KR101147018B1 - 1액형 제습제용 조성물, 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 제습로터 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1액형 제습제용 조성물, 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 제습로터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물은 제습 보강용 폴리머, 고분자계 그물망구조 수지, 액상 안정화제, 점성 보강제, 표면 경화제, 흡습 보강제 및 용매를 포함하며, 이로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습로터는 80℃ 이하의 저온열원을 사용하여 재생부를 재생함으로써, 80℃ 이하의 저온열원을 사용하여 재생부를 재생하는 제습 및 공기 조화, 건조 등의 환경에 있어 에너지 절감 및 저비용, 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 우수한 제습 성능을 발휘할 수 있다.

Description

1액형 제습제용 조성물, 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 제습로터 및 그의 제조방법{Mono Fluid Type Composition for Dehumidifying Agent, Desiccant Rotors Comprising Polymer Based Substrate Treated by the Composition and Method for Manufacturing the Rotors}

본 발명은 1액형 제습제용 조성물, 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습로터 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 고분자계 그물망구조 수지를 포함시킨 1액형 제습제형 조성물, 이로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습로터 및 그의 제조방법으로, 이를 제습장치에 적용하여 습공기의 흡습 효율을 극대화시킨 것이다.

통상 공기조화(Air Conditioning)는 온도, 습도 및 기류, 박테리아, 먼지, 유해가스 등의 조건을 실내에 있는 사람이나 물품에 대하여 가장 좋은 조건으로 유지하는 것을 말하며, 그 중에서 핵심적인 공기조화의 기능은 온도 조절에 관한 냉난방(Cooling & heating), 습도 조절에 관한 제습(Dehumidification) 및 가습(Humidification) 등이 있다.

제습로터는 제습냉방시스템의 가장 중요한 구성요소로서, 종래에는 실리카겔이나 제올라이트 등의 무기계 제습제로 처리한 무기섬유지를 벌집모양의 미소구조체를 가지도록 함침시키거나 골판지처럼 생긴 성형지에 코팅한 후에 이를 감아 말아서 휠 형태로 제작된 것이며, 상기 제습로터는 습기의 교환뿐만 아니라, 이로 인한 잠열의 흡수 및 방출 등 열전달과 물질전달이 동시에 발생하는 매우 어려운 시스템이다.

제습로터를 설명하기 위해 제습로터를 개략적으로 나타낸 도 1 및 도 2를 참조하면, 제습로터(100, 200)는 제습부(120, 220)와 재생부(110, 210)를 포함하며, 제습로터(100, 200)는 통상적으로 Munters사에서 제안한 이래로 원통 형태를 가지며, 그 내부는 공기가 통과할 수 있는 벌집형 구조로 형성되며, 제습로터(100, 200)의 공기통로를 이루는 벽 부분에는 실리카겔, 제올라이트 등의 무기계 제습제가 처리되어 있고, 이러한 제습제는 제습로터(100, 200)를 통과하는 공기 중의 습기를 흡착하여, 그 공기의 습도를 낮추게 된다.

제습로터에 사용되는 제습제는 주변의 수증기를 끌어들여 결합함으로서 주변의 습기를 제거하는 것으로, 장마철이나 습기를 제거하는 장소에 널리 사용되고 있으며, 종래에 널리 사용되어 있는 것은 실리카겔이나 제올라이트 등의 무기계 제습제이다. 그러나, 무기계 제습제는 여러가지 문제점으로 인해 80℃ 이하의 저온열원을 사용하여 재생부를 재생하는 제습 및 공기 조화 시스템 또는 건조시스템 등에 있어서는 양호한 제습성능을 발휘해오지 못한 것이 현실이었다.

그 일례로서, 일본특허출원 제1999-288341호에서는 실리카겔 제습제 사용시, 흡착은 발열반응으로서 기존 실리카겔 제습제의 흡착열이 물의 응집열의 약 1.3 내지 1.6배로서 큰 편으로서 재료의 상대습도가 낮은 경우에는 제습할 수 있는 수분량도 감소하며 흡착열이 큰 경우에는 흡착분자의 탈착/ 재생시에 필요한 열량도 커지므로 재생온도를 올려서 운전해야 하지만 그렇지 못하므로 시스템 성능저하가 일어나는 단점을 지적하였고, 이를 극복하기 위해 나노세공구조의 실리카겔을 제안하였으나 실리케이트 복합체의 함침 등에 따른 제습로터 제조공법이 매우 복잡하여 제조비용이 많이 소요되는 등의 단점을 보이고 있다.

일본특허출원 제2000-77958호에서는 친수성관능기를 가진 제습제가 흡착열을 많이 발생시키므로 활성탄 또는 제올라이트 등의 무기계 제습제에 소수성 재료를 선택하여 고온공기 송풍으로 재생시 물분자가 재료의 세공에서 이탈, 비산이 용이하여 재생효율을 높여주는 것을 제안을 하고 있으나, 고에너지 소모가 필수적으로 일어나는 단점을 노출하고 있으며, 일본특허출원 제2000-271854호에서는 탄소질 다공재를 적용하였고, 일본특허출원 제2001-57262호에서는 흡착제를 적용하였으나 둘다, 일본특허출원 제1999-288341과 마찬가지의 심각한 단점을 노출하고 있다.

이와 같은 단점을 개선하기 위해, 고분자계 제습제가 거론되어 왔고 1977년 경 미국 농무부 소속 한 연구소에서 옥수수 녹말을 이용한 천연 고분자계 제습제에 대한 연구가 진행된 이래 폴리아크릴로니트릴을 알칼리로 가수분해하여 염 형태로 만들어 흡수성을 획기적으로 개선시킨 고분자계 고흡습성 수지를 발전시켜 왔으며, 이와 같은 고분자계 제습제는 상기와 같은 실리카겔, 제올라이트 등의 무기계 제습제의 단점을 충분히 극복할 수 있는 제안으로 각광받아 오고 있고, 대한민국특허 출원 제1989-0008262호에서는 부분중화 아크릴산으로서 카복실기가 20 내지 50%인 나트륨염으로 중화된 폴리아크릴산계의 고흡수성 폴리머 중합방법을 제안하고 있고, 일본특허 공개번호 제2005-21840호에서는 염 타입의 카복실기를 함유한 유기고분자 고흡수성폴리머로 된 제습제를 제안하고 있으나, 둘 다 초기 제습능력은 우수한 반면 제습/ 재생이 지속적으로 반복되면서 오랜기간 사용하는 제습로터 환경에서는 제습제 처리를 한 제습로터 코어가 분리되거나 처리된 제습제가 탈락하는 등으로 인해 제습성능이 급격히 떨어지는 등의 매우 취약한 제습능력을 보이고 있어 내구성에 심각한 문제점을 노출하고 있다.

이에 본 발명의 첫 번째 기술적 과제는 이상에서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하여 우수한 제습성능과 함께 제습제의 내구성을 개선시킬 수 있는 1액형 제습제용 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 두 번째 기술적 과제는 우수한 제습성능과 함께 제습제의 내구성을 개선시킬 수 있는 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 제습로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 세 번째 기술적 과제는 우수한 제습성능과 함께 제습제의 내구성을 개선시킬 수 있는 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 제습로터의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제습 보강용 폴리머; 고분자계 그물망구조 수지; 액상 안정화제; 표면 경화제; 점성 보강제; 흡습 보강제; 및 용매를 포함하는 1액형 제습제용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물에 있어서, 제습 보강용 폴리머 100중량부에 대해 고분자계 그물망구조 수지 20 내지 60중량부, 액상 안정화제 3 내지 20중량부, 표면 경화제 0.001 내지 10중량부, 점성 보강제 3 내지 15중량부, 흡습 보강제 5 내지 50중량부 및 용매 50 내지 150중량부가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 제습 보강용 폴리머로는 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄 또는 폴리비닐알콜이 사용될 수 있으며, 상기 고분자계 그물망구조 수지로는 이온교환수에 담지되는 경우 자신의 중량보다 5배 이상 흡수하는 특성을 갖는 고흡습성 수지, 예를 들면, 전분 그라프트 공중합체, 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 또는 변성된 친수성 폴리아크릴레이트가 포함된다.

또한, 상기 표면 경화제로는 다가 알코올 화합물; 에폭시 화합물; 다가 아민 화합물; 다가 아민 화합물과 할로에폭시 화합물의 축합물; 옥사졸린 화합물; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리딘 화합물; 다가금속염; 알킬렌 카보네이트 화합물 및 이의 유사체로 이루어진 군에서 일종 이상 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제습로터에 있어서, 제습 보강용 폴리머; 고분자계 그물망구조 수지; 액상 안정화제; 점성 보강제; 표면 경화제; 흡습 보강제; 및 용매를 포함하는 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습로터를 제공한다.

본 발명에 따른 제습로터에 있어서, 상기 고분자 기재로는 열가소성 고분자계 유기섬유인 것이 바람직하며, 상기 열가소성 고분자로는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 세 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제습 보강용 폴리머; 고분자계 그물망구조 수지; 액상 안정화제; 점성 보강제; 표면 경화제; 흡습 보강제; 및 용매를 포함하는 1액형 제습제용 조성물을 상분리없이 분산시켜 1액형 제습제 용액을 제조하는 단계; 상기 1액형 제습제 용액으로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습지를 제조하는 단계; 상기 제습지에 벌집구조를 부여하는 단계; 및 상기 벌집구조가 부여된 제습지를 재단 및 권취하는 단계를 포함하는 제습로터의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물이 적용된 제습로터는 80℃ 이하의 저온열원을 사용하여 재생부를 재생함으로써, 80℃ 이하의 저온열원을 사용하여 재생부를 재생하는 제습 및 공기 조화, 건조 등의 환경에 있어 에너지 절감 및 저비용, 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 우수한 제습 성능을 발휘하며, 특히 저온열원을 사용함에 따라 열병합발전소에서 발생하는 폐열을 이용한 저온수의 이용 등을 통해 계절에 관계없이 이용할 수 있고, 이에 따라 열병합발전소의 가동율을 연중 일정하게 유지할 수 있고 제습 및 냉각을 위해 기존의 온수 배관외에 별도의 배관을 설치할 필요가 없으므로, 제습 및 공기조화를 위한 폐열의 활용이 용이하고 경제적인 장점이 있다.

또한, 종래 무기계 제습제를 적용하는 경우 복잡한 제조공정과 유기용제 등의 사용으로 친환경적이지 못하지만, 본 발명은 고분자계 그물망구조 수지를 함유한 1액형 제습제 및 물을 기본용제로 하고 이로 처리된 고분자계 기재를 제조하여 친환경 저탄소 제조공법이라는 장점이 있다.

도 1은 제습로터의 일반적인 제1 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제습로터의 일반적인 제2 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 벌집구조가 부여된 제습지의 단면을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물은 제습 보강용 폴리머; 고분자계 그물망구조 수지; 액상 안정화제; 점성 보강제; 표면 경화제; 흡습 보강제; 및 용매를 포함한다.

본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물에 있어서, 제습 보강용 폴리머는 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜 및 등등이며, 상기 제습 보강용 폴리머는 1액형 제습제용 조성물의 다른 성분들의 함량을 결정하는 기준 물질이 되며, 100 중량부를 기준으로 한다.

또한, 상기 고분자계 그물망구조 수지는 통상 고흡습성 수지로 지칭되며, 이들은 통상 백색의 분말로서 물 속에 들어가면 순간적으로 물을 흡수하고 팽윤되어 겔화되는 성질을 갖고 있으며, 뭉쳐 있는 고분자 내부구조가 팽창하게 되어 고분자 내에 전하를 가진 친수성기의 증가에 비례하여 고분자 내부구조간의 팽창과 함께 더 많은 함량의 물분자를 수용할 수 있게 된다. 고흡습성 수지는 이온 교환수에 담궜을 때 액체를 자신의 중량보다 5배 이상, 바람직하게는 50 내지 1000배 흡수할 수 있는 정도의 흡습성을 갖는 수지를 말한다.

주로 가교결합된 형태를 띄고 있으며, 이들의 실예로는 전분 그라프트 공중합체, 가교결합된 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 유도체, 변성된 친수성 폴리아크릴레이트 및 등등이 있으며, 더 구체적으로는 가수분해된 전분-아크릴로니크릴 그라프트 공중합체, 중화된 전분-아크릴산 그라프트 공중합체, 비누화된 아크릴산 에스테르-비닐 아세테이트 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴아미드 공중합체, 변성된 가교결합형 폴리비닐알콜, 중화된 자체 가교결합형 폴리아크릴산, 표면경화형 폴리아크릴산, 가교결합된 폴리아크릴레이트 염, 카복실화 셀룰로오스 및 중화된 가교결합 이소부틸렌-말레산 무수물 공중합체 등이 있고, 이들은 수용액중합, 현탁중합, 역상현탁중합 등으로 제조되어 진다. 특히 소디움 아크릴레이트계, 전분/아크릴산계는 그 흡수력이 1000g/g에 달하며 CMC계나 폴리아크릴계는 100 내지 400g/g 정도이며 특히 친수성기가 전하를 가지게 되면 흡수성은 수백배 또는 수천배 이상 증가하게 된다.

상기 고분자계 그물망구조 수지는 그의 화학적인 작용을 통해 친수성을 증대시킬 수 있으며, 이를 위해 카복실기 등이 주로 도입되어 사용될 수 있다. 카복실기를 갖는 단분자 화합물로는 식품첨가제인 아세트산, 락트산, 시트르산, 탈탄산 및 숙신산, 계면활성제인 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아린산, 벤해닉산, 올레산, 리놀렌산, 아라키돈산 및 리시놀렌산, 비타민류의 유기산, 아미노산, 벤조산, 피류릭산, 퓨말산, 말레산, 프로피온산, 비티티릭산 등으로 구성되는 기들 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용하지만, 본 발명에 있어서 카복실기를 갖는 단분자 화합물의 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.

상기 고분자계 그물망 수지는 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 하는 경우 20 내지 60중량부의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량부이다.

상기 액상 안정화제는 주로 계면활성제로써, 두 가지 중요한 기능을 한다. 즉, 첫째로는 액상화하는 동안 수지 및 각종 첨가제 등의 합체를 방지하며 이에 계면활성제가 존재하지 않을 경우 액상화에 방해가 되어 효과적인 액상화를 진행할 수 없게 되며, 둘째로 계면활성제의 양은 수지 및 첨가제들의 적절한 입도 크기를 유지할 수 있게 해준다. 음이온계, 양이온계 또는 비이온계 등의 계면활성제가 사용될 수 있으며, 비이온계 계면활성제가 가장 바람직하지만 비이온계 계면활성제만을 사용하는 것으로 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다. 상기 액상 안정화제는 통상 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 할 때, 3 중량부 내지 20 중량부가 바람직하며, 가장 바람직하게는 10 중량부가 효과적으로, 3 중량부 미만일 경우에는 전술한 효과를 기대할 수 없고, 20 중량부를 초과하는 경우에는 과다한 사용량으로 액상 안정성을 저해할 수 있다.

상기 점성 보강제로는 본 조성물을 고분자계 기재에 처리(예를 들면, 도포)하는 경우 도포 안정성과 도포 흐름성을 좌우하는 역할을 하며, 점성 보강제로서는 통상의 공지된 점성 보강제가 사용되며 천연 점성 보강제로서 천연검, 카복시메틸셀룰로오스 또는 히드록시에틸셀룰로오스 등이 사용될 수 있고, 합성 점성 보강제로서는 알칼리 개질 점성 보강제, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리에틸렌글리콜 등의 베이스를 갖는 것 중에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 선택되어 사용될 수 있으며, 통상 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 할 때, 3 중량부 내지 15 중량부가 바람직하며, 가장 바람직하게는 5 중량부가 효과적이며, 3 중량부 미만일 경우에는 전술한 효과를 기대할 수 없고, 15 중량부를 초과하는 경우에는 과다한 사용량으로 액상 안정성을 저해할 수 있다.

상기 표면 경화제로는 (a) 다가 알코올 화합물, (b) 에폭시 화합물, (c) 다가 아민 화합물, (d) 다가 아민 화합물과 할로에폭시 화합물의 축합물, (e) 옥사졸린 화합물, (f) 모노, 디 또는 폴리 옥사졸리딘 화합물, (g) 다가금속 염, (h) 알킬렌 카보네이트 화합물, 및 (i) 이의 유사체 중 한가지 또는 두 가지 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 예를 들어 미국 특허 제6,228,930호, 제6,071,976호 및 제6,254,990호에 열거된 표면 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 모노프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 디프로필렌글리콜, 2,3,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린, 폴리글리세린, 2-부텐-1,4-디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올 등과 같은 다가 알코올 화합물; 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 글리시돌 등과 같은 에폭시 화합물; 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, 펜타에틸렌헥사아민, 폴리에틸렌이민, 폴리아미드폴리아민 등과 같은 다가 아민 화합물; 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, α-메틸에피클로로하이드린과 같은 할로에폭시 화합물; 상기 언급된 다가 아민 화합물과 할로에폭시 화합물의 축합물; 2-옥사졸리디온 등과 같은 옥사졸리디온화합물; 에틸렌카보네이트 등과 같은 알킬렌카보네이트 화합물; 및 이의 유사체일 수 있으며, 사용되는 다가 알코올은 2개 내지 10개의 탄소원자를 갖는 것이 바람직하고, 3개 내지 8개의 탄소원자를 갖는 것이 더욱 바람직하며, 표면경화제의 사용량은 바람직하게는 통상 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 할 때 0.001 중량부 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 0.01 중량부 내지 5 중량부가 바람직하다.

또한, 표면경화제 구조에 표면경화를 증대시키기 위한 모노머로 치환된 구조의 반응기를 도입하여 사용할 수 있으며, 그 치환체로는 통상의 히드록시, 에폭시, 알콕시, 아실, 아실옥시, 실릴, 실릴옥시, 실란, 카르복실산, 설폰산, 이소시아네이트, 무수물, 알콕시카르보닐, 아릴옥시카르보닐, 이미노에테로, 아미도에테르, 락톤, 락탐, 아미드, 아세탈, 케톤, 케탈, 옥사졸리디논 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 또한, 모노머 중의 상당부분이 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 히드록시펜틸 아크릴레이트, 히드록시헥실 아크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트의 이성질체, 모노-에폭시드를 갖는 아크릴산의 부가물, 2-에폭시 시클로헥산, 글리시돌, 카르보네이트 아크릴레이트 및 아민의 부가물, 폴리에틸렌 옥시드로 캡화된 히드록시에틸 아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥시드로 캡화된 히드록시부틸 아크릴레이트의 이성질체, 폴리프로필렌 옥시드로 연장된 히드록시에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트 글리시딜 에테르, 비닐시클로헥센 옥시드, 알릴 글리시딜 에테르, N-글리시딜 아크릴아미드, 비닐옥시트리메틸실란, 트리메톡시실릴프로필 아크릴레이트, 트리에톡시실릴프로필 아크릴레이트, 디메톡시실릴프로필 아크릴레이트, 디에톡시실릴프로필 아크릴레이트, 디부톡시실릴프로필 아크릴레이트, 디이소프로폭시실릴프로필 아크릴레이트 및 이들의 혼합물, 또는 아크릴산, 베타-카복시에틸 아크릴레이트, 3-비닐벤조산, 4-비닐벤조산, 비닐 아세테이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 4-tert-부틸 벤조에이트, 벌사트산의 비닐 에스테르, 아크릴로일옥시에틸숙시네이트, 말레산, 푸말산, 및 말레산 무수물의 하프산/에스테르, 디아세톤 아크릴아미드, 아크릴로일옥시 에틸 아세토아세테이트, N-비닐카프로락탐, 아크릴아미드, N-히드록시메틸아크릴아미드, 2-N-에틸렌우레아-에틸옥시아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴아미드, n-t-부틸아미노에틸 아크릴레이트, t-부틸 아민 또는 디알킬 아민과 글리시딜 아크릴레이트의 반응으로 수득되는 모노머 및 이들의 혼합물, 또는 아크릴산 무수물, 알케닐 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 비닐 헥사히드로프탈산 무수물 이성질체, 알케닐 숙신산 무수물 및 이들의 혼합물 또는 메틸화 N-메틸올 아크릴아미드, 부틸화 N-메틸올 아크릴아미드, 숙신이미드의 비닐 N-알콕시메틸 유도체, 프탈이미드, N-알콕시메틸 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 무수물, N-알콕시메틸말레이미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 표면경화 부분을 갖는 모노머들로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 흡습 보강제로는 통상의 공지된 흡습제로서 염화물계 흡습제인 염화칼륨, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화리튬, 염화아연 및 할로겐화물계 흡습제인 브롬화물, 요오드화물 등, 오산화인, 실리카겔, 활성알루미나, 제올라이트, 생석회, 해초 등으로부터 생성되는 알긴산, 알긴산염, 카라기닌 등의 증점 다당류 등을 들 수 있으며, 염화물계 흡습제는 강한 조해성을 가짐으로 인해서 흡습량이 아주 크다는 장점이 있으나, 과량 흡수된 수분에 의해 흡습제가 녹게 되어 과잉의 수분이 외부로 누출되는 문제점이 있으나, 본 발명을 통해 상기 문제점을 해결하게 되며, 통상 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 할 때, 5 중량부 내지 50 중량부가 바람직하며, 가장 바람직하게는 20 중량부가 효과적이며, 5 중량부 미만일 경우에는 전술한 효과를 기대할 수 없고 50 중량부를 초과하는 경우에는 과다한 사용량으로 전술한 조해에 의해 과잉의 수분이 외부로 누출되는 문제점을 보이게 되며, 본 발명에 있어서 흡습 보강제는 상기의 흡습 보강제 1종 또는 2종 이상의 조합을 사용함이 바람직하지만 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.

상기 용매로는 벤젠류, 아세톤류, 에스테르, 알코올류, 알데히드류, 에테르, 클로로포름, 할로겐화 탄화수소, 메탄계 탄화수소 등의 각종 휘발성 유기용매 및 수용성 세척제 또는 물 등이 있으나, 휘발성 유기용매는 다양한 형태로 대기에 영향을 주고 있고 특히 오존 등 광화학 스모그의 원인물질뿐만 아니라, 발암성 등의 유해물질, 지구온난화와 성층권 오존층 파괴의 원인물질, 대기중 악취물질로서 지구환경 및 생태계에 영향을 초래하고 있으며, 또한 산성비에 의한 농작물 피해와 삼림피해에도 관여하고 있다는 연구도 보고되고 있는 등의 전 지구적인 환경문제로 부각되고 있으므로, 가급적이면 사용하지 않는 것이 좋으며, 이에 본 발명에서는 주로 수용성 유기용매인 글리세린, 트리메틸올프로판, 폴리에틸렌글리콜 및 특히 물 베이스의 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 물의 종류로는 통상 순수, 증류수, 지하수, 필터수 등이 있으며, 바람직하기로는 일반 원수를 정제하여 높은 순도를 갖도록 처리하며, 그 정화 정도에 따라서 25℃ 온도 보정상태에서 저항치가 0.25 ~ 4MΩ.cm인 순수(pure water)나 저항치가 18.2MΩ.cm이상인 초순수(ultra pure water)를 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명에 있어서 순수나 초순수로 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니며, 통상 제습제 보강용 폴리머 100 중량부를 기준으로 할 때, 50 중량부 내지 150 중량부가 바람직하며, 가장 바람직하게는 100 중량부가 효과적이고, 50 중량부 미만일 경우에는 충분한 용매 효과를 얻을 수 없고, 150 중량부를 초과하는 경우에는 과다한 사용량으로 용액점도가 너무 묽게 되어 원하는 제습제로 도포될 수 없게 된다.

본 발명은 상기와 같이 설명된 성분들로 구성된 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습로터를 제공한다.

상기 제습로터(100, 200)는 도 1 및 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 원통형으로 제습부(120, 220)와 재생부(110, 210)를 포함하며, 그 내부는 공기가 통과할 수 있는 벌집형 구조로 형성되며, 본 발명에 따른 1액형 제습제용 조성물로 처리된 고분자계 기재로부터 원통형으로 제습로터(100, 200)가 제작된다.

상기 고분자계 기재로는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 열가소성 고분자계 유기섬유 소재를 적용한 직물이나 부직포, 필름 등을 제직, 제포, 압출 등의 방법으로 제조하여 사용할 수 있으며, 특히 기재 제조방법에 부응하는 최적의 형상을 선택하는 것이 바람직하며, 그 예로서 부직포 특히 통상의 부직포의 제조기술 중에서 스펀본드법에 의한 장섬유 부직포의 경우 다른 공법으로 제조되는 일반적인 단섬유 부직포보다 강력이 높고 얇은 제품을 생산할 수 있기 때문에 산업용도로 많이 사용되고 있으며, 스펀본드 부직포는 종래의 합성섬유 방사공정과 동일한 방법으로 필라멘트 섬유를 방사하여 부직포를 제조하여 종래의 단섬유 부직포 제조법보다 효율적이고 간편하게 벌키하면서도 고강력의 제품을 제조할 수 있기 때문에, 제습제를 처리하기 위한 제습지로서 바람직한 것이지만, 본 발명에 있어서 제습제를 처리하기 위한 제습지로서 부직포만을 사용하는 것으로 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.

한편, 고분자계 기재에 처리되는 본 발명에 따른 조성물은 고분자계 기재 100 중량부를 기준으로 할 때, 조성물 건조중량이 1 중량부 내지 100 중량부가 바람직하며, 가장 바람직하게는 50 중량부 이하가 효과적이지만, 사용 함량이 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 제습로터는 1액형 제습제용 조성물을 상분리없이 분산시켜 1액형 제습제 용액을 제조하는 단계; 상기 1액형 제습제 용액으로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습지를 제조하는 단계; 상기 제습지에 벌집 구조를 부여하는 단계; 및 상기 벌집 구조가 부여된 제습지를 재단 및 권취하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.

상기 1액형 제습제 용액을 제조하는 단계에서는 용매 중에 상기 설명된 성분들을 첨가하여 교반을 통해 상분리 없는 용액을 제조한다. 예를 들면 프로펠러형 임펠러가 달린 교반기에서 수시간 동안 교반하는 방법이 채용될 수 있다.

이어서, 상기 1액형 제습제 용액으로 처리된 고분자계 기재를 포함하는 제습지를 제조하는 단계에서는 고분자계 기재 100 중량부를 기준으로 할 때, 1액형 제습제 용액의 조성물이 그의 건조중량이 1 중량부 내지 100 중량부의 양으로 도포와 같은 방법으로 처리한 후 건조하여 제습지로 제작될 수 있다.

또한, 상기 제습지에 벌집 구조를 부여하는 단계에서는 상기 건조된 제습지에 콜게이터 등의 장치를 통과시켜 벌집 구조를 부여할 수 있다. 벌집 구조가 부여된 제습지(130)는 도 3에 나타난 바와 같은 단면을 가지게 된다.

상기 벌집 구조가 부여된 제습지로부터 원형의 제습로터 코어를 제조하는 단계에서는 상기 제습지를 재단 및 권취하여 원형의 제습로터 코어를 제조한다. 이때 제습로터 코어의 외경과 폭은 제습로터가 적용되는 제습장치에 따라 결정될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

고분자계 기재로는 방사블록에서 방사된 멀티필라멘트가 연속 연신된 다음, 이동하는 네트컨베이어 상에 웹(Web) 형태로 적층되어 제조되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 스펀본드 부직포를 사용하였고, 제습제 용액을 제조하기 위하여 하기 표 1에 나타난 바와 같이 제습제 보강용 폴리머로서 폴리비닐아세테이트-비닐알콜 공중합체 100 중량부, 액상 안정제로서 비이온성 계면활성제 10 중량부, 점성 보강제로서 폴리에틸렌글리콜 5 중량부, 고분자계 그물망구조 수지로서 표면경화형 폴리아크릴산 30 중량부, 트리에틸렌글리콜계 다가알코올 성분의 표면경화제 0.5 중량부, 용매로서 물 100 중량부, 흡습보강제로서 염화칼슘 20 중량부를 사용하였다.

물 베이스 용매에 유동화된 제습제 보강용 폴리머를 프로펠러형 임펠러가 달린 교반기에서 약 1시간 정도 교반후, 여기에 제습성 물질인 고분자계 그물망구조 수지와 흡습 보강제를 투입하여 약 1시간 정도 더 교반하고, 여기에 액상안정제, 점성보강제 및 표면경화제를 최종적으로 투입하여 약 1시간 정도 추가로 교반하여 상분리 없이 용액을 잘 분산시켜 최종적으로 1액형 제습제 용액을 만들었다. 이어서, 스펀본드 부직포 100 중량부를 기준으로 할 때, 제습제 용액을 그의 건조중량이 50 중량부 되도록 스펀본드 부직포를 처리한 후 재단 및 권취하여 원형의 제습로터 코어를 제조하였다. 또한 제습로터의 제습성능을 하기 표 2와 같이 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 저습도 및 중습도, 고습도 영역에서 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 고루 우수한 제습성능을 나타내었다.

여기서, 제습성능은 제습로터 수납부, 회전 모터부, 흡기구, 송풍팬모터, 재생부, 제습부 등의 통상의 기본적인 장치를 갖추고 있는 제습장치를 항온항습실 (16㎥) 내에 설치하여, 항온항습실 내의 온습도 조건을 20℃ * 20 ~ 80% RH로 설정하고, 24시간 동안 운전한 이후에 하루 동안의 수분 포집량(kg)을 초기 제습능력으로 하고, 한달 동안 운전한 이후에 한달 동안의 수분 포집량(kg)을 내구 제습능력으로 나타내었으며, 초기 제습능력 및 내구 제습능력 모두 시간당 제습능력(kg/hr)으로 표시하였다.

실시예 2

표 2에 나타난 조성을 사용하는 것만 제외하고 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 2에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 저습도 및 중습도, 고습도 영역에서 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 고루 우수한 제습성능을 나타내었다.

실시예 3

표 2에 나타난 조성을 사용하는 것만 제외하고 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 2에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 저습도 및 중습도, 고습도 영역에서 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 고루 우수한 제습성능을 나타내었다.

실시예 4

표 2에 나타난 조성을 사용하는 것만 제외하고 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 2에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 저습도 및 중습도, 고습도 영역에서 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 고루 우수한 제습성능을 나타내었다.

실시예 5

표 2에 나타난 조성을 사용하는 것만 제외하고 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 2에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 저습도 및 중습도, 고습도 영역에서 초기 제습능력 및 내구 제습능력에 있어 고루 우수한 제습성능을 나타내었다.

비교예 1

트리에틸렌글리콜계 다가알코올 성분의 표면경화제를 사용하지 않는 것만 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 3에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 모든 습도 구간에서 초기 제습능력이 그물망구조 수지가 사용된 본 발명에 미치지 못하였고 내구 제습능력도 초기 제습능력에 비해 현저히 떨어지는 불량한 제습성능을 나타내었다.

비교예 2

트리에틸렌글리콜계 다가알코올 성분의 표면경화제를 15중량부 사용하는 것만 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 제습성능을 표 3에 나타내었으며, 상대습도 20 ~ 80%의 모든 습도 구간에서 초기 제습능력이 본 발명에 따른 제습로터의 제습능력에 미치지 못하였고 이는 표면경화제를 과다하게 사용한 결과로 그물망구조를 발현하기 위한 적정 사용량이 있음을 나타내 주는 것이며, 내구 제습능력도 초기 제습능력 수준의 불량한 제습성능을 나타내었다.

비교예 3

실리카겔 100 중량부에 유기용제인 톨루엔을 160 중량부를 혼합하고 응집제로서 폴리염화알루미늄 및 양이온성 폴리아크릴아미이드를 10 중량부 첨가하여 제습제용 슬러리를 만들고 이 슬러리에 벌집구조를 함침후 10℃ ~ 80℃에서 통풍건조하는 과정을 반복한 후에 400℃ ~ 600℃ 에서 1 내지 5시간 소성후 수증기 분위기에서 다시 5시간 정도 처리하고 대기중에 24시간 방치하여 에이징한 후 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 그의 제습성능을 표 3에 나타내었으며, 상대습도 60% 이상의 고습도 구간에서 초기 제습능력이 본 발명에 근접하는 결과를 나타내었으나 내구 제습능력은 오히려 감소하는 불량한 제습성능을 나타내었다.

비교예 4

제올라이트 100 중량부에 유기용제인 톨루엔을 160 중량부를 혼합하고 응집제로서 폴리염화알루미늄 및 양이온성 폴리아크릴아미이드를 10 중량부 첨가하여 제습제용 슬러리를 만들고 이 슬러리에 벌집구조를 함침후 10℃ ~ 80℃에서 통풍건조하는 과정을 반복한 후에 400℃ ~ 600℃ 에서 1 내지 5시간 소성후 수증기 분위기에서 다시 5시간 정도 처리하고 대기중에 24시간 방치하여 에이징한 후 원형의 제습로터 코어를 제조하였고, 그의 제습성능을 표 3와 같이 나타내었으며, 상대습도 40% 이하의 저습도 구간에서 초기 제습능력이 본 발명에 근접하는 결과를 나타내었고 이후 중습도 및 고습도 구간에서는 포화되어 더 이상 제습능력이 증가되지 않는 열악한 결과를 나타내었으며, 내구 제습능력도 초기 제습능력과 유사한 불량한 제습성능을 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
제습제 보강용 폴리머	100	100	100	100	100
고분자계 그물망구조 수지	30	40	50	30	30
표면경화제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
흡습보강제	20	20	20	10	40
액상안정제	10	10	10	10	10
점성보강제	5	5	5	5	5
용매	100	100	100	100	100
pH	7.3	7.3	7.4	7.3	7.4
점도(cps)	2500~3000	2800~3200	2800~3200	2800~3200	2800~3200

상대 습도(%)	초기제습능력(kg)					내구제습능력(kg)
	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
20	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
30	6.5	6.5	6.3	6.5	6.5	6.5	6.5	6.3	6.5	6.5
40	7.0	6.8	7.0	7.0	7.0	7.0	6.8	7.0	7.0	7.0
50	7.3	7.0	7.2	7.2	7.2	7.1	7.0	7.2	7.2	7.0
60	7.5	7.3	7.3	7.3	7.3	7.3	7.2	7.3	7.2	7.2
70	7.6	7.5	7.5	7.5	7.4	7.5	7.5	7.5	7.3	7.2
80	8.0	8.0	8.0	8.0	7.8	7.5	8.0	7.8	7.5	7.5

(저온재생 : 80℃ 조건, 시간당 제습량)

상대 습도(%)	초기제습능력(kg)				내구제습능력(kg)
	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
20	2.0	2.0	2.0	5.0	2.0	2.0	2.0	5.0
30	2.5	3.0	3.0	7.0	2.3	3.0	3.0	6.5
40	3.0	3.5	3.5	7.3	2.5	3.5	3.5	6.8
50	3.5	4.0	4.0	7.3	2.5	4.0	3.7	7.0
60	4.0	4.3	4.5	7.5	2.5	4.1	4.0	7.0
70	4.3	4.5	5.0	7.5	2.3	4.3	4.3	7.0
80	4.5	5.0	6.0	7.5	2.0	4.5	4.5	7.0

(저온재생 : 80℃ 조건, 시간당 제습량)

100, 200 : 제습로터
110, 210 : 재생부
120, 220 : 재습부

Claims (10)

1. 제습 보강용 폴리머; 고분자계 그물망구조 수지; 액상 안정화제; 표면 경화제; 점성 보강제; 흡습 보강제; 및 용매를 포함하되,
   상기 제습 보강용 폴리머는 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄 또는 폴리비닐알콜이고,
   상기 고분자계 그물망구조 수지는 이온교환수에 담지되는 경우 자신의 중량보다 5배 이상 흡수하는 특성을 갖는 고흡습성 수지이고,
   상기 액상 안정화제는 음이온계, 양이온계 또는 비이온계의 계면활성제이고,
   상기 표면 경화제로는 다가 알코올; 에폭시; 다가 아민; 다가 아민과 할로에폭시의 축합물; 옥사졸린; 모노, 디 또는 폴리옥사졸리딘; 다가금속염; 및 알킬렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 이상이고,
   상기 점성 보강제는 천연검, 카복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 알칼리 개질 점성 보강제, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 등의 베이스를 갖는 것 중에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물로부터 선택되고,
   상기 흡습 보강제는 염화물계 흡습제 또는 할로겐화물계 흡습제인
   1액형 제습제용 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   제습 보강용 폴리머 100중량부에 대해 고분자계 그물망구조 수지 20 내지 60중량부, 액상 안정화제 3 내지 20중량부, 표면 경화제 0.001 내지 10중량부, 점성 보강제 3 내지 15중량부, 흡습 보강제 5 내지 50중량부 및 용매 50 내지 150중량부가 사용되는 것인 1액형 제습제용 조성물.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 고흡습성 수지로는 전분 그라프트 공중합체, 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 또는 변성된 친수성 폴리아크릴레이트인 1액형 제습제용 조성물.
   
6. 삭제
7. 제습로터에 있어서,
   제1항, 제2항 및 제5항중 어느 하나의 항에 따른 1액형 제습제용 조성물로 도포된 고분자 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습로터.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 고분자 기재로는 열가소성 고분자계 유기섬유인 제습로터.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 열가소성 고분자로는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 제습로터.
   
10. 제1항, 제2항 및 제5항중 어느 하나의 항에 따른 1액형 제습제용 조성물을 상분리없이 분산시켜 1액형 제습제 용액을 제조하는 단계;
    상기 1액형 제습제 용액으로 도포된 고분자계 기재를 포함하는 제습지를 제조하는 단계;
    상기 제습지에 벌집구조를 부여하는 단계; 및
    상기 벌집구조가 부여된 제습지를 재단 및 권취하는 단계를 포함하는 제습로터의 제조방법.
    

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