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멤브레인원단의 올바른 선정방법

멤브레인원단 재질 선정

멤브레인 원단의 종류에는 PES, Nylon, PVDF, PTFE가 있습니다. 먼저 멤브레인 재질 선정에서 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다.

물질과 멤브레인 간의 화학적 호환성

멤브레인 원단으로 처리할 물질의 화학적 호환성은 굉장히 중요합니다. 만약에 멤브레인과 처리할 물질 간의 화학적 호환성이 서로 맞지 않는다면 멤브레인이 녹아내리거나 많은 축출물이 나올 수 있습니다. 또한 멤브레인의 기공들을 무너뜨려서 멤브레인으로써의 역할을 상실할 수도 있습니다. 멤브레인과의 화학적 작용은 멤브레인의 두께뿐만 아니라 멤브레인의 성질(친수성, 소수성, 소유성)을 바꾸어 놓을 수도 있습니다. 이에 따라서 일반적인 수용액이 아니라면 물질과 멤브레인 간의 화학적 호환성을 충분히 확인하여 멤브레인원단을 선정하여야 합니다.

물질의 흡착 및 특이적 결합

멤브레인원단의 사용목적 중에서 처리할 물질이 멤브레인에 흡착이 일어나는지 또는 물질 중 일부의 요소들이 특이적으로 결합을 하는지를 자료를 통해서 확인하거나 실질적인 테스트를 통해서 멤브레인 재질을 선정하여야 합니다. 만약에 멤브레인 원단에 최소의 흡착과 특이적 반응을 원하는 애플리케이션에서 흡착과 특이적 결합이 높은 멤브레인 원단을 선정된다면 목적하였던 테스트를 성공적으로 수행할 수 없습니다. 반대로 특이적으로 결합을 원하는 애플리케이션인데 이와 같은 특성을 갖고 있지 않은 멤브레인원단을 선정을 하면 이 역서 목적하였던 테스트를 수행할 수 없을 것입니다. 따라서 멤브레인의 물질과 흡착률 및 특이적 결합 특성을 사전에 꼼꼼히 확인하여 올바른 멤브레인원단을 선정하여야 합니다.

멤브레인의 성질

멤브레인원단의 성질에는 물과 높은 친화력이 있는 친수성 멤브레인 원단, 물과 친화력인 매우 낮은 소수성 멤브레인원단과 물과 친화력이 극도로 낮은 소유성 멤브레인으로 나눌 수 있습니다. 멤브레인원단 선정 시에 멤브레인원단으로 처리할 물질의 특성을 먼저 알아야 합니다. 물질이 만약 용액이라면 용액의 표면장력과 접촉각에 대한 정보를 바탕으로 멤브레인을 선정하여야 합니다. 즉 표면장력이 낮은 용액의 경우에는 친수성 멤브레인을 선택하여야 하며 표면장력이 높은 용액은 소수성 멤브레인을 선정해야 하며 표면 장력이 낮거나 높은 용액이 멤브레인원단을 통과하지 않기를 원할 경우에는 소유성 멤브레인 원단을 선택하여야 합니다. 이를 다른 표현으로 하자면 물이 친수성 멤브레인을 만나면 접촉각이 90도 이하가 되고 소수성 멤브레인을 만나면 90도가 됩니다. 물과 용매와 소유성 멤브레인을 만나면 물은 접촉각이 약 130도 그리고 용매(예:IPA)는 90도가 됩니다. 극성 물질을 처리할 경우에는 친수성 멤브레인원단을 선정하여야 하고 비극성 물질을 처리할 경우에는 소수성 멤브레인원단을 선정하여야 합니다. 기체를 처리하기 위하여서는 소수성 및 소유성 멤브레인원단을 선정하여야 합니다.

표면장력_(1).png


멤브레인원단 공극크기 선정

멤브레인의 공극크기 선정은 처리할 물질의 입자 및 미생물의 크기에 관련이 있습니다. 처리할 입자 및 미생물이 필터 상단부에 포집되는 것을 원할 경우와 처리할 입자 및 미생물이 필터를 통과해서 하단부로 나오는 것을 원할 경우에 따라서 공극크기의 선정이 달라지며 또한 얼마나 많은 양이 멤브레인원단의 상단부에 포집되기를 원하는지에 따라서 공극크기 선정이 달라질 수 있습니다. 보통은 입자 및 미생물 크기의 1/4-1/5 작은 공극크기의 멤브레인원단을 선정하여 공극크기 보다 큰 입자 및 미생물들을 99.98% 이상 포집합니다.

멤브레인의 지지체 선정

멤브레인의 지지체는 애플리케이션에 따라서 멤브레인의 기계적 강도가 높아야 되는 경우에 멤브레인에 지지체를 융착시킨 멤브레인원단을 선정합니다. 멤브레인의 지지체는 이와 같은 순기능도 있지만 애플리케이션에 따라서 고가의 물질을 흡수하여 손실을 보게도 합니다. 멤브레인 지지체의 종류에는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)와 폴리에틸렌(PE) 혼합 지지체와 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET)가 있습니다. 지지체의 두께 역시 몇 가지로 구분이 되는데 이와 같은 구분은 애플리케이션에 따라서 다른 두께의 지지체가 융착이 되어 있는 멤브레인원단을 사용하여야 하기 때문입니다. 지지체의 두께 및 모델명은 아래 그림과 같이 나와 있습니다.

Membrane fabric information-1 (2).png


멤브레인 검증 테스트 여부

Bubble Point.png

멤브레인원단을 선정할 때 멤브레인원단 생산업자가 과연 어떠한 테스트를 거쳐서 멤브레인원단을 검증하여 판매하였는가를 확인하여야 합니다. 멤브레인원단의 품질은 첫 번째로는 Bubble Point 테스트를 거쳐서 기공의 크기 또는 미립자 크기를 결정합니다. 얼마나 정밀하게 Bubble Point 테스트를 어떠한 장비로 어떠한 프로토콜로 진행을 하였는지가 중요합니다. 수소성 멤브레인원단의 경우에는 Water Intrusion 테스트를 통하여 기공의 크기 또는 미립자 크기를 결정합니다. 두 번째로는 멤브레인원단의 다공성 및 필터 면적과 관련이 있는 물의 유속 또는 기체 유속을 테스트합니다. 세 번째로는 멤브레인원단의 침출물 테스트입니다. 멤브레인원단의 침출물은 신체에 생물학적 반응을 일으켜 전신마비, 알레르기 및 기타 질병을 일으킬 수 있기 때문에 중요한 테스트입니다. 마지막으로는 발열성 테스트를 진행을 합니다. 발열성 테스트는 토끼를 사용하여 멤브레인원단에서 침출된 용액을 주사하여 발열 여부를 측정하였으나 지금은 LAL 테스트를 이용하여 발열에 가장 많은 부분을 차지하는 내독소(엔도톡신,Endotoxin)을 측정합니다. 이와 같이 멤브레인 원단에 대한 네 가지 요소를 테스트함으로써 멤브레인 원단에 대한 품질을 생산업자는 보장을 하여야 합니다. 사용사는 생산업자가 제공하는 시험분석 자료, 데이터 시트 및 충분한 질문을 통해서 멤브레인 원단을 선정하여야 합니다.





멤브레인 크기 선정

패드필터.png

멤브레인 원단은 직사각형으로 되어 있으며 대체로 정해진 폭(너비)과 정해진 길이로 판매를 합니다. 더불어 어느 정도 생산을 하지 못하면 생산 비용 상승으로 이어지기 때문에 판매 시 최소 주문 수량(Minimum Quanity Order)라는 것이 있습니다. 정해진 폭은 주로 0.27m와 0.5m가 있으며 가장 일반적인 폭은 0.27m입니다. 0.5m 폭의 멤브레인 원단은 주로 큰 사이즈의 원형 디스크 멤브레인을 만들 때 주로 사용을 합니다. 최소 주문 수량은 멤브레인원단에 따라 다른데 길이로 표현을 하며 100m, 600m 등이 있습니다. 멤브레인 원단 가격 책정은 보통 폭과 넓이를 곱한 1m2를 기준으로 계산을 합니다. 예를 들어서 0.27m 폭의 멤브레인원단의 1m2는 길이가 3.7m입니다. 즉 1m2=0.27m x 3.7m입니다. 이와 같은 기성품이 있는 반면에 고객 맞춤형으로도 멤브레인 원단을 제공합니다. 단 일정 수량이 되었을 시에 만 고객 맞춤형으로 멤브레인 원단을 제공하는데 이유는 위에서 이야기 한 것처럼 멤브레인 원단 장비의 헤드 교체 등 여러 가지 생산 비용이 추가되기 때문입니다.



Membrane fabric information-2.png

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