KR102043204B1 - 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이를 이용하여 제조된 항균 탈취 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 첨가제로서 항균 기능이 있는 금속 산화물 및 음이온 발생 기능이 있는 광석을 포함하는 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이를 이용하여 제조된 항균 탈취 필터{anti-bacterial and deodorization functional composition comprising active carbon, manufacturing method thereof and anti-biotic deodorization filter using by the same}

본 발명은 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이를 이용하여 제조된 항균 탈취 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 첨가제로서 항균 기능이 있는 금속 산화물 및 음이온 발생 기능이 있는 천연 광물을 포함하는 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물 및 이를 이용하여 제조된 항균 탈취 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 미세먼지는 세계보건기구(WHO)에서 1급 발암물질로 지정될 정도로 인체에 매우 유해한 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다. 그래서 최근 빈번하게 발생하는 스모그나 황사처럼 미세먼지의 농도가 매우 높을 때에는 미세먼지로부터 건강을 보호하기 위해서 가급적 외출을 자제하는 것이 좋다. 그러나, 외출을 자제한다고 하더라도 미세먼지는 10um 이하의 작은 물질이기 때문에 실내로 유입이 쉬워 미세먼지로부터 건강을 완전하게 보호하는 것은 매우 어렵다.

실내 공기는 미세먼지뿐만 아니라 다양한 요인에 의하여 오염 되며, 오염의 원인 및 물질로는 매우 다양하다. 예컨대, 가정에서 음식을 만들 때 사용하는 가스레인지의 연소에 의한 부산물, 실내의 방향제 물질 및 세제 성분인 휘발성 유기물이나 포름알데히드, 냉방기, 가습기, 곰팡이 등에 의한 미생물 등이 실내 공기(환경)를 오염시킨다. 특히, 실내환경을 악화시키는 미생물에는 폐렴균, 포도상구균 등의 병원성 세균; 검은곰팡이, 아시퍼질러스 등의 곰팡이; 인플루엔자, 노로바이러스 등의 바이러스가 있으며, 악취물질에는 암모니아(NH3), 황화수소(H2S) 등의 악취물질; 이 있다.

일반적으로 오염된 실내 공기의 정화를 위하여 다양한 종류의 공기정화기의 사용률이 증가하고 있으며, 이에 따라 공기정화기에 적용되는 필터의 기능 및 효과를 향상시키기 위하여 다양한 종류의 필터들이 개발되고 있다. 이러한 필터들은 공기정화기뿐만 아니라 다양한 냄새의 탈취를 위해 냉장고, 자동차, 제습기 등에도 적용하여 다양하게 이용되고 있다.

종래에 상기와 같이 탈취 또는 유해물질을 제거하기 위한 필터에 대한 특허들이 다수 존재한다. 상세하게는 한국등록특허 제0715781호에는 방향성 항균 조성물이 담체된 항균 펄프를 갖는 항균 필터가 개시되어 있고, 한국등록특허 제1350942호에는 광섬유 적용 항균 필터 및 이를 포함한 공기청정기가 개시되어 있으며, 한국등록특허 제1036892호에는 공기청정기가 구비되는 냉장고용 필터바스켓이 개시되어 있다. 또한, 한국등록특허 제0807255호에는 탈취필터 및 이를 갖춘 공기정화장치에 대하여 개시되어 있으며, 한국등록특허 제0648952호에는 탄소 나노 튜브를 이용하는 필터에 대하여 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같이 종래 개시된 필터의 대부분은 항균 또는 탈취 중 어느 한쪽의 기능만을 발휘하거나, 또는 항균 및 탈취의 기능을 모두 갖는다고 하더라도 어느 한 방향으로 기능성이 편중되어 있어 실질적으로 항균 및 탈취의 기능을 동시에 발휘하기 어렵다는 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 첨가제로서 항균 기능이 있는 금속 산화물 및 음이온 발생 기능이 있는 천연 광물을 포함하는 활성탄 조성물의 경우, 탈취 및 항균 효과를 동시에 발휘할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 새로운 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 상기 활성탄 조성물 및 제조방법을 이용하여 제조된 항균 탈취 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 활성탄 10 내지 30 중량부, 바인더 10 내지 15 중량부, 첨가제 1 내지 5 중량부 및 용매 30 내지 45 중량부를 포함하는 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물을 제공한다.

상기 활성탄을 10 중량부 미만으로 포함할 경우 함량이 너무 낮아 본 발명에서 구현하고자 하는 효과를 구현하기 어려우며, 30 중량부 이상 포함할 경우 활성탄 조성물을 부직포에 도포하는데 어려움이 있다. 또한, 첨가제를 1 중량부 미만으로 포함할 경우 항균 및 탈취 효과를 발휘하기 어려우며, 5 중량부 이상 포함할 경우 첨가제의 침전 등과 같은 활성탄 조성물 제조에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 바인더의 함량이 10 중량부 미만일 경우 활성탄 조성물의 효과 성분을 필터에 고정하는데 어려움이 있다.

본 발명에 의한 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물에 있어서, 활성탄의 입도는 D50 이 0.5 내지 3㎛ 인 정규 분포를 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실험예에 따르면, 원심분리를 1회 진행하였을 때 활성탄소의 입도 분포가 D50인 소입자와 D50이 50인 대입자가 혼합되어 있었으나, 원심분리를 2회 진행하였을 때 활성탄소의 입도 분포도는 1.0㎛ 으로 단일 입도 분포를 나타내는 것을 확인하였다.

본 발명에 의한 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물에 있어서, 상기 바인더는 종래에 필터에서 항균 탈취 효과를 나타낼 수 있는 성분을 고정시키기 위해 사용된 어떠한 바인더도 이용될 수 있으며, 바람직하게는 수성아크릴, 에틸비닐아세테이트(EVA) 및 폴리비닐알코올(PVA)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 유기바인더인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 금속화합물 및 광물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물에 있어서, 상기 금속 화합물은 항균효과를 낼 수 있는 어떠한 금속 화합물도 이용될 수 있으나, 바람직하게는 산화은, 산화구리 및 산화망간으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물에 있어서, 상기 광물은 음이온 효과를 낼 수 있는 어떠한 광물도 이용될 수 있으나, 바람직하게는 에스스톤, 모나자이트, 토르마린 및 게르마늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 상기 본 발명의 활성탄 조성물을 이용하여 제조된 항균 탈취 필터를 제공한다.

종래 개시된 필터의 대부분은 항균 또는 탈취 중 어느 한쪽의 기능만을 발휘하거나, 또는 항균 및 탈취의 기능을 모두 갖는다고 하더라도 어느 한 방향으로 기능성이 편중되어 있어 실질적으로 항균 및 탈취의 기능을 동시에 발휘하기 어려우나, 본 발명의 활성탄 조성물을 이용하여 제조된 항균 탈취 필터는 항균 탈취 기능을 동시에 발휘할 수 있다.

본 발명에 의한 항균 탈취 필터에 있어서, 탈취 필터는 종래에 항균 탈취용 조성물을 부직포에 도포하기 위하여 이용된 어떠한 방법으로도 도포할 수 있으며, 바람직하게는 부직포에 활성탄 조성물을 스프레이 또는 담지방식으로 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 항균 탈취 필터에 있어서, 상기부직포는 건식 부직포 또는 습식부직포일 수 있고, 또한 상기 건식부직포는 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리아미드(polyamide), 나일론일 수 있으나, 바람직하게는 부직포 원단 또는 MB(Melt Brown) 원단인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 활성탄 조성물은 첨가제로서 항균 탈취 기능을 나타내는 금속 화합물 및 원적외선, 음이온을 방출하는 광물을 포함하여, 본 발명에 의한 활성탄 조성물로 제조된 필터는 활성탄 자체의 흡착 기능 외에 항균 탈취 및 원적외선 방출, 음이온 방출의 기능성을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 활성탄을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물의 제조 방법을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물의 입도 분포를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 활성탄소 입자를 SEM으로 촬영한 이미지를 나타낸다.
도 6은 한국분석시험연구원(KART)으로부터 탈취 효과를 확인한 시험 성적서 이다.
도 7은 한국분석시험연구원(KART)으로부터 항균 효과를 확인한 시험 성적서 이다.

이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

제조예 1. 활성탄소의 제조방법

1.0㎛ 입자 크기를 갖는 활성탄을 제조하기 위하여 평균 활성탄 입자의 분포가 약 22㎛ 인 야자계 활성탄 분말을 구매하여 사용하였으며, 구체적인 제조방법은 아래와 같다.

1) 용매(증류수) 73 중량부를 용기에 투입하여 300~500rpm으로 서서히 교반을 시작한다.

2) 교반하면서 구매한 활성탄 분말 15 중량부를 투입한다(주입속도: 2kg/분)하여 300~500rpm으로 계속 교반한다.

3) 상기 2)를 교반하면서 분산제(폴리에틸렌글리콜) 1 중량부를 투입하여 800 ~1,000rpm으로 교반속도를 높여서 교반하여 슬러리 상태로 제조한다.

4) 상기 3)의 슬러리 상태의 혼합물에 0.1~0.3mm 알루미나 또는 지르코니아 Bead를 슬러리 기준 부피비 70~80% 채운 후, 800~1,000rpm으로 10분간, 1,600~1,800rpm으로 30분간, 800~1,000rpm으로 10분간 3차례의 분산을 실시한다.

5) 분산된 상기 4)의 혼합물을 2,000rpm으로 3분간 원심분리를 실시하여 가라앉은 활성탄소를 수득한다.

제조예 2. 원심분리된 활성탄소의 제조

알루미나 또는 지르코니아 재질의 0.1~5L Vessel에 용매로서 증류수를 채운후, 지름 0.3~1.0mm 알루미나 또는 지르코니아 Bead를 전체용량에 부피비 70~90% 채우고 100~300rpm의 저속으로 서서히 회전시킨다. Vessel 외부에는 온도 5~15℃ 의 냉각수를 순환시켰다.

상기 반응기에 상기 제조예 1에서 제조된 활성탄을 약 1,000ml/분 속도로 Vessel에 주입하면서, 500rpm으로 1~3분간 회전시킨 후, 1,000~3,600rpm으로 10~20분간 회전시켰다.

그 다음, 100 Mesh Filter를 사용하여 알루미나 또는 지르코니아 Bead를 활성탄 용액과 1차 분리하였다. 1차 분리한 활성탄 용액에 대한 입도를 측정하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.

그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 활성탄 조성물의 입도 분포가 D50의 크기가 0.01㎛ 인 소입자와 D50 이 10㎛ 인 대입자가 혼합된 상태임을 알 수 있다.

제조예 3. 원심분리된 활성탄의 제조

상기 제조예 2에서 분리된 활성탄 용액을 다시 원심분리기에 넣고 1,000rpm으로 5분간 회전시켜서 원심분리하였다. 그 다음, 원심분리된 입자에 대해 입도 분포를 측정하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.

그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이 원심 분리 후 입도 분포는 D50 이 1.0㎛으로 단일 입도 분포를 나타내는 것을 볼 수 있다.

실시예 1: 활성탄 조성물의 제조

본 발명의 활성탄 조성물을 제조하기 위한 구체적인 실험 방법은 하기와 같다.

상기 제조예 3에서 제조된 활성탄 분말 분말 20 중량부, 바인더로서 폴리비닐아세테이트 10 중량부, 용매로 증류수 30 중량부 및 첨가제로서 산화은, 산화아연, 산화구리를 2 중량부, 천연 광물로 모나자이트 1 중량부를 혼합하여 슬러리 상태의 활성탄 조성물을 만들었다.

실시예 2. 항균 탈취 기능을 갖는 필터의 제조

상기 실시예 1에서 제조된 활성탄 조성물을 부직포에 도포하였다. 부직포는 부직포 원단 또는 MB(Melt Brown) 원단 중 하나를 이용할 수 있다. 부직포에 대한 중량비가 0.1 내지 1.5 % 가 되도록 상기 슬러리를 스프레이 또는 담지방식으로 도포하여 항균 탈취 기능을 갖는 필터를 제조하였다.

실험예 1: 탈취 효과 시험

본 발명에 따른 필터의 탈취 효과를 확인하기 위하여, 본 발명의 실시예 1의 필터를 한국분석시험연구원(KART)에 의뢰하여 확인하였으며, 그에 대한 결과는 도 6의 시험성적서와 같다.

도 6에서 보는 바와 같이 시험성적서에 따르면, 암모니아의 경우 60분 경과 후 99%의 강력한 탈취 성능 효과를 보였다.

실험예 2: 항균 효과 시험

본 발명에 따른 필터의 항균 효과를 확인하기 위하여, 본 발명의 실시예 1의 활성탄 조성물 및 실시예 2의 활성탄 필터를 한국분석시험연구원(KART)에 의뢰하여 확인하였으며, 그에 대한 결과는 도 7의 시험성적서와 같다.

도 7에서 보는 바와 같이 시험성적서에 따르면, 포도상구균의 경우에는 99.9% 제거되어 강력한 항균 효과를 보였다.

Claims (9)

1. 활성탄 10 내지 30 중량부, 바인더 10 내지 15 중량부, 첨가제 1 내지 5 중량부 및 용매 30 내지 45 중량부를 포함하고,
   상기 첨가제는 금속화합물 및 광물을 2: 1의 중량비로 포함하고,
   상기 활성탄의 입도는 D₅₀이 0.5 내지 3㎛ 인 정규 분포를 나타내는 것을 특징으로 하는,
   항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 화합물은 산화은, 산화구리 및 산화망간으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인
   항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광물은 에스스톤, 토르마린 및 게르마늄으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인
   항균 탈취 기능을 갖는 활성탄 조성물.
   
4. 용기에 용매를 넣고 교반하는 제 1 단계;
   상기 용기에 활성탄 분말을 넣고 상기 용매와 혼합하여 슬러리를 제조하는 제 2 단계;
   상기 슬러리 및 비드(bead)를 혼합한 후 교반하여 상기 슬러리를 분산시키는 제 3 단계;
   상기 분산된 슬러리를 1차 원심분리하여 활성탄소를 수득하는 제 4 단계;
   상기 활성탄소, 용매 및 비드(bead)를 혼합한 1차 용액을 교반하는 제 5 단계;
   상기 1차 용액에서 상기 비드(bead)를 제거하는 제 6 단계;
   상기 비드(bead)가 제거된 1차 용액을 2차 원심분리하여 활성탄을 제조하는 제 7 단계; 및
   상기 활성탄, 바인더, 용매, 금속화합물 및 광물을 혼합하는 제 8 단계;를 포함하는 활성탄 조성물의 제조방법
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 8 단계에서 상기 금속화합물 및 광물은 2: 1의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 활성탄 조성물의 제조방법.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 7 단계에서 상기 활성탄은 입도 D₅₀이 0.5 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 하는 활성탄 조성물의 제조방법.
   
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 활성탄 조성물을 이용하여 제조된 항균 탈취 필터.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 항균 탈취 필터는 부직포에 활성탄 조성물을 스프레이 또는 담지방식으로 도포하는 것인
   항균 탈취 필터.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 부직포는 부직포 원단 또는 MB(Melt Brown) 원단인 것인
   항균 탈취 필터.

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