[go: up one dir, main page]

KR100302209B1 - 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100302209B1
KR100302209B1 KR1019990014943A KR19990014943A KR100302209B1 KR 100302209 B1 KR100302209 B1 KR 100302209B1 KR 1019990014943 A KR1019990014943 A KR 1019990014943A KR 19990014943 A KR19990014943 A KR 19990014943A KR 100302209 B1 KR100302209 B1 KR 100302209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hollow fiber
bobbin
fiber membrane
density polyethylene
high density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
KR1019990014943A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000067284A (ko
Inventor
이규봉
선향
이용상
Original Assignee
주덕영
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주덕영, 대한민국 filed Critical 주덕영
Priority to KR1019990014943A priority Critical patent/KR100302209B1/ko
Priority to US09/482,428 priority patent/US6436319B1/en
Publication of KR20000067284A publication Critical patent/KR20000067284A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100302209B1 publication Critical patent/KR100302209B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/26—Polyalkenes
    • B01D71/261—Polyethylene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/002—Organic membrane manufacture from melts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/0025—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/0025—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
    • B01D67/0027—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/003—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by selective elimination of components, e.g. by leaching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B01D69/087—Details relating to the spinning process
    • B01D69/0871—Fibre guidance after spinning through the manufacturing apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/247—Discontinuous hollow structure or microporous structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/10—Specific pressure applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/12—Specific ratios of components used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/50—Control of the membrane preparation process

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

본 발명은 고밀도 폴리에틸렌과 희석제, 첨가제 등을 이용하여 용융방사한 중공사형 분리막을 순환연신법에 의해 냉연신하여 분리막의 미세기공의 크기와 분포를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 분리막의 분획능력을 정밀하게 조절하여 투수성(또는 투수계수)과 선택투과성(또는 분획분자량)의 조절이 용이한 다양한 분리막을 제조할 수 있는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 소정의 중량%의 고밀도 폴리에틸렌과 소정의 중량%의 희석제를 혼합하여 용융방사시켜 상분리된 미연신 중공사막을 제조하는 제 1단계; 복수의 보빈의 회전에 의해 해사 및 권취되면서 순환반복 연신되는 미연신사의 장력값을 검출하는 제 2단계; 상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 크면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 감소시키는 제 3단계; 상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 작으면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 증가시키는 제 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치{MANUFACTURING METHOD OF HDPE HOLLOW FIBER MEMBRANE BY CIRCULATING DRAWING METHOD AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 고밀도 폴리에틸렌과 희석제, 첨가제 등을 이용하여 용융방사한 중공사형 분리막을 순환연신법에 의해 냉연신하여 분리막의 미세기공의 크기와 분포를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 분리막의 분획능력을 정밀하게 조절하여 투수성(또는 투수계수)과 선택투과성(또는 분획분자량)의 조절이 용이한 다양한 분리막을 제조할 수 있는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 중공사막에 분리기능을 갖는 다공성 구조를 부여하기 위하여 용매교환법, 상분리법, 국부연신법 등 다양한 방법이 사용되고 있다.
상기 용매교환법은 고분자를 양용매에 용해시킨 용액에 기공형성제를 혼합한 방사용액을 비용매로 건습식 방사하는 과정에서 기공형성제와 양용매가 비용매로 확산해 가는 속도에 의해 기공의 크기와 분포를 조절하므로써 손가락 구조(Finger Like Structure)의 단면구조와 비교적 균일한 미세공 크기와 분포를 갖는 비대칭막을 제조하는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 고분자 수지, 용매, 기공형성제 등의 원료에 대한 비용 부담이 커서 생산원가가 상승하는 요인이 되고 있을 뿐만 아니라, 유기용매를 과량 사용하므로써 제조공정이 환경친화적이지 못한 단점을 가지고 있다.
상기 상분리법은 상온에서 용해하지 않는 고분자를 적절한 희석제와 기핵제 등을 사용하여 고온에서 희석, 용융시킨 후 냉각과정에서 결정화 혹은 고분자 밀집영역과 고분자 희박영역으로 상분리가 일어나게 된다. 이러한 형태의 미세다공성 막을 벌집모양(Honey Comb) 구조라고 하여 대칭막으로 분류하고 있다. 그러나, 이 방법 역시 매질의 투과 경로가 복잡하여 단위 시간당 투과저항이 상승하여 투수효율이 저하되는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 내수압성 등 분리막이 갖추어야 하는 기본적인 물성을 만족하지 못하는 단점을 가지고 있다.
상기 연신법은 상온에서 용해하지 않는 고분자 수지를 고온에서 용융하고, 이를 압출기 등을 통해 용융방사하여 미연신사를 준비한 다음에, 이 미연신사에 기체상태의 강산 등을 가하여 표면에 결점을 도입한 후, 특수 연신장비에 걸고 기계적으로 국부 연신(Zone Drawing)한다. 이렇게 준비된 중공사 분리막의 표면에는 피브릴이 발생하게 되고, 피브릴과 피브릴 사이에 미세공이 발생하게 된다. 이러한 연신법에 의한 제조방법은 제조원가가 낮으며 생산성이 높은 장점을 가지고 있으며, 강산 등 인체에 유해한 화학약품을 사용하는 단점을 제외하고 가장 경쟁력 있는 분리막 제조방법으로 이용되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 사정 및 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 고밀도 폴리에틸렌과 희석제, 첨가제 등을 이용하여 용융방사한 중공사형 분리막을 순환연신법에 의해 냉연신하여 분리막의 미세기공의 크기와 분포를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 분리막의 분획능력을 정밀하게 조절하여 투수성(또는 투수계수)과 선택투과성(또는 분획분자량)의 조절이 용이한 다양한 분리막을 제조할 수 있는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법은,
소정의 중량%의 고밀도 폴리에틸렌과 소정의 중량%의 희석제를 혼합하여 용융방사시켜 상분리된 미연신 중공사막을 제조하는 제 1단계(S1);
복수의 보빈의 회전에 의해 해사 및 권취되면서 순환반복 연신되는 미연신사의 장력값을 검출하는 제 2단계(S2);
상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 크면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 감소시키는 제 3단계(S3);
상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 작으면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 증가시키는 제 4단계(S4)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법에 있어서, 상기 소정의 설정값은 상기 제 1단계에 의해 제조되는 미연신 중공사막의 제조조건에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법에 있어서, 복수의 보빈의 회전에 의해 해사 및 권취되면서 순환되는 상기 미연신사의 순환 횟수는 상기 제 1단계에 의해 제조되는 미연신 중공사막의 제조조건에 따라 결정되는 것을특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조장치, 즉 순환연신장치는, 감겨 있는 미연신 중공사막이 해사되는 해사보빈과 상기 해사보빈으로부터 해사된 미연신 중공사막이 권취되는 권취보빈 사이에 설치되는 장력측정기, 일측이 상기 장력측정기에 연결되는 커넥터 블록의 타측에 연결되는 퍼스널 컴퓨터(PC), 상기 퍼스널 컴퓨터에 내설되는 다기능 입출력 보드, 상기 권취보빈과 상기 해사보빈에 각각 연결되는 제 1 서보모터 및 제 2 서보모터, 일측은 상기 커넥터 블록에 연결되고 타측은 상기 제 1서보모터 및 상기 제 2서보모터에 연결되는 모터 컨트롤러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조를 위한 순환연신장치의 개략적 배치도이며,
도 2a, 2b 및 2c는 상분리된 미연신 분리막의 연신되는 상태를 나타내는 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 장력측정기 2 : 커넥터블록
3 : 퍼스널 컴퓨터 4 : 다기능 입출력 보드
5 : 제 1서보모터 6 : 제 2서보모터
7 : 해사보빈 8 : 권취보빈
9 : 모터 컨트롤러 10 : 중공사막
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조를 위한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조장치, 즉 순환연신장치의 개략적 배치도이며, 도 2a, 2b 및 2c는 상분리된 미연신 분리막의 연신되는 상태를 나타내는 상태도이다.
본 발명의 순환연신법에 의해 적용되는 미연신 중공사는 30∼70중량%의 고밀도폴리에틸렌과 70∼30중량%의 희석제로부터 준비된 혼합물을 용융방사된 중공사를 주로 사용하였다.
또한, 본 발명에 적용된 폴리에틸렌은 분자량의 차이 또는 분자량 분포 및첨가제의 차이에 의해 달라지는 용융지수(Melt Index값, ASTM D1238에서 규정하는 용융흐름지수 측정장비의 가열실린더에 정량의 시료를 넣고 190℃에서 2kgf의 압력을 가했을 때 10분 동안 압출되는 중량을 의미하는 것으로서, 수지의 유동성을 나타내는 척도가 됨)가 1∼20인 것을 사용하였다.
이러한 고분자 수지와 희석제의 선택은 고분자/희석제간의 혼화성을 결정하고 이것은 상분리도를 결정하는 중용한 인자가 된다.
또한, 외부 응력을 미연신사의 특정위치에 집중적으로 가하여 연신하는 국부연신법과는 달리, 순환연신법의 연신공정은 미소한 응력을 수차에 걸쳐 반복하여 가하므로써 응력 및 완화 과정의 반복을 통해 이력(Hysterisis)현상이 나타나도록 연신하게 된다.
상술한 순환연신법에 의해 연신하기 위하여, 먼저 30∼70중량%의 고밀도폴리에틸렌과 70∼30중량%의 희석제를 혼합하여 용융방사시켜 상분리가 유도된 미연신 중공사막을 제조한다(S1).
이렇게 제조된 미연신 중공사막을 도 1에 도시되어 있는 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조장치, 즉 순환연신장치에 설치하게 된다. 상기 순환연신장치는, 감겨 있는 미연신 중공사막이 해사되는 해사보빈(7)과 상기 해사보빈(7)으로부터 해사된 미연신 중공사막(10)이 권취되는 권취보빈(8) 사이에 설치되는 장력측정기(1), 일측이 상기 장력측정기(1)에 연결되는 커넥터 블록(2)의 타측에 연결되는 퍼스널 컴퓨터(PC)(3), 상기 퍼스널 컴퓨터(3)에 내설되는 다기능 입출력 보드(4), 상기 권취보빈(8)과 상기 해사보빈(7)에 각각 연결되는 제 1 서보모터(5) 및 제 2서보모터(6), 일측은 상기 커넥터 블록(2)에 연결되고 타측은 상기 제 1서보모터(5) 및 상기 제 2서보모터(6)에 연결되는 모터 컨트롤러(9)로 이루어진다.
이와같이 이루어지는 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조장치, 즉 순환연신장치에 미연신 중공사막이 설치된다. 즉, 해사보빈(7)에 의해 해사되는 상기 미연신 중공사막(10)이 장력측정기(1)를 거쳐 권취보빈(8)에 권취된다. 상기 장력측정기(1)는 상기 복수의 보빈(7,8) 사이의 선속도 차이에 의해 발생되는 미연신사의 장력을 측정하게 된다.
한편, 상기 퍼스널 컴퓨터(3)상에는 정장력 제어 연신 시스템이 내설되어 있는데, 이러한 정장력 제어 연신 시스템에 미리 설정되어 있는 장력값에 맞추어 미연신사를 순환연신시키면 해사보빈(7)에 감겨있는 미연신사가 해사되면서 장력측정기(1)를 통과한 후 권취보빈(8)에 권취된다. 이 때 장력측정기(1)가 미연신사의 장력을 측정하게 된다(S2).
이와같이 상기 복수의 보빈(7,8)의 선속도 차이에 의해 발생되는 미연신사의 장력을 측정하는 장력측정기(1)는 볼트(Volt) 단위로 아날로그 신호를 출력하고, 이 값은 커넥터 블록(2)을 통해 퍼스널 컴퓨터(3)에 내장된 다기능 입출력보드(4)에 전달된다. 출력된 전압신호는 기준물질로부터 환산하여 아날로그 신호(Volt값)를 g·f단위(f: 중력가속도)로 나타낼 수 있다. 전달된 아날로그 전압신호는 다기능 입출력보드(4)에 의해 50scan/sec의 데이터 수집속도와 12bit의 해상속도로 양자화(아날로그를 디지털로 변환)되고 이 값은 정장력 제어 연신 시스템에 미리 설정되어 있는 장력값과 비교된다.
즉, 장력측정기(1)를 통해 입수된 미연신사의 장력값과 정장력 제어 연신 시스템에 미리 설정되어 있는 장력값을 서로 비교하여 입수된 장력값이 설정값보다 크면 권취보빈(8)의 회전속도를 감소시키고(S3), 입수된 장력값이 설정값보다 작으면 권취보빈(8)의 회전속도를 증가시킨다(S4).
정장력 제어 연신 시스템의 설정값에 맞추어 모터 컨트롤러(9) 및 제 2서보모터(6)에 의해 해사보빈(7)의 회전속도를 일정하게 유지시키고, 권취보빈(8)의 회전속도는 모터 컨트롤러(9)에 의해 제 1서보모터(5)를 제어하므로써 증감시킬 수 있다.
즉, 정장력 제어 연신 시스템에 의해 해사보빈(7)의 회전속도를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 장력측정기(1)로부터 출력되는 순간 장력값이 설정 장력값에 도달할 수 있도록 권취보빈(8)의 회전속도를 초당 50회이상 변속시킬 수 있게 된다.
또한, 수동으로 조절하는 경우에, 서보모터의 회전속도의 제어는 모터 컨트롤러(9)에 입력되는 전압값에 따라 제어되는 컨트롤러를 사용하게 되는데, 이와같이 모터 컨트롤러(9)에 입력되는 전압값과 장력측정기(1)로부터 입수된 전압값을 동일하게 제어할 수 있다.
이러한 작동에 의해 상분리가 유도된 미연신사의 특정부위에 외부 응력이 집중되도록 하고, 이 응력 집중이 반복되게 함으로써 이력현상에 따른 연신작업이 진행된다.
도 2a, 2b 및 2c는 상분리된 미연신 분리막의 연신되는 상태를 나타내는 상태도로서, 도 2a상의 좌측 도면은 고분자수지-희석제계로 이루어진 미연신 중공사막에 외부 응력이 전혀 가해지지 않은 상태를 나타내는 것으로서, 일반적으로 알려진 라멜라 구조를 고분자 희박영역과 고분자 밀집영역으로 나뉘어진 상태를 나타낸 것이다. 이러한 상태에서 외부응력(도 2a상의 상하방향)이 라멜라의 성장방향(도 2a상의 수평방향)에 수직으로 작용하면 피브릴구조가 고분자 희박영역에서 나타나고(도 2a상의 두 번째 도면), 그 이상의 외부응력이 가해지면 피브릴의 길이가 증가하여 라멜라 영역간의 거리가 멀어지는 것을 볼 수 있다(도 2a상의 우측 도면).
도 2b에 도시되어 있는 바와같이, 외부응력(도 2b상의 상하방향)이 라멜라의 성장방향과 일정각을 가지고 가해지는 경우에, 라멜라 내부의 고분자 사슬의 말단에서 피브릴이 발생되는 것을 볼 수 있다.
도 2c에 도시되어 있는 바와같이, 외부응력이 라멜라 성장방향과 동일하게 가해지는 경우에, 라멜라구조가 상대적으로 보다 많이 붕괴되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 단순히 국부연신법에 의해 분리막을 제조하는 경우에는 도 2a상의 연신상태가 주류를 이루는 반면에, 본 발명에 따라 상분리후 순환연신법에 의해 분리막을 제조하는 경우에는 도 2a상의 연신상태 뿐만 아니라 도 2b 및 도 2c상의 연신상태도 가능하다.
이와같이 상분리된 미연신 중공사막은 해사보빈과 권취보빈 사이에서 연속적으로 정방향과 역방향으로 순환하며 연신될 수 있는데, 연신되는 동안에 미소응력에 의한 변형이 순환횟수에 따라 누적되며, 이 누적된 변형에 의하여 분리막의 미세공의 분포와 그 크기를 조절할 수 있게 된다. 결국, 미연신 중공사막의 상분리정도에 따라 가해지는 외부응력의 크기가 달라지게 된다. 즉, 분리막의 변형효과가 고분자의 용융지수와 혼합비에 따라 다르게 나타나기 때문에, 순환연신법에 의한 본 발명에서는 미연신사의 제조조건에 따라 장력의 초기 설정값 및 연신의 순환 횟수 등이 결정되어 진다.
다음의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하는 것이지만 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
<실시예 1>
고밀도 폴리에틸렌((주)호남석유 제품, MI:5) 55중량%와 희석제인 액체 파라핀(밀도: 0.8∼0.9) 45중량%로 방사한 미연신사를 제조하여 본 발명의 순환연신장치에 설치하였다. 이때 해사보빈에 설치되는 미연신사의 장력을 1.5g·f로 설정하여 입력하고, 해사보빈의 회전속도를 200rpm으로 입력한 후 정장력 제어 연신 시스템을 기동하였다. 1차 및 2차 순환 연신한 결과 각각 4.7%와 21.3%의 연신비를 얻었다. 이렇게 제조된 각각의 연신사를 유효길이 15cm의 미니모듈로 제작하여 2시간 동안 에탄올에 침지시킨 후 투수계수를 측정하였다. 투수계수는 3기압의 순수를 인-투-아웃(in-to-out)방식을 사용하여 10분간 측정하였다. 측정한 결과, (표 1)과 같이 순환횟수의 증가에 따라 투수계수가 증가되는 효과를 얻을 수 있었다.
(표 1)
미연신사 1차 순환연신 2차 순환연신
투수계수(1/m2.hr.atm) 37.56 46.48 280.74
상술한 희석제로서 데칼린(Decalin)을 사용할 수도 있다.
<실시예 2>
고밀도 폴리에틸렌(LG케미컬 제품, MI:5) 40중량%와 희석제인 액체 파라핀(밀도: 0.8∼0.9) 60중량%로 방사한 미연신사를 제조하여 본 발명의 순환연신장치에 설치하였다. 이때 해사보빈에 설치되는 미연신사의 장력을 1.5g·f로 설정하여 입력하고, 해사보빈의 회전속도를 200rpm으로 입력한 후 정장력 제어 연신 시스템을 기동하였다. 1차 및 2차 순환 연신한 결과 각각 6%와 12%의 연신비를 얻었다. 이렇게 제조된 각각의 연신사를 유효길이 15cm의 미니모듈로 제작하여 2시간 동안 에탄올에 침지시킨 후 투수계수를 측정하였다. 투수계수는 3기압의 순수를 인-투-아웃(in-to-out)방식을 사용하여 10분간 측정하였다. 측정한 결과, (표 2)와 같이 순환횟수의 증가에 따라 투수계수가 증가되는 효과를 얻을 수 있었다.
(표 2)
미연신사 2차 순환연신
투수계수(1/m2.hr.atm) 26.263 357.47
상술한 희석제로서 데칼린을 사용할 수도 있다.
<실시예 3>
고밀도 폴리에틸렌(LG케미컬 제품, MI:5) 40중량%와 희석제인 액체 파라핀(밀도: 0.8∼0.9) 60중량%로 방사한 미연신사를 제조하여 본 발명의 순환연신장치에 설치하였다. 이때 해사보빈에 설치되는 미연신사의 장력을 1.5g·f로 설정하여 입력하고, 해사보빈의 회전속도를 200rpm으로 입력한 후 정장력 제어 연신 시스템을 기동하였다. 3차 순환 연신한 결과 12%의 연신비를 얻었다. 이렇게 제조된 연신사를 유효길이 15cm의 미니모듈로 제작하여 2시간 동안 에탄올에 침지시킨 후 3기압의 PEG 1중량% 용액을 인-투-아웃(in-to-out)방식을 사용하여 10분간 투수 측정을 하였다. 이렇게 얻은 투수를 GFC(Gel Filtration Chromatograph)를 이용하여 굴절률 차를 측정하여 PEG 용액농도를 환산하여 (표 3)과 같은 분획분자량을 구하였다.
(표 3)
PEG 1중량%의 원액의 GFC 결과적분면적 분획실험후 GFC 결과 적분면적
337.81 52.12
분획율 : 85%, 분획분자량 : PEG 20,000
상술한 희석제로서 데칼린을 사용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법은 중공사형 분리막의 투수계수 및 분획율 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 분리막의 미세공의 분포와 그 크기를 조절할 수 있어 용도에 따라 다양한 분리막을 제조할 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 본 발명을 통해 종래의 상분리법이나 용매 교환법 등으로 준비된 미연신사의 투수계수 등의 한계를 극복할 수 있으며, 제조공정을 개선하므로써 다양한 분리막을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 소정의 중량%의 고밀도 폴리에틸렌과 소정의 중량%의 희석제를 혼합하여 용융방사시켜 상분리된 미연신 중공사막을 제조하는 제 1단계(S1);
    복수의 보빈의 회전에 의해 해사 및 권취되면서 순환반복 연신되는 미연신사의 장력값을 검출하는 제 2단계(S2);
    상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 크면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 감소시키는 제 3단계(S3);
    상기 제 2단계로부터 입수된 장력값이 소정의 설정값보다 작으면 상기 복수의 보빈 중에서 하나의 보빈의 속도를 증가시키는 제 4단계(S4)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 연신되는 중공사막의 장력의 검출과 보빈 속도의 증감이 실시간에 의해 이루어지는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고밀도 폴리에틸렌은 30∼70중량%로서 용융지수값이 1∼20이며, 상기 희석제는 70∼30중량%의 액체파라핀 또는 데칼린으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 설정값은 상기 제 1단계에 의해 제조되는 미연신 중공사막의 제조조건에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 복수의 보빈의 회전에 의해 해사 및 권취되면서 순환되는 상기 미연신사의 순환 횟수는 상기 제 1단계에 의해 제조되는 미연신 중공사막의 제조조건에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법.
  6. 감겨 있는 미연신 중공사막이 해사되는 해사보빈(7)과 상기 해사보빈(7)으로부터 해사된 미연신 중공사막(10)이 권취되는 권취보빈(8) 사이에 설치되는 장력측정기(1), 일측이 상기 장력측정기(1)에 연결되는 커넥터 블록(2)의 타측에 연결되고 정장력 제어 연신 시스템이 내설되는 퍼스널 컴퓨터(PC)(3), 상기 퍼스널 컴퓨터(3)에 내설되는 다기능 입출력 보드(4), 상기 권취보빈(8)과 상기 해사보빈(7)에 각각 연결되는 제 1 서보모터(5) 및 제 2 서보모터(6), 일측은 상기 커넥터 블록(2)에 연결되고 타측은 상기 제 1서보모터(5) 및 상기 제 2서보모터(6)에 연결되는 모터 컨트롤러(9)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조장치.
KR1019990014943A 1999-04-27 1999-04-27 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치 Expired - Lifetime KR100302209B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990014943A KR100302209B1 (ko) 1999-04-27 1999-04-27 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치
US09/482,428 US6436319B1 (en) 1999-04-27 2000-01-13 Method of preparing hollow fiber-type separation membrane from high density polyethylene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990014943A KR100302209B1 (ko) 1999-04-27 1999-04-27 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000067284A KR20000067284A (ko) 2000-11-15
KR100302209B1 true KR100302209B1 (ko) 2001-09-22

Family

ID=19582314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990014943A Expired - Lifetime KR100302209B1 (ko) 1999-04-27 1999-04-27 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6436319B1 (ko)
KR (1) KR100302209B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160091098A (ko) * 2015-01-23 2016-08-02 (주)세프라텍 중공사막 제조장치와 이를 이용한 중공사막 와인딩 방법, 이 중공사막 와인딩 방법을 이용한 중공사막 제조 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090206035A1 (en) * 2005-02-15 2009-08-20 Kureha Corporation Vinylidene Fluoride Resin Hollow Filament Porous Membrane, Water Filtration Method Using the Same, and Process for Producing Said Vinylidene Fluoride Resin Hollow Filament Porous Membrane
US20100233480A1 (en) 2006-11-08 2010-09-16 Panpan Hu Process for producing fiber of ultra high molecular weight polyethylene
CN109070021B (zh) * 2016-05-13 2022-04-01 旭化成医疗株式会社 聚乙烯系树脂多孔中空纤维膜、分离膜及它们的制造方法
US9863875B1 (en) * 2016-10-19 2018-01-09 International Business Machines Corporation In-situ detection of hollow glass fiber formation
CN114570216B (zh) * 2022-01-26 2023-01-06 同济大学 一种纳米环状结构高通量纳滤膜及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5321895A (en) * 1976-08-12 1978-02-28 Nippon Zeon Co Method of forming hollow fiber bundle
KR920006551A (ko) * 1990-09-06 1992-04-27 이승동 중공사막(中空絲膜)권취기(卷取機)
JPH0699043A (ja) * 1992-09-22 1994-04-12 Asahi Chem Ind Co Ltd 中空糸膜欠陥検出方法
JPH0754229A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Toyobo Co Ltd 複合糸条
JPH0796152A (ja) * 1993-06-24 1995-04-11 Toray Ind Inc 傾斜型中空糸膜及びその製造方法
JPH08299763A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Nok Corp 中空糸膜の糸束製作方法及び巻取り整形機並びに送出装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01293102A (ja) * 1988-05-23 1989-11-27 Tokuyama Soda Co Ltd 微多孔性中空糸膜及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5321895A (en) * 1976-08-12 1978-02-28 Nippon Zeon Co Method of forming hollow fiber bundle
KR920006551A (ko) * 1990-09-06 1992-04-27 이승동 중공사막(中空絲膜)권취기(卷取機)
JPH0699043A (ja) * 1992-09-22 1994-04-12 Asahi Chem Ind Co Ltd 中空糸膜欠陥検出方法
JPH0796152A (ja) * 1993-06-24 1995-04-11 Toray Ind Inc 傾斜型中空糸膜及びその製造方法
JPH0754229A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Toyobo Co Ltd 複合糸条
JPH08299763A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Nok Corp 中空糸膜の糸束製作方法及び巻取り整形機並びに送出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160091098A (ko) * 2015-01-23 2016-08-02 (주)세프라텍 중공사막 제조장치와 이를 이용한 중공사막 와인딩 방법, 이 중공사막 와인딩 방법을 이용한 중공사막 제조 방법
KR101672003B1 (ko) 2015-01-23 2016-11-03 (주)세프라텍 중공사막 제조장치와 이를 이용한 중공사막 와인딩 방법, 이 중공사막 와인딩 방법을 이용한 중공사막 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US6436319B1 (en) 2002-08-20
KR20000067284A (ko) 2000-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Structural study of microporous polypropylene hollow fiber membranes made by the melt-spinning and cold-stretching method
US4405688A (en) Microporous hollow fiber and process and apparatus for preparing such fiber
US4541981A (en) Method for preparing a uniform polyolefinic microporous hollow fiber
Bajaj et al. Structure development during dry–jet–wet spinning of acrylonitrile/vinyl acids and acrylonitrile/methyl acrylate copolymers
GB2041821A (en) Process for Preparing Hollow Microporous Polypropylene Fibers
Chou et al. Effect of take-up speed on physical properties and permeation performance of cellulose acetate hollow fibers
SE448888B (sv) Forfarande for framstellning av mikroporosa ihaliga fibrer
EP2909365B1 (en) Method of spinning fibres or extrusion, and the products obtained
Paul Spin orientation during acrylic fiber formation by wet‐spinning
US3399259A (en) Method for producing bicomponent polypropylene filaments
KR100302209B1 (ko) 순환연신법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 중공사 분리막의 제조방법 및 그 장치
US4560743A (en) Poly(P-phenyleneterephthalamide) fibers
Yang et al. Effect of post-drawing on the mechanical and mass transfer properties of polyacrylonitrile hollow fiber membranes
Gao et al. Mesopores variation in polyacrylonitrile fibers during dry-jet wet spinning process
US3655498A (en) Plexifilamentary structures prepared from non-crystalline synthetic organic polymers
Arbab et al. Simultaneous effects of polymer concentration, jet-stretching, and hot-drawing on microstructural development of wet-spun poly (acrylonitrile) fibers
Shen et al. Preparation and characterization of microporous polyethylene hollow fiber membranes
KR100358375B1 (ko) 초 배향 결정성 필라멘트의 제조방법
Eashoo et al. Fibers from a low dielectric constant fluorinated polyimide: solution spinning and morphology control
US5496510A (en) Acrylonitrile filament process
JPS61108713A (ja) 優れた繊維物性を有するポリビニルアルコ−ル系繊維およびその製造法
JPH0398625A (ja) 炭素繊維系多孔質中空糸膜の製法
Espenan et al. Outer skinned hollow-fibers-spinning and properties
JPH0450402B2 (ko)
Kim et al. Effects of nucleating agents on preparation of polypropylene hollow fiber membranes by melt spinning process

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 19990427

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20010427

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20010702

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20010702

End annual number: 20

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
EXPY Expiration of term
PC1801 Expiration of term

Termination date: 20191027

Termination category: Expiration of duration