KR100491498B1 - 제습용 소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제습용 소자의 제조방법은, 실리카겔을 함유하는 도포조성물에 무기섬유 페이퍼를 침지하고, 그 침지된 페이퍼를 건조함으로써, 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 준비하는 공정, 상기 도포된 무기섬유 페이퍼를 벌집모양 구조체로 제작하는 공정, 상기 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액에 침지하는 공정, 상기 규산 알칼리수용액이 함침된 벌집모양 구조체를 산처리하는 공정 및 상기 벌집모양 구조체를 소성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

제습용 소자의 제조방법
본 발명은 실리카겔을 함유하는 제습용 소자의 제조방법에 관한 것이다.
현재 재사용 가능한 제습기나 토탈열교환기내에 일체화해서 이용되는 제습용 소자는 실리카겔, 제올라이트 또는 액화 무기염 등의 건조체를 담지하는 무기섬유로 이루어진 벌집모양 구조체를 포함하고 있다. 특히, 건조제로서 실리카겔을 사용하는 제습용 소자는, 높은 제습성능 뿐만 아니라 재생이 용이하고 저렴하므로 시장에 널리 보급되어 있다.
실리카겔이 담지된 벌집모양 구조체로 이루어진 제습용 소자는, 유리페이퍼 또는 세라믹페이퍼 등의 무기섬유 페이퍼로 이루어진 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액중에 침지하고, 상기 규산 알칼리수용액이 함침된 벌집모양 구조체를 산처리해서 규산염을 실리카겔로 변화시킨 후, 건조하는 방법, 상기 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액중에 침지하고, 이 규산 알칼리수용액이 함침된 벌집모양 구조체를 건조한 후, 산처리하는 방법, 또는 상기 벌집모양 구조체를 우선 규산 알칼리수용액에, 그 다음에는 수용성의 칼슘염이나 마그네슘염의 수용액에 침지한 후, 산처리하는 방법에 의해 제조되고 있다.
규산 알칼리를 산처리하여 실리카겔을 생성하는 공정은, 복잡하고 많은 단계를 포함한다. 따라서, 실리카겔로의 변환은 1단계의 반응을 통해서 완결되는 것이 바람직하다. 그러나 1회의 함침동작에 의해 퇴적, 즉 부착될 수 있는 실리카겔의 양은 제한되어 있기 때문에, 제습용 소자로서 예상되는 성능을 위한 실리카겔의 충분한 양을 확보하기 위해서 함침과 산처리공정을 수회 반복할 필요가 있다. 함침용액의 규산 알칼리농도를 증가시키면 실리카겔의 생성 및 부착량도 증가하지만, 원래 점성이 높은 규산 알칼리수용액은 농도를 증가시켜 사용할 경우 벌집모양 구조체를 막히게 하기 쉽다. 따라서, 1회의 동작당 생성 부착가능한 실리카겔의 양은 한계가 있다. 이 때문에, 공정을 수회 반복할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 함침 및 산처리공정을 반복하지 않고도 제습기능을 충분히 수행하는 제습용 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적은 미리 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 이용함으로써 달성된다.
본 발명의 제습용 소자의 제조방법은, 실리카겔을 함유하는 도포조성물에 무기섬유 페이퍼를 침지하고, 그 침지된 페이퍼를 건조함으로써, 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 준비하는 공정, 상기 도포된 무기섬유 페이퍼를 벌집모양 구조체로 제작하는 공정, 상기 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액에 침지하는 공정, 상기 규산 알칼리수용액이 함침된 벌집모양 구조체를 산처리하는 공정 및 상기 벌집모양 구조체를 소성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제습용 소자로서 필요한 실리카겔의 양의 대부분은 무기섬유 페이퍼를 실리카겔로 도포하는 공정에 의해 확보되므로, 실리카겔의 필요량의 나머지는 1회의 실리카겔의 생성공정(규산 알칼리에 의한 함침 및 산처리공정)을 통해서 얻을 수 있다. 또, 도포된 실리카겔 및 규산 알칼리의 산처리에 의해 생성된 실리카겔은 일체화된 막을 형성함으로써, 제습용 소자로서의 형상을 안정하게 유지할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
벌집모양 구조체를 형성하는 무기섬유 페이퍼는 특히 한정되지 않고, 유리섬유나 세라믹섬유의 페이퍼형상의 집합체 등의, 이런 유형의 제습용 소자에 사용되는 무기섬유 페이퍼라면 어느 것이든 이용할 수 있다.
특히, 적은 알칼리함유량을 지닌 E유리섬유나 실리카알루미나섬유로 이루어진 페이퍼가, 실리카겔 생성시의 산처리에 의해 열화에 대한 내성이나 벌집모양 구조체로서의 기계적 강도 혹은 내구성의 견지에서 바람직하다.
실리카겔의 무기섬유 페이퍼에의 도포는, 예를 들면, 실리카겔, 유기에멀션(예를 들면, 폴리비닐알콜에멀션, 아크릴산에멀션 또는 염화비닐리덴에멀션) 및 물로 이루어진 도포조성물(슬러리)을 이용한 스프레이코팅, 브러시코딩 또는 딥(침지)코딩에 의해 행할 수 있다. 편의상 딥코팅이 바람직하다. 이와 같이 해서 무기섬유에 유기에멀젼을 개재해서 실리카겔입자가 부착된다.
도포되는 실리카겔의 종류는 특히 한정되지 않고, 예를 들면, JIS Z 0701에 규정된 바와 같이 3.0％이상의 수분흡수율 또는 20％이상의 상대습도(RH)를 지닌 것을 사용할 수 있다. 도포되는 도포조성물의 양은 실리카겔로 환산해서 30∼120g/㎡가 바람직하다. 30g/㎡미만인 경우에는, 필요량의 실리카겔(소자 1ℓ당 약 100이상)을 생성하기 위하여 실리카겔생성을 위한 후속공정을 반복해야만 하고, 120g/㎡보다 많을 경우에는 무기섬유에 부착된 실리카겔이 너무 많아 막힘을 일으키는 경향이 있다.
실리카겔 생성을 위한 후속반응을 균일하게 행하여 소자 전체로부터 균일한 제습작용을 얻기 위해서는, 무기섬유 페이퍼상의 과잉량의 실리카겔은 제거해서 도포면을 평탄하게 하는 것이 바람직하다. 건조후, 도포된 무기섬유 페이퍼는 벌집모양 구조체로 된다.
벌집모양 구조체의 형상은 특히 한정되지 않고, 제습용 소자의 종류, 용도 및 적용장소 등에 따라 적절하게 선택한다.
실리카겔이 도포된 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액에 침지하고 산처리하여 규산 알칼리를 규산겔로 변환한 후, 탈수(소성)하면 실리카겔로 된다. 규산겔입자는, 무기섬유의 표면상에 부착된 실리카겔입자에 결합시키거나, 실리카겔 입자간의 공간을 채우도록 해서 형성된다.
규산겔을 생성하는 반응은 종래의 방법으로 행할 수 있다. 규산 알칼리수용액의 적절한 예로서는, 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 등을 10∼30중량％정도의 농도로 함유하는 수용액을 들 수 있다. 규산겔은, 규산 알칼리농도가 10％보다 낮은 경우 퇴적될 수 있으나, 그 퇴적량은 제습용 소자를 1회의 공정으로 얻는다고 하는 본 발명의 목적을 달성하기에는 불충분하다. 농도가 너무 높으면, 점성용액이 제습용 소자를 막히게 할 뿐만 아니라, 무기섬유를 통해 원할하게 침투하여 기존의 실리카겔입자사이의 공간을 채우는 새로운 실리카겔입자를 형성할 수 없다.
규산 알칼리수용액이 무기섬유사이의 공간을 완전히 채운 후, 벌집모양 구조체를 상기 용액으로부터 꺼내고, 필요할 경우, 과잉의 용액은 예를 들면 공기블라스트(blast) 등에 의해 제거한다.
함침된 벌집모양 구조체는 산처리하여 규산염을 규산겔로 변화시킨다. 사용가능한 산으로서는, 염산, 질산, 황산 등을 들 수 있고, 유기산도 사용가능하다. 또, 염화암모늄 또는 질산암모늄 등의, 규산 알칼리로부터 알칼리를 용해할 수 있는 염도 사용가능하다.
산처리는 함침된 벌집모양 구조체를 산의 수용액중에 침지함으로써 행한다. 필요할 경우, 산처리는, 함침된 벌집모양 구조체를 염화칼슘, 염화마그네슘 또는 질산마그네슘 등의 수용성 칼슘 혹은 마그네슘의 수용액중에 침지하는 공정에 의해 처리해도 된다. 상기 염용액은 실온∼70℃의 온도에서 수∼30중량％정도의 농도로 사용하는 것이 바람직하다. 이 처리에 의해, 벌집모양 구조체에 부착된 규산 알칼리만이 불용성 규산칼슘 혹은 규산마그네슘으로 변화되어 무기섬유의 표면에 고착된다. 규산칼슘 혹은 규산마그네슘의 형태로 남아있는 칼슘이온이나 마그네슘이온은 대부분 다음의 산처리동안에 산수용액에 용해되므로, 제습용 소자의 제습기능에 악영향을 주지 않는다.
염처리의 상세에 대해서는, 일본국 특개소 63-218235호 공보에 개시된 것을 참조하면 된다.
규산겔의 형성후, 벌집모양 구조체를 수세하여 부착된 염을 제거하고 열풍건조한다. 이 상태에서 도포조성물에 사용된 유기에멀젼은 무기섬유에 부착된 실리카겔입자의 표면을 덮은 채로 남아있게 되고, 이러한 실리카겔입자는 낮은 제습성을 지니므로, 바람직하게는 대략 400∼500℃의 온도에서 소성을 행하여, 유기에멀션을 제거한다. 상기 소성에 의해 유기섬유나 유기바인더가, 벌집모양 구조체에 존재할 경우, 동시에 제거할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제습용 소자는 규산 알칼리에 의한 함침 및 산처리를 반복함이 없이 제조할 수 있으며, 본 발명은 이러한 현저하게 간단화된 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 참조해서 상세히 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또, 기타 표시가 없는 한, 퍼센트는 모두 중량％이다.
실시예
평량 30g/㎡ 두께 0.2mm인 E유리섬유 페이퍼를 실리카겔 60g/㎡로 도포하고, 이 때의 도포는 A형 실리카겔, 아크릴계 유기에멀젼 및 물로 이루어진 수성슬러리중에 E유리섬유 페이퍼를 침지함으로써 행하였다. 상기 페이퍼를 끌어올리면, 과잉의 실리카겔이 벗겨졌다. 건조후, 도포된 페이퍼를 주름지게 해서 말아서 직경 400mm, 길이 200mm의 벌집모양 회전구조체로 하였다.
상기 벌집모양 구조체를, 고체함량 28％를 지닌 #1규산나트륨수용액(SiO2/Na2O = 2.1(몰비))에 30분, 10％ 염화칼슘수용액에 50℃에서 30분, 5％ 염산수용액에 실온에서 30분 순차 침지하고, 수세한 후, 110℃에서 건조하고, 400℃에서 소성하였다.
얻어진 제습용 소자(이하, 소자 A라 칭함)의 특성을 하기 표 1에 표시하였다. 이 제습용 소자 A를 재사용가능한 회전식 제습기에 일체화시켜, 제습능력을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 표시하였다.
비교예
평량 30g/㎡, 두께 0.2mm인 E유리섬유 페이퍼를 주름지게해서 말아서 직경 400mm, 길이 200mm의 벌집모양 회전구조체로 하였다.
이 벌집모양 구조체를 고체함량 28％인 #1규산나트륨수용액(SiO2/Na2O = 2.1(몰비))에 30분간 침지하고, 배수한 후, 공기를 불어넣었다. 또, 상기 벌집모양 구조체를 10％염화칼슘수용액에 50℃에서 30분간, 그리고 나서 5％염산수용액에 실온에서 30분간 침지하였다. 염산욕으로부터 꺼낸 상기 구조체를 수세하고, 100℃에서 건조하고 나서, 400℃에서 소성하였다.
상기 규산나트륨수용액에의 침지에서부터 건조까지의 공정을 3회 반복하여 제습용 소자를 얻었다(이하 소자 B라 칭함).
얻어진 제습용 소자 B의 특성을 하기 표 1에 표시하였다. 이 제습용 소자 B를 재사용가능한 회전식 제습기내에 일체화시키고, 제습능력을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 표시하였다.
[표 1]
[표 2]
상기 표 1 및 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 제습용 소자 B에 비해서, 본 발명에 의한 제습용 소자 A는, 규산 알칼리용액중에의 침지후의 산처리공정을 1회만 행하였음에도 불구하고 실리카겔 함유량이 많아, 우수한 제습기능을 행하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은, 캐리어로서 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 이용해서 규산 알칼리수용액에 의한 함침 및 산처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 제습용 소자의 제조방법은, 실리카겔을 함유하는 도포조성물에 무기섬유 페이퍼를 침지하고, 그 침지된 페이퍼를 건조함으로써, 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 준비하는 공정, 상기 도포된 무기섬유 페이퍼를 벌집모양 구조체로 제작하는 공정, 상기 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액중에 침지하는 공정 및 상기 벌집모양 구조체를 산처리하고 소성하는 공정을 구비한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 실리카겔생성용의 함침 및 산처리공정을 반복함이 없이 실용적인 제습기능을 지닌 제습용 소자를 제조하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 그의 특정예를 참조해서 상세히 설명하였다. 당업자에게 있어 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어남이 없이 각종 변형과 수정이 가능함은 명백하다.

Claims (4)

  1. 실리카겔을 함유하는 도포조성물에 무기섬유 페이퍼를 침지하고, 그 침지된 페이퍼를 건조함으로써, 실리카겔로 도포된 무기섬유 페이퍼를 준비하는 공정,
    상기 도포된 무기섬유 페이퍼를 벌집모양 구조체로 제작하는 공정,
    상기 벌집모양 구조체를 규산 알칼리수용액중에 침지하는 공정,
    상기 규산 알칼리수용액이 함침된 벌집모양 구조체를 산처리하는 공정 및
    상기 벌집모양 구조체를 소성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 제습용 소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무기섬유 페이퍼는 30∼120g/㎡의 실리카겔로 도포하는 것을 특징으로 하는 제습용 소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 함침된 벌집모양 구조체를 산처리하기 전에, 상기 함침된 벌집모양 구조체를 수용성 칼슘 또는 마그네슘염의 수용액중에 침지하는 공정을 또 구비한 것을 특징으로 하는 제습용 소자의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 소성은 400∼500℃의 온도에서 행하는 것을 특징으로 하는 제습용 소자의 제조방법.
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