KR101139301B1 - 공기의 정화 및/또는 여과를 위한 매트-형상 폼 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매트형 폼 재료 스톡, 더 구체적으로 공기 정화 및/또는 공기 여과에 적합하며, 바람직하게 건축자재 등으로서 천장 및 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치, 환기축에 설치하여 사용될 수 있는 폼 재료 스톡에 관한 것이다. 매트형 폼 재료 스톡은 기체-투과성, 더 구체적으로 공기-투과성 매트형 3-차원 지지체를 포함하며, 지지체는 개방-셀 또는 개방-기공 폼, 더 구체적으로 폼 재료로서 형성되고, 지지체에 취기제- 및/또는 독성물-수착 재료가 흡수되거나 또는 제공되고, 취기제- 및/또는 독성물-수착 재료는 분리된 수착성 입자에 기초한 취기제- 및/또는 독성물-수착, 더 구체적으로 취기제- 및/또는 독성물-흡착 수착제로서 설계되며, 수착제 입자는 지지체 상에, 더 구체적으로 폼, 더 구체적으로 폼 재료의 셀 또는 기공의 벽 상에 고정된다.
Figure 112009075557013-pct00001
폼, 공기 정화, 공기 여과, 독성물, 취기제, 흡착, 제거

Description

공기의 정화 및/또는 여과를 위한 매트-형상 폼 재료{MAT-SHAPED FOAM MATERIAL FOR CLEANING AND/OR FILTERING AIR}
본 발명은 공기 정화 및/또는 공기 여과 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 흡착성을 가진 매트형 폼 재료 스톡 및 이들의 사용에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 제 1 항의 특징부에 따른 매트형 폼 재료 스톡 및 그것의 사용에 관한 것이다.
첫 번째 이유로서는 환경적인 자각이 증가하고 있고, 또한 두 번째 이유로서는 고감도의 분석 방법에 따른 결과로서, 우리의 주변과 더 넓게는 환경에서 독성물과 취기제(odorant)에 대한 노출은 점점더 논쟁거리가 되고 있다. 예를 들어, 독성물 및/또는 취기제에 노출된 빌딩 구역에서는 이들 빌딩에서 독성물(noxiant) 및/또는 취기제를 제거해야 할 필요가 증가하고, 필요에 따라서는 보수해야 해서, 최소한 아마도 비용이 들고 불편하게 될 것이다. 더욱이, 독성물 및/또는 취기제에 노출된 영역에서는 주변 공기 상태나 실내 공기에 대해서도 대응하여 개선해야 할 필요가 있다.
더 구체적으로, 본 발명과 관련하여 독성물은 아주 소량이라도 사람에게 자극, 알레르기 또는 질환을 촉발시킬 수 있는 물질에 대해 사용되는 용어이다. 이들은, 예를 들어 펜타클로로페놀(PCP) 및 린단과 같은 목재 보존제, 폴리염화비페 닐(PCB)와 같은 가소제, 소위 말하는 VOC, 및 포름알데히드를 포함한다. 포름알데히드는, 예를 들어 마분지에 사용되고 있으며, 현재 발암성으로 분류된다. 또한, 방향족 및 비방향족의 탄화수소류와 이들의 염소화된 유도체가 본 발명의 관점에서 독성물로서, 예를 들어 니스, 페인트, 접착제 등으로부터 새어나올 수 있다.
상기 언급된 대로, 통상 VOC(휘발성 유기 화합물)라고 하는 휘발성 유기물질이 또한 본 발명의 관점에서 독성물에 들어가며, 이들은 주변 공기 상태 또는 주변 공기에 크고 작은 정도로 영향을 미칠 수 있다. 세계보건기구(WHO)의 정의에 따르면, VOC는 일반적으로 60-250℃의 비등점 범위를 갖는 유기물질이다. VOC는, 예를 들어 알칸 및 알켄, 방향족, 테르펜, 할로겐화 탄화수소, 에스테르, 알데히드, 및 케톤으로 분류되는 화합물을 포함한다. 많은 자연발생 VOC가 있으며, 이들 중 일부는 상당한 양이 대기로 방출되기도 하는데, 예를 들어 숲으로부터 나오는 테르펜과 이소프렌 등이다. 그러나, 인간의 활동에 의해 야기되는 VOC의 환경에 대한 부담은 지난 세기에 걸쳐 가파르게 상승하고 있다. 이것에 가장 큰 기여를 하는 것은 교통량이고, 바로 그 뒤의 두 번째가, 예를 들어 페인트, 접착제, 실란트 등의 화학 제품들을 사용하는 건설부문이다. 건축자재와 마찬가지로, 내부적으로 가능한 VOC 출처는 마감재, 청소관리 제품, 공예품 및 DIY 제품, 사무용 화학제품, 담배연기, 깔개 및 카펫 등을 포함한다. 이런 그룹의 물질로 인한 잠재적 위험은 매우 다양한데, 다수의 매우 상이한 물질들이 연관되기 때문이며, 따라서 건강에 대한 영향도 매우 상이할 수 있다. VOC 문제에만 국한되기는 하나 다음의 설명이 사용될 수 있다: VOC는, 예를 들어 벤젠과 같은 고도로 독성이거나 심지어 발암성으 로 분류되는 다수의 화합물을 포함한다. 또한, 눈, 코 및 목구멍의 점막이 건조해지는 것과 같은 소위 "새빌딩증후군"이라고 하는 전형적인 증상도 VOC의 책임이다. 더욱이, 콧물, 눈물, 가려움, 피로, 두통, 지적능력의 제한, 감염 감수성의 증가, 및 불쾌한 냄새와 맛의 감각이 증가된 VOC 노출과 관련하여 관찰된다.
그 중에서도 특히 문제가 되는 독성물은 상기 언급된 PCB로서, 이것은, 예를 들어, 특히 조립식 요소로부터 빌딩을 가설할 때의 조인트-실링 화합물에 가소제로서 사용되고 있다. 더욱 최근에는 시간이 경과함에 따라 PCB가 실란트로부터 인접한 콘크리트 요소로 확산될 수 있으며, 또한 조인트 시일로부터 주변 공기로 방출될 수 있다는 것이 발견되었다. 이후 공기 교환의 결과로서 PCB를 지닌 공기가 빌딩 전체로 분포된다. 조인트 시일로부터 이런 식으로 방출되는 PCB의 일부는 실내에 입자-결합된 형태로 부착되며, 또한 더 많은 비율이 페인트 및 플라스틱에 용해되어, 일정 시간 방출 후에는, 특히 페인트칠 된 벽 및 천장 부분을 포함하는 일련의 2차 방출원이라고 부르는 것을 형성한다. 이후 이들 2차 방출원은 일반적으로 어떤 양의 PCB를 포함하므로 큰 방출 표면적을 구성하는데, 이것은 조인트 시일만을 제거해서는 주변 공기 중의 PCB 농도를 규정된 수준 이하로 저하시킬 수 없음을 의미한다.
이미 언급한 대로, 독성물 및/또는 취기제의 또 다른 출처는, 예를 들어 러그 및 카펫에 의해 구성될 수 있다. 방출은, 예를 들어 이들 제품에 존재하는 출발 물질이 수분의 작용 하에 및/또는 기재 재료 조성의 영향 하에 반응함으로써 발생하며, 그 결과 마루 덮개가 제거된 후에도 마루는 취기제 및/또는 독성물을 계속 방출하고, 따라서 마루 전체가 제거되거나, 또는 후방-환기식 중간층 마루를 깔아야 한다.
불쾌하며 때로는 건강에도 해로운 방출물의 또 다른 출처는 건축자재 자체의 첨가물로 구성된다. 예를 들어, 많은 빌딩이 암모니아의 증기상 방출물에 의해 영향을 받는데, 이것은 광범한 관점에서 콘크리트 및 모르타르의 부동액인 암모니아염, 유레아 또는 유기아민의 사용이 원인일 수 있다. 더욱이, 실내의 선사용(예를 들어, 동물을 돌보기 위한)이 때로 증기상 아민 방출물의 원인으로서 인용되며, 이것은 건설 요소가 비교적 오랜 시간 기간에 걸쳐서 공기로부터의 독성물을 받아들이게 된다는 의미이다. 이들 물질의 1차 방출원을 제거한 경우에도, 예를 들어 안정된 빌딩을 생활 또는 업무 공간으로 전환한 경우에도 이들 독성물 및/또는 취기제는 2차 출처, 즉 벽 및 천장 영역에서 계속 방출된다.
다시, 쓰레기통, 화장실, 배수구 등에서 나오는 취기제 및 불쾌한 냄새와 같은 반드시 건강에 해로운 것은 아니지만 비교적 유해한 악취가 때로 주변 공기 상태에 부담을 줄 수 있다.
선행기술에서는 상기 설명된 타입의 독성물 및 취기제를 제거하려는 시도가 부족했다. 대부분의 경우, 이 목적을 위하여 선행기술로부터 공지된 방법은 성능이 부족하거나, 또는 매우 비효과적이거나, 또는 이들이 다루는 문제에 대한 불완전한 해결책만을 제공할 뿐이다. 더욱이, 이들을 위해 사용된 많은 방법 및 재료는 사용 범위와 관련해서 보편적이지 않으며, 더 구체적으로는 일반적으로 매우 특정한 목적을 위해서만 사용될 수 있다.
이에 따라, DE　40　28　434　A1은 PCB-보유 조인트-실링 화합물 형태의 PCB-방출 독성물 출처를 제거하는 가능한 수단을 제공하며, 여기서는 적합한 대책이 실란트, 즉 1차 출처만을 제거하여 폐기하는 것이다. 그러나, 결국 이 과정은 1차 출처에 대해서만 행해지므로 고려되지 않은 2차 출처의 오염제거가 남게 된다.
또한, DE　38　18　993　A1는 독성물-노출된 실내를 보수하는 과정을 개시하며, 여기서는 독성물-노출된 실내 공기가 인위적으로 또는 흡입 순환에 의해 간단히 흡착제 위로 공기를 통과시키는 적합한 대책을 취함으로써 정화된다. 예를 들어, 독성물-노출된 공기에 압력을 가하여 흡착제를 충전한 흡착 타워를 통과시킨다. 여기서 설명된 또 다른 가능성은 흡착제를 로딩한 커튼 같은 표면적이 큰 시트형 구조 앞으로 공기를 지나가게 하는 것을 포함한다. 이 과정은 이미 노출된 실내 공기에 대해서만 행해진다는 중요한 단점을 가지며, 언제나 독성물-노출된 공기와 다시 혼합되어, 결국에는 기껏해야 희석 효과만이 달성될 뿐이다.
이에 더하여, 일반적으로 물은 통과시키지 않지만 수증기는 통과시키는 코팅을 구비한, 흡착제를 충전한 평면 직물 재료가 알려져 있는데, 이들 재료는 독성물 출처에 따라서 벽 커버, 마루 커버 등의 형태로 구성되며, 독성물 및/또는 취기제를 방출하는 해당 출처 위에 도포된다(예를 들어, DE　44　32　834　A1, DE 44 47 844 C2, DE　196　07　423　A1 및 DE　200　08　162　U1 참조). 그러나, 여기서 설명된 재료는 벽, 마루 또는 천장 요소로서는 부적합하다.
또한, WO　2005/026465　A2는 석고 플라스터보드 및 석고 파이버보드 같은 석고보드에 기반한 내부 부품용 건축자재를 개시하는데, 예를 들어 이들은 1중량% 내 지 25중량% 양으로 제올라이트를 함유하며, 포름알데히드, 암모니아, 담배연기 등과 같은 내부의 공기매개 독성물을 줄이는 것을 목표로 한다. 그러나, 여기서 사용된 제올라이트가 항상 바람직한 결과를 낳는 것은 아닌데, 이것은 때로 주변 공기로부터 독성물 및/또는 취기제를 분해 또는 수착하는 이들의 용량이 불충분하기 때문이다. 더욱이, 석고보드의 제조시에는 교반하면서 제올라이트를 석고 성분에 혼입하기 때문에 흡수 및/또는 분해되어야 할 독성물 및 취기제가 제올라이트의 표면적의 대부분을 자유롭게 이용할 수 없게 되고, 그 결과 독성물 및 취기제는 석고 화합물을 통해 거기 존재하는 제올라이트로 확산되어야 한다. 상기 주어진 이유로 인해 비교적 다량의 제올라이트가 사용되어야 하며, 이것은 응집 또는 안정성과 관련하여 건축자재 자체에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 다뤄지는 문제는, 특히, 가능한 한 보편적으로 사용될 수 있고, 취기제 및/또는 독성물과 관련하여 흡착성을 가지며, 상기 설명된 선행기술의 단점들이 적어도 대부분 회피되거나, 또는 이들 단점을 적어도 약화시키도록 의도된 재료의 제공이다.
목표는 특히 재료, 더 구체적으로는 흡착성을 가진 매트형 폼 (재료) 스톡에 기초한 재료를 제공하는 것으로서, 상기 재료는 주변 공기로부터의 취기제 및/또는 독성물 수준의 감소와 관련하여 - 가능한 한 - 보편적이고 및/또는 효과적인 활용이 가능하도록 의도된다.
본 출원인은 공기 정화 및/또는 공기 여과 목적에 특히 적합하며, 바람직하게는 건축자재 등으로서 천장 및 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치, 환기축에 설치되는, 매트형 폼 재료 스톡을 사용함으로써 상기 개략된 문제가 해결될 수 있다는 예상외의 발견을 이루었으며, 여기서 폼 재료 스톡은 기체-투과성, 더 구체적으로 공기-투과성 매트형 3-차원 지지체를 포함하고, 지지체는 개방-셀 또는 개방-기공 폼, 더 구체적으로는 폼 재료로서 형성되는 방식이며, 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료가 지지체 내에 흡수되거나 또는 제공되고, 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료는 분리된 수착성 입자에 기초한 취기제-수착 및/또는 독성물-수착, 더 구체적으로 취기제-흡착 및/또는 독성물-흡착 수착제로서 형성되며, 수착성 입자는 지지체 상에, 더 구체적으로 폼, 더 구체적으로 폼 재료의 셀 또는 기공의 벽 상에 고정된다.
따라서, 상기 개략된 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 양태에 따라서, 본 발명은 제 1 항에 따른 폼 (재료) 스톡, 더 구체적으로는 매트형 폼 (재료) 스톡을 제시한다. 추가로 종속항(제 2 항 내지 제 28 항)의 내용은 유리한 구체예들이다.
또한, 본 발명의 추가의 제 2 양태에 따라서, 본 발명의 제 29 항에 따른 본 발명의 매트형 폼 (재료) 스톡의 사용을 제시한다. 추가로 종속항(제 30 항 내지 제 33 항)의 내용은 유리한 구체예들이다.
따라서, 본 발명은 - 본 발명의 제 1 양태에 따라서 - 공기 정화 및/또는 공기 여과 목적에 특히 적합하며, 바람직하게는 건축자재 등으로서 천장 및 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치, 환기축에 설치되는, 매트형 폼 재료 스톡을 제공하며, 여기서 폼 재료 스톡은 기체-투과성, 더 구체적으로 공기-투과성 3-차원 지지체를 포함하고, 지지체는 개방-셀 또는 개방-기공 폼, 더 구체적으로는 폼 재료로서 형성되며, 지지체 내에 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료가 제공 및/또는 흡수되고, 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료는 유형의 수착성 입자에 기초한 취기제-수착 및/또는 독성물-수착, 더 구체적으로 취기제-흡착 및/또는 독성물-흡착 수착제로서 형성되고, 수착성 입자는 지지체 상에, 더 구체적으로는 폼, 더 구체적으로 폼 재료의 셀 또는 기공의 벽 상에 고정된다.
상기 설명된 대로, 본 발명의 특징은 수착성 입자를 지닌 폼에 기초한 지지체 구조가 사용된다는 점이다. 본 발명과 관련하여, 더 구체적으로 폼의 개념은, 그것이 사용되는 상태에서, 고형 셀 스트러트에 의해 서로 결합 및 분리되어 있는 기체-충전 또는 공기-충전된 구형 또는 다각형의 셀들로 이루어진 구조를 말한다. 셀 스트러트는 교점들에 의해서 연결되어 응집 틀 구조를 형성한다. 셀 스트러트 사이에서 폼 층이 연장될 수 있으며, 개방-셀 또는 개방-기공 폼의 경우에는 적어도 부분적으로 파괴된다. 폼의 개념에 관한 좀더 상세한 내용은, 예를 들어 Rompp Chemielexikon, 10th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 등록표제 "Schaum"과 여기 인용된 참고문헌들을 참고하며, 전술한 참고문헌의 전체 본문 내용이 본원에 참고자료로 포함된다.
본 발명과 관련하여 사용된 지지체는 개방-셀 또는 개방-기공 폼 또는 폼 재료이다.
본 발명에 따라서, 더 구체적으로 폼 재료의 개념은 셀 또는 기공이 전체 매스에 걸쳐서 분포되어 구성된 재료를 말하며, 본 발명의 경우 이들 셀 또는 기공은 개방형이고, 틀 구조 또는 폼 물질에 비해 낮은 겉보기 밀도를 가진다. 일반적으로 말해서 유기 폴리머(예를 들어, 폼 플라스틱)가 틀 구조 물질로서 기능한다.
이들 폼 재료는 DIN 7726(1982. 5)에 따라서 압축하중 하의 내변형성의 함수로서 강성 폼 재료, 반강성 폼 재료, 가요성 폼 재료, 탄성 폼 재료, 및 엘라스토머 폼 재료로 세분될 수 있다: 탄성 폼 재료는 두께의 50% 이하의 DIN 53580에 따른 압력 변형에 대해 원래 체적의 2%를 초과하는 영구 변형을 나타내지 않는 것들이고, DIN 7726(1982. 5)에 따른 강성 폼 재료는 압축하중 하의 변형에 대해 비교적 높은 내성을 나타내는 폼 재료이다(10% 변형 압축응력 또는 DIN 53421, 1984. 6에 따른 압축강도, 80kPa 이상)
또한, 폼의 구분은, 그 중에서도 특히, 틀 구조 물질(예를 들어, 폴리우레탄 폼, 폴리스티렌 폼, 폴리올레핀 폼, 염화폴리비닐 폼 등), 틀 구조 물질을 구성하는 재료의 부류(예를 들어, 엘라스토머 폼 재료, 써모엘라스토머 폼 재료, 열가소성 폼 재료 등), 타입, 크기, 및 폼 재료 셀 형상(예를 들어, 개방-셀 폼 재료, 혼성-셀 폼 재료, 조대- 및 미세-셀 폼 재료, 구형 폼 재료, 벌집형 폼 재료, 이중층 또는 트루 폼 재료, 단층 또는 펄스 폼 재료 등)에 따라서, 밀도(예를 들어, 밀도가 100 kg/㎥ 이하인 경량 폼 재료 및 밀도가 100 kg/㎥ 이상인 중량 폼 재료) 또는 밀도 분포(예를 들어, 조직형 폼 재료 또는 일체형 폼 재료 등)에 따라서 이루어진다.
폼 재료의 개념에 관한 더 상세한 내용은, 예를 들어 Rompp Chemielexikon, 10th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 등록표제 "Schaum", "Integralschaumstoffe", "Weichschaumstoffe", "Hartschaumstoffe" 및 "Schaumst-offe"과 여기 인용된 참고문헌들을 참고하며, 전술한 참고문헌의 전체 본문 내용이 본원에 참고자료로 포함된다.
한 독창적인 바람직한 구체예에 따르면, 사용된 지지체는 적어도 하나의 유기 폴리머에 기초한, 더 구체적으로는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 염화폴리비닐, 폴리이소시아누레이트 및 포름알데히드 수지에 기초한 개방-기공 및/또는 개방-셀 폼, 더 구체적으로 폼 재료이며, 가장 바람직한 것은 폴리우레탄 폼 재료이다. 평균 기공 직경이 1 내지 5mm, 바람직하게 1.5 내지 3mm(소위 큰-기공 또는 조대-셀 폼 또는 폼 재료)인 개방-기공 및/또는 개방-셀 폼, 더 구체적으로 폼 재료가 독창적으로 바람직한데, 왜냐하면 이 방식에서 높은 공기 투과성과 그에 따른 높은 여과 처리량뿐만 아니라 우수한 수착성 입자 로딩 능력 또는 로딩 용량이 달성되기 때문이다. 밀도가 100 kg/㎥ 이하인 개방-기공 및/또는 개방-셀 폼, 더 구체적으로 폼 재료가 독창적으로 바람직하다.
한 독창적인 더 바람직한 구체예에 따르면, 지지체는 폴리우레탄 또는 폴리올레핀에 기초한 개방-기공 및/또는 개방-셀 폼 재료(즉, 개방-기공 및/또는 개방-셀 PU 폼 재료 또는 PO-기반)이며, 더 구체적으로는 큰-기공 그물형 폴리우레탄 폼 재료(1 내지 5mm의 기공 직경, 바람직하게 1.5 내지 3mm의 기공 직경이 바람직하다)가 바람직하고 및/또는 100 kg/㎥ 이하의 밀도가 바람직하다.
한 독창적인 바람직한 구체예에 따르면, 지지체, 더 구체적으로 폼 또는 폼 재료는 5 내지 50 ppi(인치 당 기공), 더 구체적으로 10 내지 30 ppi의 다공도(다공성)을 가진다.
본 발명과 관련하여, 지지체, 더 구체적으로 폼 또는 폼 재료는 전형적으로 평면 형태를 가진다. 일반적으로 말해서, 지지체, 더 구체적으로 폼 또는 폼 재료는 1 내지 40mm, 더 구체적으로 5 내지 30mm, 바람직하게 10 내지 25mm의 두께를 가진다.
지지체는 자체-지지 형태인 것이 유리하다. 일반적으로 말해서, 열 안정한 형태, 더 구체적으로 적어도 80℃까지, 바람직하게 적어도 100℃까지, 더 바람직하게는 적어도 120℃까지에서 안정한 형태의 지지체를 형성하는 종류의 재료가 사용된다.
한 독창적인 더 바람직한 구체예에 따르면, 지지체, 더 구체적으로 폼 또는 폼 재료는, 바람직하게는 - 특히 - 열 및/또는 화학적 경화에 의해서 강화 및/또는 경화된다. 또는 달리, DIN 7726(1982. 5)의 의미에 들어가는 강성 폼 재료를 사용하는 것도 가능하다.
한 독창적인 더 바람직한 구체예에 따르면, 이 목적을 위하여 지지체, 더 구체적으로 폼 또는 폼 재료는 먼저 화학 경화제로 함침된 다음 경화되며, 경화제는, 예를 들어 접착제(예를 들어, 화학 경화형 또는 화학 가교형 접착제) 또는 다른 종류의 경화제일 수 있고, 이 경우 경화제는 지지체 상의 수착성 입자의 고정을 위해서도 동등하게 작용할 수 있다. 경화 결과, 폼 또는 폼 재료는 그것의 원래 상태에 대하여 가역적으로 변형되지 않거나, 또는 적어도 실질적으로 더 이상 가역적으로 변형되지 않는다.
전형적으로, 수착성 입자가 접합 조성물에 의해, 더 구체적으로 접착제에 의해 지지체 상에 고정된다. 상기 설명된 대로, 유리하게는 지지체에 수착성 입자를 고정하기 위한 접합 조성물 또는 접착제는 동시에 지지체의 경화제인 것이 가능하다.
취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료의 정량적 로딩에 관해서, 이 정량적 로딩은 전형적으로 본 발명의 폼 재료 스톡이 주변 환경으로부터의 독성물 및/또는 취기제의 방출물의 장기적 흡착 결합 및/또는 제거를 행하는데 사용될 경우에 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료에 의해 제공되는 수착 용량, 더 구체적으로 흡착 용량이 충분하도록 설계된다.
일반적으로 말해서, 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡은 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료를 광범위한 양으로 함유할 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 폼 재료 스톡은 폼 재료 스톡을 기준으로 30중량% 내지 90중량%, 더 구체적으로 40중량% 내지 85중량%, 바람직하게 50중량% 내지 80중량%, 더 바람직하게는 55중량% 내지 80중량%의 양으로 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료를 함유한다. 이것은 본 발명의 폼 재료 스톡의 매우 높은 흡착 용량과 효과적인 성능을 가져온다. 그렇지만, 어떤 용도나 어떤 특정한 경우에는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 언급된 값으로부터 벗어나는 것이 필요할 수 있다.
본 발명에 따른 폼 재료 스톡은 일반적으로 1500 내지 8000 g/㎡, 더 구체적으로 2000 내지 6000 g/㎡, 바람직하게 2500 내지 5000 g/㎡의 총 기본 중량을 가진다.
취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료의 고밀도 로딩에도 불구하고, 본 발명의 폼 재료 스톡은 높은 공기 투과성(아래에 압력 손실의 관점에서 표시됨)을 가지며, 이것은 공기 정화 및/또는 공기 여과와 관련된 효능에 유리하다. 전형적으로, 본 발명에 따른 폼 재료 스톡은 압력강하를 나타내며, 더 구체적으로 압력강하는 DIN ISO 11155-1에 따라서 측정된다:
● 0.35 m/s의 유입 속도에서 15 Pa, 더 구체적으로 10 Pa 이하, 바람직하게는 5 Pa 이하 및/또는
● 0.7 m/s의 유입 속도에서 30 Pa, 더 구체적으로 25 Pa 이하, 바람직하게는 15 Pa 이하 및/또는
● 1 m/s의 유입 속도에서 50 Pa, 더 구체적으로 40 Pa 이하, 바람직하게는 25 Pa 이하 및/또는
● 1.5 m/s의 유입 속도에서 100 Pa, 더 구체적으로 80 Pa 이하, 바람직하게는 50 Pa 이하
또한, 본 발명의 폼 재료 스톡의 수착 성능, 더 구체적으로 흡착 성능도 우수하다. 따라서, 본 발명의 폼 재료 스톡은, 톨루엔에 관하여, 23℃, 50% 상대습도, 및 0.35 m/s 유입 속도에서 10ppm 톨루엔을 함유하는 공기 스트림으로 충전했을 때, 다음의 수착 성능, 더 구체적으로 흡착 성능에 의해서 특징지어지며, 더 구체적으로 이것은 DIN ISO 11155-2에 따라서 측정된다:
● 초기 돌파: < 5%, 더 구체적으로 < 2%, 바람직하게는 < 1% 및/또는
● 10% 돌파에 걸리는 시간: > 10h, 더 구체적으로 > 15h, 바람직하게 > 20h 및/또는
● 50% 돌파에 걸리는 시간: > 15h, 더 구체적으로 > 18h, 바람직하게 > 25h
또한, 본 발명의 폼 재료 스톡은, 톨루엔에 관하여, 23℃, 50% 상대습도, 및 0.73 m/s 유입 속도에서 10ppm 톨루엔을 함유하는 공기 흐름에 대해 측정했을 때, 다음의 수착 성능, 더 구체적으로 흡착 성능에 의해서 특징지어지며, 더 구체적으로 이것은 DIN ISO 11155-2에 따라서 측정된다:
● 초기 돌파: < 10%, 더 구체적으로 < 5%, 바람직하게는 < 2% 및/또는
● 10% 돌파에 걸리는 시간: > 1h, 더 구체적으로 > 5h, 바람직하게 > 10h 및/또는
● 50% 돌파에 걸리는 시간: > 5h, 더 구체적으로 > 10h, 바람직하게 > 17h
일반적으로 말해서, 사용된 수착성 입자는 다공질의 수착성 입자, 즉 취기제 및/또는 독성물을 흡수 및/또는 저장하기 위한, 더 구체적으로 흡착하기 위한 기공을 가진 수착성 입자이며, 즉 다시 말해서, 본 발명에 따라서 사용된 수착성 입자는 이들로 하여금 취기제 및/또는 독성물을 흡수 또는 저장할 수 있게 하는, 더 구체적으로 흡착할 수 있게 하는 다공질 구조를 가진다.
상기 설명된 대로, 본 발명에 따라서 사용되는 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료는 바람직하게는 구형 구조의 미립자, 더 구체적으로 과립이다.
과립, 더 구체적으로 구형으로 구성된 수착성 입자는, 이 경우 더 구체적으로 0.01 내지 2.0mm, 더 구체적으로 0.05 내지 1.0mm, 바람직하게 0.1 내지 0.8mm 범위의 평균 입자 직경을 가진다.
본 출원인의 예상외의 발견에 따르면, 우수한 흡착 성능, 더 구체적으로 흡착 효능 및 흡착 역학, 그리고 우수한 돌파 거동과 관련된 중요한 인자는 지지체로서 사용되는 개방-기공 또는 개방-셀 폼 또는 폼 재료의 기공 직경 및 수착성 입자의 입자 직경, 그리고 이들 직경의 비이다. 예상외로, 특히 우수한 흡착 성능, 특히 흡착 효능 및 흡착 역학, 그리고 특히 우수한 돌파 거동은 특히 지지체로서 사용되는 개방-기공 또는 개방-셀 폼 또는 폼 재료의 평균 기공 직경 대 수착성 입자의 평균 입자 직경의 비가 적어도 1.2, 더 구체적으로 적어도 1.5, 바람직하게 적어도 1.7, 더 바람직하게는 적어도 2일 때 얻어진다. 일반적으로 말해서 이 비는 1.2 내지 7, 더 구체적으로 1.5 내지 6, 바람직하게 1.7 내지 5, 더 바람직하게는 2 내지 4의 범위이다.
더 구체적으로, 수착제는 활성탄; 제올라이트; 무기 산화물, 더 구체적으로 제올라이트, 실리카겔, 및 알루미늄 산화물; 분자 시브, 광물 과립; 포접 화합물; 및 또한 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 독성물-흡착 및/또는 취기제-흡착 재료는 활성탄이며, 즉 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료 또는 수착제는 활성탄을 기재로 하여 형성되는 것이 유리하다.
상기 설명된 대로, 본 발명의 한 바람직한 구체예에 따라서, 본 발명에 따라서 사용되는 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료는 바람직하게 구형 형태의 미립자, 더 구체적으로는 과립이다. 그렇지만, 섬유, 예를 들어 활성탄 섬유, 또는 분말 활성탄 등과 같은 다른 형태 또한 고려된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료가 과립, 바람직하게 구형 활성탄 입자의 형태인 경우가 바람직한데, 즉 활성탄이 과립 형태("과립형 탄소"), 바림직하게는 구형 형태("구형 탄소")인 것이 바람직하다. 이 경우, 활성탄 과립, 바람직하게 활성탄 구체는 0.01 내지 2.0mm, 더 구체적으로 0.05 내지 1.0mm, 바람직하게 0.1 내지 0.8mm 범위의 평균 입자 직경을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 활성탄 과립, 바람직하게 활성탄 구체는 활성탄 과립 또는 활성탄 구체 당 적어도 5 뉴턴의 파열 압력, 더 구체적으로 5 뉴턴 내지 20 뉴턴의 파열 압력을 가진다.
본 발명의 폼 재료 스톡의 일부에 대하여 높은 성능을 확보하기 위해서는 사용된 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료, 더 구체적으로는 사용된 활성탄이 적어도 500 ㎡/g, 더 구체적으로 적어도 750 ㎡/g, 바람직하게 적어도 1000 ㎡/g, 더 바람직하게는 적어도 1200 ㎡/g의 비표면적(BET)을 가지는 경우가 유리하다. 일반적으로 말해서, 본 발명에 따라서 사용된 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료, 더 구체적으로 본 발명에 따라서 사용된 활성탄은 500 내지 2500 ㎡/g, 더 구체적으로 750 내지 2250 ㎡/g, 바람직하게 900 내지 2000 ㎡/g, 더 바람직하게는 1000 내지 1750 ㎡/g 범위의 비표면적(BET)을 가진다. BET 법에 관련된 내용은, 예를 들어 Rompp Chemielexikon, 10th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 등록표제 "BET-Method"와 여기 인용된 참고문헌, 특히 Winnacker-Kuchler, 3rd Edition, Volume 7, pages 93 ff., 및 또한 Z. Annal. Chem. 238, pages 187-193(1968)을 참고한다.
본 발명의 폼 재료 스톡의 일부에 대하여 높은 효능을 허용하기 위해서는 사용된 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료, 더 구체적으로는 사용된 활성탄이 적어도 250 ㎤/g, 더 구체적으로 적어도 300 ㎤/g, 바람직하게 적어도 350 ㎤/g, 더 바람직하게는 적어도 400 ㎤/g의 흡착 체적 Vads을 갖는 활성탄인 것이 바람직하다. 일반적으로 말해서, 250 내지 1000 ㎤/g, 더 구체적으로 300 내지 900 ㎤/g, 바람직하게 350 내지 750 ㎤/g의 흡착 체적 Vads을 갖는 활성탄이 사용된다.
본 발명에 따르면, Gurvich 법에 의한 총 기공 체적이 적어도 0.50 ㎤/g, 더 구체적으로 적어도 0.55 ㎤/g, 바람직하게 적어도 0.60 ㎤/g, 더 바람직하게는 적어도 0.65 ㎤/g, 매우 바람직하게는 적어도 0.70 ㎤/g인 활성탄이 바람직하다. 일반적으로 말해서, Gurvich 법에 의한 총 기공 체적이 0.50 내지 0.90 ㎤/g, 더 구체적으로 0.55 내지 0.85 ㎤/g, 바람직하게 0.60 내지 0.80 ㎤/g, 더 바람직하게는 0.65 내지 0.80 ㎤/g, 매우 바람직하게는 0.70 내지 0.75 ㎤/g인 활성탄이 사용된다. Gurvich 법에 의해 총 기공 체적을 결정하는 것에 관한 좀더 상세한 내용은, 예를 들어 L.　Gurvich (1915) J. Phys. Chem. Soc. Russ. 47, 805, 및 또한 S. Lowell et al., Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area Pore Size and Density, Kluwer Academic Publishers, Article Technology Series, pages 111 ff를 참고한다.
본 출원인은 특히 적합한 활성탄이 활성탄의 총 기공 체적을 기준으로 미세기공 체적 비율이 큰 활성탄이라는 것을 발견했다. 본 발명과 관련하여, 더 구체적으로 미세기공 체적의 개념은 25Å(2.5nm) 이하, 더 구체적으로 20Å(2.0nm) 이하의 직경을 가진 기공에 의해 제공되는 활성탄의 기공 체적을 말한다.
이 이유는 본 출원인이 사용된 활성탄의 미세기공 체적 비율이 특히 높을 때 독성물 및/또는 취기제의 농도 감소가 특히 효과적이라는 예상외의 발견을 이루었기 때문이다. 어떤 특정 이론과 결부시키고 싶지는 않지만, 미세기공 체적 비율이 특히 큰 활성탄에 있어서 특히 높은 효능은, 말하자면, 미세기공이 이들의 작은 크기로 인해 모든 측면 또는 벽에서 수착 또는 흡착될 분자와 상호작용할 수 있다는 사실 때문일 수 있다. 더 구체적으로, 활성탄의 총 기공 체적을 기준으로 미세기공 체적의 비율이 적어도 60%, 더 구체적으로 적어도 65%, 바람직하게 적어도 70%인 활성탄이 사용된다.
독창적인 바람직한 방식에서, 더 구체적으로는 활성탄의 총 기공 체적을 기준으로 25Å 이하, 바람직하게 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된 미세기공 체적 비율이 적어도 60%, 더 구체적으로 적어도 65%, 바람직하게 적어도 70%인 활성탄이 사용된다.
본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 활성탄은 카본블랙법에 의한 미세기공 체적, 즉 25Å 이하, 바람직하게 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된 미세기공 체적이 적어도 0.40 ㎤/g, 더 구체적으로 적어도 0.45 ㎤/g, 바람직하게 적어도 0.50 ㎤/g이다. 일반적으로 말해서, 카본블랙법에 의한 미세기공 체적은 0.40 내지 0.80 ㎤/g, 더 구체적으로 0.45 내지 0.75 ㎤/g, 바람직하게 0.50 내지 0.60 ㎤/g의 범위이다.
카본블랙법에 의해 기공 표면적을 측정하는 것에 관한 더 상세한 내용은, 예를 들어 R. W. Magee, Evaluation of the External Surface Area of Carbon Black by Nitrogene Adsorption, Meeting of the Rubber Division of the American Chem. Soc., October 1994에서, 예를 들어 Quantachrome Instruments, AUTOSORB-1, AS1 WinVersion 1.50, Operating Manual, P/N　05061, Quantachrome Instruments 2004, Florida, USA, pages 71 ff 부분을 참고한다.
본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 활성탄의 높은 미세다공성에 기초하여, 그것은 동시에 높은 미세기공 비표면적 비율을 가진다. 미세기공 비표면적 비율, 즉 25Å 이하, 바람직하게 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공에 의해 점유된 표면적 비율은 활성탄의 총 비표면적(BET)을 기준으로 적어도 70%, 더 구체적으로 적어도 75%, 바람직하게 적어도 80%, 더 바람직하게는 적어도 85%이다. 더 구체적으로, 이 미세기공 표면적 비율은 70% 내지 95%, 더 구체적으로 75% 내지 95%, 바람직하게 80% 내지 90%의 범위이다.
미세다공성에 기초하여, 본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 활성탄은 동시에 큰 미세기공 표면적을 가진다. 더 구체적으로, 카본블랙법에 의한 미세기공 표면적(즉, 25Å 이하, 바람직하게 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된 미세기공 표면적)이 적어도 400 ㎡/g, 더 구체적으로 적어도 800 ㎡/g, 바람직하게 적어도 1000 ㎡/g, 더 바람직하게 적어도 1200 ㎡/g이다. 한 바람직한 구체예에 따르면, 이 미세기공 표면적은 400 내지 1750 ㎡/g, 더 구체적으로 800 내지 1500 ㎡/g, 바람직하게 1000 내지 1400 ㎡/g, 더 바람직하게 1100 내지 1300 ㎡/g의 범위이다.
본 발명에 따르면, 활성탄으로서 35Å 이하, 바람직하게 30Å 이하, 더 바람직하게는 25Å 이하의 평균 기공 직경(중간 기공 직경)을 가진 미세다공질 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 이 평균 기공 직경은 15 내지 35Å, 더 구체적으로 15 내지 30Å, 바람직하게 15 내지 25Å의 범위이다.
본 발명에 따라서 바람직하게 사용되는 활성탄의 밀도에 관해서, 사용된 활성탄의 겉보기 밀도는 일반적으로 700 내지 975 g/㎤, 더 구체적으로 750 내지 950 g/㎤, 바람직하게 800 내지 900 g/㎤의 범위이다. 한편, 사용된 활성탄의 벌크 밀도는 300 내지 900 g/㎤, 더 구체적으로 350 내지 800 g/㎤, 바람직하게 400 내지 750 g/㎤의 범위이다.
특히 우수한 효능을 위해서는 사용된 활성탄이 40% 내지 70%, 더 구체적으로 45% 내지 65%, 바람직하게 50% 내지 60%의 총 다공성을 가지는 경우가 유리하다.
활성탄으로서 0.1 내지 2.5 ㎤/g, 더 구체적으로 0.2 내지 2.0 ㎤/g, 바람직하게 0.3 내지 1.5 ㎤/g, 더 바람직하게는 0.4 내지 1.0 ㎤/g 범위의 총 기공 비체적을 가진 활성탄을 사용하는 것이 독창적으로 바람직하다. 이 경우 36Å 이하의 기공 직경을 가진 기공의 비율은 적어도 65%, 더 구체적으로 적어도 70%, 바람직하게 적어도 75%이며, 95% 이하, 더 구체적으로는 90% 이하의 값에 도달할 수 있다.
본 발명에 따라서 특히 적합하며, 상기 언급된 특성 및 세목을 만족하는 미세다공질 활성탄이, 예를 들어 Blucher GmbH(Erkrath, 독일) 또는 AdsorTech GmbH (Premnitz, 독일)에서 판매된다.
흡착 성능을 증가시키기 위해서 본 발명에 따라서 사용된 활성탄을 함침시킬 수 있다. 이것은 당업자에게 이미 공지된 내용이다.
이런 종류의 함침물은, 예를 들어
(i) 금속, 바람직하게 구리, 은, 카드뮴, 백금, 팔라듐, 로듐, 아연, 수은, 티타늄, 지르코늄, 몰리브데늄 및/또는 알루미늄, 더 구체적으로는 이들의 이온 및/또는 염;
(ii) 효소;
(iii) 염기성 화합물, 더 구체적으로는 유기 염기, 예를 들어 유기아민;
(iv) 산성 화합물, 더 구체적으로는 염산 및 황산 화합물 또는 자유 유기산 또는 무기산; 및
상기 언급된 함침물의 혼합물
로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
함침된 활성탄이 사용되는 경우, 일반적으로 함침은 활성탄을 기준으로 0.01중량% 내지 30중량%, 바람직하게 0.1중량% 내지 20중량%, 더 바람직하게 1중량% 내지 15중량%, 매우 바람직하게는 1중량% 내지 10중량%의 양으로 활성탄에 적용된다.
어떤 경우, 상기 언급된 함침 화합물은 어떤 취기제 및/또는 독성물의 촉매 분해 및/또는 이들의 가속된 분해 및/또는 이들의 가속된 흡착을 허용한다.
본 발명의 더 이상의 유리한 특성, 양태 및 특징들은 이후 도면에 도시된 실시예의 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1A는 본 발명의 한 구체예에 따른 본 발명의 폼 재료 스톡의 도식적 단면을 나타낸다.
도 1B는 도 1A에 제시된 본 발명의 폼 재료 스톡의 층 구조의 확대된 단면을 나타낸다.
도 1A는 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡(1)의 도식적 단면도로서, 이것은 특히 공기 정화 및/또는 공기 여과 목적에 적합하며, 바람직하게는 건축자재 등으로서 천장 및 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치, 환기축에 설치된다.
도 1B의 확대된 단면에서 분명한 대로, 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡(1)은 기체-투과성, 더 구체적으로 공기-투과성 매트형 3-차원 지지체(2)를 가지며, 지지체(2)는 개방-셀 또는 개방-기공 폼, 더 구체적으로는 폼 재료로서 형성된다. 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료(3)가 지지체(2)에 제공되거나 또는 흡수되며, 취기제-수착 및/또는 독성물-수착 재료(3)는 유형의 수착성 입자에 기초한 취기제-수착 및/또는 독성물-수착, 더 구체적으로 취기제-흡착 및/또는 독성물-흡착 수착제로서 형성되고, 수착성 입자는 지지체(2) 상에, 더 구체적으로 폼, 더 구체적으로 폼 재료의 셀 또는 기공(4)의 벽 상에 고정된다.
도면에 도시된 구체예에 관한 좀더 상세한 내용은 본 발명의 폼 재료 스톡에 대한 상기 일반적인 정보를 참고할 수 있으며, 본 발명에 따르면 이 정보는 도면에 도시된 구체예에 관하여 동등하게 적용된다.
본 발명의 폼 재료 스톡과 관련된 다수의 이점이 있으며, 이들은 단지 예시로서 아래 제시될 수 있다.
본 발명에 따른 폼 재료 스톡은 독성물 및/또는 취기제의 방출물을 제거하는 것과 관련하여, 더 구체적으로 흡착에 의해서 제거하는 것과 관련하여 여러 가지의 보편적인 용도를 허용한다. 하기 더 개략된 대로, 본 발명에 따른 폼 재료 스톡은 가능한 보편적인 용도들에서 거의 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 폐쇄된 공간, 빌딩, 차량 등에서 독성물 및/또는 취기제의 방출물을 제거하기 위해서 거의 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 설명된 대로, 본 발명의 폼 재료 스톡은 독성물 및 취기제의 방출물과 관련하여 높은 흡착 용량을 제공한다. 이 재료를 사용하면, 흡착 용량이 고갈된 후에 전체 폼 재료 스톡을 열 탈착 처리함으로써 쉽게 재생될 수 있다. 이 방식으로 사용 후에 본 발명에 따른 폼 재료 스톡이 쉽게 재이용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 폼 재료 스톡에 의해 제공되는 흡착 용량은 일반적으로 충분히 커서 고갈된다고 해도 매우 긴 적용 기간이 지나고 나서야만 흡착 용량이 고갈될 것으로 예상된다.
상기 설명된 대로, 본 발명의 폼 재료 스톡은 보편적인 사용의 가능성을 허용한다.
따라서, 본 발명은 - 본 발명의 제 2 양태에 따라서 - 독성물 및/또는 취기제의 방출물을 제거하기 위한, 더 구체적으로는 폐쇄된 공간, 빌딩, 차량 등에서, 더 구체적으로는 흡착에 의해서 제거하기 위한 본 발명의 상기 설명된 폼 재료 스톡의 사용을 제공한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 폼 재료 스톡은, 예를 들어 독성물 및/또는 취기제에 노출된 공간에서 독성물 및/또는 취기제를 제거하는데 적합하다.
더욱이, 본 발명에 따른 폼 재료 스톡은 실내 공기 개선 및/또는 실내 공기 상태 개선에 적합하다.
독성물 및/또는 취기제의 방출물의 제거는 독성물 및/또는 취기제에 노출된 실내에서 독성물 및/또는 취기제를 단순히 제거할 목적, 독성물 및/또는 취기제에 노출된 실내를 보수할 목적, 또는 실내 공기를 개선하거나 또는 실내 공기 상태를 개선할 목적에서 일어날 수 있다. 그러나, 또한, 어떤 건축학적 보존을 목적으로 할 수도 있는데, 더 구체적으로는 실내 공기로 방출되는 독성물 및/또는 유해물로 빌딩 구조가 오염되는 것을 방지하기 위한 목적이 있을 수 있다(예를 들어, 드라이클리닝 구역, 화학공장, 실험실 등에서).
예로서, 본 발명의 폼 재료 스톡은 실내 공기 정화 및/또는 실내 공기 여과를 위해 사용될 수 있으며, 더 구체적으로 반도체 제작실에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 매트형 폼 재료 스톡은 건축자재 등으로서 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치(예를 들어, 에어-컨디셔닝 시스템), 환기축에 설치하여 사용될 수 있다.
상기 설명된 대로, 본 발명의 매트형 스톡은 그것의 보편성 및 흡착 용량에 기초하여, 더 구체적으로 흡착 효능과 관련하여 광범한 용도를 허용한다. 예를 들어, 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡은 전동차 승객 객실이나 항공기에서 공기 여과를 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡은, 예를 들어 빌딩에서 또는 환경보호와 관련하여 취기제 및/또는 독성물 정화에 적합하다. 수착성 입자의 높은 로딩 수준의 결과로서 본 발명의 폼 재료 스톡의 높은 성능이 제공된다. 지지체의 높은 공기 투과성의 결과로서 높은 여과 효능이 달성된다. 본 발명의 매트형 폼 재료 스톡의 다목적성에 기초하여, 본 발명에 따른 매트형 폼 재료 스톡은 여러 형상의 형태(원형, 각진형 등)로 사용될 수 있으며, 따라서 보편적인 설치가 가능하다. 동시에 본 발명의 폼 재료 스톡은 또한 이동식 여과 용도에 적합하다. 더욱이, 본 발명의 폼 재료 스톡은 상기 설명된 타입의 고정된 용도에도 똑같이 적합하다.
본 발명의 더 이상의 구체예, 변형 및 변화는 설명을 읽음으로써 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 쉽게 실현될 수 있음이 자명하다.
본 발명은 실시예와 관련하여 하기 예시되지만, 이들은 본 발명을 어떤 식으로도 제한하지 않는다.
실시예 1: 흡착성 입자로서 미세다공질 활성탄을 사용한 흡착성을 가진 독창적인 매트형 폼 재료 스톡의 제조
두게 20mm, 치수 20cm x 20cm, 다공도(다공성) 약 12 내지 14 ppi(폼 재료의 평균 셀 직경 또는 기공 직경: 약 2mm), 그리고 밀도가 약 40 kg/㎥인 그물형 개방-기공(개방-셀) 폴리우레탄 폼 재료를 이소시아네이트-반응형 폴리우레탄 접착제와 함께 발포하고(발포 효과: 100%), 이어서 수착성 입자를 다양한 양으로 로딩한다 (실시예 1A: 30중량%; 실시예 1B: 40중량%; 실시예 1C: 55중량%; 실시예 1D: 70중량%; 실시예 1E: 80중량%, 모든 중량 퍼센트는 전체 재료를 기준으로 한다).
사용된 취기제-흡착 및/또는 독성물-흡착 재료는 활성탄 구체 형태의 미립자 활성탄으로서, Blucher GmbH(Erkrath) 및 Adsor-Tech(Premnitz)로부터 상업적으로 입수할 수 있다(사용된 미세다공질 활성탄 구체의 제품 데이터: 평균 활성탄 구체 직경 약 0.55mm, BET 표면적 약 1580 ㎡/g, 흡착 체적 Vads 약 430 ㎤/g, 미세기공 체적 비율 60% 이상, Gurvich 법에 의한 총 기공 체적 0.70 ㎤/g 이상, 미세기공 비표면적 비율 80% 이상, 카본블랙법에 의한 미세기공 표면적 약 1280 ㎥/g, 평균 기공 직경 20Å 이하, 총 다공성 약 55%, 활성 구체 당 파열 압력 약 10 뉴턴, 요오드가 1400 mg/g 이상, 부탄 흡착 35% 이상).
접착제의 가교반응에 대하여, 먼저 100℃에서 1시간 동안 전체적으로 경화시키고, 이어서 실온에서 공기 중에서 5시간 동안 경화시켜, 기공 벽에 활성탄 입자가 고정된 경화된 폼 재료 스톡을 얻는다.
이로써 미세다공질 활성탄 입자가 상이한 양으로 로딩된 흡착성을 가진 독창적인 매트형 폼 재료 스톡이 제조된다(실시예 1A 내지 1E).
실시예 2: 수착성 입자로서 중간-/ 거대다공질 활성탄을 사용한 흡착성을 가진 독창적인 매트형 폼 재료 스톡의 제조
상당히 덜 미세다공질이고 더 조대한 과립으로서 더 큰 입자 직경을 지닌 실시예 1과는 다른 활성탄을 사용하여 실시예 1을 반복한다(사용된 중간-/거대다공질 활성탄 구체의 제품 데이터: 평균 활성탄 구체 직경 약 1.5mm, BET 표면적 약 1500 ㎡/g, 흡착 체적 Vads 약 480 ㎤/g, 미세기공 체적 비율 40% 이하, 미세기공 비표면적 비율 30% 이하, 평균 기공 직경 40Å 이상, 총 다공성 약 50%, 활성 구체 당 파열 압력 약 1 뉴턴, 요오드가 1000 mg/g, 부탄 흡착 20% 이하). 이 실시예에서 사용된 활성탄 역시 상업적으로 입수할 수 있다(예를 들어, Kureha 또는 Rohm & Haas Company로부터).
이로써 역시 흡착성을 가진 독창적인 매트형 폼 재료 스톡이 제조되는데, 실시예 1과 다른 점은 중간기공 및 거대기공 체적 비율과 중간기공 및 거대기공 표면적 비율이 높은 더 조대한 미립자 활성탄을 로딩한다는 것이다.
실시예 3: 상이한 물리화학적 측정 및 평가 수행
상기 설명된 실시예 1 및 2에서 제조된 독창적인 폼 재료 스톡에 대해 흡착 효능 및 여러 물리화학적 데이터와 관련한 다양한 측정을 수행하며, 이것을 아래의 표에 요약한다.
미세한 과립으로 된 미세다공질 활성탄을 상기 언급된 비율(실시예 1)로 사용함으로써 조대 미립자 중간-/거대다공질 활성탄을 사용한 것에 비하여 상당히 증가된 흡착 효능의 달성이 가능하다는 것이 분명하다. 그러나, 미세다공질 활성탄을 사용했을 때 얻어진 흡착 성능이 상당히 증가되기는 하지만, 더 조대한 과립 활성탄 입자를 사용했을 때 달성된 결과도 역시 충분하다.
실시예들은 미세다공질 활성탄의 선택 및 폼 재료의 평균 기공 직경 대 수착 성 입자의 평균 입자 직경의 비를 설정함으로써 흡착 효능, 더 구체적으로 흡착 역학 및 흡착 성능에 대하여, 그리고 여과 효능에 대하여 목표한 제어력를 발휘하는 것이 가능하다는 것을 증명한다. 또한, 실시예들은 수착성 입자에 관한 최적 로딩이 40중량% 내지 80중량%의 범위에서 달성된다는 것을 나타낸다.
실시예 1A 1B 1C 1D 1E 2A 2B 2C 2D 2E
압력강하
0.35 m/s에서 압력강하
(ISO 11155-1) [Pa]
0.7 m/s에서 압력강하
(ISO 11155-1) [Pa]
1.0 m/s에서 압력강하
(ISO 11155-1) [Pa]
1.5 m/s에서 압력강하
(ISO 11155-1) [Pa]
< 8

< 20

< 35

< 70
< 8

< 22

< 37

< 75
< 10

< 25

< 40

< 80
< 10

< 25

< 40

< 80
< 10

< 25

< 40

< 80
< 15

< 25

< 40

< 85
< 15

< 25

< 43

< 85
< 18

< 28

< 45

< 90
< 20

< 30

< 47

< 95
< 20

< 30

< 47

< 95
톨루엔 흡착 성능
(ISO 11155-2,
10 ppm 톨루엔, 23℃,
50% 상대습도)
0.35　m/s에서
초기 돌파 [%]
0.73　m/s에서
초기 돌파 [%]
0.35 m/s에서 10% 돌파에
걸린 시간 [h]
0.35 m/s에서 50% 돌파에
걸린 시간 [h]
0.73 m/s에서 10% 돌파에
걸린 시간 [h]
0.73 m/s에서 50% 돌파에
걸린 시간 [h]



< 10

< 15

> 5

> 12

> 4

> 10



< 5

< 10

> 7

> 15

> 5

> 12



< 2

< 3

> 10

> 18

> 9

> 15



< 1

< 1

> 12

> 20

> 10

> 17



< 1

< 1

> 15

> 20

> 12

> 17



< 20

< 25

> 2

> 5

> 1

>3



< 15

< 20

> 4

> 7

> 3

> 5



< 15

< 15

> 5

> 8

> 3

> 6



< 9

< 9

> 7

> 10

> 5

> 10



< 7

< 8

> 10

> 15

> 6

> 12
인화성
( DIN 53438,
파트 　2 및 3)
인화성, 가장자리 [부류]
인화성, 나머지 재료(표면) [부류]


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1


K1
F1
폼 재료의 평균 기공 직경 대 활성탄의 평균 입자 직경의 비 약
3.6		 약
3.6		 약
3.6		 약
3.6		 약
3.6		 약
1.3		 약
1.3		 약
1.3		 약
1.3		 약
1.3

Claims (33)

  1. 공기 정화 및/또는 공기 여과를 목적으로 하는 매트형 폼 재료 스톡(1)으로서,
    - 폼 재료 스톡(1)이 공기-투과성 매트형 3-차원 지지체(2)를 포함하고, 지지체(2)는 개방-셀 또는 개방-기공 폼 재료로서 형성되고,
    - 지지체(2)에 취기제-수착 및 독성물-수착 재료(3)가 제공되거나 또는 흡수되고, 취기제-수착 및 독성물-수착 재료(3)는 활성탄 형태의 0.01 내지 2.0mm 범위의 평균 입자 직경을 갖는 분리된 과립형 수착성 입자에 기초한 취기제-흡착 및 독성물-흡착 수착제로서 형성되며, 수착성 입자는 지지체(2) 상에 고정되고, 활성탄은 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된, 체적 비율이 적어도 60%인 미세기공을 가지고, 그리고
    - 지지체(2)로서 사용된 개방-셀 또는 개방-기공 폼 재료의 평균 기공 직경 대 수착성 입자의 평균 입자 직경의 비가 1.5 내지 7의 범위인 것을 특징으로 하는 매트형 폼 재료 스톡(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 지지체(2)는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 염화폴리비닐, 폴리이소시아누레이트, 및 포름알데히드 수지로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유기 폴리머에 기초한 개방-기공 또는 개방-셀 폼 재료인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  3. 제 1 항에 있어서, 지지체(2)는 폴리우레탄 또는 폴리올레핀에 기초한 개방-기공 또는 개방-셀 폼 재료이고, 지지체 (2)는 1 내지 5mm의 평균 기공 직경을 가진 개방-기공 또는 개방-셀 폼 재료인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  4. 제 1 항에 있어서, 지지체(2)는 열 경화 또는 화학적 경화 또는 열 및 화학적 경화에 의해서 강화되거나 경화되거나 강화 및 경화된 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  5. 제 4 항에 있어서, 지지체(2)는 화학적 경화제로 함침된 다음 경화되며, 이때 경화제는 수착성 입자를 고정하는 작용도 하는 접착제 또는 다른 접합 조성물인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  6. 제 1 항에 있어서, 수착성 입자가 접착제 형태의 접합 조성물에 의해서 지지체(2)에 고정된 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  7. 제 1 항에 있어서, 수착성 입자는 구형 형상을 가지며, 이때 평균 입자 직경은 0.05 내지 1.0mm의 범위이고, 지지체(2)로서 사용된 개방-셀 또는 개방-기공 폼 재료의 평균 기공 직경 대 수착성 입자의 평균 입자 직경의 비가 1.5 내지 6의 범위인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  8. 제 1 항에 있어서, 취기제-수착 및 독성물-수착 재료(3)는 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된, 체적 비율이 활성탄의 총 기공 체적을 기준으로 적어도 65%인 미세기공을 가지는 활성탄인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  9. 제 1 항에 있어서, 취기제-수착 및 독성물-수착 재료(3)는 카본블랙법에 따라서 측정한 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된, 체적이 0.40 ㎤/g 내지 0.80 ㎤/g 범위의 미세기공을 가지는 활성탄이고, 취기제-수착 및 독성물-수착 재료(3)는 카본블랙법에 따라서 측정한 20Å 이하의 기공 직경을 가진 기공으로 형성된, 표면적이 800 ㎡/g 내지 1,500 ㎡/g 범위인 미세기공을 가지는 활성탄인 것을 특징으로 하는 폼 재료 스톡.
  10. 제 1 항에 정의된 매트형 폼 재료 스톡의 사용을 포함하는, 폐쇄된 공간, 빌딩, 차량, 또는 항공기에서 흡착에 의하여 독성물 및/또는 취기제의 방출물을 제거하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 매트형 폼 재료 스톡을 건축자재로서 천장 및 천장 시스템, 벽 및 벽 시스템, 에어-컨디셔닝 장치, 또는 환기축에 설치하는 것을 특징으로 하는 방법.
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