KR101312666B1

KR101312666B1 - 가습필터의 가습유도용 볼 및 그 볼 제조방법

Info

Publication number: KR101312666B1
Application number: KR1020110125389A
Authority: KR
Inventors: 공현우
Original assignee: 공현우; 주식회사 에스티
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-09-27
Also published as: KR20130059198A

Abstract

케이스의 내부에 충입되어 인위적으로 공급되는 수분을 흡수하고, 그 흡수된 수분이 인위적으로 공급되는 에어에 의해 기화되어 목적하는 실내를 가습되게 하는 가습필터의 가습유도용 볼 및 그 볼 제조방법에 관한 것으로서, 그 구성은 분말의 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 준비하는 단계; 상기 준비된 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란과 물을 상호 혼합하여 반죽하는 단계; 상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 지름 10 - 40mm 크기의 볼로 성형하는 단계; 상기 성형된 볼을 소성기를 이용하여 900 - 1100℃로 소성처리 하는 단계로 이루어진다.

Description

가습필터의 가습유도용 볼 및 그 볼 제조방법{Manufacturing method for humidification induced ball}

본 발명은 케이스의 내부에 충입되어 물 공급수단에 의해 인위적으로 공급되는 수분을 흡수하고, 그 흡수된 수분이 블로워에 의해 인위적으로 공급되는 에어에 의해 기화되어 목적하는 실내를 가습되게 하는 가습필터의 가습유도용 볼 및 그 볼 제조방법에 관한 것이다.

종래의 세라믹 볼은 단순히 원적외선을 방출하는 특성에 따라 온 열치료기 또는 미용용 및 피부건강용으로 사용하거나 그렇지 않으면 다공성을 갖는 특성에 따라 정수용으로 사용되었다.

상기 미용용 및 피부건강용으로 제조되는 종래의 세라믹 볼 제조방법은 특허 공개번호 2003-0091127호가 제공되어 있으며, 그 구성을 보면 아래와 같다.

-아 래-

황토, 옥, 맥반석, 토르마린(전기석), 제올라이트, 벤토나이트, 일라이트, 운모류, 목화석, 거정석(페그마타이트), 근청석, 천기석(흑주석), 그리고 숯과 같은 천연물 분말이나 합성 원적외선 복사체 분말과 곤교린(소성굴패각 분말로부터 얻은 탄산칼슘), 나노 은, 나노 동, 은 또는 동 함유 이산화티타늄 등과 같은 항균성 세라믹스 분말을 단독으로 혹은 두 종류 이상을 배합기에서 서로 잘 혼합한 후 물을 첨가하여 충분히 배합하고서 토련기나 압축기에서 탈기한 후 커팅기와 성형기에서 볼을 성형한 뒤, 100∼300℃의 건조 공정을 거쳐 세라믹볼을 제조하거나 또는 100∼300℃의 건조 및 500∼1000℃의 소성 공정을 거쳐 세라믹 볼을 제조하는 제 1과정과,

다양한 치료효과를 발휘하기 위하여 라벤다, 장미, 박하, 베르가못, 제라늄 그리고 셀비어 등과 같은 천연향을 에멀젼으로 제조하거나 또는 마이크로캡슐로 제조하였다. 먼저 에멀젼의 제조 공정을 살펴보면, 향료의 종류에 따라 알맞은 유화제를 선택하여 향료에 첨가하여 잘 교반한 후 물을 서서히 첨가하면서 유화하는 역상유화법으로 천연향이 5∼50중량%인 에멀젼을 제조하였으며, 마이크로캡슐의 경우에는 향료에 분산제를 넣고 물을 첨가하면서 잘 교반한 후 캡슐을 만들기 위한 벽체를 첨가하고서 가교반응을 통해 천연향이 3∼50중량%인 마이크로 캡슐을 제조하는 제 2과정과,

이렇게 제조한 세라믹 볼을 10∼100중량%로 묽힌 천연향 에멀젼 용액이나 마 이크로캡슐 용액에 넣고 향의 종류에 따라 5분∼36시간 정도 잘 교반함으로서 충분히 천연향을 세라믹 볼에 흡착시킨 다음 25∼130℃에서 10초∼360분정도 건조한 후 100∼210℃에서 5초∼30분 정도 경화시키거나 또는 건조없이 25∼250℃에서 5초∼600분 정도 경화시킴으로서 다량의 원적외선을 복사하는 향기나는 세라믹 볼을 제조하는 제 3과정으로 이루어진다.

또 정수용으로 사용되는 세라믹 볼은 한국특허 제301562호가 있으며, 이는 건조된 황토분말 60중량부와 맥반석분말 35중량부, 참나무톱밥 5중량부를 혼합기에 넣고 미량의 물을 첨가 후 혼합 반죽하여 금형에서 중앙에 통공이 뚫린 다수의 황토볼을 성형하고, 상기 성형된 황토볼을 60℃의 건조기에서 4시간 건조한 다음, 다시 가열로에 넣어 900℃의 고온에서 8시간 직접 가열하여 제조하는 황토를 주재로 한 물 정화용 볼의 제조방법이 제안되었다.

본 발명의 가습유도용 볼은 케이스의 내부에 충입되어 물 공급수단에 의해 인위적으로 공급되는 수분을 흡수하고, 그 흡수된 수분이 블로워에 의해 인위적으로 공급되는 에어에 의해 기화되어 목적하는 실내를 가습되게 하는 가습필터의 가습유도용 볼을 제조함에 있어 가습의 효율을 향상시킴은 물론, 항균 및 살균 기능을 갖도록 하여 미생물의 번식을 방지하고, 악취발생을 예방하여 가습되는 실내를 더욱 쾌적하며 위생적으로 관리 할 수 있도록 한 가습필터의 가습유도용 볼 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결 수단 구성은, 분말의 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 준비하는 단계; 상기 준비된 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란과 물을 상호 혼합하여 반죽하는 단계; 상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 지름 10 - 40mm 크기의 볼로 성형하는 단계; 상기 성형된 볼을 소성기를 이용하여 900 - 1100℃로 소성처리 하는 단계;를 포함하는 구성으로 이루어진다.

그리고 상기 볼을 형성하는 각 성분의 조성비는, 제올라이트 60 - 73중량%, 활성탄 1 - 2.5중량%, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토 15 - 20중량%, 무기항균제 1 - 2.5중량%, 실란 10 - 15중량%로 하고, 그 혼합된 혼합물 70 - 85중량% : 물 30 - 15중량%의 비율로 반죽한다.

또 상기 볼의 형상은, 구형, 원뿔형, 별모양, 윈기둥형, 4면체 이상의 각형 중 어느 하나이고, 상기 볼은 다공성이거나 또는 에어가 통과하는 구멍이 형성된 것이며, 상기 볼은 소성처리하기 전에 자연건조 후 소성 처리하는 것으로 이루어진다.

상기와 같이 구성으로 된 본 발명의 가습유도용 볼은 케이스의 내부에 충입되어 물 공급수단에 의해 인위적으로 공급되는 수분을 흡수하고, 그 흡수된 수분이 블로워로부터 인위적으로 공급되는 에어에 의해 기화되어 가습되게 하는 가습필터용 습윤성 볼을 제조함에 있어 가습의 효율을 향상시킴은 물론, 미생물의 번식을 방지하고, 악취발생을 예방하여 가습되는 실내를 더욱 쾌적하며 위생적으로 관리 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 가습필터의 가습유도용 볼 형상을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 가습필터의 가습유도용 볼 적용상태 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 가습필터의 가습유도용 볼이 적용된 가습기 사시도.

본 발명의 가습유도용 볼(B)은 도 3에 나타낸 바와 같이 상부가 개방되고 전/후면이 상호 통기되게 구성된 박스형 케이스(100)에 가득 충입한 상태에서 수분공급수단(200)을 이용하여 볼(B)에 수분을 공급하면 상기 볼(B)은 수분이 흡수됨은 물론, 표면에 수분이 묻게 되고, 그와 동시에 블로워(300)를 이용하여 에어를 상기 상호 통기되게 형성된 케이스(100)의 후면에서 전면을 향하여 볼(B)에 공급하면 상기 볼(B)에 흡수되었거나 표면에 묻어 있는 수분이 기화되어 도 4에 나타낸 바와 같은 가습기(400)로 실내의 목적하는 곳을 가습하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 가습유도용 볼 제조방법은 도 1에 나타낸 바와 같이 분말의 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 준비하는 단계; 상기 준비된 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란과 물을 상호 혼합하여 반죽하는 단계; 상기 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 지름 10 - 40mm 크기의 볼로 성형하는 단계; 상기 성형된 볼을 소성기를 이용하여 900 - 1100℃로 소성처리 하는 단계; 로 이루어진다.

상기의 가습유도용 볼(B) 제조방법에서 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 분말로 준비하는 이유는, 아래에서 설명되는 반죽단계에서 그 반죽이 골고루 이루어짐은 물론, 볼의 성형 후 안정성을 유지하도록 하기 위함이다.

또 상기 준비된 분말의 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란과 물을 상호 혼합하여 반죽하는데, 이때 물을 넣고 반죽하는 반죽상태는 볼(B)을 성형 후 그 성형된 볼이 형상을 유지할 수 있는 정도의 묽기로 하면 된다.

상기의 묽기를 갖는 반죽은 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 혼합하여 된 혼합물 전체 양에 대하여 중량%로 상기 혼합물 70 - 85 : 물 30 - 15로 함이 바람직하다,

그 이유는 물이 30중량%를 초과하면 반죽물이 너무 묽어서 볼을 성형기로 성형한 후 그 형상을 유지하지 못하고 붕괴되는 문제점이 발생하고, 15중량% 미만을 사용하게 되면 반죽이 너무 돼서 혼합이 어려움은 물론, 건조 과정에서 크랙이 발생하는 문제점이 발생하기 때문이다. 따라서 상기 혼합물 70 - 85중량% : 물 30 - 15중량%로 함이 바람직하다,

또한 상기 볼(B)을 형성하는 각 성분의 조성비는, 제올라이트 60 - 73중량%, 활성탄 1 - 2.5중량%, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토 15 - 20중량%, 무기항균제 1 - 2.5중량%, 실란 10 - 15중량%로 함이 바람직한데,

상기 제올라이트(zeolite)를 사용하는 이유는, 다공성이어서 함수율이 좋고 탈취 력을 갖는 것으로, 가습의 효율을 높임은 물론, 탈취의 기능을 함으로써 필터는 물론, 가습되는 실내를 위생적으로 관리할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 제올라이트를 60중량% 미만 사용하게 되면 함수율이 떨어져 가습의 효율이 저하되고, 73중량%를 초과하면 함수율은 좋아지나 기공 율이 향상되어 강도가 약해짐으로 볼이 쉽게 파손되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 제올라이트의 조성비는 60 - 73중량%로 함이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 64 - 66중량%로 함이 좋다.

상기 활성탄을 사용하는 이유는, 활성탄은 대부분이 탄소질로 된 물질로서, 흡착력이 강하고 탈취 기능을 하기 때문에 습윤성을 향상시킴은 물론, 악취발생을 예방하여 가습효율의 향상 및 가습되는 실내를 쾌적하게 관리할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토를 사용하는 이유는, 상기 옹기토와 황토는 이미 알려진 바와 같이 원적외선의 방출 및 항균작용과 응결력이 좋아 볼의 성형성이 우수함은 물론, 볼의 성형 완료 후 강도가 강해 쉽게 파손되는 것을 방지하기 때문이다.

상기 혼합토의 조성비는 15 - 20중량%인데, 20중량%를 초과 사용하게 되면 볼(B)을 성형함에 있어 성형성과 강도는 좋아지나 볼(B)의 기공 율이 떨어지고, 15중량% 미만을 사용하게 되면 볼(B)의 성형성과 강도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 따라서 혼합토의 조성비는 15 - 20중량%로 함이 바람직하다.

또한 상기 혼합토에서 옹기토나 황토 중 어느 하나를 사용해도 상기의 효과와 동일한 효과가 나타난다.

실란(Silane)을 사용하는 이유는, 볼을 조성하는 상기의 물질들 상호간에 응결력을 부여하여 볼의 성형을 용이하게 함은 물론, 성형된 볼의 형상의 안정적으로 유지하도록 하기 위함이다.

상기 실란의 조성비는 10 - 15중량%인데, 15중량%를 초과 사용하면 응결력 좋아 볼의 성형 후 그 형상이 안정적으로 유지되는 장점은 있으나, 응결력이 너무 좋아져 반죽하는데 있어서 어려움이 있고, 10중량% 미만을 사용하게 되면 응결력이 떨어져 볼의 성형 후 그 형상이 안정적으로 유지되는 못할 가능성이 있다. 따라서 실란의 조성비는 10 - 15중량%로 함이 바람직하다.

무기항균제(상품명: BACTOCIDE-Z)를 사용하는 이유는, 은(Ag) 이온이 미생물을 직접 공격하여 대사 활성을 저해하며, 공기 중의 산소를 활성산소로 전환시켜 활성된 산소가 미생물의 세포조직 기능을 마비시키는 역할을 함으로, 본 발명의 볼에 미생물의 발생을 방지하여 가습에어의 청정과 실내를 위생적으로 관리할 수 있도록 하기 위함이다.

한편 상기 무기항균제는 하기 표 1과 같은 물질로 구성된다.

사 항	구 성 물 질
Carrier	Zirconium Phosphate(MхHчNaｚZr₂(PO₄)₃)
Active ingredient	Ag+, Cu+, Au+ 항균성 금속이온
Formula	항균성 금속이온을 Carrier에 치환(M)

상기 무기항균제의 세균에 대한 항균효과는 하기 표 2와 같으며, 실험은 항균제 0.01wt%을 첨가한 인산 완충용액을 시험액으로 하고, 여기에 균액을 첨가한 후, 20℃에서 진탕하여 6, 24, 48시간 후의 균수를 측정하였다.

균종	샘플		6시간	24시간	48시간
대장균	Counter	2.5× 10⁵	3.5× 10⁵	1.2× 10⁶	1.5× 10⁶
대장균	B-300Z	2.5× 10⁵	< 1	< 1	< 1
포도상구균	Counter	1.2× 10⁶	3.5× 10⁵	1.3× 10⁶	6.7× 10⁶
포도상구균	B-300Z	1.2× 10⁶	< 1	< 1	< 1
녹농균	Counter	1.4× 10⁶	8.3× 10⁶	1.2× 10⁷	1.2× 10⁷
녹농균	B-300Z	1.4× 10⁶	< 1	< 1	< 1
식중독균	Counter	1.5× 10⁵	7.2× 10⁵	6.8× 10⁵	1.5× 10⁷
식중독균	B-300Z	1.5× 10⁵	< 1	< 1	< 1

상기 무기항균제의 곰팡이에 대한 효과는 하기 표 3과 같으며, 실험은 항균제 0.01wt%을 첨가한 인산 완충용액을 시험액으로 하고, 여기에 균액을 첨가한 후, 27℃에서 진탕하여 1,3, 5일 후의 균수를 측정하였다.

균종	샘플		24시간	72시간	120시간
Aspergillus niger	Counter	2.0× 10²	2.0× 10²	1× 10³	2.7× 10²
Aspergillus niger	B-300Z	< 10	< 10	< 10	< 10
Penicillium citrinum	Counter	1.1× 10²	9.0× 10²	1.4× 10²	1.3× 10⁴
Penicillium citrinum	B-300Z	< 10	< 10	< 10	< 10

상기 무기항균제(BACTOCIDE-Z)는 은계 항균제이므로 인체에 대한 안전성이 아주 우수하고, 피부에 대한 자극성도 인지되지 않았으며 이는 하기 표 4와 같다.

급성경구독성	LD50 〉10,000mg
피부자극성	피부자극성 인지 않됨
변이원성	음성
소핵시험	음성

상기와 같은 방법으로 반죽된 혼합물을 성형기를 이용하여 지름 10 - 40mm 크기의 볼로 성형하는데, 상기 볼의 크기를 10 - 40mm로 하는 이유는, 10mm 미만이면 케이스에 충입된 볼의 밀도가 너무 조밀하여 블로워로 에어를 공급하면 에어의 통기가 저조하여 기화성이 떨어지는 문제점이 발생하고, 40mm를 초과하면 에어가 너무 잘 통하여 이 역시 기화의 효율이 떨어지는 문제점이 발생함으로 볼의 크기를 지름 10 - 40mm함이 바람직하다.

또 상기 성형된 볼을 소성기를 이용하여 900 - 1100℃로 소성처리 하는데 그 이유는, 900℃ 미만으로 하면 소성이 정상적으로 이루어지지 못해 강도가 약해지는 문제점이 발생하고, 1100℃를 초과하면 온도가 너무 높아 소성도중 볼에 크랙이 발생하거나 볼의 조성성분 중 일부가 탄화되는 문제점이 발생한다. 따라서 볼의 소성온도는 900 - 1100℃로 함이 바람직하다.

한편 상기 볼(B)의 형상은, 도 2에 나타낸 바와 같이 구형, 원뿔형, 별모양, 윈기둥형, 4면체 이상의 각형 중 어느 하나의 형상으로 형성시켜 사용하는데, 그 이유는, 볼의 표면적을 극대화시키고 에어의 통기가 용이하게 이루어져 수분의 기화 효율을 극대화시키기 위함이다.

단 상기에서 설명된 볼(B)의 형상은 본 발명의 대표적인 실시 예이고, 그 외에도 통기가 이루어짐은 물론, 습윤성과 표면적을 극대화할 수 있는 모양의 것이면 모두 가능하다.

그리고 상기 볼(B)은 다공성이거나 또는 에어가 통과하는 구멍이 형성되는데, 이 역시 볼의 표면적을 극대화시켜 수분의 기화 효율을 향상시키기 위함이며, 상기 볼을 소성처리하기 전에 자연건조 후 소성 처리하는데, 그 이유는 볼을 열처리할 때에 볼의 변형 및 크랙 등이 발생하지 않도록 하기 위함이다.

이상과 같은 방법으로 제조된 본 발명의 가습유도용 볼은 케이스(100)의 내부에 가득 채우고 도 3에 나타낸 바와 같은 수분공급수단(200)을 이용하여 수분을 공급하고, 그와 동시에 블로워(300)를 이용하여 에어를 공급하면 상기 볼(B)의 표면에 묻어있는 수분 및 흡수된 수분이 에어와 접촉되면서 기화되어 도 4의 가습기(400)에 의해 가습에어가 목적하는 실내를 가습하게 되는 것이다.

이상과 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 가습필터의 가습유도용 볼은 케이스의 내부에 충입되어 필터를 형성한 후 인위적으로 공급되는 수분을 흡수하고, 그 흡수된 수분이 인위적으로 공급되는 에어에 의해 기화되어 가습되게 하는 것으로 가습의 효율을 향상시킴은 물론, 미생물의 번식을 방지하고, 악취발생을 예방하여 가습되는 실내의 더욱 쾌적하며 위생적으로 관리 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

분말의 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란을 준비하는 단계;
상기 준비된 제올라이트, 활성탄, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토, 무기항균제, 실란과 물을 상호 혼합하여 반죽하는 단계;
상기 반죽된 혼합물을 볼 성형기를 이용하여 지름 10 - 40mm 크기의 볼로 성형하는 단계;
상기 성형된 볼을 소성기를 이용하여 900 - 1100℃로 소성처리 하는 단계;를 포함하는 구성을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 볼을 형성하는 각 성분의 조성비는, 제올라이트 60 - 73중량%, 활성탄 1 - 2.5중량%, 옹기토 또는 황토 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합된 혼합토 15 - 20중량%, 무기항균제 1 - 2.5중량%, 실란 10 - 15중량%로 하고, 그 혼합된 혼합물 70 - 85중량% : 물 30 - 15중량%의 비율로 반죽하는 것을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 볼의 형상은, 구형, 원뿔형, 별모양, 윈기둥형, 4면체 이상의 각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 볼은 다공성이거나 또는 에어가 통과하는 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 볼을 소성처리하기 전에 자연건조 후 소성 처리하는 것을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 무기항균제는 하기 표 5와 같은 구성 물질로 된 것임을 특징으로 하는 가습필터의 가습유도용 볼 제조방법. 사 항 구 성 물 질 Carrier Zirconium Phosphate(MхHчNaｚZr₂(PO₄)₃) Active ingredient Ag+, Cu+, Au+ 항균성 금속이온 Formula 항균성 금속이온을 Carrier에 치환(M)
상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 가습필터의 가습유도용 볼.