KR100803740B1

KR100803740B1 - 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100803740B1
Application number: KR1020060013765A
Authority: KR
Inventors: 오희범
Original assignee: 오희범
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2008-02-15
Also published as: KR20070081651A

Abstract

본 발명은 활성탄과 폴리에틸렌수지 및 콜리이달실버를 혼합 성형하여 은나노입자의 용출이 방지되는 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 물속에 포함된 미세 이물을 흡착하는 필터조립체(200)의 활성탄블럭(210)에 있어서, 상기 활성탄블럭(210)은, 이물을 흡착하는 분말 형태의 활성탄(212)과, 상기 활성탄(212)과 혼합된 상태로 응고되어 활성탄(212)이 비산(飛散)되지 않도록 구속하는 폴리에틸렌수지(214)와, 유해물질을 살균하는 콜로이달실버를 포함하여 된다. 본 발명에 의한 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법은 300 내지 1000만 mol의 폴리에틸렌수지(214) 20vol%와, 80 내지 350 메쉬의 활성탄(212) 67 내지 70vol%을 혼합하는 혼합단계(S100)와, 상기 혼합단계(S100)를 거쳐 혼합된 폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 콜로이달실버 3 내지 10vol%를 혼합하는 배합단계(S200)와, 상기 배합단계(S200)에 의해 분말 상태로 변화된 혼합폴리머를 금형을 이용하여 성형하는 성형단계(S300)로 이루어진다. 이와 같은 구성에 의하면, 은나노입자의 용출이 방지된다.

정수, 활성탄, 필터, 은나노입자, 폴리에틸렌수지

Description

필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법 {An activated carbon block of filter assembly and the method for manufacturing the same}

도 1 은 종래 기술에 의한 필터의 구성을 보인 사시도.

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 냉온정수기의 구성을 보인 개략도.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체의 외관 구성을 보인 사시도.

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체의 내부 구성을 보인 종단면도.

도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체를 저수탱크에 설치하여 정수시의 살균 결과를 보인 실험 데이터.

도 6 은 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법을 나타낸 제조 공정도.

도 7 은 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법에서 배합단계를 상세히 나타낸 블럭도.

도 8 은 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법에서 성형단계를 상세히 나타낸 블럭도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100. 냉온정수기 110. 저수탱크

120. 냉수탱크 122. 냉수관

130. 온수탱크 132. 온수관

140. 취출밸브 200. 필터조립체

210. 활성탄블럭 212. 활성탄

214. 폴리에틸렌수지 220. 부직포

230. 결속망 250. 상부캡

260. 하부캡 262. 가공부

264. 망부재 S100. 혼합단계

S200. 배합단계 S220. 투입과정

S240. 증발과정 S300. 성형단계

S320. 인입과정 S340. 압축과정

S400. 결합단계 S500. 권취단계

S600. 결속단계

본 발명은 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성탄과 고밀도 폴리에틸렌수지 및 콜리이달실버를 혼합한 후 압출 성형하여 분말활성탄의 누출이 방지되도록 하는 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제 조방법에 관한 것이다.

최근 생활 환경이 고도화되고, 과학 문명이 빠르게 진보되면서 그에 따른 많은 문제점이 발생하고 있다. 그 중에서 환경 오염은 우리의 삶의 질을 저하시킬 뿐만 아니라 인체에도 큰 악영향을 미친다.

특히 수질 오염은 사회적으로 중요한 문제로 떠오르고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오염된 물의 정화처리 및 식수사용을 위한 일반수의 정수 처리방법에 대하여 광범위하게 연구되고 있으며, 다양한 방식의 필터들이 개발되어 사용되고 있다.

예를 들어 대한민국 등록실용신안공보(등록번호:20-0299795)에는 '자외선램프가 구비된 정수기'가 개재되어 있다. 자외선램프가 구비된 정수기에 대하여 간략히 설명하자면, 일반적인 정수기에 사용되는 필터에 의해 물속에 포함된 찌꺼기와 중금속 및 염소성분을 제거하고, 이렇게 정화된 물을 자외선램프에서 자외선을 조사하여 세균을 제거하도록 구성된 것이다.

그러나, 자외선램프를 장시간 작동시킬 경우 많은 전력 소모가 발생하며 물 맛이 변질되는 문제점이 있다.

다른 예로 대한민국 등록실용신안공보(등록번호:20-0366200)에는 내부에 은이온 세라믹볼이 구비된 필터가 개재되어 있다.

즉, 첨부된 도 1을 참조하여 살펴보면, 필터(1)는 내부가 빈 원통형의 필터하우징(미도시)과, 상기 필터하우징의 좌우측에 결합되는 하우징덮개(미도시)에 의해 외관이 형성되며, 상기 필터하우징의 중앙부에는 내부가 천공된 연결관(미도시) 이 연장 형성되어 물은 상기 필터(1)를 경유할 수 있게 된다.

그리고, 상기 필터(1)의 내부에는 물속에 포함된 이물을 걸러내기 위한 구성 요소가 더 구비된다. 즉, 물속의 미세분진을 제거하기 위해 부직포로 형성된 제1부직필터층(2) 및 제2부직필터층(4)과, 상기 제1부직필터층(2)과 제2부직필터층(4)을 분리하는 멤브레인층(6)이 구비된다.

또한, 상기 제1부직필터층(1)의 내부에는 각종 세균, 곰팡이 또는 대장균과 같은 미생물을 제거하기 위한 음이온세라믹볼(8)이 구비된다. 상기 음이온세라믹볼(8)은 구(球) 형상으로 구비되며, 상기 제1부직필터층(2) 내부에 채워져 유동하는 물과 접촉함으로써 인체에 해가 되는 요소를 거하도록 구성된다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 음이온세라믹볼(8)은 필터(1) 내부를 경유하는 물과 간섭되어 제1부직필터층(2)의 내부에서 유동이 발생되며, 이러한 유동에 의해 서로 충돌하여 파괴되는 문제점이 있다.

또한, 음이온세라믹볼(8)의 파괴가 지속되면 점차 크기가 작아져 결국 상기 제1부직필터층(2)과 제2부직필터층(4)을 관통하여 필터 외부로 빠져나오게 되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 음이온세라믹볼(8)이 점차적으로 감소되면 필터(1)는 유해물질의 제거가 불가능하게 되므로 바람직하지 못하다.

뿐만 아니라, 세라믹입자가 용출되면 인체에 축적되어 위생상 좋지 않으며, 현재 대부분의 정수기 업체에서는 인체에 축적되는 세라믹입자에 대한 확실한 검증 결과가 없기 때문에 사용을 꺼려하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분말활성탄과 고밀도 폴리에틸렌수지 및 콜리이달실버를 혼합한 후 고온 고압으로 압축 성형하여 분말활성탄의 유동이 방지되도록 함으로써, 분말활성탄의 유동으로 인한 파손이 미연에 방지되도록 하는 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 은나노입자를 사용하여 살균 기능을 가지며 은나노입자의 용출이 미연에 방지되도록 하는 필터조립체의 활성탄블럭 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물속에 포함된 미세 이물을 흡착하는 필터조립체의 활성탄블럭에 있어서, 상기 활성탄블럭은, 이물을 흡착하는 분말 형태의 활성탄과, 상기 활성탄과 혼합된 상태로 응고되어 활성탄이 비산(飛散)되지 않도록 구속하는 폴리에틸렌수지와, 유해물질을 살균하는 콜로이달실버를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 활성탄블럭의 상/하측에는 활성탄블럭 내부로 유입된 물이 일방향으로 유동하도록 하는 상부캡 및 하부캡이 구비됨을 특징으로 한다.

상기 활성탄블럭의 외면에는 활성탄분말의 용출을 차단하는 부직포가 권취됨 을 특징으로 한다.

상기 부직포의 외면에는, 상기 부직포와 활성탄블럭이 서로 분리되지 않도록 하는 결속망이 구비됨을 특징으로 한다.

상기 활성탄은 80 내지 400 메쉬(MESH)의 입자크기로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 폴리에틸렌수지는 300내지 1000만 mol 분자의 크기를 가지는 초고분자 폴리에틸렌수지임을 특징으로 한다.

300 내지 1000만 mol의 폴리에틸렌수지 20vol%와, 80 내지 350 메쉬의 활성탄 70 내지 77vol%을 혼합하는 혼합단계와, 상기 혼합단계를 거쳐 혼합된 폴리에틸렌수지-활성탄 혼합물에 콜로이달실버 3 내지 10vol%를 혼합하는 배합단계와, 상기 배합단계에 의해 분말 상태로 변화된 혼합폴리머를 금형을 이용하여 성형하는 성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 콜로이달실버는 1 내지 100 nano meter의 사이즈를 갖는 은나노입자와, 증류수와 에칠렌글리콜 중 어느 하나의 분산제로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 부직포에는 은나노입자가 함침되며, 내부에는 20 내지 30㎛ 크기의 기공이 형성됨을 특징으로 한다.

상기 배합단계는, 폴리에틸렌수지-활성탄 혼합물에 300,000PPM의 콜로이달실버를 투입하는 투입과정과, 상기 콜로이달실버에 포함된 액체를 증발시키는 증발과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 성형단계는, 상기 금형 내부에 혼합폴리머를 채우는 인입과정과, 인입 된 혼합폴리머를 압축피스톤을 이용하여 압축하는 압축과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 성형단계에서 혼합폴리머에 가해지는 압력 및 온도는 90PSI 및 150℃임을 특징으로 한다.

상기 성형단계 이후에는, 형성된 활성탄블럭의 상하단부에 상부캡 및 하부캡을 결합하는 결합단계와, 상기 활성탄블럭의 외주면에 부직포를 권취하는 권취단계와, 상기 부직포 외주면에 부직포와 활성탄블럭이 분리되지 않도록 결속망을 두르는 결속단계가 더 구비됨을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 필터 및 이의 제조방법에 의하면, 활성탄 및 은나노입자의 용출이 미연에 방지되며 정수 능력이 극대화되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 냉온정수기의 구성을 보인 개략도가 도시되어 있다.

이에 도시된 바에 따르면, 냉온정수기(100)는 이물을 필터링하여 사람이 마실 수 있는 깨끗한 물을 제공하는 기계로서, 냉온정수기(100)의 내부에는 일반적으로 물이 저장될 수 있도록 저수탱크(110)가 구비된다.

그리고, 상기 저수탱크(110)는 냉수탱크(120) 및 온수탱크(130)와 연결된다. 즉, 상기 냉수탱크(120)는 냉수관(122)에 의해서 저수탱크(110) 내부와 연통되고, 상기 온수탱크(130)는 온수관(132)에 의해 저수탱크(110)와 연결된다.

따라서, 상기 저수탱크(110)에 저수된 물은 상기 냉수탱크(120)와 온수탱크(130)로 나뉘어져 채워지게 된다.

그리고, 도시되진 않았으나, 상기 냉수탱크(120) 내부에는 냉수탱크(120)에 집수된 물을 냉각시키기 위한 냉각수단이 내장되며, 상기 온수탱크(130) 내부에는 온수탱크(130) 내부에 고여진 물이 가열되도록 하는 가열수단이 구비됨이 일반적이다.

또한, 상기 냉수탱크(120)와 온수탱크(130)에는 사용자가 냉수 또는 온수를 음용하고자 할 때 선택적으로 취출할 수 있도록 취출밸브(140)가 구비된다.

한편, 상기 저수탱크(110) 내부에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체(200)가 구비된다. 보다 상세하게는 상기 저수탱크(110) 내부와 연통되는 냉수관(122)의 단부에 장착된다. 이것은 상대적으로 세균의 번식이 용이한 저수탱크(110) 내부의 물을 한번 더 정화하여 냉수탱크(120)로 안내하기 위함이다.

따라서, 상기 저수탱크(110) 내부의 물은 필터조립체(200)에 의해 필터링 된 후에 상기 냉수관(122)에 의해 안내되어 상기 냉수탱크(120)로 유입된다.

이하에서는 상기 필터조립체의 구성을 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체의 외관 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 필터조립체(200)는 대략 원통 모양의 외관을 가지며, 물속에 포함된 미세 이물을 흡착하는 활성탄블럭(도 4의 도면부호 210)과, 상기 활성탄블럭(210)의 외면에 권취되어 물속에 포함된 큰 이물이 활성탄블럭(210)과 접촉하지 않도록 필터링하는 부직포(220)와, 상기 부직포(220)의 외면에 구비되어 부직포(220)와 활성탄블럭(210)이 서로 분리되지 않도록 하는 결속망(230)을 포함하여 구성된다.

상기 활성탄블럭(210)은 본 발명의 요부 구성으로서 금형 내부에서 압축 성형되어 내부가 천공된 원통 형상을 가지며, 물속의 이물을 흡착하는 분말 형태의 활성탄(212)과, 상기 활성탄(212)과 혼합된 상태로 응고되어 활성탄(212)이 비산되지 않도록 구속하는 폴리에틸렌수지(214)와, 유해물질을 살균하기 위한 콜로이달실버(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 활성탄(212)은 일반적으로 식물질 원료가 사용되는 분말활성탄과, 목탄, 야자껍질, 석탄 등으로 만들어지는 입상활성탄으로 구분되며, 본 발명에서는 이 중에서 표면적이 넓고 흡착력이 뛰어난 야자껍질을 탄화시킨 후 물리 화학적으로 가공하여 활성화시킨 활성탄이 적용된다.

물론, 목탄이나 석탄 및 식물질 원료를 이용한 활성탄도 적용 가능함은 물론이다.

그리고, 상기 활성탄(212)은 80 내지 400 메쉬(MESH)의 입자크기로 형성되며, 이러한 입자 사이에는 흡착공(미도시)이 형성된다. 상기 흡착공(미도시)은 활성탄(212)의 표면적을 증가시켜 물과의 접촉면적이 넓어지도록 함으로써 이물 흡착 력이 향상되도록 한다.

상기 폴리에틸렌수지(214)는 상기 분말 상태의 활성탄(212)의 유동을 구속하여 비산되지 않도록 하는 것으로, 금형 내부에서 가열되어 용융되었을 때 활성탄(212)과 섞이게 되며, 용융흐름지수(MI)를 높이기 위해 초고분자 폴리에틸렌수지가 적용됨이 바람직하다.

보다 상세하게는 상기 폴리에틸렌수지(214)는 300 내지 1000만 mol분자의 크기를 가지는 초고분자 폴리에틸렌수지(214)가 적용된다. 따라서, 상기 폴리에틸렌수지(214)가 용융되면 상기 활성탄(212)은 폴리에틸렌수지(214)와 용이하게 섞일 수 있게 된다.

상기 활성탄블럭(210)에는 전술한 바와 같이, 콜로이달실버가 포함된다. 상기 콜로이달실버는 은나노입자와 액체상태의 분산제가 혼합된 혼합물로서, 보다 상세하게 상기 은나노입자는 1 내지 100 nano meter의 크기를 가지며, 상기 분산제는 증류수 또는 에칠렌글리콜이 적용된다.

따라서, 상기 콜로이달실버(미도시)는 은나노입자와 분산제가 섞여 액체 상태이며, 상기 활성탄블럭(210)을 금형 내부에서 성형시에는 가열에 의해 액체가 증발된 분말 상태의 콜로이달실버가 상기 활성탄(212) 및 폴리에틸렌수지(214)와 교반된다.

상기 활성탄블럭(210)의 외주면에는 상기 부직포(220)가 권취된다. 상기 부직포(220)에는 은나노입자가 함침되어 세균의 번식을 억제하며, 전면(全面)에는 30㎛ 크기의 기공(미도시)이 형성된다.

따라서, 상기 부직포(220)가 활성탄블럭(210)의 외주면에 권취된 상태로 저수탱크(110) 내부에 장착되면, 물속에 포함된 비교적 큰 이물은 부직포(220)에 의해서 필터링되어 활성탄블럭(210)의 외면과 접촉되지 않게 되며, 물속의 미세한 이물은 상기 활성탄블럭(210)의 흡착공(미도시)에 의해서 흡착된다.

그리고, 상기 부직포(220)는 활성탄블럭(210)의 장기간 사용으로 활성탄블럭(210)으로부터 떨어져 나온 활성탄분말(미도시)이 저수탱크(110)로 유입되지 않도록 하는 역할도 동시에 수행한다.

따라서, 상기 활성탄분말은 부직포(220)로 둘러싸인 내부에서만 존재할 수 있게 된다.

상기 부직포(220)의 외주면에는 상기 결속망(230)이 감싸진다. 상기 결속망(230)은 대략 그물망처럼 형성되어 부직포(220)에 압력을 가함으로써 상기 부직포(220)가 활성탄블럭(210)으로부터 분리되지 않도록 하는 것으로, 상기 활성탄블럭(210) 및 부직포(220)와 대응되는 길이(도 4에서 볼 때 상하방향)를 가진다.

보다 상세하게는, 상기 결속망(230)은 상하방향으로 천공된 자루 모양으로 구비되며, 플라스틱으로 형성된다.

따라서, 상기 결속망(230) 내부에 활성탄블럭(210) 및 부직포(220)를 삽입한 후에 70℃의 열을 가하게 되면 상기 결속망(230)은 수축하게 되고, 이러한 수축으로 상기 결속망(230)은 필터조립체(200)의 중심방향으로 압력을 발생하게 되며, 상기 부직포(220)와 활성탄블럭(210)은 서로 밀착된다.

한편, 상기 활성탄블럭(210)의 상/하측에는 상부캡(250) 및 하부캡(260)이 구비된다. 상기 상부캡(250)과 하부캡(260)은 활성탄블럭(210)의 상/하단부가 외부로 노출되지 않도록 차폐하는 것으로, 플라스틱으로 성형된다.

그리고, 상기 상부캡(250)은 도 4와 같이 하면이 상방향으로 함몰되어 필터조립체(200)의 상면을 완전히 차폐하며, 상기 하부캡(260)은 중앙부가 상하 방향으로 천공된 형상을 가진다.

따라서, 상기 상부캡(250)과 하부캡(260)이 활성탄블럭(210)의 상/하단부에 결합되면, 상기 흡착공(미도시)을 통해 필터조립체(200) 내부로 유입된 물은 상부캡(250)에 의해 간섭되어 상방향으로는 유동하지 못하며, 상기 하부캡(260)을 통해 하방향으로만 유동 가능하게 된다.

그리고, 상기 하부캡(260)의 하면에서 하방향으로 돌출된 부위의 외주면에는 상기 필터조립체(200)가 냉수관(122)과 연결될 수 있도록 하는 가공부(262)가 형성됨이 바람직하다.

예를 들어, 상기 가공부(262)는 나사산(수나사) 모양으로 가공하고 상기 냉수관(122)의 내주면 상부는 수나사 모양으로 가공하여 나사 체결될 수 있도록 하는 것도 가능할 것이다.

물론 상기 하부캠(260)에 탄성력을 가지는 후크를 형성하고 상기 냉수관(122) 내주면에는 상기 후크와 대응되는 형상의 홈을 형성하여 서로 체결되도록 구성할 수도 있을 것이다.

상기 하부캡(260)의 상면에서 상측으로는 원기둥모양의 망부재(264)가 구비된다. 상기 망부재(264)는 활성탄블럭에서 떨어져 나온 활성탄분말이 냉수탱크 (120)로 유입되지 않도록 하는 것으로, 전면(全面)에는 미세한 구멍(미도시)이 형성되어 있다.

즉, 상기 망부재(264)는 부직포로 형성되며, 상기 구멍은 정수된 물만 선택적으로 통과시킴으로써, 냉수탱크(120) 내부로 활성탄분말이 유입되지 않도록 규제하게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 필터조립체(200)의 작용을 도 2 내지 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 필터조립체를 저수탱크에 설치하여 정수시의 살균 결과를 보인 실험 데이터가 도시되어 있다.

먼저 도 2와 같이 상기 필터조립체(200)가 저수탱크(110) 내부에 장착된 상태에서 상기 냉수탱크(120)에 집수된 물이 취출밸브(140)를 통해 배수되면, 상기 냉수탱크(120)에서 빠져나간 물의 양만큼 저수탱크(110)의 물은 냉수탱크(120)로 유동하게 되며, 상기 필터조립체(200)에 의해서 이물의 필터링 및 살균이 수행된다.

보다 상세하게는, 먼저 상기 저수탱크(110) 내부의 물은 결속망(230)을 관통하여 상기 부직포(220)와 접촉하게 된다. 이때, 물속에 포함된 비교적 큰 이물은 상기 부직포(220)에 의해 필터링되며, 미세이물을 포함한 물만이 상기 기공(미도시)을 관통하게 된다.

상기 기공(미도시)을 관통한 물은 상기 흡착공(미도시)에 의해 미세 이물이 흡착되어 제거되며, 상기 활성탄블럭(210)에 포함된 은나노입자에 의해 세균이 박 멸된다. 상기 활성탄블럭(210)에 의한 살균 효과는 도 5에 나타난 바와 같다.

즉, 상기 저수탱크(110) 내부의 물에 존재하는 세균이 상기 필터조립체(200)를 경유하면서 제거된 제거율을 보면, 시간이 장기간 경과하더라도 99%이상의 제거율을 유지하는 것을 알 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 활성탄(212)에 형성된 흡착공은 저수탱크(110) 내부의 이물을 흡착하며, 상기 은나노입자는 저수탱크(110) 내부의 세균을 지속적으로 살균하게 된다.

상기 필터조립체(200)에 의해 정수된 물은 상기 하부캡(260)을 관통하여 냉수관(122)으로 유입되며, 상기 냉수관(122)을 따라 하방향으로 유동한 후에 상기 냉수탱크(120) 내부로 집수된다.

물론, 상기 필터조립체(200)의 장기간 사용으로 활성탄분말이 떨어져 나오더라도 상기 망부재(264)에 의해 걸러져 냉수냉크(120) 내부로는 유입되지 않게 된다.

이하에서는 상기 필터조립체(200)의 제조 과정을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6에는 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법을 나타낸 제조 공정도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법에서 배합단계를 상세히 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 8에는 본 발명에 의한 필터조립체의 제조방법에서 성형단계를 상세히 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 상기 필터조립체(200)는 폴리에틸렌수지 (214)와 활성탄(212)을 혼합하는 혼합단계(S100)와, 상기 혼합단계(S100)를 거쳐 혼합된 폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 콜로이달실버(미도시)를 혼합하는 배합단계(S200)와, 상기 배합단계(S200)에 의해 분말 상태로 변화된 혼합폴리머를 금형을 이용하여 성형하는 성형단계(S300)로 이루어진다.

상기 혼합단계(S100)는 활성탄블럭(210)을 성형하기 위한 첫 단계로서 분말 상태의 활성탄(212)과 초고분자 폴리에틸렌수지(214)를 혼합하는 단계이다. 그리고, 상기 활성탄블럭(210)을 100vol%으로 봤을 때, 상기 폴리에틸렌수지(214)는 20vol%이 포함되며 상기 활성탄(212)은 70 내지 77vol% 혼합된다. 이때, 상기 활성탄(212)은 80 내지 350 메쉬(MESH)가 적용된다.

이후 상기 혼합단계(S100)를 거쳐 혼합된 폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 상기 콜로이달실버를 3 내지 10vol% 혼합하게 된다(배합단계:S200).

상기 콜로이달실버는 전술한 바와 같이, 은나노입자와 분산제가 섞여 액체 상태이므로 금형에서의 성형성을 고려하여 액체를 증발시키게 되는데, 이에 따라 상기 배합단계(S200)는 2개의 과정으로 세분화된다.

즉, 상기 배합단계(S200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 300,000PPM의 콜로이달실버를 투입하는 투입과정(S220)과, 상기 콜로이달실버에 포함된 액체를 가열에 의해 증발시키는 증발과정(S240)으로 이루어진다.

상기 증발과정(S240)을 거쳐 상기 콜로이달실버에 포함된 분산제는 증발하게 되며 상기 콜로이달실버는 분말의 나노실버 상태가 된다.

상기 콜로이달실버가 분말 상태가 되면, 상기 금형 내부에 콜로이달실버와 활성탄(212) 그리고, 폴리에틸렌수지(214)가 혼합된 혼합폴리머를 혼합하여 금형에 주입한 후 가열 압축함으로써 내부가 천공된 원통 형상의 활성탄블럭(210)을 성형하게 된다(성형단계:S300).

즉, 상기 성형단계(S300)는 금형 내부에 혼합폴리머를 채우는 인입과정(S320)을 거친 후에, 인입된 혼합폴리머를 압축피스톤(미도시)을 이용하여 가열 압축하는 압축과정(S340)을 격게 되며, 이러한 2개의 과정을 거쳐 상기 활성탄블럭(210)은 내부가 천공된 원통 형상을 가지게 된다.

보다 상세하게 살펴보면, 상기 혼합폴리머에 가해지는 압력은 90PSI이며, 가열되는 온도는 폴리에틸렌수지(214)의 용융 온도인 130℃ 이상, 보다 바람직하게는 및 150℃이다.

따라서, 상기 폴리에틸렌수지(214)는 용융되어 상기 콜로이달실버 및 활성탄(212)과 섞이게 되며, 냉각에 의해 응고됨으로써 상기 활성탄블럭(210)의 성형은 완료된다.

이런 과정으로, 상기 활성탄블럭(210)의 성형이 완료되면 상기 콜로이달실버 및 활성탄(212)은 폴리에틸렌수지(214)와 결합되어 유동이 규제되며, 활성탄블럭(210)으로부터 분리되지 않게 된다. 즉 비산되지 않게 된다.

또한, 상기 활성탄(212)에 형성된 흡착공(미도시)은 성형단계(S300) 후에도 그 형상을 그대로 유지함으로써 이물의 흡착이 가능하게 된다.

이후 상기 상부캡(250) 및 하부캡(260)을 결합하는 결합단계(S400)와, 상기 부직포(220)를 권취하는 권취단계(S500)와, 상기 결속망(230)을 두르는 결속단계(S600)가 선택적으로 실시된다.

상기 상부캡(250)과 하부캡(260)이 활성탄블럭(210)과 결합되어 상기 결합단계(S400)가 완료되면, 상기 활성탄블럭(210) 내부로 유입된 물은 상부캡(250)에 의해 차폐되어 상방향 유동이 규제되며, 상기 하부캡(260)을 통한 하방향 유동만 가능하게 된다.

상기 결합단계(S400) 이후 활성탄블럭(210) 외주면에는 부직포(220)가 권취된다.(권취단계:S500)

상기 권취단계(S500)가 완료되면, 상기 부직포(220)가 활성탄블럭(210)으로부터 분리되지 않도록 상기 결속망(230)을 두르는 결속단계(S600)를 실시하게 된다. 상기 결속망(230)을 부직포(220) 외주면에 결속하는 방법은 가열에 의한 것으로 전술한 바와 같다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서는 필터조립체가 저수탱크 내부에 장착되도록 구성하였으나, 필요에 따라서는 냉수탱크의 취출 밸브에 장착하여 사용자가 물을 음용하기 직전에 필터링되도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 활성탄블럭은 분말 활성탄과 고밀도 폴 리에틸렌수지 및 콜리이달실버를 혼합한 후 금형 내부에서 고온 고압으로 성형하여 분말상태의 활성탄이 폴리에틸렌수지에 의해 유동이 규제되도록 구성하였다.

따라서, 정수하고자 하는 물과의 접촉에 의해 활성탄의 충돌이 방지되므로 활성탄의 파손이 미연에 방지되는 이점이 있다.

또한, 활성탄의 파손이 방지됨으로 인하여 활성탄의 용출이 미연에 차단되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명에서는 활성탄의 용출 뿐만 아니라 은나노입자의 용출도 방지되도로 구성하였다.

따라서, 필터조립체의 수명이 증대되는 이점이 있으며, 이물의 필터링 및 살균 효능이 극대화됨은 물론이다.

결국 본 발명에 의하면, 냉온수기 또는 냉온정수기의 전체적인 성능이 향상되어, 소비자의 구매욕을 높이는 효과를 가져온다.

Claims

물속에 포함된 미세 이물을 흡착하는 필터조립체(200)의 활성탄블럭(210)에 있어서,

상기 활성탄블럭(210)은,

이물을 흡착하는 분말 형태의 활성탄(212)과,

상기 활성탄(212)과 혼합된 상태로 응고되어 활성탄(212)이 비산(飛散)되지 않도록 구속하는 폴리에틸렌수지(214)와,

유해물질을 살균하는 콜로이달실버를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 1 항에 있어서, 상기 활성탄블럭(210)의 상/하측에는 활성탄블럭(210) 내부로 유입된 물이 일방향으로 유동하도록 하는 상부캡(250) 및 하부캡(260)이 구비됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 활성탄블럭(210)의 외면에는 활성탄분말의 용출을 차단하는 부직포(220)가 권취됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 3 항에 있어서, 상기 부직포(220)의 외면에는,

상기 부직포(220)와 활성탄블럭(210)이 서로 분리되지 않도록 하는 결속망(230)이 구비됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 3 항에 있어서, 상기 활성탄(212)은 80 내지 400 메쉬(MESH)의 입자크기로 형성됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 3 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌수지(214)는 300내지 1000만 mol 분자의 크기를 가지는 초고분자 폴리에틸렌수지(214)임을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
300 내지 1000만 mol의 폴리에틸렌수지(214) 20vol%와, 80 내지 350 메쉬의 활성탄(212) 70 내지 77vol%을 혼합하는 혼합단계(S100)와,

상기 혼합단계(S100)를 거쳐 혼합된 폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 콜로이달실버 3 내지 10vol%를 혼합하는 배합단계(S200)와,

상기 배합단계(S200)에 의해 분말 상태로 변화된 혼합폴리머를 금형을 이용하여 성형하는 성형단계(S300)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 콜로이달실버는 1 내지 100 nano meter의 사이즈를 갖는 은나노입자와, 증류수와 에칠렌글리콜 중 어느 하나의 분산제로 이루어짐을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 부직포(220)에는 은나노입자가 함침되며, 내부에는 20 내지 30㎛ 크기의 기공이 형성됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭.
제 8 항에 있어서, 상기 배합단계(S200)는,

폴리에틸렌수지(214)-활성탄(212) 혼합물에 300,000PPM의 콜로이달실버를 투입하는 투입과정(S220)과,

상기 콜로이달실버에 포함된 액체를 증발시키는 증발과정(S240)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 성형단계(S300)는,

상기 금형 내부에 혼합폴리머를 채우는 인입과정(S320)과,

인입된 혼합폴리머를 압축피스톤을 이용하여 압축하는 압축과정(S340)으로 이루어짐을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 성형단계(S300)에서 혼합폴리머에 가해지는 압력 및 온도는 90PSI 및 150℃임을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 성형단계(S300) 이후에는,

형성된 활성탄블럭(210)의 상하단부에 상부캡(250) 및 하부캡(260)을 결합하는 결합단계(S400)와,

상기 활성탄블럭(210)의 외주면에 부직포(220)를 권취하는 권취단계(S500)와,

상기 부직포(220) 외주면에 부직포(220)와 활성탄블럭(210)이 분리되지 않도록 결속망(230)을 두르는 결속단계(S600)가 더 구비됨을 특징으로 하는 필터조립체의 활성탄블럭 제조방법.