KR101936571B1

KR101936571B1 - 나노섬유 필터를 이용한 방진망

Info

Publication number: KR101936571B1
Application number: KR1020160065892A
Authority: KR
Inventors: 성영빈; 서원열; 이재일; 박종수
Original assignee: (주)우리엠엔에스; 유비라커산업(주)
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2019-01-09
Also published as: KR20170134112A

Abstract

본 발명은 나노섬유 필터를 이용한 방진망에 관한 것으로, 특히 유연한 망체(1); 상기 망체(1) 위에 직접 전기방사하여 코팅된 나노섬유 코팅층(2); 상기 나노섬유 코팅층(2)에 스프레이 코팅하여 나노섬유 코팅층(2) 전체에 걸쳐 균일하게 분포되어 존재하는 이산화티타늄 미세입자 성분; 및 상기 나노섬유 코팅층 위에 합지된 네트(3)를 포함한 것이다.

Description

나노섬유 필터를 이용한 방진망 {Particle protection net with nanofiber filter media}

본 발명은 외부에서 실내로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지, 황사 등을 필터링하는 방진망에 관한 것으로, 특히 창호에 결합되어 실내로 유입되는 외기에 포함된 미세먼지, 황사를 나노섬유 필터로써 제거하는 방진망에 관한 것이다.

자동차 배기가스, 미세먼지, 황사 등에 의해 대기오염이 날로 심화되고 있다. 이러한 대기중의 미세먼지는 전자제품, 기계장치 등에도 악영향을 미치지만, 인간의 신체, 특히 호흡기 질환을 야기하는 중요한 인자가 되고 있다.

이에 따라, 2005년 악취방지법 제정과 2006년 1월 다중 이용 시설 등의 실내 공기질 관리법 시행과 함께 공기오염에 대한 관심도 높아지고 있다. 건물 내 생활하는 대부분의 재실자들은 실내공기질의 중요성을 인식하고 쾌적한 실내공기의 환경에서 거주하기 위해 노력하고 있다.

실내 공기 오염방지를 위해 방진망이 제안되고 있는데, 종래의 방진망은 방진망의 목표인 대기먼지, 미세먼지, 황사 등의 실내유입을 차단하는 효율이 현저히 떨어지며, 방진망의 성능이 나쁘고, 교체주기 등이 짧아서 실용성이 극히 낮은 수준이다. 따라서, 이러한 기존의 방충망을 대체할수 있는 대안이 여전히 요구되고 있다.

한편, 보다 쾌적한 실내 공기 환경의 조성을 위하여, 광촉매의 광활성을 이용하여 오염물질을 제거하는 방법이 제안되고 있으며 그 중에서도 이산화티타늄으로 대표되는 광촉매를 이용한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이산화티타늄 광촉매는 상온에서 광에너지를 화학에너지로 변환시키는 환경친화형의 재료로서 각광받고 있으며, 산소, 수분과 반응하여 복합산소이온을 발생시키고, 이 복합산소이온들이 작용하여 실내의 건축자재나 가구에서 발생하는 VOCs, 포름알데히드 등을 분해ㅇ제거시킨다. 또한 항균, 항곰팡이, 항박테리아, 항바이러스 등의 탁월한 효과가 있어 깨끗한 생활환경을 만들어준다. 광활성을 향상시키기 위한 방법으로 이산화티타늄을 나노단위로 초미립자화시키는 방법과 백금, 은, 니켈 등의 금속을 이산화티타늄에 첨가시키는 방법 등 다양한 기술들이 보고되고 있다.

또한, 실내 공간으로 미세먼지의 유입을 차단하기 위한 수단으로서, 아래 특허문헌 1에 개시되어 알려져 있다. 아래 특허문헌 1은 방충망이 설치되는 프레임의 안측에서 '+'이온풍 및 '-'이온풍을 각각 토출하기 위한 제2 토출공과 제1 토출공이 상기 방충망을 기준으로 실내 측에 타공되며, 상기 제2 토출공을 통해 상기 방충망을 거쳐 실외 측으로 상기 '+'이온풍을 토출하여 상기 방충망과 실외의 이물질을 '+'이온으로 대전시키고, 상기 제1 토출공을 통해 실내 측으로 '-'이온풍을 토출하는 이오나이저(IONIZER)와, 상기 이오나이저로 전원을 공급하기 위한 전원 공급장치가 프레임에 설치된 구성을 개시하고 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 종래의 방진망은 전기를 인가하기 위한 복잡한 구성을 갖추어야 하므로, 적용에 제한이 따르며, 구조가 복잡하고 고가인 단점이 있다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 공기정화장치는 창문(창호)에 설치된 방충망에 공기청정필터를 부착하여 사용하도록 되어 있다. 이 특허문헌 2의 공기정화용 공기청정필터는 불투명한 특징으로 인하여 상시 설치하여 사용할 수 없는 불편함이 있고, 통기성이 열악한 단점이 있다.

KR 10-2014-0112341A KR 20-2008-0000880A

이에 본 발명은 상기 종래 방진망이 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 환경오염 물질의 제거를 위한 촉매 활성을 나타내는 이산화티타늄을 사용하여 미세먼지를 고효율로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 항균성, 통기도를 만족시킬 수 있는 방진망을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방진망은, 망체, 상기 망체 위에 직접 전기방사하여 코팅된 나노섬유 코팅층, 나노섬유 코팅층에 용액분사하여 나노섬유 코팅층에 함유된 이산화티타늄 미세입자 성분, 및 상기 이산화티타늄이 나노섬유 코팅층위에 합지된 네트를 포함하여 이루어진다.

상기 나노섬유 코팅층은 폴리플루오린화비닐리덴(PVdF)을 유기용매에 넣고 가열하여 용해시킨 고분자 용액을 망체 위에 전기방사하여 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 나노섬유 코팅층은 0.1 내지 0.5gsm의 평량, 550 내지 650cfm의 통기도를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방진방 제조방법은,

망체를 전기방사장치내에 투입하는 단계;

고분자를 유기용매에 용해한 용액을 상기 망체 위에 전기방사하여 나노섬유를 코팅하는 단계;

상기 나노섬유 코팅층에 이산화티타늄 용액을 스프레이하여 나노섬유 코팅층에 이산화티타늄 미세입자를 함침시키는 단계; 및

상기 나노섬유 코팅층위에 네트를 합지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방진망에 의하면, 나노 섬유코팅에서 나노섬유의 중량을 줄이고, 이산화티타늄 용액을 스프레이 함으로써 항균성 및 통기성을 확보할 수 있고, 우수한 먼지 포집효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방진망 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 2는 이산화티타늄을 스프레이 하지 않은 나노섬유의 전자현미경 사진이고,
도 3은 본 발명에 따라 이산화티타늄을 스프레이 한 후의 나노섬유의 전자현미경 사진이다.

이하, 본 발명에 따른 방진망의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 설명한다.

본 발명에 따른 방진망은, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 망체(1); 상기 망체(1) 위에 직접 전기방사하여 적층된 나노섬유 코팅층(2); 상기 나노섬유 코팅층(2)에 스프레이 코팅하여 나노섬유 코팅층(2) 전체에 걸쳐 균일하게 분포되어 존재하는 이산화티타늄 미세입자; 및 상기 망체(1)의 반대쪽인, 상기 나노섬유 코팅층(2) 위에 합지된 네트(3);를 포함하여 구성된다.

상기 망체(1)는 바람직하게는 표면에 전기방사에 의한 나노섬유를 코팅할 수 있도록 유연한 것이면 어느 것이나 가능하다.

상기 나노섬유는 폴리플루오린화비닐리덴(PVdF) 20g을 유기용매 80g에 넣고 85℃에서 용해시킨 고분자 용액을 직류 고전압이 인가된 노즐을 통해, 온도 40℃, TCD 200mm, 70kv에서 전기방사함으로써 망체(1)위에 코팅된다. 망체(1)위에 코팅된 나노섬유 코팅층(2)은 0.1 내지 0.5gsm의 평량, 550 내지 650cfm의 통기도를 가지는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 의하면, 나노섬유 코팅층이 나노섬유의 전기방사에 의해 코팅되어 망체에 구비됨으로써 나노섬유의 중량을 줄일 수 있고, 이산화티타늄이 나노섬유 코팅층에 균일하게 분포되므로 항균성이 개선되고 먼지 포집효율 85%이상 높일 수 있고, 통기도를 개선하였다.

PVdF 20g을 DMAC 80g에 넣고 85℃에서 용해시킨 고분자 용액을 직류 고전압이 인가된 노즐을 통해 온도 40℃, TCD 200mm, 70kv에서 전기방사하여 망체(mesh)에 나노섬유 0.5gsm을 얹었다. 이렇게 제조된 나노섬유에 플라스틱 네트(net)를 합지하여 나노섬유 필터 방진망을 제작하였다.

실시예 1에서 방사한 나노섬유 0.5gsm에 이산화티타늄 10%를 스프레이 하고, 이후는 실시예 1과 동일하게 제작하였다.

실시예 1에서 방사한 나노섬유 0.5gsm에 이산화티타늄 20%를 스프레이 하고, 이후는 실시예 1과 동일하게 제작하였다.

망체(1:mesh)에 나노섬유 0.5gsm이 아닌 0.2gsm을 얹는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제작하였다.

망체(1:mesh)에 나노섬유 0.5gsm이 아닌 0.2gsm을 얹는 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 제작하였다.

망체(1:mesh)에 나노섬유 0.5gsm이 아닌 0.2gsm을 얹는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 제작하였다.

실험결과

실시예에서 실험한 것과 같이 아래 결과들을 얻었다.

표 1은 종래 보유하고 있던 일반필터의 먼지입자 저감율을 보여준다. 낮은 먼지입자 저감율을 나타내었다. 표 2는 실시예 1에서 실험한 나노필터를 이용하여 먼지입자 저감율을 보여준다. 높은 먼지입자 저감율을 보여주었지만, 먼지입자가 작아질수록 저감율이 감소하는 결과를 얻었다. 표 3은 실시예 4에서 얻은 이산화티타늄를 스프레이 한 방진망을 이용하여 먼지입자 저감율을 측정한 결과, 먼지입자 크기가 5.0㎛인 경우 99%의 먼지 저감율을 얻었다. 표 4는 실시예 1,2,3에서 실험한 결과를 바탕으로 하여 효율을 측정하였다. 해당 표를 보면, 각각의 실시예를 비교 분석 해본 결과 이산화티타늄의 효과를 확실하게 증명하였다. 이산화티타늄 스프레이 코팅이 추가된 실시예 2,3에서는 추가하지 않은 실시예 1과 달리 확연히 향상된 효율을 보여주었다. 표 5는 실시예 1,4,5,6에서 실험한 결과를 바탕으로 본 발명의 전체 결과를 보여준다. 본 실험의 결과는 실시예 1과 같이 나노 섬유 로딩량이 0.5 gsm일 때 효율은 85%로 만족되었으나, 통기도가 50cfm으로 현저히 낮았다. 이에 따라 실시예 4에서는 나노 섬유 로딩량을 0.2 gsm으로 조정 하여 통기도를 550cfm으로 확보하였으나, 효율은 60%로 현저히 낮았다. 이에 따라 본 발명에서는 이 문제점을 해결하기 위하여 실시예 5,6을 실시하였다. 본 발명에서는 나노 섬유 로딩량을 0.5 gsm에서 0.2gsm으로 낮추는 대신에, 이산화티타늄 스프레이 코팅을 통하여 효율과 통기도를 모두 만족시켰다. 실시예 5에서는 이산화티타늄을 10%로 스프레이 코팅하였을 때, 효율 82%, 통기도 550cfm을 만족하였으며, 실시예 6에서는 이산화티타늄을 20%로 스프레이 코팅하여, 효율을 85%이상, 통기도 550cfm을 만족하는 결과를 얻었다.

1: 망체
2: 나노섬유 코팅층
3: 네트

Claims

유연한 망체(1);
상기 망체(1) 위에 직접 전기방사로 코팅하여 적층된 나노섬유 코팅층(2);
상기 나노섬유 코팅층(2)에 스프레이로 코팅한 이산화티타늄 미세입자들; 및
상기 망체(1)의 반대쪽인, 상기 나노섬유 코팅층(2) 위에 합지된 네트(3)를 포함하는 방진망에 있어서,
상기 나노섬유 코팅층(2)은 폴리플루오린화비닐리덴(PVdF)을 유기용매에 넣고 85℃로 가열하여 용해시킨 용액을 온도 40℃, TCD 200mm, 70kv의 조건으로 상기 망체(1)위에 직접 전기방사하여, 0.2 내지 0.5gsm의 평량, 550cfm의 통기도를 가지며,
상기 나노섬유 코팅층(2)에 코팅된 이산화티타늄 미세입자는 5 내지 20%의 이산화티타늄 용액을 상기 나노섬유 코팅층(2)에 스프레이 코팅하여 제공된는 것을 특징으로 하는 방진망.
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