KR100445797B1 - 다기능 살균필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능 살균필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 필터를 반영구적으로 사용할 수 있고, 설치 및 유지 보수가 쉬우며, 금형에 의한 대량생산이 가능해 제조비용이 낮은 다기능 살균필터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다기능 살균필터의 제조방법은 I2와 에탄올 및 기공성 음이온 수지를 혼합하여 살균수지를 형성하는 제1 단계와, 상기 살균수지 내에 포함되어 있는 습기를 건조공정으로 제거한 다음, 초고분자량 폴리에틸렌(및 활성탄)을 투입하여 상기 살균수지와 혼합하고, 혼합된 조성물을 소결금형 내에 넣어 압축소결시킨 후 냉각공정을 거쳐 제1 및 제2 살균필터를 형성하는 제2 단계로 구성되며, 집진 및 여과 시스템을 비롯하여 빌딩이나 공공시설 및 자동차 등에서의 냉, 공조 시스템에 다양하게 적용될 수 있다.

Description

다기능 살균필터 및 그 제조방법{Sterilized multi-functional filter and manufacturing method thereof}
본 발명은 다기능 살균필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 집진 시스템이나 에어필터, 정수필터 시스템 등에서 분진여과, 살균 및 냄새제거의 기능을 동시에 발휘할 수 있는 다기능 살균필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기나 물을 정화시키기 위한 정화 시스템에 있어서, 공기중의 분진이나 물 속의 이물질 등을 걸러내기 위한 필터가 소정 시스템 내에 장착된다. 이러한 필터는, 특히 에어필터의 경우 다양한 형태의 재질로 이루어진 필터가 개발되어 있다. 예를 들어 폴리프로필렌이나 폴리에스테르 등의 고분자 합성섬유를 직포 또는 부직포 형태로 가공한 백필터(bag filter) 및 판상 필터(plate filter) 등이 있으며, 이외 수처리필터도 다양한 재질로 형성되어지고 있다.
이러한 종래의 필터들은, 특히 에어필터의 경우 기공이 협착하여 분진 제거가 제대로 이루어지지 않아 사용초기에 분진이 유출될 뿐만 아니라 탈진 후에도 필터 표면에 분진이 잔재하게 되는데, 이에 의해 필터의 눈막힘 현상이 발생하여 여과효율이 저하하게 된다. 이 경우 필터의 교환주기가 빨라져 이에 따른 비용 발생 부담이 커지게 된다.
또한 종래의 필터 시스템에서 있어서 여과를 위한 필터의 설치면적이 과다하게 점유하게 되어 설치비 및 보수 관리비 등이 많이 소요되는 등의 문제점이 있다.
따라서 종래의 필터는 분진 흡착이나 정화 능력이 기본적으로 떨어져 이중필터로 구성하거나 추가로 별도의 필터링 수단을 필요로 하며, 특히 세균에 대한 필터링 기능은 거의 이루어지지 않아 세균에 대해선 무방비 상태로 노출되어 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분진의 흡착과 여과, 냄새 제거 및 살균 기능을 모두 구비하여 단일의 필터만으로도 수처리 및 냉.공조 시스템에 적용이 가능한 다기능 살균필터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 다기능 살균필터의 제조 공정도,
도 2 는 본 발명의 다기능 살균필터를 사용하여 살균효과를 측정한 시험 성적서임.< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 살균수지 20 : 제1 살균필터
30 : 제2 살균필터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다기능 살균필터의 제조방법은 I2와 에탄올(C2H2OH) 및 기공성 음이온 수지를 혼합하여 살균수지를 형성하고, 이 살균수지를 건조시킨 후 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene ; 이하 'UHMWPE'라 함.)을 투입하여 혼합하고, 혼합된 조성물을 소결금형 내에 넣어 압축소결시킨 후 냉각공정을 거쳐 제1 살균필터를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다기능 살균필터의 다른 제조방법은 I2와 에탄올 및 기공성 음이온 수지를 혼합하여 얻은 살균건조수지와, 초고분자량 폴리에틸렌 및 활성탄을 혼합한 후, 혼합된 조성물을 소결금형 내에 넣어 압축소결시킨 다음, 냉각공정으로 제2 살균필터를 형성하는 것이다.
즉, 상기 제 2 살균필터는 상기 제1 살균필터 형성공정에서 활성탄이 더 추가됨으로 인해 활성탄이 구비하고 있는 냄새를 제거하는 흡착특성을 추가로 구비하는 것에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다기능 살균필터의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 다기능 살균필터의 제조 공정 단계를 도시한 공정도이다.
본 발명에 따른 다기능 살균필터를 제조하기 위한 공정은 다음과 같은 단계로 이루어진다.
먼저, 본 발명에 따른 다기능 살균필터의 제조공정에 있어서, 공정의 제1 단계는 I2와 에탄올 및 기공성 음이온 수지(Porous Anion Resin)를 혼합하여 살균수지(10)를 형성하는 공정이다. 이때 상기 살균수지(10)는 그 내부에 습기를 포함하고 있다.
상기 제1 단계의 공정은 상온에서 진행하며, I2와 에탄올 및 기공성 음이온수지를 혼합할 때, 혼합되는 각 구성성분의 일정량을 유리용기에 넣은 다음, 저어 줌으로써 상기 물질 상호간의 반응에 의한 혼합이 충분히 이루어지도록 한다.
I2와 에탄올 및 기공성 음이온수지의 혼합비율은, 예를 들어 (I2: 70g), (에탄올 : 1ℓ), (기공성 음이온수지 : 1ℓ)의 비율로 형성할 수 있으며, 혼합되는 물질 상호간의 반응에 의한 혼합상태를 고려하여 그 비율을 달리 할 수 있다.
한편, 유리용기 내에서의 최초 혼합상태는 갈색이나 혼합이 진행됨에 따라 투명한 색으로 변하게 된다.
참고로, 기공타입의 음이온 수지는 삼양사에서 제조되는 강염기성 음이온교환수지(품명: DIAION PA312)와 같은 특성의 음이온수지를 사용할 수 있다. 즉, 상기 DIAION PA312 제품의 기공성 음이온교환수지는 입도(Particle size)가 0.3∼1.2mm 이며, 사용되는 제품의 모체(Matrix)는 폴리스틸렌(Polystylene) +DVB 이며, 비중이 1.08, 밀도가 670(g/ℓ), 수분함수율이 49∼55% 의 특성을 갖는 수지이다.
본 발명에 따른 다기능 살균필터 제조공정의 제2 단계는 상기 제1 단계에서얻어진 살균수지(10)를 건조시켜 습기가 제거된 상태의 살균건조수지를 형성하고, 여기에 초고분자량 폴리에틸렌을 투입하여 살균건조수지와 혼합한 후, 혼합된 조성물을 일정 온도를 유지하는 소결금형내에 넣어 압축소결시키고, 소결 공정 후에는 일정 온도까지 온도를 내리는 냉각공정을 거쳐 제1 살균필터(20)를 제조한다.
상기 제2 단계 공정에서, 살균건조수지와 UHMWPE 의 혼합비율은 예를들어 50:50 WT % 로 하는 것이 바람직하다.
상기 공정 중 살균수지(10)를 건조시키는 공정은 통상 상온(15∼20℃)에서 실시하되, 지급 건조시에는 별도의 마련된 건조기(20℃∼40℃) 내에서 진행하도록 한다. 이때 상기 살균건조수지의 함수율은 대략 50% 가 되도록 한다. 또한 상기 압축 소결공정은 압력이 (0.2∼1.0㎏/㎠) 이고, 온도가 (130∼170℃)로 유지하는 소결금형에서 이루어지도록 한다.
상기 제2 살균필터(30)의 구성 성분으로 포함되는 활성탄은 냄새를 제거하는 흡착특성을 구비하고 있으므로 상기 제2 살균필터(30)는 세균을 죽이는 살균기능과 먼지를 제거하는 집진기능 및 냄새를 제거하는 흡착기능 모두를 구비하게 된다. 또한 상기 활성탄은 기상용과 액상용으로 구분되는데, 원료물질이 석탄(coal)인 SLC-1000 과 원료물질이 코코넛(Coconut)인 SPS-100 등의 활성탄 제품을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에서 사용되는 UHMWPE 는 통상 분자량이 300만∼1000만(g/mol) 정도가 되는 폴리에틸렌이다.
UHMWPE 제품의 일예로 티코나(Ticona) 사에서 제조한 "GUR 2122"가 있는데,이 티코나 사의 제품은 분자량이 450만(g/mol) 이 된다.
본 발명의 상기 압축소결 금형에서의 소결온도는 130℃∼170℃ 로 하며, 냉각공정은 상온의 상태로 되기까지 냉각을 진행한다.
한편, 본 발명의 다기능 살균필터는 상기한 제1 살균필터(20)와 제2 살균필터(30)에 각각 향을 첨가하여 향기가 나는 필터로 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 다기능 살균필터는 소결금형의 형상에 따라 성형되어지므로 필터의 사용용도에 따라 다양한 형태로 형성할 수 있다. 예컨데, 필터를 판상 형태(plate type)로 형성시킬 경우 공기 살균필터나 정수용 필터 및 신발깔창용 살균필터 등에 용이하게 적용할 수 있다.
이상 상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 다기능 살균필터에 대해 성능시험을 실시한 결과를 도 2 에 도시하였다.
즉, 도 2 는 본 발명의 다기능 살균필터의 살균효과를 측정한 시험 성적서이다.
본 시험 성적서는 본 발명의 다기능 살균필터에 대한 실험을 한국환경수도 연구소에 의뢰하여 얻은 결과이다.
본 실험에서는 본 발명의 다기능 살균필터 시편(plate type)을 시험수에 침지시킨 후 시간별로 시험수내의 대장균수와 황색포도상구균의수를 측정한 결과를 도시한 것이다.
본 실험의 시험조건은 시편(10×8㎝)을 조제수 3ℓ에 침지시켰고, 시험방법은 포어 플레이트 방법(Pour Plate Method)을 적용하였다.
참고로, 상기 포어 플레이트 방법에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배양기를 제조하고, 공시균을 배양 및 보존한 후 접종원을 준비한다. 접종원 준비시에는 접종시간 "0"에서의 시험편 혹은 대조편을 오염시킨 세균의 수가 1∼5×105이 되도록 24시간 배양한 육즙 배양액을 알맞게 희석하여 이 액 1㎖을 접종원으로 사용한다.
다음, 상기 접종원 준비시 제조한 배양 오염수의 초기농도를 측정하고, 배양 오염수 내에 본 발명의 살균필터를 일정시간 방치한 후, 오염수를 채취하여 세균 농도를 측정한다.
이와 같은 과정을 통해 측정한 세균 농도를 기준으로 세균의 증감율을 다음의 식으로 산출한다.
(식) 증감율( % ) = (A - B) / A ×100 ( 감소율 )
(B - A) / A ×100 ( 증가율 )
여기서, A : 초기 세균수
B : 일정시간 경과후의 세균수
상기 시험성적서에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다기능 살균필터를 사용하였을 때 시험수내의 대장균과 황색포도상구균은 약 2시간 이후부터 거의 50% 이상이 제거되는 것을 알 수 있다.
이상 상기한 바와 같이, 본 발명의 다기능 살균필터는 종래 부직포 필터 및정화 필터에 비해 분진제거와 정화작용, 살균기능 및 여과기능까지 구비함으로써 완벽한 필터의 성능을 나타내며, 필터를 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 종래의 필터에 비해 비용이 저렴하고 설치 및 유지 보수가 쉬우며, 금형에 의해 성형되어지므로 다양한 형상으로 형성이 가능함과 동시에 다량의 수량을 생산할 수 있으므로 제조비용이 싼 장점이 있다. 아울러 본 발명의 필터를 응용할 수 있는 분야도 집진시스템 뿐만 아니라 빌딩이나 공공시설의 냉, 공조 시스템에 다양하게 적용될 수 있다. 예컨데, 자동차 공기 정화용 필터, 에어콘 흡입구 집진필터, 화장실 비데용 필터, 가습기 살균용 필터, 정수기용 살균 필터, 무좀방지를 위한 신발깔창용 필터 등으로 다양하게 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. I2와 에탄올 및 기공성 음이온 수지를 혼합하여 살균수지를 형성하는 제1 단계와,
    상기 살균수지 내에 포함되어 있는 습기를 건조공정으로 제거한 다음, 초고분자량 폴리에틸렌을 투입하여 상기 살균수지와 혼합하고, 혼합된 조성물을 소결금형 내에 넣어 압축소결시킨 후 냉각공정을 거쳐 제1 살균필터를 형성하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 단계의 공정 중 살균건조수지에 초고분자량 폴리에틸렌을 혼합하는 단계에서, 활성탄을 더 추가하여 혼합하여 제2 살균필터를 얻는 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 압축소결공정은 압력이 (0.2∼1.0㎏/㎠) 이고, 온도가 (130∼170℃)로 유지하는 소결금형에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각공정시의 온도는 상온(15℃ ∼ 20℃)인 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 살균수지와 초고분자량 폴리에틸렌은 분말상태로 소결금형에 투입되는 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터의 제조방법
  7. 상기 제2 항 또는 제 3 항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 다기능 살균필터.
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