KR20240144212A

KR20240144212A - 멤브레인 엔빌로프의 생산 방법

Info

Publication number: KR20240144212A
Application number: KR1020247027204A
Authority: KR
Inventors: 피터 아르츠; 마르텐 콜라어스; 울리히 브뤼스; 호프 스테판 반
Original assignee: 블루 풋 멤브레인스 엔브이
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-10-02
Also published as: JP2025503795A; EP4472756A1; AU2023214138A1; WO2023144410A1; CN118679004A

Abstract

본 발명은 3D 스페이서 직물 상에 캐스팅된 2개의 멤브레인 층 사이에 개재된 3D 스페이서 직물을 포함하는 여과 멤브레인 엔빌로프의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 캐스팅 단계를 포함하며, 상기 캐스팅 단계 동안 폴리머 용액이 상기 3D 스페이서 직물의 멤브레인 외부 표면에 도포되고, 상기 폴리머는 캐스팅 헤드를 포함하는 캐스팅 모듈에 의한 주입 공정에 의해 도포되고, 과잉의 코팅 재료는 캐스팅 헤드를 포함하는 캐스팅 헤드에 의해 제거되고, 캐스팅 공정 전 또는 도중에 3D 스페이서 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링의 변화를 측정하고, 상기 측정에 기초하여 3D 스페이서 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리가 조정된다.

Description

멤브레인 엔빌로프의 생산 방법

본 발명은 수처리, 특히 물 여과 및 폐수 정화에 사용되는 여과 멤브레인 엔빌로프(filtration membrane envelope)의 제조 방법에 관한 것이다.

직물 표면에 대한 폴리머 코팅이 여과 멤브레인 제조에 사용된다. 코팅된 멤브레인은 폴리머 용액(주로 "캐스팅 도프(casting dope)"라고도 함)을 닥터 나이프를 사용하여 매끄러운 기질 위에 얇은 필름으로 펼친 다음 수조에 침전시키고 고온에서 건조시켜 형성된다. 매끄러운 표면 상에 도프 캐스팅(dope casting)을 수행하면 폴리머 용액이 고르게 퍼지기 쉽다. 멤브레인의 전체 표면에 걸쳐 균일한 성능을 위해서는 코팅이 균일하게 퍼지는 것이 필수적이다.

멤브레인 또는 필름을 캐스팅하는 방법은 US2009130517, US2020360866 및 EP1298740에 개시되어 있다.

직조 3D 직물은 업계에서 멤브레인 캐스팅용 기질로 사용된다. 그러나 표면의 균일성이 부족하고 일반적으로 두께와 거칠기가 다양하다. 제직 공정의 결과는 종종 테이퍼형 직물이 된다.

3D 스페이서 직물을 갖는 막이 US7862718 및 Doyen 등, 2009(Desalination, vol 250, no 3)에 알려져 있다.

3D 직물과 같은 불규칙한 표면을 캐스팅할 때, 일반적으로 두께와 거칠기의 가변성과 직물의 테이퍼링을 보상하기 위해 두꺼운 코팅 층이 도포된다. 이러한 접근 방식으로 인해 원자재 사용이 크게 증가한다. 더욱이, 직물의 두꺼운 부분은 코팅에 매립되는 영역이 작아서 상단에 퇴적이 작게 생기는 반면, 직물의 얇은 부분은 코팅에 완전히 매립될 수 있어서 상단에 퇴적이 두껍게 생기기 때문에 멤브레인을 통한 코팅 퇴적이 불규칙하다. 이러한 불규칙성은 사용 중에 멤브레인에 문제를 더 일으킬 수 있습니다. 고르지 못한 표면 다공성, 일부 영역의 역세척의 어려움, 고르지 못한 크기의 여과 채널 등이 이러한 문제의 몇 가지 예이다. 본 발명은 위에서 언급한 문제점과 단점 중 적어도 일부를 해결하는 것을 목표로 한다. 본 발명의 목적은 균일한 코팅을 갖는 막을 얻을 수 있도록 직물 표면과 두께의 변화를 고려하는 3D 직물에 폴리머 코팅을 캐스팅하는 방법을 제공하는 것입니다.

본 발명 및 그 실시예는 위에서 언급한 단점 중 하나 이상에 대한 해결책을 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 본 발명은 청구항 1에 따른 여과 멤브레인 엔빌로프의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 3D 스페이서 직물에 폴리머 용액을 캐스팅하는 방법을 제공하며, 상기 캐스팅 단계 동안 폴리머 용액이 상기 3D 스페이서 직물의 외부 표면에 도포되고, 상기 폴리머는 캐스팅 모듈을 이용하여 주입(injection) 공정에 의해 도포되고, 캐스팅 전 또는 캐스팅 중에 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링에서의 변화가 측정되고, 상기 측정에 기초하여 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리가 조정된다.

3D 스페이서 직물의 두께 변화를 실시간으로 측정하고 이에 따라 캐스팅 헤드를 조정하면 표면 전체에 걸쳐 균일한 코팅을 갖는 멤브레인이 생성되는 것으로 나타났다. 이는 기공 크기, 표면 다공성, 여과 채널 크기 및 역세척 작업 측면에서 높은 수준의 균일성을 갖는 멤브레인을 제공한다.

이 방법의 바람직한 실시예는 청구항 2 내지 13 중 어느 한 항에 나타나 있다.

제2 측면에서, 본 발명은 청구항 14에 따른 여과 멤브레인 엔빌로프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기술된 전체 멤브레인 엔빌로프의 평탄도 편차는 10% 미만이다.

여과 멤브레인 엔빌로프의 바람직한 실시예가 청구항 15에 나타나 있다.

제3 측면에서, 본 발명은 청구항 16에 따른 물 여과 모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 설명된 물 여과 모듈은 평면형 멤브레인 엔빌로프의 배열을 포함한다.

마지막 측면에서, 본 발명은 청구항 17에 따른 여과 모듈의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 여과 모듈은 물 여과 및/또는 폐수 정화에 사용된다.

도 1은 두 개의 멤브레인 층 사이에 개재된 투과 채널로 구성된 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 엔빌로프의 상세도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치의 상세도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 스페이서 직물의 캐스팅 공정의 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D 멤브레인 엔빌로프의 제조에 사용되는 3D 스페이서 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.

본 발명은 여과 멤브레인 엔빌로프의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 여과 멤브레인 엔빌로프, 평면형 멤브레인 엔빌로프의 어레이를 포함하는 여과 모듈, 및 상기 여과 멤브레인 엔빌로프 또는 여과 모듈의 사용 방법에 관한 것이다.

달리 정의하지 않는 한, 기술적, 과학적 용어를 포함하여 본 발명을 개시하는 데 사용된 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 추가 안내를 통해, 본 발명의 교시를 더 잘 이해하기 위해 용어 정의를 포함시킨다.

본 명세서에 사용된 다음 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다: 본 명세서에 사용된 단수형("a", "an" 및 "the")은 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수 대상을 모두 의미한다. 예를 들어, "구획"은 하나 이상의 구획을 의미한다.

본 명세서에서 파라미터, 양, 시간적 지속 시간 등과 같은 측정 가능한 값을 지칭하면서 사용되는 "약"은 +/- 20% 이하, 바람직하게는 +/-10% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-5% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-1% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-0.1% 이하의 변형을 포함하며, 그러한 변형은 본 개시된 발명에 있어 수행하기에 적절한 범위 내에서 특정 값으로부터의 변형을 포함하는 것을 의도한다. 그러나, 수식어 "약"이 지칭하는 값 자체도 구체적으로 개시되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용된 "포함한다", "포함하는", "포함하다" 및 "포함되는"은 "구비하다", "구비하는", "구비하다" 또는 "함유한다", "함유하는", "함유하다"와 동의어이며, 포괄적이거나 다음에 오는 내용의 존재를 지정하는 개방형 용어이고, 본 기술분야에 알려져 있거나 여기에 개시된 추가적인, 언급되지 않은 성분, 특징, 요소, 부재, 단계의 존재를 배제하거나 제외시키지 않는다.

또한, 명세서 및 청구범위에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 유사한 요소를 구별하기 위해 사용된 것이며, 특별히 명시하지 않는 한 반드시 순차적 또는 시간적 순서를 설명하기 위해 사용된 것은 아니다. 이렇게 사용된 용어는 적절한 상황 하에서 상호 교환 가능하며, 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 본 명세서에 기술되거나 예시된 것과 다른 순서로 동작할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

끝점에 의한 수치범위의 기재는 그 범위 내에 포함된 모든 숫자와 분수뿐만 아니라 언급된 끝점이 포함된다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서 및 명세서 전체에서 "중량%", "중량 퍼센트", "%wt" 또는 "wt%"라는 표현은 제제의 전체 중량을 기준으로 각 성분의 상대적 중량을 의미한다.

일 그룹의 멤버들 중에서 하나 이상 또는 적어도 하나의 멤버(들)과 같은 용어 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"는 그 자체로 분명하지만, 추가 예시를 통해 이 용어는 특히 상기 멤버들 중 임의의 어느 하나 또는 상기 멤버들 중 임의의 둘 이상, 예를 들어, 상기 멤버들 중 ≥3, ≥4, ≥5, ≥6 또는 ≥7 등, 및 모든 멤버들에 대한 언급을 포함한다.

달리 정의하지 않는 한, 기술적, 과학적 용어를 포함하여 본 발명을 개시하는 데 사용된 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 추가 안내를 통해, 본 발명의 교시를 더 잘 이해하기 위해 설명에 사용된 용어에 대한 정의가 포함되었다. 본 명세서에 사용된 용어 또는 정의는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 것이다.

본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는 해당 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 등장은 반드시 모두 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니지만 그럴 수도 있다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 본 개시 내용으로부터 당업자에게 명백할 수 있듯이 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 일부 실시예는 다른 실시예에 포함된 일부 특징을 포함하지만 다른 특징은 포함하지 않고, 반면 당업자가 이해하는 바와 같이, 서로 다른 실시예의 특징들의 조합은 본 발명의 범위 내에 있고 다른 실시예를 형성하는 것을 의미한다. 예를 들어, 다음의 청구범위에서, 청구된 실시예들 중 임의의 것이 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "평탄도"는 표면의 모든 점이 놓이는 두 평면 사이의 최소 거리로 정의된다. 모든 점이 단일 평면을 따라 놓여 있는 표면을 완전 평평한 표면이라고 합니다.

본 명세서에 사용된 "거칠기"는 임의의 생산 공정의 결과로서 표면 질감의 불규칙성을 지칭한다. 직물의 거칠기는 날실(warp)과 씨실(weft)의 엇갈림에 의해 주어지며, 날실은 높이가 다양하고 다양한 거리에 분포되어 있습니다. 거칠기는 이상적인 형태에서 실제 표면의 법선 벡터 방향의 편차로 정량화된다. 이러한 편차가 크면 표면이 거칠고; 크기가 작으면 표면이 매끄럽다.

본 명세서에 사용된 "고정 섹션(anchorage section)"은 상기 직물 상에 캐스팅된 폴리머에 매립된 직물의 부분으로 정의된다.

본 명세서에 사용된 "여과층"은 상기 직물 위에 캐스팅된 멤브레인 층의 부분으로서, 상기 직물 안으로 나오지 않고 대신 고정 섹션의 위에 존재하는 부분으로 정의된다. 일반적으로 여과층은 침전된 폴리머에 의해 형성된 상부 층의 특정 다공도로 정의되며, 일반적으로 기공 크기는 10nm 내지 1 미크론이다. 결과적으로, 상기 여과층은 물의 여과를 허용할 수 있다.

제1 측면에서, 본 발명은 3D 스페이서 직물 위에 캐스팅된 2개의 멤브레인 층 사이에 개재된 3D 스페이서 직물을 포함하는 여과 멤브레인 엔빌로프의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 캐스팅 단계를 포함한다. 상기 캐스팅 단계 동안, 폴리머 용액이 상기 3D 스페이서 직물의 상부 및 하부 면에 도포되어 멤브레인의 상부 및 하부 면을 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 폴리머는 캐스팅 헤드를 포함하는 캐스팅 모듈을 이용하여 주입 공정에 의해 도포된다. 캐스팅 공정 전 또는 도중에 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링의 변화를 측정하고 해당 측정에 기초하여 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리를 조정한다.

여과 멤브레인 제조에 사용되는 3D 직물은 표면의 균일성이 부족하며 일반적으로 두께와 거칠기가 다양하다. 제직 공정의 결과는 종종 테이퍼형 직물이 된다. 3D 스페이서 직물의 두께 변화를 실시간으로 측정하고 이에 따라 캐스팅 헤드를 조정하면 표면 전체에 걸쳐 균일한 캐스팅 층을 갖는 멤브레인이 생성되는 것으로 나타났다.

바람직하게는, 3D 스페이서 직물의 두께는 상기 직물이 캐스팅 모듈에서 하강하기 전에 길이 전체에 걸쳐 측정된다. 상기 측정값은 3D 스페이서 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리를 조정하는 데 사용된다. 상기 거리를 조정함으로써, 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링의 변화를 고려하여 멤브레인 전체에 걸쳐 균일한 캐스팅 층이 달성된다. 멤브레인 층을 도포하는 단계는 바람직하게는 캐스트 재료를 이용한 캐스팅 단계 및 상기 캐스트 재료의 응고를 통해 직물이 매립되는 멤브레인 층을 형성하는 단계를 포함한다. 이 공정은 폴리머 용액을 지지층 위에 캐스팅한 다음 비용매가 포함된 응고조에 담그는 "침지 침전"으로 알려져 있다. 용매와 비용매 교환으로 인해 침전이 발생한다.

실시예에서, 본 명세서에 개시된 멤브레인 엔빌로프는 특정 캐스팅 단계를 사용하는 공정에 의해 제조된다. 이러한 특정 제조 단계는 위에서 논의된 바와 같이 플럭스, 투과성 및 내구성과 같은 멤브레인 엔빌로프의 유리한 특성에 기여하는 것으로 여겨진다.

실시예에서, 캐스팅 폴리머 용액은 3D 스페이서 직물의 양면에 연속적으로 퇴적된다. 이러한 면들은 결국 상기 멤브레인의 하부 및 상부 면을 형성하게 된다.

일 실시예에서, 상기 캐스팅 공정은 수직으로 위치되고 캐스팅 동안 침전조에서 하강하는 직물에 대해 수행된다. 침전욕은 바람직하게는 물을 함유한다.

상기 캐스팅 공정은 일단계 공정 또는 다단계 공정일 수 있으며, 여기서 폴리머는 재료 위에 캐스팅되고 침전되며, 그 전후에 제2 회의 캐스팅 또는 코팅이 일어난다.

대안적으로, 3D 스페이서 직물에 캐스팅 폴리머 용액을 퇴적한 후, 상기 폴리머 용액은 균질한 습윤 막으로 즉시 편평화되고, 침전조에 담그기 전에 용매 증발 단계가 이어진다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법에 사용되는 캐스팅 재료는 HPC, CMC, PVP, PVPP, PVA, PVAc, PEO, TiO2, HfO2, Al2O3, ZrO2, Zr3(PO4)4, Y2O3, SiO2, 페로브스카이트 산화물 재료 및 SiC로 이루어진 군에서 선택된 친수성 필러 재료; PVC, C-PVC, PSf, PESU, PPS, PU, PVDF, PI, PAN 및 이들의 접목된 변형으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 결합제 물질; 및 NMP, DMF, DMSO 또는 DMAC 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 포함한다. 무용매(solvent-free) 공정도 고려할 수 있습니다. 다른 생산 방법도 당업계에 공지되어 적용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

본 발명의 방법에 의해 얻은 캐스트 멤브레인 층은 응고 과정 동안 치밀화된다. 치밀화는 샘플 내의 다공도를 감소시켜 밀도를 높이는 행위이다. 사용된 캐스팅 공정으로 인해 멤브레인 층의 다공도는 3D 직물에 폴리머가 침투하는 방향으로 점차 증가한다. 결과적으로, 캐스트 멤브레인 층은 2개의 섹션, 즉 상대적으로 미세하거나 작은 기공 크기를 갖는 여과층과 상대적으로 큰 기공 크기를 갖는 고정 섹션으로 구성된다. 여과층은 바람직하게는 10nm 내지 1 미크론 크기의 기공을 갖는 반면, 고정 섹션의 기공 크기는 거대공극(macrovoid)을 가질 것이다.

실시예에서, 캐스트 멤브레인 층을 갖는 생성된 직물의 두께는 상기 직물이 욕조(bath)에서 제거된 후 다시 측정된다.

바람직한 실시예에서, 상기 3D 직물의 두께 및/또는 거칠기의 측정은 레이저, 바람직하게는 공초점 레이저, 하나 이상의 센서에 의해 또는 기계적으로 발생한다. 표면의 두께 및/또는 거칠기를 레이저 공초점으로 측정하는 것은 측정된 표면을 손상시키지 않는 비접촉식 측정 방법이다. 이는 특히 캐스트를 적용한 후 멤브레인 두께 및/또는 거칠기를 측정할 때 매우 중요하다. 레이저에서 방출된 빛은 직물에 의해 반사되며, 반사된 빛의 대부분은 목표점이 초점면에 있을 때 핀홀을 통과한다. 공초점 시스템의 피사계 심도(DOF) 범위에서, 포토다이오드에 의해 감지된 반사광 강도는 깊이 응답 곡선(DRC)을 형성한다. 포토다이오드에 의해 검출된 DRC의 피크 포인트는 측정된 표면의 목표 지점의 초점 평면을 나타낸다. 공초점 시스템의 고해상도 인코더를 사용하면 표면의 목표 지점 높이를 측정할 수 있다. 따라서 높이 기록을 통해 직물의 프로파일을 얻을 수 있고 거칠기를 도출할 수 있다.

대안적으로, 직물의 두께 및/또는 거칠기는 기계적 수단으로 측정된다. 당업계에 적합하고 당업자에게 공지된 임의의 기계적 수단이 가능하지만, 이러한 기계적 수단에는 두께를 검출하기 위한 측정 롤 또는 거칠기를 검출하기 위한 스타일러스를 사용하는 것이 포함될 수 있다.

실시예에서, 상기 측정은 상기 직물의 별개의 위치들에서 또는 상기 직물의 전체 길이에 걸쳐 발생한다. 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링의 변화도는 직물의 제직(weaving)으로 인해 발생하고 무작위로 발생하므로 직물의 다양한 위치를 샘플링하여 식별하는 것이 흥미로울 수 있다. 표면 거칠기 측정 방법은 당업계에 적합하고 당업자에게 공지된 임의의 수단이며, 샘플 표면의 단일 선의 거칠기를 측정하는 선형 거칠기 측정(프로파일 방법 유형) 및 획득된 표면 영역의 거칠기를 측정하는 면적 거칠기 측정(면적 방법 유형)을 포함한다. 선형 거칠기 측정(프로파일 방법 유형)에서는 임의의 직선을 따라 표면의 거칠기 정도를 측정한다. 길고 연속적인 치수가 측정되며 거칠기 측정을 수행하는 데 일반적으로 접촉식 스타일러스가 사용된다. 면적 거칠기 측정(면적 방법 유형)을 사용하면 임의의 직사각형 범위에서 표면 거칠기 정도를 측정한다. 면적 거칠기 측정은 표면의 더 큰 샘플링 영역을 사용하여 표면 상태를 보다 정확하게 묘사한다. 레이저 스캐너는 일반적으로 면적 거칠기 측정을 수행하는 데 사용된다.

추가 실시예에서, 직물의 측정값이 데이터 프로세서에 전달되고, 상기 데이터 프로세서는 메모리에 통신 가능하게 결합되어 있고, 상기 메모리는 실행 시 상기 프로세서가 상기 캐스팅 헤드의 거리를 결정하고 제어하게 하는 프로세서 명령을 저장한다. 일 실시예에서, 데이터 프로세서는 개인용 컴퓨터, 스마트폰, 클라우드 서버 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 데이터 프로세서이다. 데이터 프로세서와 제어 시스템을 사용하면 캐스팅 헤드와 3D 스페이서 직물 사이의 거리를 실시간으로 조정할 수 있다. 각각의 새로운 측정마다 해당 거리의 조정이 적용되어 직물의 최대 적용 범위를 갖는 고도로 제어된 멤브레인 캐스트 층이 생성된다. 이러한 멤브레인 캐스트 층의 실시간 조정의 장점은 원재료의 사용을 최소화하고 상기 멤브레인의 표면 전체에 걸쳐 동일한 캐스트 층을 갖는 멤브레인을 제공한다는 것이다. 또한, 매립된 직물의 부분으로 정의되는 고정 섹션이 멤브레인 전체에 존재한다. 상기 고정 섹션은 역세척 과정에 대한 멤브레인의 높은 저항성을 보장한다.

실시예에서, 캐스팅 헤드의 조정은 또한 입력 변수에 의존하며, 상기 변수는 최종 캐스팅 두께, 캐스팅 부피, 및/또는 상기 캐스팅 헤드의 캐스팅 속도를 포함한다. 멤브레인 층의 최종 두께는 3D 스페이서 직물의 초기 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링뿐만 아니라 도포되는 폴리머의 부피와 도포 속도에 따라 달라진다. 캐스팅 헤드와 직물 사이의 거리를 조정할 때 멤브레인 층의 원하는 두께도 고려하고 정확하게 결정해야 한다.

특정 실시예에서, 분당 350cm³의 폴리머가 도포되며, 더 바람직하게는 360cm³/분, 370cm³/분, 380cm³/분, 390cm³/분, 400cm³/분, 450cm³/분 또는 500cm³/분이 도포된다. 대안적으로, 분당 200cm³의 폴리머가 분당 도포되고, 더욱 바람직하게는 250cm³/분, 260cm³/분, 270cm³/분, 280cm³/분, 290cm³/분, 300cm³/분, 310cm³/분, 320cm³/분, 330cm³3/분 또는 340cm³/분이 도포된다. 추가 실시예에서, 상기 입력 변수는 상기 데이터 프로세서로 전달되고, 상기 데이터 프로세서는 상기 입력 변수에 기초하여 상기 캐스팅 헤드의 거리를 결정하고 제어할 것이다. 데이터 프로세서로의 입력 변수 통신의 결과로 캐스팅 헤드와 직물 사이의 거리가 증가, 감소 또는 유지될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 캐스팅 헤드의 거리는 상기 측정치에 따라 실시간으로 조정된다.

실시예에서, 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리는 0.3mm이다. 바람직하게는 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 상기 거리는 3D 스페이서 직물의 각 면에서 0.2mm, 더 바람직하게는 0.1mm, 더욱 더 바람직하게는 0.05mm이다.

3D 스페이서 직물은 캐스팅 중에 연속적으로 이동하는 웹 재료로 제공된다. 재료가 이동하면 두께를 지속적으로 측정할 수 있어서 연속 캐스팅이 가능하다. 바람직하게는, 코팅 동안 3D 스페이서 직물은 0.5 내지 5m/분, 더 바람직하게는 1 내지 5m/분, 더 바람직하게는 1.5 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 2.5 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 3.5 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 4 내지 5m/분, 더욱 더 바람직하게는 4.5 및 5m/분의 속도로 이동한다. 대안적으로, 상기 3D 스페이서 직물은 0.5 내지 1.5m/분, 0.5 내지 1m/분, 0.5 내지 1.5m/분, 0.5 내지 2m/분, 0.5 내지 2.5m/분, 0.5 내지 3m/분, 0.5 내지 3.5m/분, 0.5 내지 4m/분, 0.5 내지 4.5m/분의 속도로 이동한다. 캐스팅 공정은 수평으로 이동하는 직물 상에서 일어날 수 있다. 그러나 바람직한 실시예에서, 직물은 캐스팅 공정 동안 수직 방향으로 이동하고, 여기서 폴리머는 측면으로 도포된다.

실시에서, 상기 코팅된 직물의 총 두께가 캐스팅 공정 후에 측정된다. 이 측정은 제어 수단으로 사용되며 바람직하게는 측정 표면을 손상시키지 않는 비접촉 측정 방법으로 수행된다.

실시예에서, 본 발명은 여과 멤브레인 엔빌로프의 제조 방법에 관한 것으로서, 여기서 상기 상부 및 하부 직물 면은 상기 폴리머 캐스트 층에 적어도 부분적으로 매립되어 상부 및 하부 고정 섹션을 형성하고, 상기 측정 단계에 의해, 상기 고정 섹션의 최소 두께가 100 미크론, 더욱 바람직하게는 150 미크론, 200 미크론, 250 미크론 또는 300 미크론인 것이 보장된다. 바람직한 실시예에서, 상기 고정 섹션은 100 내지 500 미크론, 바람직하게는 100 내지 450 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 400 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 350 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 300 미크론, 100 내지 250 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 200 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 150 미크론의 두께를 갖는다.

다른 실시예에서, 상기 고정 섹션의 두께는 100 내지 600 미크론, 150 내지 600 미크론, 200 내지 600 미크론, 250 내지 600 미크론, 300 내지 600 미크론, 350 내지 600 미크론, 400 내지 600 미크론, 450 내지 600 미크론, 500 내지 600 미크론, 바람직하게는 550 내지 600 미크론이다.

고정 섹션의 두께가 주사 전자 현미경과 같은 당업계에 공지된 많은 방법에 의해 측정될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 실시예에서, 상기 두께는 엔빌로프의 다수 지점에서 상기 고정 섹션의 두께를 측정함으로써 결정된 평균값이다. 그러한 구별된 지점들에서의 절대 두께는 직물의 극단 필라멘트, 루프 또는 실과 상기 직물에 매립된 폴리머의 종료점 사이의 거리에 의해 정의되며, 상기 종료점 이후에는 직물에 폴리머가 없다.

실시예에서, 3D 스페이서 직물은 세로 날실 및 그 날실 위와 아래를 통해 위입되어 삽입되는 가로 씨실을 갖는다. 상기 날실은 평면으로 정렬되고 고정 섹션 및 멤브레인 층의 윤곽을 그리는 것이 바람직하다. 여과층은 바람직하게는 날실의 평면으로부터 여과 멤브레인 엔빌로프의 외부까지 연장되는 구역으로 표시되는 반면, 투과 채널까지 날실의 평면을 포함하는 구역은 고정 섹션이었다. 다른 바람직한 실시예에서, 날실 위를 가로지르는 씨실은 고정 섹션에 속한다.

작동 활동 및 백플러싱 중에 발생하는 고압을 견딜 수 있을 정도로 멤브레인 엔빌로프를 충분히 견고하게 만들기 위해서는 고정 섹션이 있는 멤브레인 엔빌로프의 두께가 최소이어야 한다는 것이 관찰되었습니다. 이 경우 벗겨짐 또는 박리는 관찰되지 않는다. 더욱이, 발명자들은 본 발명의 멤브레인 엔빌로프가 침수 조건 하에서 작동될 때 그 길이 또는 폭이 팽창하거나 확장되지 않는다는 것을 관찰하였다. 바람직하게는, 여과층은 상기 엔빌로프의 외측을 향하는 방향으로 각각의 고정 섹션으로부터 연장되고, 상기 엔빌로프의 외측을 향하는 연장 여과층의 최소 두께는 50 내지 300 미크론, 바람직하게는 50 내지 200 미크론, 보다 바람직하게는 50 내지 100 미크론이다. 실시예에서, 여과층 두께는 3D 스페이서 직물의 양쪽 면에서 동일하다. 바람직한 실시예에서, 상기 여과층 두께는 다를 수 있다. 예를 들어, 3D 스페이서 직물의 한쪽 면은 다른 면보다 두꺼운 여과층을 가질 수 있습니다.

실시예에서, 각각의 멤브레인 층은 150 미크론, 보다 바람직하게는 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900 미크론의 최소 총 두께를 갖는다. 다른 또는 추가 실시예에서, 각각의 멤브레인 층은 150 내지 900 미크론, 바람직하게는 150 내지 800 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 700, 더 바람직하게는 150 내지 600 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 550, 더 바람직하게는 150 내지 500 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 450 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 400 미크론, 더 바람직하게는 100 내지 350 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 300 미크론, 더 바람직하게는 150 내지 250 미크론의 총 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 상기 멤브레인 층은 150 내지 900 미크론, 200 내지 900 미크론, 250 내지 900 미크론, 300 내지 900 미크론, 350 내지 900 미크론, 400 내지 900 미크론, 450 내지 900 미크론, 500 내지 900 미크론, 550 내지 900 미크론, 600 내지 900 미크론, 650 내지 900 미크론, 700 내지 900 크론, 750 내지 900 미크론, 800 내지 900 미크론 또는 850 내지 900 미크론의 총 두께를 갖는다.

위에서 정의한 고정 섹션의 두께, 여과층의 두께 및 스페이서 직물의 모노필라멘트 매립은 멤브레인 엔빌로프의 뛰어난 특성을 보장한다. 상기 멤브레인 엔빌로프는 견고하고 압축 및 평탄도에 대한 저항력이 높으며 수중 조건에서 작동할 때 길이나 너비가 확장되지 않는다. 더욱이, 이들은 2 bar의 압력을 받을 때 스페이서 직물 및 멤브레인 층의 벗겨짐 또는 박리가 10% 미만으로 나타내고, 바람직하게는 벗겨짐 또는 박리가 5% 미만, 바람직하게는 1% 미만을 나타낸다. 벗겨짐 또는 박리 비율은 3D 스페이서 직물에서 벗겨진 코팅층 표면의 양으로 이해된다.

실시예에서, 멤브레인 엔빌로프의 압축은 0.5 bar, 바람직하게는 1 bar, 최대 2bar의 정압을 받을 때 5% 미만이다. 실시예에서, 멤브레인 엔빌로프는 0.5 bar의 정압을 받을 때 5% 미만, 바람직하게는 4% 미만, 더 바람직하게는 3% 미만, 더 바람직하게는 2% 미만, 더 바람직하게는 1% 미만, 더 바람직하게는 0.5 내지 2 bar 미만의 압축률을 나타낸다.

여과층 두께와 고정 섹션 두께 사이의 비율은 1:10 내지 3:1, 바람직하게는 1:9 내지 3:1, 1:8 내지 3:1, 1:7 내지 3:1, 1:6 내지 3:1, 1:5 내지 3:1, 1:4 내지 3:1, 1:3 내지 3:1, 1:2 내지 3:1, 1:1 내지 3:1이다.

다른 실시예에서, 여과층 두께와 고정 섹션 두께 사이의 비율은 1:10과 3:1 사이, 1:10과 2:1 사이, 1:10과 1:1 사이이다.

바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 획득된 여과 멤브레인 엔빌로프의 총 두께는 1 내지 6mm, 바람직하게는 1 내지 5.5mm 또는 1 내지 5mm, 바람직하게는 1 내지 4.5mm, 바람직하게는 1 내지 4mm, 바람직하게는 1 내지 3.5mm, 바람직하게는 1 내지 3mm, 바람직하게는 1 내지 2.5mm, 바람직하게는 1 내지 2mm이다.

다른 실시예에서, 여과 멤브레인 엔빌로프의 총 두께는 1.5 내지 6mm, 2 내지 6mm, 2.5 내지 6mm, 3 내지 6mm, 3.5 내지 6mm, 4 내지 6mm, 4.5 내지 6mm, 5 내지 6mm, 5.5 내지 6mm이다.

여과 멤브레인 엔빌로프에 존재하는 3D 스페이서 직물은 날실과 씨실을 짜서 형성한다. 날실은 동일한 평면에 배열된다. 제직 공정에서 세로 또는 길이방향 날실은 프레임이나 직기에 장력을 가해 고정된 상태로 유지되는 반면 가로 씨실은 날실을 통해 당겨져서 날실의 위와 아래로 삽입된다. 씨실의 제직 공정에 의해 높이의 가변성이 생기고 3D 직조 원단의 표면에 거칠기가 부여된다. 실시예에서, 씨실과 날실 사이에 형성된 봉우리와 골은 캐스팅 층에 의해 덮여진다.

실시예에서, 여과 멤브레인 엔빌로프에 존재하는 3D 스페이서 직물은 투과 채널을 형성한다. 이 투과 채널은 여과 멤브레인 엔빌로프의 평행한 두 개의 캐스팅 층 사이에서 액체 추출을 위한 자유 공간이다.

실시예에서, 상기 멤브레인 엔빌로프의 투과 채널은 1 내지 4mm, 더 바람직하게는 1.5 내지 3mm, 더 바람직하게는 1.8 내지 2.8mm의 채널 높이를 갖는다. 위의 조건이 존재할 경우, 모듈 작동 중 투과 채널 내의 압력 강하는 무시할 수 있다.

이전 실시예에 설명된 방법은 제어된 캐스팅 공정을 허용하고 상기 캐스팅으로 3D 스페이서 직물의 최적의 커버리지를 제공하여 동시에 사용되는 원료의 양을 줄이는 것으로 관찰되었다. 이 방법으로 획득된 여과 멤브레인 엔빌로프는 폴리머 코팅과 3D 직물이 100% 고정된다. 이러한 장점은 역세척 작업에 대한 높은 저항성, 기공 크기 및 막 투과성의 균일성, 캐스팅층과 내부 투과 채널의 최적 비율로 해석된다.

본 발명자들은 놀랍게도 캐스팅 공정 동안 스페이서 직물의 편차가 고려되는 멤브레인 엔빌로프에서 상기 멤브레인 엔빌로프의 층의 두께를 제어하고 균일하게 할 수 있음을 관찰하였다. 캐스팅 공정의 속도, 도포되는 폴리머의 양, 캐스팅 헤드의 위치, 도프의 조성 또는 수조에서의 레벨이 캐스팅된 멤브레인 특성에 영향을 미칠 수 있다. 캐스팅 방법에 의해 직접적으로 영향을 받는 제어되고 균일한 층 두께는 특정 투과성 및 달성 가능한 여과 흐름과 같은 특정 특성을 상기 멤브레인 엔빌로프에 각인시킨다. 멤브레인 엔빌로프의 이러한 특정 특성은 본 명세서에 개시된 물 여과 모듈의 이상적인 작동 모드를 허용한다.

제2 측면에서, 본 발명은 두 개의 멤브레인 층 사이에 개재된 3D 스페이서 직물을 포함하는 여과 멤브레인 엔빌로프에 관한 것이며, 상기 3D 스페이서 직물은 씨실 및 날실로 형성된 상부 및 하부 직물을 포함하는 직조 직물이며, 여기서 폴리머 재료는 상기 상부 및 하부 직물에 존재하여, 상기 폴리머 재료가 상기 직물에 적어도 부분적으로 매립되는 고정 섹션을 형성하고, 전체 멤브레인 엔빌로프의 평탄도 편차는 10% 미만, 바람직하게는 8% 미만, 더 바람직하게는 7% 미만, 더 바람직하게는 6% 미만, 더 바람직하게는 5% 미만, 바람직하게는 4% 미만, 더 바람직하게는 3% 미만, 더 바람직하게는 2% 미만, 더 바람직하게는 1% 미만이다.

실시예에서, 여과 멤브레인 엔빌로프의 투과 채널은 상기 3D 스페이서 직물에 의해 형성된 개방 공간을 포함하고, 상기 투과 채널의 개방 공간의 수는 80 내지 99% 사이, 바람직하게는 85 내지 95% 이상, 바람직하게는 85 내지 95%, 90%와 99%이다. 투과 채널의 개방 공간은 멤브레인 엔빌로프를 통한 최적의 흐름 분포를 보장한다.

실시예에서, 여과 멤브레인 엔빌로프의 3D 스페이서 직물은 편직, 직조 또는 부직포 유형이다. 바람직한 실시예에서, 3D 스페이서 직물은 직조 구조를 갖는다. 실시예에서, 3D 스페이서 직물은 바람직하게는 폴리에스테르, 나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다.

바람직하게는 멤브레인 엔빌로프는 평면형이다. 멤브레인 엔빌로프는 멤브레인 층을 통과하지 않고 투과 채널로부터 또는 투과 채널로의 직접적인 유체 이동을 방지하도록 배열된 평면형 멤브레인 엔빌로프의 주변에 있는 밀봉재, 및 상기 주변에 적어도 하나의 에지에 제공된, 상기 투과 채널과 유체 연결되는 입구/출구 포트 연결부를 추가로 포함할 수 있다. 각각의 멤브레인 엔빌로프는 U자형 캡으로 덮인 단부 부분을 가질 수 있으며, 여기서 상기 캡은 금속 캡, 바람직하게는 스테인리스강 캡이다.

이전 실시예에서 설명한 여과 멤브레인 엔빌로프는 본 발명에서 설명한 방법에 따라 획득된다.

제3 측면에서, 본 발명은 위에서 설명한 실시예 중 임의의 것에 따른 평면 여과 멤브레인 엔빌로프의 어레이를 포함하는 물 여과 모듈에 관한 것이다.

제4 측면에서, 본 발명은 물 및/또는 폐수와 같은 유체의 정화 및/또는 여과를 위한 상기 설명에 따른 멤브레인 엔빌로프 또는 여과 모듈의 용도에 관한 것이다. 멤브레인 엔빌로프 또는 여과 모듈은 지표수 또는 폐수의 여과 및/또는 정화에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이러한 적용에 제한되지 않는다는 것은 명백하다. 본 발명에 따른 멤브레인 엔빌로프 또는 여과 모듈은 모든 종류의 액체 공급원을 처리하는 데 적용될 수 있다.

바람직하게는, 멤브레인 엔빌로프 또는 물 여과 모듈은 역세척 막횡단 압력이 300 mbar 이상의 작동 시 사용된다. 멤브레인 엔빌로프의 특성으로 인해 멤브레인 또는 모듈은 백플러싱, 백 펄스 또는 역세척을 통해 청소하는 데 특히 유용하다. 일 실시예에서, 상기 여과 모듈은 20 mbar 이상, 더 바람직하게는 30 mbar 이상, 더 바람직하게는 40 mbar 이상, 더 바람직하게는 50 mbar 이상, 더 바람직하게는 60 mbar 이상, 더 바람직하게는 70 mbar 이상, 더 바람직하게는 80 mbar 이상, 더 바람직하게는 90 mbar 이상, 더 바람직하게는 100 mbar 이상, 더 바람직하게는 200 mbar 이상, 더 바람직하게는 300 mbar 이상, 더 바람직하게는 400 mbar 이상, 500 mbar 이상, 최소 1 bar, 최소 2 bar의 압력에서 역세척될 수 있다. 이러한 고압 백 펄스는 역세척의 기계적 세척 효율을 잃지 않으면서 가능하다. 이 작업 동안, 멤브레인, 더 구체적으로 존재하는 기공은 물에서 걸러진 잔해로부터 청소된다. 이는 또한 화학적으로 강화된 역세척을 포함할 수 있으며, 여기서 기공은 전체 멤브레인 엔빌로프에 대한 화학물질의 체적 흐름에 의해 화학적으로 세척된다. 어떤 작업이든 최적의 균일한 흐름이 필요하다.

본 명세서에 기술된 바와 같은 멤브레인 엔빌로프 또는 물 여과 모듈은 미세여과, 초여과, MBR, 투과증발, 막 증류, 지지된 액체막 및/또는 퍼트랙션(pertraction)에 사용될 수 있다.

유리하게도, 본 발명의 멤브레인 엔빌로프는 침수될 때 길이 또는 폭이 늘어나지 않는 것으로 결정되었다. 캐스트 층에 매립된 3D 스페이서 직물과 모노필라멘트 실을 갖춘 멤브레인 엔빌로프의 구조는 멤브레인 엔빌로프가 액체에 잠겨도 팽창 없이 모양과 치수를 유지하도록 보장한다. 이를 통해 멤브레인 안정화를 위한 추가 수단(예: 빗 모양의 구조물 등)을 사용하지 않고도 정수 필터링 작업 중에 멤브레인 엔빌로프가 제자리를 유지할 수 있다.

이제 본 발명은 비제한적 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도면의 상세한 설명

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 엔빌로프(1)의 부분의 개략도를 도시한다. 3D 스페이서 직물(2)은 양쪽에서 3D 스페이서 직물을 덮는 폴리머 캐스팅 층(3)으로 캐스팅된다. 3D 스페이서 직물에 의해 형성된 투과 채널은 80 내지 99%의 개방 공간을 가지며, 이는 3D 스페이서 직물의 특성에 의해 형성된다. 유리하게는, 멤브레인 엔빌로프의 스페이서 직물 부분의 두께는 1.5 내지 3mm이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 스페이서 직물의 3D 도면을 도시하며, 이는 날실(4)와 씨실(5)로 짜여 형성된다. 상기 날실은 높이가 가변적이고 다양한 거리로 분포되어 3D 직조 직물의 표면에 거칠기를 부여한다. 캐스팅 공정 중에 폴리머 용액이 양면(6)의 2D 직물에 주입된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 스페이서 직물(7)의 캐스팅 공정의 개략도를 도시한다. 상기 3D 스페이서 직물(10)의 두께는 실시간으로 측정된다. 상기 3D 직물과 캐스팅 헤드(9) 사이의 거리는 원하는 최종 총 멤브레인층 두께(8), 사용된 캐스팅 재료의 부피 및/또는 캐스팅 헤드의 캐스팅 속도, 및 상기 3D 스페이서 직물의 두께에 기초하여 조정된다. 특징(9)은 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리를 보여주는 반면, 특징(10)은 3D 스페이서 직물의 두께이다. 3D 스페이서 직물의 양면에 캐스팅 헤드(11)를 통해 주입 공정을 사용하여 폴리머 용액을 도포한다. 폴리머 재료(12)의 퇴적은 3D 스페이서 직물이 하강(13)하는 동안 수직으로 수행된다. 폴리머가 캐스팅된 3D 스페이서 직물을 빠른 용매/비용매 교환을 위해 즉시 물 침전조에 담궈서 폴리머를 응고시킨다(미도시). 캐스팅 공정은 일단계 공정 또는 다단계 공정일 수 있으며, 여기서 폴리머가 재료 위에 캐스팅되어 침전된 후 제2 회의 캐스팅이 일어난다.

도 4는 본 발명에 따른 3D 멤브레인 엔빌로프의 제조에 사용되는 3D 스페이서 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.

예시

본 발명은 이제 다음 예시를 참조하여 더욱 상세할 설명될 것이다. 본 발명은 주어진 예시나 도면에 제시된 예시에 결코 제한되지 않는다.

예시 1: 여과 멤브레인 엔빌로프 층의 두께 측정

주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 여과 멤브레인 엔빌로프 층의 두께를 측정했다. 멤브레인 샘플을 6x20mm 크기로 절단하고 전도성 백금(Pt) 층으로 코팅하여 샘플 상단과 측면의 대전을 방지하였다.

2차(SE) 및/또는 후방 산란 전자(BSE)를 사용하여 FEI Quanta FEG 현미경으로 전자 현미경 사진을 기록하였다. SE 전자를 사용하면 주로 표면 구조가 표시되는 반면, BSE 전자를 사용하면 기록에서 주로 서로 다른 재료의 (전자) 밀도 차이가 나타난다. 이는 밀도가 높고/높거나 무거운 원소의 농도가 큰 영역이 가장 밝게 나타나고 밀도가 낮은 물질이 있는 영역은 더 어둡게 표시된다는 것을 의미한다. 샘플은 측면도가 위쪽을 향하도록 배열되었다. 4가지 다른 샘플에서 13X 배율로 4장의 사진이 촬영되었다.

SEM 현미경 사진에서, 날실의 절단 부분이 멤브레인 구조 밖으로 튀어나온 둥근 물체로 단면에서 보였고, 설계에 의해 한 평면에 배열되어 있다(도 4). 날실의 직경은 150㎛이었다. 날실의 평면이 고정 섹션과 여과층을 한정한다. 여과층은 날실의 평면에서 여과 멤브레인 엔빌로프의 외부까지 연장되는 구역인 반면, 투과 채널까지 날실의 평면을 포함하는 구역은 고정 섹션이었다.

각 층의 두께가 각 현미경 사진에 대해 사용된 배율(도 4)을 기준으로 측정되었고, 4개 샘플의 평균이 결정되었다.

1 멤브레인 엔빌로프
2, 7 3D 스페이서 직물
3 폴리머 캐스팅 층 3D 직물 및 캐스팅 헤드
4 날실
5 씨실
6 폴리머 용액의 주입 방향
8 총 멤브레인 층 두께
9 3D 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리
10 3D 스페이서 직물의 두께
11 캐스팅 헤드
12 폴리머 재료의 퇴적
13 캐스팅시 3D 스페이서 직물의 하강 방향

Claims

3D 스페이서 직물 상에 캐스팅된 2개의 멤브레인 층 사이에 개재된 3D 스페이서 직물을 포함하는 여과 멤브레인 엔빌로프(filtration membrane envelope)의 제조 방법으로서, 상기 방법은 캐스팅 단계를 포함하며, 상기 캐스팅 단계 동안 폴리머 용액이 상기 3D 스페이서 직물의 멤브레인 외부 표면에 도포되고, 상기 폴리머는 캐스팅 헤드를 포함하는 캐스팅 모듈에 의한 주입 공정에 의해 도포되고, 캐스팅 공정 전 또는 도중에 3D 스페이서 직물의 두께, 거칠기 및/또는 테이퍼링의 변화가 측정되고, 상기 측정에 기초하여 3D 스페이서 직물과 캐스팅 헤드 사이의 거리가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 3D 스페이서 직물의 측정은 레이저, 바람직하게는 공초점 레이저, 하나 이상의 센서에 의해 또는 기계적으로 수행되는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3D 스페이서 직물의 별개의 위치들에서 또는 상기 3D 스페이서 직물의 전체 길이에 걸쳐 측정이 이루어지는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 측정값이 데이터 프로세서에 전달되고, 상기 데이터 프로세서는 메모리에 통신 가능하게 연결되어 있고, 상기 메모리는 실행 시 상기 프로세서가 상기 캐스팅 헤드의 거리를 결정 및 제어하게 하는 프로세서 명령을 저장하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 캐스팅 헤드의 조정은 또한 입력 변수에 의존하고, 상기 변수는 최종 캐스팅 두께, 캐스팅 부피, 및/또는 상기 캐스팅 헤드의 캐스팅 속도를 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 입력 변수가 데이터 프로세서에 전달되고, 상기 데이터 프로세서는 상기 입력 변수에 기초하여 상기 캐스팅 헤드의 거리를 결정하고 제어하는, 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스팅 헤드의 거리는 측정값에 따라 실시간으로 조정되는, 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 3D 스페이서 직물은 캐스팅 동안 연속적으로 이동하는 웹 재료로서 제공되는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 캐스팅 동안 3D 스페이서 직물이 0.5 내지 5m/분의 속도로 이동하는, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스팅 후에 코팅된 상기 3D 스페이서 직물의 전체 두께가 측정되는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 스페이서 직물의 상부 및 하부 면은 상기 폴리머 멤브레인 층에 적어도 부분적으로 매립되어 상부 및 하부 고정 섹션을 형성하고, 상기 측정 단계에 의해 상기 고정 섹션의 최소 두께는 100 미크론임이 보장되는, 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 멤브레인 층은 150 미크론의 최소 총 두께를 갖는 것인, 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스팅 재료는 HPC, CMC, PVP, PVPP, PVA, PVAc, PEO, TiO2, HfO2, Al2O3, ZrO2, Zr3(PO4)4, Y2O3, SiO2, 페로브스카이트 산화물 재료 및 SiC로 이루어진 군에서 선택된 친수성 필러 재료; PVC, C-PVC, PSf, PESU, PPS, PU, PVDF, PI, PAN 및 이들의 접목된 변형으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 결합제 물질; 및 NMP, DMF, DMSO 또는 DMAC 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 포함하는, 방법.
두 개의 멤브레인 층 사이에 개재된 3D 스페이서 직물을 포함하는 여과 멤브레인 엔빌로프로서, 상기 3D 스페이서 직물은 씨실과 날실로 형성된 상부 및 하부 직물을 포함하는 직조 직물이며, 폴리머 재료가 상기 상부 및 하부 직물 상에 캐스팅되어, 상기 폴리머 재료가 상기 직물에 적어도 부분적으로 매립되어 있는 고정 섹션을 형성하고, 전체 멤브레인 엔빌로프의 평탄도 편차가 10% 미만인, 여과 멤브레인 엔빌로프.
제14항에 있어서, 상기 여과 멤브레인 엔빌로프는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 얻어지는 여과 멤브레인 엔빌로프.
제14항 또는 제15항에 따른 평면형 여과 멤브레인 엔빌로프의 어레이를 포함하는 물 여과 모듈.
물 여과 및/또는 폐수 정화를 위한, 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 여과 멤브레인 엔빌로프 또는 제16항에 따른 물 여과 모듈의 용도.