adhesive are uniformly dispersed in the porous space thus secured.
이때 핫멜트형 접착제는 이온교환수지와는 결합하지 않고, 부직포 시트와 결합하는 물질로, 예를 들어 부직포 시트와 동일한 물질이되, 상대적으로 분자량은 작은 저분자량 물질 또는 올리고머일 수 있고, 이에 따라 이후 단계에서 고온 고압의 환경에서 부직포 시트는 녹지 않고, 핫멜트형 접착제만 녹아 부직포의 접착 및 다공성 구조의 경화를 수행하게 된다.In this case, the hot melt type adhesive is a material that does not bind to the ion exchange resin but binds to the nonwoven fabric sheet. For example, it may be the same material as the nonwoven fabric sheet, but may be a low molecular weight material or an oligomer having a relatively small molecular weight. In the step, the non-woven fabric sheet is not melted in the high-temperature and high-pressure environment, and only the hot-melt type adhesive is melted to perform adhesion of the non-woven fabric and hardening of the porous structure.
본 발명의 제조방법은 상기 중간 부직포 시트의 양면에 외부 부직포 시트를 배치하는 단계를 포함한다. 중간 부직포 시트는 그 다공성 구조 내에 이온교환수지를 포함하고 있으나, 이온교환수지가 상기 다공성 구조로부터 이탈할 수 있으므로, 그와 같은 이온교환수지가 필터 외부로 배출되는 것을 방지하기 위하여 본 발명의 제조방법에서는 중간 부직포 시트의 양면에 이온교환수지의 크기보다 공극이 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트를 배치하는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the present invention includes placing outer nonwoven fabric sheets on both sides of the middle nonwoven fabric sheet. The intermediate nonwoven fabric sheet contains ion exchange resins in its porous structure, but since the ion exchange resins can be separated from the porous structure, the manufacturing method of the present invention is to prevent such ion exchange resins from being discharged to the outside of the filter. includes disposing an outer nonwoven fabric sheet having a porous structure with pores smaller than the size of the ion exchange resin on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet.
본 발명의 제조방법은 상기와 같이 외부 부직포 시트가 배치된 상태에서 외부 부직포 시트의 외측으로부터 외부 부직포를 고온 압착하는 단계를 포함한다. 이 단계에서 압력이 가해짐에 따라 중간 부직포 시트의 다공성 구조 공극이 좁아지게 되고, 고온에 의하여 핫멜트형 접착제가 녹으면서 중간 부직포 시트와 외부 부직포를 결합시키고, 또한, 중간 부직포의 공극이 좁아진 상태가 핫멜트형 접착제에 의하여 경화되어 고정되게 된다. 이 단계를 거치면서 이온교환수지가 분산되어 있었던 중간 부직포 시트의 다공성 구조 공극이 좁아짐에 따라 분산되어 있었던 이온교환수지가 해당 좁아진 공극 내에 고정되게 된다.The manufacturing method of the present invention includes the step of hot-pressing the outer nonwoven fabric from the outside of the outer nonwoven fabric sheet in a state where the outer nonwoven fabric sheet is disposed as described above. As pressure is applied in this step, the pores in the porous structure of the intermediate non-woven fabric sheet are narrowed, and the hot melt adhesive is melted by the high temperature to bond the intermediate non-woven fabric sheet and the outer non-woven fabric, and the state in which the pores in the intermediate non-woven fabric are narrowed It is hardened and fixed by the hot melt type adhesive. Through this step, as the pores of the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet in which the ion exchange resin is dispersed are narrowed, the dispersed ion exchange resin is fixed in the narrowed pores.
한편, 본 발명의 제조방법은 상기 단계를 수행함에 있어서, 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 예를 들어 연속공정으로 수행될 수 있다. 구체적으로는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 컨베이어 벨트 구조를 이용하여 중간 부직포 시트를 공급하고, 이에 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키면서 동시에 외부 부직포를 공급하여 배치하고, 벨트-칼렌다를 이용하여 고온 및 고압으로 압착하여 나온 필터를 연속적으로 롤-칼렌다에 감는 방법으로 수행될 수 있다.On the other hand, in performing the above steps, the manufacturing method of the present invention may be applied in a variety of ways, for example, it may be performed in a continuous process. Specifically, as shown in FIG. 2, an intermediate nonwoven fabric sheet is supplied using a conveyor belt structure, an ion exchange resin and a hot melt adhesive are dispersed therein while an external nonwoven fabric is simultaneously supplied and arranged, and a belt-calendar is used. It can be performed by a method of continuously winding the filter obtained by pressing at high temperature and high pressure on a roll-calendar.
이때, 상기 고온 압착하는 단계는 160 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 100 내지 500 초동안 수행되는 것이 바람직하다. 만약 그 온도가 160 ℃ 미만인 경우에는 부직포간의 결합 및 중간 부직포의 다공성 구조의 충분한 경화가 수행되지 못하는 문제점이 있고, 온도가 200 ℃를 초과하는 경우에는 부직포 자체가 녹을 수 있는 문제점이 있다. 또한, 고온 압착을 수행하는 시간이 100초 미만인 경우에는 상기와 같이 원하는 목적을 충분히 달성하지 못하는 문제점이 있고, 500 초를 초과하는 경우에는 마찬가지로 부직포 자체가 녹거나 열충격을 받아 물성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.At this time, the high-temperature pressing step is preferably performed at a temperature of 160 ℃ to 200 ℃ for 100 to 500 seconds. If the temperature is less than 160 ℃, there is a problem that the bonding between nonwoven fabrics and sufficient curing of the porous structure of the intermediate nonwoven fabric are not performed, and if the temperature exceeds 200 ℃, there is a problem that the nonwoven fabric itself may melt. In addition, when the time for performing the high-temperature pressing is less than 100 seconds, there is a problem in that the desired purpose is not sufficiently achieved as described above, and when the time exceeds 500 seconds, the nonwoven fabric itself melts or undergoes thermal shock, which can cause physical properties to deteriorate There is a problem.
또한, 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터의 제조방법은 외부 부직포 시트를 배치하기 전에, 외부 부직포시트의 중간 부직포 시트와 접하는 면에 핫멜트형 접착제를 도입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 핫멜트형 접착제는 중간 부직포 시트와 외부 부직포 시트를 결합시켜주는 기능과, 중간 부직포 시트의 공극이 줄어든 다공성 구조를 경화시켜주는 기능을 수행하게 되는데, 중간 부직포 시트와 외부 부직포 시트를 결합시켜주는 기능을 충분히 수행하지 못하는 경우, 이들 사이의 결합이 떨어질 수 있고, 이 경우, 중간 부직포 시트의 다공성 구조에 분산되어 있는 이온교환수지 중 일부가 필터 외부로 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 중간 부직포 시트와 외부 부직포 시트의 충분한 결합을 담보하기 위하여 외부 부직포 시트를 배치하기 전에, 외부 부직포시트의 중간 부직포 시트와 접하는 면에 핫멜트형 접착제를 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the multi-structure chemical composite filter of the present invention preferably further comprises introducing a hot melt type adhesive to the surface of the outer nonwoven fabric sheet in contact with the intermediate nonwoven fabric sheet before disposing the outer nonwoven fabric sheet. As described above, the hot melt type adhesive performs the function of bonding the intermediate nonwoven fabric sheet and the outer nonwoven fabric sheet and curing the porous structure with reduced voids of the intermediate nonwoven fabric sheet. If the function of bonding is not sufficiently performed, the bonding between them may be degraded, and in this case, a problem in that some of the ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet may be discharged to the outside of the filter. Therefore, a step of introducing a hot melt type adhesive to the surface of the outer nonwoven fabric sheet in contact with the middle nonwoven fabric sheet may be further included before disposing the outer nonwoven fabric sheet to ensure sufficient bonding between the middle nonwoven fabric sheet and the outer nonwoven fabric sheet.
한편, 상기 고온 압착하는 단계는 최종 제조되는 다중구조 케미컬 복합필터의 두께가 1 내지 5mm가 되도록 수행되는 것이 바람직하다. 다중구조 케미컬 복합필터의 두께를 1 mm 미만으로 형성시키는 것은 공정상 어려울 뿐만 아니라, 이 경우 원하는 기능을 수행하는 필터를 얻지 못하게 되는 문제점이 있고, 5 mm를 초과하는 경우에는 압착이 충분히 수행되지 않아, 이온교환수지가 필터 내에 고정되지 않는 문제점, 통기성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, the high-temperature pressing step is preferably performed so that the thickness of the multi-structure chemical composite filter to be finally manufactured is 1 to 5 mm. It is not only difficult to form a multi-structure chemical composite filter with a thickness of less than 1 mm in terms of process, but in this case, there is a problem in that a filter that performs the desired function cannot be obtained, and when the thickness exceeds 5 mm, compression is not sufficiently performed. , there are problems in that the ion exchange resin is not fixed in the filter, and air permeability may be reduced.
또한, 상기 상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키는 단계에서 이온교환수지는 수분함량을 20 내지 30 %로 조절한 후 분산되는 것이 바람직하다. 만약 수분의 함량이 20 % 미만인 경우에는 이온교환수지의 산알킬리성 유해 물질에 대한 흡착성능이 현저히 저하되는 문제점이 있고, 수분 함량이 30 %를 초과하는 경우에는 이온교환수지들이 뭉쳐서 중간 부직포 시트에 균일하게 분산되기 어려운 문제점이 있다.In addition, in the step of dispersing the ion exchange resin and the hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet, the ion exchange resin is preferably dispersed after adjusting the moisture content to 20 to 30%. If the moisture content is less than 20%, there is a problem in that the adsorption performance of the ion exchange resin for acid-alkylated harmful substances is significantly lowered, and if the moisture content exceeds 30%, the ion exchange resins are agglomerated in the intermediate nonwoven fabric sheet. There is a problem that it is difficult to disperse uniformly.
본 발명의 제조방법에 따르면, 이온교환수지가 부직포 필터에 균일하게 분산되어 있으면서도, 그 위치에 고정되어 있는 다중구조의 케미컬 복합필터를 제조할 수 있어, 통기성과 흡착성이 우수한 필터를 제조할 수 있고, 또한, 간단한 방법 및 연속적인 방법으로 필터를 제조할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a multi-structured chemical composite filter in which the ion exchange resin is uniformly dispersed in the nonwoven fabric filter and fixed in its position, thereby manufacturing a filter with excellent air permeability and adsorption properties. , In addition, there is an advantage that the manufacturing cost can be lowered because the filter can be manufactured by a simple method and a continuous method.
본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터 제조 과정을 예시적으로 구체적으로 설명한다. 이하의 기재는 본 발명의 다중구조 케미컬 복합필터에 대한 구체적인 예시일 뿐이고, 이하 기재 내용에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.The multi-structure chemical composite filter manufacturing process of the present invention will be described in detail by way of example. The following description is only a specific example of the multi-structure chemical complex filter of the present invention, and is not intended to be construed as limiting the scope of the present invention by the description below.
먼저 0.1~10㎛ 굵기의 폴리프로필렌, 폴리에스터, 비스코슬레이온, 나일론 등의 다양한 소재로 만들어진 부풀어진 솜형태의 단섬유 스테이플을 소면기(carding machine)를 사용하여, 두툼하게 부풀어진 두께 10~50 mm 폭 1.3~2m의 솜형태의 중간 부직포 시트를 연속적으로 제조한다. First, blown cotton staples made of various materials such as polypropylene, polyester, viscose rayon, and nylon with a thickness of 0.1 to 10 μm are swollen to a thickness of 10 to 10 μm using a carding machine. 50 mm wide, 1.3-2 m cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet is continuously produced.
이온교환수지는 주로 현탁중합에 의해 제조되는 스틸렌-다이비닐 공중합체 비드가 적절하며, 여기에 양이온교환수지는 설폰산기; 카르복실기; 페놀기; 및 인산기를 가지고 있어 황화수소, 염산, SOx, NOx, 오존 등 산성가스를 강하게 흡착하고, 음이온교환수지는 트리메틸아민, 디메틸아민, 트리에틸아민 등의 3급 아민화 그룹을 가진 4차 암모니움기를 가지고 있어 암모니아, 아민류 등의 알칼리성 유해가스의 흡착에 적합하게 사용할 수 있다.As the ion exchange resin, styrene-divinyl copolymer beads prepared mainly by suspension polymerization are suitable, wherein the cation exchange resin contains a sulfonic acid group; carboxyl group; phenol group; and phosphoric acid groups to strongly adsorb acidic gases such as hydrogen sulfide, hydrochloric acid, SOx, NOx, and ozone. It can be used suitably for the adsorption of alkaline harmful gases such as ammonia and amines.
일본 미쯔비사, 국내 삼양사 등 국내외에서 대량으로 생산되어 상업즉으로 판매되는 이온교환수지의 이온교환용량은 1.5~5.5 meq/g으로, 비표면적이 마이크로기공과 매크로 기공이 혼재되어 있는데, 200~600 m2/g이 주로 생산되며 직경은 주로 300~120 um의 비드가 주로 생산되며 이들을 50~300 um의 분말형태의 다공성 양이온 및 음이온교환수지로 분쇄하여 사용한다. 통상적으로 이온교환수지의 직경이 작을수록 단위무게당 흡착량과 흡착속도가 높아지므로 가능하면 100~300 um의 크기의 분체를 사용하는 것이 좋으며, 필요시에 20~50 um의 크기의 이온교환수지 분말을 분체설비를 이용하여 제조한 후에 비드형태의 이온교환수지와 혼합하여 적절히 사용할 수 있다. The ion exchange capacity of ion exchange resins produced in large quantities at home and abroad such as Japan's Mitsubishi and Korea's Samyang Corporation and sold commercially is 1.5 to 5.5 meq/g, and the specific surface area is a mixture of micropores and macropores, 200 to 600 m 2 /g is mainly produced, and beads with a diameter of 300 ~ 120 um are mainly produced, and they are used after being ground into porous cation and anion exchange resins in the form of 50 ~ 300 um powder. In general, the smaller the diameter of the ion exchange resin, the higher the adsorption amount and adsorption rate per unit weight. Therefore, it is recommended to use powder with a size of 100 ~ 300 um if possible, and if necessary, ion exchange resin with a size of 20 ~ 50 um After the powder is prepared using powder equipment, it can be suitably used by mixing with an ion exchange resin in the form of beads.
시판되는 이온교환수지의 경우 다양한 수분의 함량을 가지고 있으며 만일 수분이 30 %를 넘어가는 경우 나사산과 침들이 다수 설치된 호퍼설비에 이온교환수지가 덩어리로 걸려서 균일하게 솜형태의 중간 부직포 시트에 일정량씩 로딩하기가 어렵고, 수지의 수분이 20 %이하가 되는 경우 이온교환수지의 산알칼리성 유해물질의 흡착성능이 크게 저하되는 문제점을 가지므로 수분의 함량을 20~30 %로 적절히 조절한다. 만일 수분이 30 %가 넘어 40~60 %인 제품인 경우는 수분건조설비에 넣어 건조온도 90~120도의 고온에서 20~30 %로 건조하여 적절히 사용한다. Commercially available ion exchange resins have various moisture contents. If the moisture content exceeds 30%, the ion exchange resin is caught in lumps in a hopper facility equipped with a large number of threads and needles, and a certain amount is uniformly placed on the cotton-shaped intermediate non-woven fabric sheet. It is difficult to load, and when the water content of the resin is less than 20%, the ion exchange resin has a problem in that the adsorption performance of acid alkali harmful substances is greatly reduced, so the water content is appropriately adjusted to 20 to 30%. If the product has more than 30% moisture and is 40~60%, put it in a moisture drying facility and dry it to 20~30% at a high temperature of 90~120 degrees before using it properly.
이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트와 이의 양면에 접착하는 폴리프로필렌, 폴리에스터 등의 미세다공성 외부 부직포 시트와의 접착에는 핫멜트형태의 폴리에틸렌계, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체를 단독으로 사용하며, 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트의 양쪽에 접착되는 외부 부직포 시트와의 접착력을 고려하여, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체나 폴리우레탄 공중합체 접착제 분말도 부직포의 재료에 따라 병행하여 사용할 수 있다. Hot-melt polyethylene, polyurethane, and polyethylene-vinyl alcohol copolymers are used alone for bonding between an intermediate nonwoven fabric sheet containing an ion exchange resin and a microporous outer nonwoven fabric sheet such as polypropylene or polyester adhered to both sides of the nonwoven fabric sheet. , Polyethylene vinyl alcohol copolymer or polyurethane copolymer adhesive powder may also be used in parallel depending on the material of the nonwoven fabric in consideration of the adhesive strength with the outer nonwoven fabric sheet adhered to both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet containing the ion exchange resin.
폴리에스터, 폴리에스터 소재로 소면공정에 의해 만들어진 솜형태의 중간 부직포 시트에 혼합되는 이온교환수지와 핫멜트형 접착제의 사용량은 무게비로 5~1~20:1의 비율로 고루게 혼합하여 건조한 분말형태로 만든다. 이때 이온교환수지에 비해 접착제의 양이 5:1이하로 많은 경우는 흡착되는 양이 작고 통기성이 나빠지고, 20:1이상인 경우는 부직포와의 접착력이 나빠져서 박리가 일어나서 이온교환수지가 빠져나가므로 절곡을 하는 경우 문제점을 야기한다. The amount of ion exchange resin and hot melt type adhesive mixed in the cotton-type intermediate non-woven fabric sheet made of polyester and polyester material through the carding process is evenly mixed at a weight ratio of 5-1-20:1 to form dry powder. made with At this time, when the amount of adhesive is less than 5:1 compared to the ion exchange resin, the adsorbed amount is small and air permeability deteriorates. Bending causes problems.
적절하게 혼합된 이온교환수지와 접착제 분말을 50~100 mm의 부풀어진 솜시트 위에 V자형태의 호퍼를 통해 이온교환수지/ 핫멜트형 접착제의 로딩무게를 100~1000 g/m2으로 조절하여 솜시트의 부풀어진 다공틈 사이로 분산되게 침투시킨다. 로딩무게가 100 g/m2이하인 경우는 이온교환수지가 부족하여 흡착용량이 떨어지며, 1000 g/m2이상인 경우 통기성이 나빠지고 필터로 가공할 경우 무게가 무거워서 사용이 곤란해진다. The properly mixed ion exchange resin and adhesive powder are placed on a 50-100 mm thick cotton sheet through a V-shaped hopper, and the loading weight of the ion exchange resin/hot melt type adhesive is adjusted to 100-1000 g/m 2 . Distributed and penetrated between the swollen pores of the sheet. When the loading weight is less than 100 g/m 2 , the adsorption capacity is reduced due to insufficient ion exchange resin, and when it is more than 1000 g/m 2 , air permeability deteriorates, and when processed into a filter, the weight is heavy, making it difficult to use.
이온교환수지와 핫멜트형 접착제 파우더가 포함된 다공성 중간 부직포 시트가 이동식 컨베이터를 통해 이동하면서 중간 부직포 시트 아래위에 두 개의 이동식 컨베이어를 이용하여 얇은 외부 부직포 시트가 양쪽에서 만나게 한다. 이때 50~500 um크기의 이온교환수지나 분말이 빠져 나가지 않는 0.1~10 um의 미세 다공성 기공을 가진 폴리프로필렌, 폴리우레탄계, 테플론계 소재의 얇은 부직포를 사용하여야 좋으며 주로 멜트브라운방식 또는 스판본딩 및 열본딩(thermal bonding), 이축연신방식 등의 다양한 방식으로 만들어진다. 앙면에 사용되는 외부 부직포의 두께는 통기성에 영향을 주지 않아야 하며 대략 두께가 5~50 um가 적합하다. 여기에서 상호 접촉된 외부 부직포 시트 /이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 둥근 형태의 벨트 칼렌다를 통해, 사용되는 접착제의 용융온도를 고려하여 100~120도의 고온에서 일차로 3층으로 접착된 두툼한 형태의 솜시트/부직포 결합형태를 유지하기 위해 강하게 접착시켜 두께를 10~20 mm두께로 결합시킨다. The porous intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin and hot melt type adhesive powder is moved through a moving conveyor, using two moving conveyors below and above the intermediate nonwoven sheet to meet the thin outer nonwoven sheet on both sides. At this time, it is good to use 50~500 um size ion exchange resin or thin non-woven fabric made of polypropylene, polyurethane, or Teflon material with microporous pores of 0.1~10 um that do not allow powder to escape. It is made by various methods such as thermal bonding and biaxial stretching. The thickness of the outer nonwoven fabric used for the back side should not affect air permeability, and a thickness of approximately 5 to 50 um is suitable. Here, the mutually contacted outer nonwoven fabric sheet/intermediate nonwoven fabric sheet including ion exchange resin/outer nonwoven fabric sheet are firstly formed in three layers at a high temperature of 100 to 120 degrees in consideration of the melting temperature of the adhesive used through a round belt calender. In order to maintain the thick cotton sheet/non-woven fabric bonded with the adhesive, it is strongly bonded to a thickness of 10 ~ 20 mm.
두툼하게 결합된 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 다시 다수의 둥근 롤러가 설치된 롤-칼렌다 설비를 통해 160~200 °C 의 고온에서 강하게 압착함으로써 이온교환수지가 빠져나가지 않고 다공성 시트에 강하게 압착하여 이온교환수지와 부직포의 결합력을 높이면서 통기성을 고려함과 동시에 최종 부직포 필터의 두께를 1~2mm의 두께로 적절히 조절한 다음 최종적으로 둥근 와인더에 감겨 제품으로 생산된다.Thickly bonded outer nonwoven fabric sheet / middle nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin / outer nonwoven fabric sheet are strongly compressed at a high temperature of 160 ~ 200 °C through a roll-calendar facility installed with a number of round rollers, so that the ion exchange resin It is strongly compressed on the porous sheet without escaping, increasing the bonding strength between the ion exchange resin and the non-woven fabric, considering air permeability, and adjusting the thickness of the final non-woven filter to a thickness of 1 to 2 mm, and finally winding it on a round winder to produce a product. do.
이하 실시예와 실험예를 통하여 본 발명을 보다 더 구체적으로 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 내용을 구체적으로 설명하고자 하는 것일 뿐, 이하 기재 내용에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples and experimental examples. The following description is only intended to specifically explain the contents of the present invention, and is not intended to be construed as limiting the scope of the present invention by the description below.
<실시예 1><Example 1>
다중구조 케미컬 복합필터의 제조 및 통기성, 유해가스 제거특성의 확인Manufacture of multi-structure chemical composite filter and confirmation of air permeability and harmful gas removal characteristics
먼저 0.1~10㎛ 굵기의 폴리에스터 소재로 만들어진 부풀어진 솜형태의 단섬유 스테이플을 소면기(carding machine)를 사용하여 두툼하게 부풀어진 두께 10~50 mm 폭 1.3~2m의 솜형태의 중간 부직포 시트를 연속적으로 제조하였다.First, an inflated cotton-like short fiber staple made of polyester material with a thickness of 0.1 ~ 10㎛ is thickly inflated using a carding machine. was produced continuously.
양이온교환수지는 삼양사의 양이온교환수지 TRILITE TRILITE SCR BHD, 음이온교환수지는 TRILITE TRILITE AMP16을 사용하였으며 이온교환용량이 5.5 meq/g, 비표면적이 200 m2/g인 이온교환수지를 사용하였다. 통상적으로 이온교환수지의 직경이 작을수록 단위무게당 흡착량과 흡착속도가 높아지므로 각각 300~600 um의 크기의 비드를 사용하였다. The cation exchange resin was Samyang Corporation's TRILITE TRILITE SCR BHD, and the anion exchange resin was TRILITE TRILITE AMP16. An ion exchange resin with an ion exchange capacity of 5.5 meq/g and a specific surface area of 200 m 2 /g was used. In general, the smaller the diameter of the ion exchange resin, the higher the adsorption amount per unit weight and the higher the adsorption rate, so beads with a size of 300 to 600 μm were used.
이온교환수지의 경우 다양한 수분의 함량을 가지고 있으며 만일 수분이 30 %를 넘어가는 경우 나사산과 침들이 다수 설치된 호퍼설비에 이온교환수지가 덩어리로 걸려서 균일하게 솜형태의 중간 부직포 시트에 일정량씩 로딩하기가 어렵고 수지의 수분이 20 %이하가 되는 경우 이온교환수지의 산알칼리성 유해물질의 흡착성능이 크게 저하되는 문제점을 가지므로 수분의 함량을 20~30 %로 적절히 조절해야 하며 본 실험에서는 수분건조설비에 넣어 건조온도 90~120 ℃의 고온에서 25~30 %로 건조하여 사용하였다. In the case of ion exchange resin, it has various moisture content. If the moisture content exceeds 30%, the ion exchange resin is caught in lumps in the hopper facility equipped with many threads and needles, and is loaded uniformly in a certain amount on the cotton-type intermediate non-woven fabric sheet. When the water content of the resin is less than 20%, the ion exchange resin has a problem in that the adsorption performance of acid-alkaline harmful substances is greatly reduced, so the water content must be properly adjusted to 20 ~ 30%. In this experiment, the water drying equipment It was used after drying at a high temperature of 90 ~ 120 ℃ at a drying temperature of 25 ~ 30%.
이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트와, 이의 양면에 접착되는 폴리우레탄계 미세다공성 외부 부직포 시트를 사용하였으며, 기공의 크기는 평균적으로 1 um의 미세기공을 가지고 있었다. 무용제형태인 핫멜트형태의 폴리에틸렌(LDPE)을 단독으로 핫멜트형 접착제로 사용하였으며, 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트의 양면에 접착되는 부직포와의 접착력을 고려하여 폴리에틸렌비닐알콜공중합체나 폴리우레탄 공중합체 접착제 분말을 무게비로 10 % 병행하여 사용하였다. An intermediate nonwoven fabric sheet containing an ion exchange resin and a polyurethane-based microporous outer nonwoven fabric sheet adhered to both sides thereof were used, and the micropores had an average pore size of 1 μm. Non-solvent hot melt type polyethylene (LDPE) was used as a hot melt type adhesive alone, and polyethylene vinyl alcohol copolymer or polyurethane copolymer was used in consideration of the adhesive strength with the nonwoven fabric adhered to both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin. Coalescing adhesive powder was used in parallel at 10% by weight.
솜형태의 중간 부직포 시트에 혼합되는 이온교환수지와 핫멜트형 접착제의 사용량은 무게비로 10:1의 비율로 고루게 혼합하여 건조한 분말형태로 만들었다. 적절하게 혼합된 이온교환수지/ 핫멜트형 접착제 분말을 50~100 mm의 부풀어진 중간 부직포 시트 위에 V자형태의 호퍼를 통해 이온교환수지/핫멜트형 접착제의 로딩무게를 각각 200~800 g/m2당으로 조절하여 중간 부직포 시트의 부풀어진 다공틈사이로 분산되게 침투시켰다.The amounts of the ion exchange resin and the hot melt type adhesive mixed in the cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet were evenly mixed at a weight ratio of 10:1 to form a dry powder. Properly mixed ion exchange resin/hot melt type adhesive powder is 200 to 800 g/m 2 of the loading weight of ion exchange resin/hot melt type adhesive, respectively, through a V-shaped hopper on a 50 to 100 mm inflated intermediate nonwoven fabric sheet. Adjusted with sugar, it was dispersed and penetrated between the swollen pores of the intermediate nonwoven fabric sheet.
이온교환수지 및 핫멜트형 접착제 파우더가 포함된 다공성 중간 부직포 시트가 이동식 컨베이터를 통해 이동하면서 중간 부직포 시트의 아래위에 두 개의 이동식 컨베이어를 이용하여 얇은 외부 부직포 시트가 양쪽에서 만나게 했다. 이때 300 um 크기의 이온교환수지나 분말이 빠져 나가지 않는 미세 다공성 기공을 가진 얇은 부직포를 사용하여야 좋으며, 양면에 사용되는 외부 부직포의 두께는 통기성에 영향을 주지 않아야 하며, 대략 두께가 50 um를 사용하였으며, 일부는 테플론이 붙어있는 부직포를 사용하였다. 여기에서 상호 접촉된 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 둥근 형태의 벨트칼렌다를 통해, 사용되는 핫멜트형 접착제의 용융온도를 고려하여 100~120 ℃의 고온에서 일차로 3층으로 접착된 두툼한 형태의 외부 부직포 시트 / 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트 결합형태를 유지하기 위해 강하게 접착시켜 두께를 10 mm두께로 결합시켰다. While the porous intermediate nonwoven fabric sheet containing the ion exchange resin and hot melt type adhesive powder was moved through the moving conveyor, the outer thin nonwoven fabric sheet was brought together on both sides using two moving conveyors on and under the intermediate nonwoven fabric sheet. At this time, it is good to use an ion exchange resin of 300 um size or a thin non-woven fabric with microporous pores through which powder does not escape, and the thickness of the outer non-woven fabric used on both sides should not affect air permeability. Some of them used non-woven fabric with Teflon attached. Here, the outer nonwoven fabric sheet in contact with each other / the intermediate nonwoven fabric sheet including the ion exchange resin / the outer nonwoven fabric sheet are firstly heated at a high temperature of 100 to 120 ° C. in consideration of the melting temperature of the hot melt adhesive used through a round belt calendar. In order to maintain the combined form of the thick outer nonwoven fabric sheet / middle nonwoven fabric sheet / outer nonwoven fabric sheet bonded in three layers, the thickness was combined to a thickness of 10 mm.
두툼하게 결합된 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 다시 다수의 둥근 롤러가 설치된 롤-칼렌다 설비를 통해 160~200℃의 고온에서 강하게 압착함으로써 이온교환수지가 빠져나가지 않고 다공성 시트에 강하게 압착하여 이온교환수지와 부직포의 결합력을 높이면서 통기성을 고려하여 동시에 최종 부직포 필터의 두께를 각각 1 mm, 1.4 mm. 1.7 mm, 2.0 mm의 두께로 적절히 조절한 다음 최종적으로 둥근 와인더에 감켜 제품으로 생산하였다. Thickly bonded outer non-woven fabric sheet / middle non-woven fabric sheet containing ion exchange resin / outer non-woven fabric sheet are strongly compressed at a high temperature of 160 ~ 200 ° C through a roll-calendar facility in which a number of round rollers are installed, so that the ion exchange resin escapes. The thickness of the final non-woven fabric filter was 1 mm and 1.4 mm, respectively, in consideration of air permeability while increasing the bonding strength between the ion exchange resin and the non-woven fabric by strongly pressing the porous sheet without going out. After appropriately adjusting the thickness to 1.7 mm and 2.0 mm, it was finally produced as a product by winding it on a round winder.
얻어진 필터를 대상으로 가로×세로× 높이: 223mm×252.8mm×30mm, 여과면적 : 0.42 m2의 복합필터를 제작하였다. 통기도는 풍량은 150m3/h±1m3/h, 온도는 23±3℃, 습도는 40±2%, 필터의 효율이 5%이하로 떨어질 때까지 통기성 실험을 실시하였다. 제조된 복합필터의 필터 무게와 통기성 데이터를 표 1에 정리하였다. 필터두께가 높아지고 이온교환수지의 양이 높아질수록 통기성은 저하되고 있는 것을 알 수 있었지만 대부분 반도체 케미칼 필터의 기준인 0.35~0.5m/sec를 만족시킴을 알 수 있었다.For the obtained filter, a composite filter having a width × length × height: 223 mm × 252.8 mm × 30 mm and a filtration area of 0.42 m 2 was produced. The air permeability was 150 m 3 /h ± 1 m 3 /h, the temperature was 23 ± 3 ° C, the humidity was 40 ± 2%, and the air permeability test was conducted until the efficiency of the filter fell below 5%. The filter weight and air permeability data of the manufactured composite filter are summarized in Table 1. It was found that the air permeability decreased as the filter thickness increased and the amount of ion exchange resin increased, but most of them satisfied the standard of 0.35 to 0.5 m/sec for semiconductor chemical filters.
유해가스 제거율은 면풍속 1 m/sec, 상대습도 40 %, 유해가스 농도 100 ppm에서의 제거율을 나타낸 것으로 유해가스는 황화수소, 암모니아, SOx, NOx가 100 ppm으로 제조된 가스를 사용하였다. 황화수소 및 암모니아의 가스 농도는 PDD분석기를 장착한 GC 분석장치를 이용하여 화학필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. SOx 및 NOx 가스 농도는 SOx, NOx 전용분석장치를 이용하여 본 발명에 따른 복합필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. 아래 표 2에서 보는 바와 같이 황화수소, 암모니아, SOx 및 NOx 가스가 대부분 99%이상 잘 제거됨을 확인하였다. Harmful gas removal rate shows the removal rate at a surface wind speed of 1 m/sec, relative humidity of 40%, and harmful gas concentration of 100 ppm. As for the harmful gas, hydrogen sulfide, ammonia, SOx, and NOx produced at 100 ppm were used. Gas concentrations of hydrogen sulfide and ammonia were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the chemical filter using a GC analyzer equipped with a PDD analyzer. The SOx and NOx gas concentrations were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the composite filter according to the present invention using a dedicated SOx and NOx analyzer. As shown in Table 2 below, it was confirmed that most of the hydrogen sulfide, ammonia, SOx and NOx gases were well removed by 99% or more.
제거율(%)hydrogen sulfide
Removal rate (%)
제거율(%)ammonia
Removal rate (%)
제거율(%)SOx
Removal rate (%)
제거율(%)NOx
Removal rate (%)
<실시예 2><Example 2>
다중구조 케미컬 복합필터의 제조 및 통기성, 유해가스 제거특성의 확인Manufacture of multi-structure chemical composite filter and confirmation of air permeability and harmful gas removal characteristics
먼저 1㎛ 굵기의 폴리프로필렌 소재로 만들어진 부풀어진 솜형태의 단섬유 스테이플을 소면기(carding machine)를 사용하여 두툼하게 부풀어진 두께 10~50 mm 폭 1.3~2m의 솜형태의 중간 부직포 시트를 연속적으로 제조하였다.First, an inflated cotton-type short fiber staple made of polypropylene material with a thickness of 1 μm is thickly inflated using a carding machine, and a cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet with a thickness of 10 to 50 mm and a width of 1.3 to 2 m is continuously formed. made with.
양이온교환수지는 삼양사의 양이온교환수지 TRILITE TRILITE SCR-BHD, 음이온교환수지는 TRILITE TRILITE AMP16을 사용하였으며 이온교환용량이 5.5 meq/g 비표면적이 200 m2/g을 사용하였다. 통상적으로 이온교환수지의 직경이 작을수록 단위무게당 흡착량과 흡착속도가 높아지므로 100 um의 크기의 분말을 각각 사용하였다. 이온교환수지의 흡착특성을 높이기 위해 음이온교환수지에 염기성 금속화합물로는 폴리아민/EDTA 분말을 무게비로 1:1로 혼합하여 음이온교환수지의 무게비로 10 %를 첨가하거나, 양이온교환수지의 흡착특성을 높이기 위해서는 산성계 화합물로는 폴리아크릴산/폴리스틸렌 설폰산 분말을 무게비로 1:1 로 혼합하여 음이온교환수지의 무게비로 10 %를 첨가하였다. TRILITE TRILITE SCR-BHD, a cation exchange resin from Samyang Corporation, and TRILITE TRILITE AMP16 were used as an anion exchange resin, with an ion exchange capacity of 5.5 meq/g and a specific surface area of 200 m 2 /g. In general, the smaller the diameter of the ion exchange resin, the higher the adsorption amount per unit weight and the higher the adsorption rate, so powders with a size of 100 μm were used. In order to improve the adsorption characteristics of the ion exchange resin, polyamine/EDTA powder is mixed in a weight ratio of 1:1 as a basic metal compound to the anion exchange resin and 10% by weight of the anion exchange resin is added, or the adsorption characteristics of the cation exchange resin are improved. To increase the acidic compound, polyacrylic acid/polystyrene sulfonic acid powder was mixed in a weight ratio of 1:1, and 10% was added in a weight ratio of an anion exchange resin.
이온교환수지의 경우 다양한 수분의 함량을 가지고 있으며 만일 수분이 30 %를 넘어가는 경우 나사산과 침들이 다수 설치된 호퍼설비에 이온교환수지가 덩어리로 걸려서 균일하게 솜형태의 중간 부직포 시트에 일정량씩 로딩하기가 어렵고 수지의 수분이 20 %이하가 되는 경우 이온교환수지의 산알칼리성 유해물질의 흡착성능이 크게 저하되는 문제점을 가지므로 수분의 함량을 20~30 %로 적절히 조절해야 하며 본 실험에서는 수분건조설비에 넣어 건조온도 90~120 ℃의 고온에서 25~30 %로 건조하여 사용하였다. In the case of ion exchange resin, it has various moisture content. If the moisture content exceeds 30%, the ion exchange resin is caught in lumps in the hopper facility equipped with many threads and needles, and is loaded uniformly in a certain amount on the cotton-type intermediate non-woven fabric sheet. When the water content of the resin is less than 20%, the ion exchange resin has a problem in that the adsorption performance of acid-alkaline harmful substances is greatly reduced, so the water content must be properly adjusted to 20 ~ 30%. In this experiment, the water drying equipment It was used after drying at a high temperature of 90 ~ 120 ℃ at a drying temperature of 25 ~ 30%.
이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트와, 이의 양면에 접착되는 폴리에틸렌 미세다공성 외부 부직포 시트를 사용하였으며, 무용제형태의 핫멜트형태의 폴리에틸렌(LDPE)을 단독으로 사용하였으며, 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트의 양쪽에 접착되는 부직포와의 접착력을 고려하여 폴리우레탄 공중합체 접착제 분말을 무게비로 10 % 병행하여 사용하였다. An intermediate nonwoven fabric sheet containing an ion exchange resin and a polyethylene microporous outer nonwoven fabric sheet adhered to both sides thereof were used, and solvent-free hot melt type polyethylene (LDPE) was used alone, and an intermediate nonwoven fabric containing an ion exchange resin. In consideration of the adhesive strength with the nonwoven fabric adhered to both sides of the sheet, 10% polyurethane copolymer adhesive powder was used in parallel in a weight ratio.
솜형태의 중간 부직포 시트에 혼합되는 이온교환수지와 핫멜트형 접착제의 사용량은 무게비로 10:1의 비율로 고루게 혼합하여 건조한 분말형태로 만들었다. 적절하게 혼합된 이온교환수지/접착제 분말을 50~100 mm의 부풀어진 솜형태의 중간 부직포 시트 위에 V자형태의 호퍼를 통해 이온교환수지/접착제의 로딩무게를 각각 200~800 g/m2당으로 조절하여 솜시트의 부풀어진 다공틈 사이로 분산되게 침투시켰다.The amounts of the ion exchange resin and the hot melt type adhesive mixed in the cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet were evenly mixed at a weight ratio of 10:1 to form a dry powder. Properly mixed ion exchange resin/adhesive powder is placed on a 50 to 100 mm swollen cotton-like intermediate nonwoven fabric sheet through a V-shaped hopper, and the loading weight of the ion exchange resin/adhesive is 200 to 800 g/m 2 , respectively. was adjusted to disperse and infiltrate between the swollen pores of the cotton sheet.
이온교환수지와 접착제의 파우더가 포함된 다공성 중간 부직포 시트가 이동식 컨베이터를 통해 이동하면서 중간 부직포 시트의 아래위에 두 개의 이동식 컨베이어를 이용하여 얇은 외부 부직포 시트가 양쪽에서 만나게 한다. 이때 300 um크기의 이온교환수지나 분말이 빠져 나가지 않는 미세 다공성 기공을 가진 얇은 부직포를 사용하여야 좋으며 양쪽에 사용되는 부직포의 두께는 통기성에 영향을 주지 않아야 하며 대략 두께가 50 um를 사용하였으며, 일부는 테플론이 붙어있는 부직포를 사용하였다. 여기에서 상호 접촉된 외부 부직포 시트 /이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 둥근 형태의 벨트칼렌다를 통해 사용되는 접착제의 용융온도를 고려하여 100~120 ℃의 고온에서 일차로 3층으로 접착된 두툼한 형태의 외부 부직포 시트 /이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트 결합형태를 유지하기 위해 강하게 접착시켜 두께를 10 mm두께로 결합시킨다. While the porous intermediate nonwoven fabric sheet containing the powder of the ion exchange resin and the adhesive is moved through the moving conveyor, the outer thin nonwoven fabric sheet is brought together on both sides using two moving conveyors on and under the intermediate nonwoven fabric sheet. At this time, it is good to use 300 um size ion exchange resin or thin non-woven fabric with microporous pores through which powder does not escape, and the thickness of the non-woven fabric used on both sides should not affect air permeability. used a non-woven fabric with Teflon attached. Here, the outer nonwoven fabric sheet in contact with each other / the intermediate nonwoven fabric sheet including the ion exchange resin / the outer nonwoven fabric sheet are firstly formed in three layers at a high temperature of 100 to 120 ° C. in consideration of the melting temperature of the adhesive used through a round belt calender. In order to maintain the combined form of the thick outer nonwoven fabric sheet bonded/intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin/outer nonwoven fabric sheet, the thickness was combined to a thickness of 10 mm.
두툼하게 결합된 외부 부직포 시트 /이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 다시 다수의 둥근 롤러가 설치된 롤-칼렌다 설비를 통해 160~200 ℃의 고온에서 강하게 압착함으로써 이온교환수지가 빠져나가지 않고 다공성 시트에 강하게 압착하여 이온교환수지와 부직포의 결합력을 높이면서 통기성을 고려하여, 최종 부직포 필터의 두께를 각각 1 mm, 1.4 mm, 1.7 mm, 2 mm의 두께로 그리고 필터무게는 400~980 g/m2로 적절히 조절한 다음 최종적으로 둥근 와인더에 감겨 제품으로 생산하였다. Thickly bonded outer nonwoven fabric sheet/intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin/outer nonwoven fabric sheet are strongly compressed at a high temperature of 160 to 200 °C through a roll-calendar facility in which a number of round rollers are installed, so that the ion exchange resin escapes. It does not go out and is strongly pressed to the porous sheet to increase the bonding strength between the ion exchange resin and the non-woven fabric, while considering air permeability, the thickness of the final non-woven fabric filter is 1 mm, 1.4 mm, 1.7 mm, and 2 mm, respectively, and the filter weight is 400~ It was properly adjusted to 980 g/m 2 and finally wound on a round winder to produce a product.
얻어진 필터를 대상으로 가로×세로× 높이: 223mm×252.8mm×30mm, 여과면적 : 0.42 m2의 복합필터를 제작하였다. 통기도는 풍량은 150m3/h±1m3/h, 온도는 23±3℃, 습도는 40±2%, 필터의 효율이 5%이하로 떨어질 때까지 통기성 실험을 실시하였다. 이와 같이 제조된 복합 이온교환 필터소재의 필터무게와 통기성 데이터를 표 3에 나타내었다. 필터두께가 높아질수록 통기성은 저하되고 있는 것을 알수 있었지만 대부분 반도체 케미칼 필터의 기준인 0.35~0.5m/sec를 만족시킴을 알 수 있었다.For the obtained filter, a composite filter having a width × length × height: 223 mm × 252.8 mm × 30 mm and a filtration area of 0.42 m 2 was produced. The air permeability was 150 m 3 /h ± 1 m 3 /h, the temperature was 23 ± 3 ° C, the humidity was 40 ± 2%, and the air permeability test was conducted until the efficiency of the filter fell below 5%. Table 3 shows the filter weight and air permeability data of the composite ion exchange filter material prepared as described above. It was found that the air permeability decreased as the filter thickness increased, but most of them satisfied the standard of 0.35~0.5m/sec for semiconductor chemical filters.
유해가스 제거율은 유해가스 제거율은 면풍속 1 m/sec, 상대습도 40 %, 유해가스 농도 100 ppm에서의 제거율을 나타낸 것으로 유해가스는 황화수소, 암모니아, SOx, NOx가 100 ppm으로 제조된 가스를 사용하였다. 황화수소 및 암모니아의 가스 농도는 PDD분석기를 장착한 GC 분석장치를 이용하여 화학필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. SOx 및 NOx 가스 농도는 SOx, NOx 전용분석장치를 이용하여 화학필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. 아래 표에서 보는 바와 같이 필터두께와 흡착량이 증가할수록 황화수소, 암모니아, SOx 및 NOx 가스가 대부분 99%이상 제거됨을 확인하였다. The harmful gas removal rate shows the removal rate at a surface wind speed of 1 m/sec, a relative humidity of 40%, and a harmful gas concentration of 100 ppm. Harmful gases use gases produced with 100 ppm of hydrogen sulfide, ammonia, SOx, and NOx. did Gas concentrations of hydrogen sulfide and ammonia were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the chemical filter using a GC analyzer equipped with a PDD analyzer. The SOx and NOx gas concentrations were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the chemical filter using a dedicated SOx and NOx analyzer. As shown in the table below, it was confirmed that hydrogen sulfide, ammonia, SOx and NOx gases were mostly removed by more than 99% as the filter thickness and adsorption amount increased.
제거율(%)hydrogen sulfide
Removal rate (%)
제거율(%)ammonia
Removal rate (%)
제거율(%)SOx
Removal rate (%)
제거율(%)NOx
Removal rate (%)
<실시예 3><Example 3>
다중구조 케미컬 복합필터의 제조 및 통기성, 유해가스 제거특성의 확인Manufacture of multi-structure chemical composite filter and confirmation of air permeability and harmful gas removal characteristics
먼저 0.1㎛ 굵기의 폴리프로필렌 소재로 만들어진 부풀어진 솜형태의 단섬유 스테이플을 소면기(carding machine)를 사용하여 두툼하게 부풀어진 두께 10~50 mm 폭 1.3~2m의 솜형태의 중간 부직포 시트를 연속적으로 제조하였다.First, an inflated cotton-like short fiber staple made of polypropylene material with a thickness of 0.1㎛ is thickly inflated using a carding machine, and a cotton-like intermediate nonwoven fabric sheet with a thickness of 10 to 50 mm and a width of 1.3 to 2 m is continuously formed. made with
양이온교환수지는 삼양사의 양이온교환수지 TRILITE TRILITE CMP16, 음이온교환수지는 TRILITE TRILITE AMP16을 사용하였으며, 이온교환용량이 5.5 meq/g 비표면적이 200 m2/g을 사용하였다. 통상적으로 이온교환수지의 직경이 작을수록 단위무게당 흡착량과 흡착속도가 높아지므로 300 um의 크기의 비드와 분말을 각각 사용하였다. 흡착특성을 높이기 위해 사용되는 첨착되는 물질로는 중성물질로는 황화수소, SOx, 오존, 포름알데히드 등, 산성물질을 잘 흡착하는 첨착물질로는 CuCl2 전이금속이온염을 양이온교환수지 무게의 10 %를 첨가하였으며, 음이온교환수지의 첨착물질로는 KMnO4/ZnO 등을 무게비로 1:1로 음이온교환수지의 무게의 10 %로 첨가하였다. As the cation exchange resin, TRILITE TRILITE CMP16, a cation exchange resin manufactured by Samyang Corporation, and TRILITE TRILITE AMP16 were used as an anion exchange resin, with an ion exchange capacity of 5.5 meq/g and a specific surface area of 200 m 2 /g. In general, since the smaller the diameter of the ion exchange resin, the higher the adsorption amount per unit weight and the higher the adsorption rate, 300 μm beads and powder were used, respectively. Materials used to enhance the adsorption properties include hydrogen sulfide, SOx, ozone, formaldehyde, etc. as neutral substances, and CuCl 2 transition metal ion salt as an additive that adsorbs acidic substances well at 10% of the weight of the cation exchange resin. was added, and KMnO 4 /ZnO, etc. were added in a weight ratio of 1:1 as an additive material for the anion exchange resin, and 10% of the weight of the anion exchange resin.
이온교환수지의 경우 다양한 수분의 함량을 가지고 있으며 만일 수분이 30 %를 넘어가는 경우 나사산과 침들이 다수 설치된 호퍼설비에 이온교환수지가 덩어리로 걸려서 균일하게 솜형태의 중간 부직포 시트에 일정량씩 로딩하기가 어렵고 수지의 수분이 20 %이하가 되는 경우 이온교환수지의 산알칼리성 유해물질의 흡착성능이 크게 저하되는 문제점을 가지므로, 수분의 함량을 20~30 %로 적절히 조절해야 하며 본 실험에서는 수분건조설비에 넣어 건조온도 90~120 ℃의 고온에서 25~30 %로 건조하여 사용하였다. In the case of ion exchange resin, it has various moisture content. If the moisture content exceeds 30%, the ion exchange resin is caught in lumps in the hopper facility equipped with many threads and needles, and is loaded uniformly in a certain amount on the cotton-type intermediate non-woven fabric sheet. When the water content of the resin is less than 20%, the ion exchange resin has a problem in that the adsorption performance of acid-alkaline harmful substances is greatly reduced. It was put in a facility and dried to 25-30% at a high temperature of 90-120 ℃.
이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트의 양면에, 이와 접착하는 폴리에틸렌 미세다공성 외부 부직포를 사용하였으며m 무용제형태의 핫멜트형태의 폴리에틸렌(LDPE)을 단독으로 사용하였으며, 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트의 양쪽에 접착되는 외부 부직포와의 접착력을 고려하여 폴리에틸렌비닐알콜공중합체 접착제 분말을 무게비로 10 % 병행하여 사용하였다. On both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet containing the ion exchange resin, a polyethylene microporous outer nonwoven fabric adhered thereto was used, and solvent-free hot melt type polyethylene (LDPE) was used alone and the intermediate nonwoven fabric sheet contained the ion exchange resin. Polyethylene vinyl alcohol copolymer adhesive powder was used in parallel at a weight ratio of 10% in consideration of the adhesive strength with the external nonwoven fabric adhered to both sides of the.
솜형태의 중간 부직포 시트에 혼합되는 이온교환수지와 접착제의 사용량은 무게비로 10:1의 비율로 고루게 혼합하여 건조한 분말형태로 만들었다. 적절하게 혼합된 이온교환수지/접착제 분말을 50~100 mm의 부풀어진 솜형태의 중간 부직포 시트 위에 V자형태의 호퍼를 통해 이온교환수지/접착제의 로딩무게를 각각 200~980 g/m2당으로 조절하여 솜형태의 중간 부직포 시트의 부풀어진 다공틈 사이로 분산되게 침투시켰다.The amount of ion exchange resin and adhesive mixed in the cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet was mixed evenly at a weight ratio of 10:1 to form a dry powder. Properly mixed ion exchange resin/adhesive powder is placed on a 50 to 100 mm swollen cotton-like intermediate nonwoven fabric sheet through a V-shaped hopper, and the loading weight of the ion exchange resin/adhesive is 200 to 980 g/m 2 , respectively. It was dispersed and penetrated between the swollen pores of the cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet.
이온교환수지와 접착제의 파우더가 포함된 다공성 솜형태의 중간 부직포 시트가 이동식 컨베이터를 통해 이동하면서 중간 부직포 시트의 아래위에 두 개의 이동식 컨베이어를 이용하여 얇은 외부 부직포가 양쪽에서 만나게 한다. 이때 300 um크기의 이온교환수지나 분말이 빠져 나가지 않는 미세 다공성 기공을 가진 얇은 부직포를 사용하여야 좋으며, 양쪽에 사용되는 부직포의 두께는 통기성에 영향을 주지 않아야 하며, 대략 두께가 50 um를 사용하였으며 테플론이 붙어있는 부직포를 사용하였다. 여기에서 상호 접촉된 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 둥근 형태의 벨트칼렌다를 통해 사용되는 접착제의 용융온도를 고려하여 100~120 ℃의 고온에서 일차로 3층으로 접착된 두툼한 형태의 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트 결합형태를 유지하기 위해 강하게 접착시켜 두께를 10 mm두께로 결합시켰다. While the porous cotton-type intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin and adhesive powder is moved through a mobile conveyor, the outer thin nonwoven fabric is brought together on both sides by using two mobile conveyors on and under the intermediate nonwoven fabric sheet. At this time, it is good to use an ion exchange resin with a size of 300 um or a thin non-woven fabric with microporous pores through which powder does not escape, and the thickness of the non-woven fabric used on both sides should not affect air permeability. An approximate thickness of 50 um was used A non-woven fabric with Teflon attached was used. Here, the outer non-woven fabric sheet in contact with each other / the intermediate non-woven fabric sheet including the ion exchange resin / the outer non-woven fabric sheet are firstly layered at a high temperature of 100 to 120 ° C. in consideration of the melting temperature of the adhesive used through the round belt calendar. In order to maintain the combined form of the thick outer nonwoven fabric sheet bonded/intermediate nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin/outer nonwoven fabric sheet, the thickness was bonded to a thickness of 10 mm.
두툼하게 결합된 외부 부직포 시트 / 이온교환수지를 포함하는 중간 부직포 시트 / 외부 부직포 시트는 다시 다수의 둥근 롤러가 설치된 롤-칼렌다 설비를 통해 160~200 ℃의 고온에서 강하게 압착함으로써 이온교환수지가 빠져나가지 않고 다공성 시트에 강하게 압착하여 이온교환수지와 부직포의 결합력을 높이면서 통기성을 고려하여 동시에 최종 부직포 필터의 두께를 각각 1 mm, 1.4 mm, 1.7 mm, 2 mm의 두께로 적절히 조절한 다음 최종적으로 둥근 와인더에 감켜 제품으로 생산하였다. Thickly bonded outer nonwoven fabric sheet / middle nonwoven fabric sheet containing ion exchange resin / outer nonwoven fabric sheet are strongly compressed at a high temperature of 160 ~ 200 ℃ through a roll-calendar facility in which a number of round rollers are installed, so that the ion exchange resin escapes. The thickness of the final non-woven fabric filter was appropriately adjusted to 1 mm, 1.4 mm, 1.7 mm, and 2 mm, respectively, in consideration of air permeability while increasing the bonding strength between the ion exchange resin and the non-woven fabric by strongly pressing it to the porous sheet without going out, and finally It was wound on a round winder and produced as a product.
얻어진 필터를 대상으로 가로×세로× 높이: 223mm×252.8mm×30mm, 여과면적 : 0.42 m2의 케미칼 필터를 제작하였다. 통기도는 풍량은 150m3/h±1m3/h, 온도는 23±3℃, 습도는 40±2%, 필터의 효율이 5%이하로 떨어질 때까지 통기성 실험을 실시하였다. 이와 같이 제조된 복합 이온교환 필터소재의 필터무게와 통기성 데이터를 표 5에 나타내었다. A chemical filter having a width × length × height: 223 mm × 252.8 mm × 30 mm and a filtration area of 0.42 m 2 was prepared for the obtained filter. The air permeability was 150 m 3 /h ± 1 m 3 /h, the temperature was 23 ± 3 ° C, the humidity was 40 ± 2%, and the air permeability test was conducted until the efficiency of the filter fell below 5%. Table 5 shows the filter weight and air permeability data of the composite ion exchange filter material prepared as described above.
필터두께가 높아질수록 통기성은 저하되고 있는 것을 알수 있었지만 대부분 반도체 케미칼 필터의 기준인 0.35~0.5m/sec를 만족시킴을 알 수 있었다.It was found that the air permeability decreased as the filter thickness increased, but most of them satisfied the standard of 0.35~0.5m/sec for semiconductor chemical filters.
유해가스 제거율은 유해가스 제거율은 면풍속 1 m/sec, 상대습도 40 %, 유해가스 농도 100 ppm에서의 제거율을 나타낸 것으로 유해가스는 황화수소, 암모니아, SOx, NOx가 100 ppm으로 제조된 가스를 사용하였다. 황화수소 및 암모니아의 가스 농도는 PDD분석기를 장착한 GC 분석장치를 이용하여 화학필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. SOx 및 NOx 가스 농도는 SOx, NOx 전용분석장치를 이용하여 화학필터 통과 전과 후의 유해가스의 농도차를 측정하여 확인하였다. 아래 표 6에서 보는 바와 같이 필터두께와 흡착량이 증가할수록 황화수소, 암모니아, SOx 및 NOx 가스가 대부분 99%이상 제거됨을 확인하였다. The harmful gas removal rate shows the removal rate at a surface wind speed of 1 m/sec, a relative humidity of 40%, and a harmful gas concentration of 100 ppm. Harmful gases use gases produced with 100 ppm of hydrogen sulfide, ammonia, SOx, and NOx. did Gas concentrations of hydrogen sulfide and ammonia were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the chemical filter using a GC analyzer equipped with a PDD analyzer. The SOx and NOx gas concentrations were confirmed by measuring the concentration difference of harmful gases before and after passing through the chemical filter using a dedicated SOx and NOx analyzer. As shown in Table 6 below, it was confirmed that as the filter thickness and adsorption amount increased, hydrogen sulfide, ammonia, SOx and NOx gases were mostly removed by 99% or more.
제거율(%)hydrogen sulfide
Removal rate (%)
제거율(%)ammonia
Removal rate (%)
제거율(%)SOx
Removal rate (%)
제거율(%)NOx
Removal rate (%)
상기 실험 결과에 따르면, 본 발명에 의한 이온교환 수지가 고밀도로 충전된 다중구조 케미컬 복합필터는 연속식 공정의 간단한 방법으로 복합 이온교환 필터 소재의 제조가 가능하게 함으로써 기존 복합 필터소재 제조방법을 자동화 할 수 있을 뿐만 아니라, 공정비용을 절감시킬 수 있는 효과를 나타낼 수 있다. 또한 본 발명에 의해 제조된 높은 이온교환용량을 지닌 다중구조 케미컬 복합필터는는 반도체 클린룸 공정에 적용할 때 기존 접착제 중의 용제 휘발성분이 배출되지 않는 장점을 지니고 있으며, 특히 기존 필터소재에 비해 많은 양의 비드 이온교환수지를 결합시킬 수 있어 미량 유해가스의 제거효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또 다른 중요한 발명의 효과는 기재의 선정이 자유롭고, 비드상 접합물질의 종류를 다양화 할 수 있어 본 발명 소재를 이용한 복합필터 제조시 비용절감은 물론 산성, 염기성 및 오존 등의 클린룸 유해성분의 제거가 가능하고 여러 용도로 활용 가능한 필터를 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 복합필터의 제조방법은 종래의 이온교환 복합필터 제조방법의 문제점인 복잡한 공정과, 불균일한 수지의 부착성 및 차압 증가의 문제점 등을 효과적으로 개선할 수 있고, 특히 수지와 섬유간 부착성능이 좋아 절곡에 의한 필터제조가 간편하고, 제조단가를 낮출 수 있으며, 사용한 점착제의 점착성이 필터 제조 후에도 유지되어 미세먼지의 발생이 전혀 없고 결합재로 인한 유해가스의 발생이 전혀 없는 효과가 있다.According to the above experimental results, the multi-structure chemical composite filter filled with the ion exchange resin at a high density according to the present invention enables the manufacture of composite ion exchange filter materials in a simple continuous process, thereby automating the existing composite filter material manufacturing method. Not only can it be done, but it can also show the effect of reducing the process cost. In addition, the multi-structure chemical composite filter with high ion exchange capacity manufactured by the present invention has the advantage of not discharging solvent volatile components in the existing adhesive when applied to the semiconductor clean room process, and in particular, a large amount compared to existing filter materials Since the bead ion exchange resin can be combined, there is an effect of increasing the removal efficiency of trace amounts of harmful gases. Another important effect of the present invention is that the base material can be freely selected and the types of bead-shaped bonding materials can be diversified, thereby reducing costs when manufacturing a composite filter using the material of the present invention, as well as reducing harmful components in cleanrooms such as acidity, alkalinity, and ozone. There is an effect of manufacturing a filter that can be removed and used for various purposes. In addition, the manufacturing method of the composite filter according to the present invention can effectively improve the problems of the conventional ion exchange composite filter manufacturing method, such as the complicated process, the non-uniform adhesion of the resin and the increase in differential pressure, and in particular, between the resin and the fiber. It has good adhesion performance, so it is easy to manufacture filters by bending, and the manufacturing cost can be lowered. The adhesiveness of the used adhesive is maintained even after manufacturing the filter, so there is no generation of fine dust and no harmful gas due to the binding material. .
100..............다중구조 케미컬 복합필터
110..............중간 부직포 시트
120..............외부 부직포 시트
130..............이온교환수지100.............. Multi-structure chemical composite filter
110.............. Intermediate non-woven fabric sheet
120...........Outer non-woven fabric sheet
130..............Ion exchange resin
Claims (12)
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내에 분산되고, 상기 중간 부직포 시트에 결합되지 않은 상태에서, 상기 다공성 구조 내에 고정되는 이온교환수지; 및
상기 중간 부직포 시트의 양면에 배치되고, 공극의 크기가 이온교환수지의 크기보다 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터.
an intermediate non-woven fabric sheet in which the porous structure is held fixed;
an ion exchange resin dispersed in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet and fixed in the porous structure in a state not bonded to the intermediate nonwoven fabric sheet; and
an outer nonwoven fabric sheet disposed on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet and having a porous structure in which the size of pores is smaller than that of the ion exchange resin;
A multi-structure chemical complex filter comprising a.
The multi-structure chemical composite filter according to claim 1, wherein the porous structure of the intermediate non-woven fabric sheet and the bonding of the intermediate non-woven fabric sheet and the outer non-woven fabric sheet on both sides are performed by a hot melt type adhesive.
The multi-structure chemical composite filter according to claim 1, further comprising activated carbon in the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet.
The multi-structure chemical composite filter according to claim 1, wherein the non-woven fabric sheet is one type of non-woven fabric sheet selected from the group consisting of polyester, polyurethane, nylon, polyethylene and polypropylene.
The multi-structure chemical composite filter according to claim 1, wherein the ion exchange resin is a cation exchange resin and includes at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phenol group, and a phosphoric acid group.
The multi-structure chemical composite filter according to claim 1, wherein the ion exchange resin is an anion exchange resin and contains at least one functional group selected from the group consisting of trimethylamine, dimethylamine, and triethylamine.
The multi-structure chemical complex according to claim 3, wherein the activated carbon includes impregnated activated carbon, and the impregnated material is one or more metal ion salts selected from the group consisting of CuCl 2 , AgNO 3 , KMnO 4 , and ZnO. filter.
상기 중간 부직포 시트의 다공성 구조 내로 이온교환수지와 핫멜트형 접착제를 분산시키는 단계;
상기 중간 부직포 시트의 양면에 이온교환수지의 크기보다 공극이 작은 다공성 구조를 갖는 외부 부직포 시트를 배치하는 단계; 및
외부 부직포 시트 외측으로부터 외부 부직포를 고온 압착하는 단계;
를 포함하는 다중구조 케미컬 복합필터의 제조방법.
Forming a porous intermediate nonwoven fabric sheet in an expanded state;
dispersing an ion exchange resin and a hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet;
disposing an outer nonwoven fabric sheet having a porous structure with pores smaller than the size of the ion exchange resin on both sides of the intermediate nonwoven fabric sheet; and
hot-pressing the outer non-woven fabric from the outside of the outer non-woven fabric sheet;
Method for producing a multi-structure chemical composite filter comprising a.
[Claim 9] The method according to claim 8, wherein the high-temperature pressing is performed at a temperature of 160 °C to 200 °C for 100 seconds to 500 seconds.
[Claim 9] The manufacturing method of a multi-structure chemical composite filter according to claim 8, further comprising the step of introducing a hot-melt type adhesive to a surface of the outer non-woven fabric sheet in contact with the middle non-woven fabric sheet before disposing the outer non-woven fabric sheet.
[Claim 9] The method according to claim 8, wherein the high-temperature pressing is performed so that the final multi-structure chemical composite filter has a thickness of 1 to 5 mm.
The multi-structure according to claim 8, wherein in the step of dispersing the ion exchange resin and the hot melt type adhesive into the porous structure of the intermediate nonwoven fabric sheet, the ion exchange resin is dispersed after adjusting the moisture content to 20 to 30%. Manufacturing method of chemical composite filter.
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