KR102061597B1 - 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물 섬유에 항균소취제를 혼합하는 항균소취제혼합단계, 상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물에 홍조류 섬유를 혼합하는 홍조류섬유혼합단계 및 상기 홍조류섬유혼합단계를 통해 제조된 섬유 혼합물을 초지기에 투입하여 부직포로 제조하는 부직포제조단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 필터용 부직포는 조직이 치밀하여 미세먼지 등과 같은 입자크기가 작은 오염물질을 걸러낼 뿐만 아니라, 우수한 항균 및 탈취효과를 나타내며, 천연성분으로 이루어져 환경오염을 유발하지 않는다.

Description

홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF NONWOVEN FABRIC FOR FILTER USING RED ALGAE FIBER}

개시된 내용은 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기의 과정을 통해 제조되는 필터용 부직포는 조직이 치밀하여 미세먼지 등과 같은 입자크기가 작은 오염물질을 걸러낼 뿐만 아니라, 우수한 항균 및 탈취효과를 나타내며, 천연성분으로 이루어져 환경오염을 유발하지 않는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법에 관한 것이다.

필터의 용도로서는, 방진, 여과, 공기 청정 용도가 있고, 이 중, 공기 청정기용 및 카에어컨을 포함하는 에어컨용 필터 등 공기 청정 용도가 최근 시장 확대하고 있다. 이들 필터의 타겟으로 하는 물질은, 암모니아, 이소발레르산 등의 악취 물질 혹은 포르말린 등 VOC를 중심으로 하는 유독 물질, 또한 아토피, 천식의 원인이 되는 등 진드기 유래 알레르겐 등 각종 알레르겐, 또한 인플루엔자 바이러스, 노로 바이러스 등 각종의 병원성 바이러스를 주된 것으로 들 수 있다.

종래의 필터는, 아크릴 수지 등 각종의 수지에 제올라이트계 소취제를 혼합하여 섬유 표면에 담지시켜 제조하거나, 카테킨류 등 바이러스 불활성화 작용을 갖는 성분을 수계 수지에 혼합하고, 섬유에 담지시키는 방법으로 제조되며, 또 다른 방법으로는 알레르겐 불활성 작용을 갖는 효소를 수계 수지에 혼합하고, 섬유에 담지시키는 등의 방법으로 제조되는데, 상기에 나열된 기술들은 복수의 유해 및 유독 물질에 대응하는 경우, 각각에 흡착능을 갖는 물질을 선택하고, 수계 합성 수지 등의 바인더에 혼합한 후에 부직포에 고착시키는 방법을 이용하고 있다.

그러나 상기의 방법들은 복수의 유해 및 유독 물질을 제거하는 필터를 제조하는 경우에, 복수의 흡착 물질을 선택 및 적용해야 하며, 바인더를 사용함으로써 흡착 물질이 바인더 내에 묻게되면 충분한 흡착 능력을 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래에 필터는 탈취효과를 갖는 소취제로 활성탄 등이 적용되는데, 먼지를 걸러내는 부직포층 외에 활성탄층이 별도로 적용되어야 하기 때문에, 필터의 두께와 제조비용이 지나치게 증가하는 문제점이 있었으며, 주성분이 합성수지로 이루어져 수명이 다한 필터가 새로운 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-1323426호(2013.10.23) 한국특허공개 제10-2017-0112532호(2017.10.12)

개시된 내용은 조직이 치밀하여 미세먼지 등과 같은 입자크기가 작은 오염물질을 걸러낼 뿐만 아니라, 우수한 항균 및 탈취효과를 나타내며, 천연성분으로 이루어져 환경오염을 유발하지 않는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법을 제공하는 것이다.

하나의 일 실시예로서 이 개시의 내용은 식물 섬유에 항균소취제를 혼합하는 항균소취제혼합단계, 상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물에 홍조류 섬유를 혼합하는 홍조류섬유혼합단계 및 상기 홍조류섬유혼합단계를 통해 제조된 섬유 혼합물을 초지기에 투입하여 부직포로 제조하는 부직포제조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법에 대해 기술하고 있다.

바람직하기로는, 상기 항균소취제혼합단계는 식물 섬유 100 중량부에 항균소취제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다.

더 바람직하기로는, 상기 식물 섬유는 면 섬유, 마 섬유, 마닐라삼 섬유, 닥나무 섬유, 삼지닥 나무 섬유, 짚 섬유, 에스파르토 섬유, 대나무 섬유 및 버개스 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조될 수 있다.

더욱 바람직하기로는, 상기 항균소취제는 피트모스로 이루어질 수 있다.

더욱 더 바람직하기로는, 상기 홍조류섬유혼합단계는 홍조류 섬유 100 중량부에 상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물 10 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다.

더욱 더 바람직하기로는, 상기 홍조류 섬유는 우뭇가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목, 국수나물목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 코토니 및 스피노섬으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조될 수 있다.

더욱 더 바람직하기로는, 상기 홍조류 섬유는 홍조류를 90 내지 100℃의 물에 투입하고 90 내지 150분 동안 가열한 후에, 제올라이트 분말 또는 조개 껍데기 분말을 혼합하여 채거름하고, 채거름된 잔사를 여과하여 불순물을 제거한 후에, 불순물이 제거된 잔사를 원심분리하여 제조될 수 있다.

더욱 더 바람직하기로는, 상기 원심분리는 100 내지 3000rpm의 속도로 이루어질 수 있다.

이상에서와 같은 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법은 조직이 치밀하여 미세먼지 등과 같은 입자크기가 작은 오염물질을 걸러낼 뿐만 아니라, 우수한 항균 및 탈취효과를 나타내며, 천연성분으로 이루어져 환경오염을 유발하지 않는 필터용 부직포를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 개시된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 개시된 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포를 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

개시된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법은 식물 섬유에 항균소취제를 혼합하는 항균소취제혼합단계(S101), 상기 항균소취제혼합단계(S101)를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물에 홍조류 섬유를 혼합하는 홍조류섬유혼합단계 (S103) 및 상기 홍조류섬유혼합단계(S103)를 통해 제조된 섬유 혼합물을 초지기에 투입하여 부직포로 제조하는 부직포제조단계(S105)로 이루어진다.

상기 항균소취제혼합단계(S101)는 식물 섬유에 항균소취제를 혼합하는 단계로, 식물 섬유 100 중량부에 항균소취제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어진다.

상기 식물 섬유는 면 섬유, 마 섬유, 마닐라삼 섬유, 닥나무 섬유, 삼지닥 나무 섬유, 짚 섬유, 에스파르토 섬유, 대나무 섬유 및 버개스 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조되는데, 개시된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 인장강도 등과 같은 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는데, 이때, 상기 마섬유는 대마, 아마, 황마, 저마 등이 사용될 수 있다.

상기의 성분으로 이루어지는 식물 섬유는 공지의 공정으로 제조되며, 일예로, 식물 섬유 중 하나인 닥나무 섬유의 가공과정을 설명하면, 닥나무 껍질을 가성소다와 같은 알카리로 처리하여 흑피를 우선적으로 제거하여 섬유질이 포함된 백피 재료를 준비하되, 상기 알카리로 처리하는 바람직한 방법은 10 내지 15중량%의 가성소다수 용액에 침적하여 1 내지 3 시간 끓이는데, 이때, 닥껍질은 보다 유연해지고 섬유결속물질 및 비섬유질이 어느 정도 제거되며 흑피는 완전히 제거된다. 또한, 상기의 과정을 통해 흑피가 제거된 닥나무는 껍질이 잘 벗겨지도록 수증기를 이용하여 1시간 내지 3시간 동안 증숙하고, 증숙된 닥나무 껍질을 벗겨 햇볕에 말린 후, 말린 닥나무 껍질을 약 10시간 동안 흐르는 물에 불려 겉껍질을 벗겨 내고 햇빛에 건조하여 백피로 제조된다. 이후에는 건조된 백피를 24 내지 48시간 동안 차가운 물에 함침하여 불리고, 말리는 과정을 2 내지 3회 반복하여 부드럽고, 백피 속에 이물질 및 먼지 등이 제거되며 수분의 함량이 20 내지 30%인 백피를 제조한 후에 분쇄공정의 효율성을 향상시키기 위해 백피를 7 내지 10 센티미터의 길이로 절하는 과정으로 제조된다.

상기 항균소취제는 5 내지 10 중량부가 함유되는데, 피트모스로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 피트모스는 이끼가 오랫동안 쌓이고 부숙되어 제조되는 것으로, 독성이나 피부자극이 없고 우수한 항균 및 항곰팡이 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 질소 산화물, 휘발성 유기화합물, 암모니아, 포름알데히드, 트림탈아민 및 황화수소 등과 같은 악취물질을 분해하여 우수한 탈취효과를 나타낸다.

상기 항균소취제의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 항균소취제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 필터용 부직포의 물성을 저하시키고 제조비용을 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 홍조류섬유혼합단계(S103)는 상기 항균소취제혼합단계(S101)를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물에 홍조류 섬유를 혼합하는 단계로, 홍조류 섬유 100 중량부에 상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물 10 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어진다.

상기 홍조류섬유혼합단계(S103)를 통해 함유되는 홍조류 섬유는 치밀한 조직특성으로 인해 미세먼지를 걸러내는 역할을 할 뿐만 아니라, 라노솔이라는 항균물질이 함유되어 있기 때문에 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)과 같은 박테리아를 99.99% 사멸할 수 있으며, 최근 문제가 되고 있는 슈퍼 박테리아에 대해 우수한 항균성능을 나타낼 수 있는 필터용 부직포를 제공하는 역할을 한다.

이때, 상기 홍조류 섬유로는 우뭇가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목, 국수나물목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 코토니 및 스피노섬으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 개시된 내용에 사용되는 홍조류 섬유는 홍조류를 90 내지 100℃의 물에 투입하고 90 내지 150분 동안 가열한 후에, 제올라이트 분말 또는 조개껍데기 분말을 혼합하여 채거름하고, 채거름된 잔사를 여과하여 불순물을 제거한 후에, 불순물이 제거된 잔사를 원심분리하여 제조된다.

더욱 상세하게는 홍조류를 90 내지 100℃의 물에 투입하고 90 내지 150분 동안 가열하여 연질화하고, 연질화된 홍조류 100 중량부에 제올라이트 분말이나 조개 껍데기 분말 5 내지 15 중량부를 혼합하여 채거름한다. 이때, 채거름 과정에서 제올라이트 분말이나 조개 껍데기 분말이 연질화된 홍조류에 함유된 점액 성분의 제거효율을 향상시켜 홍조류로부터 얻어지는 잔사의 순도와 회수율을 향상시킬 수 있는데, 상기 제올라이트 분말이나 상기 조개 껍데기 분말이 채거름 과정에서 채의 표면에 위치하게 되면 연질화된 홍조류에 함유된 점액 성분은 채를 통과하고, 입자크기가 작은 홍조류의 잔사 성분은 채를 통과하지 못하고 남게 되어 회수되는 홍조류 잔사의 회수율이 향상되는 것이다.

또한, 채거름 과정을 통해 채거름된 잔사는 필터로 여과하여 제올라이트 분말이나 조개 껍데기 분말과 같은 불순물이 제거되며, 불순물이 제거된 잔사는 원심분리기를 통해 수분이 제거하여 최종적으로 홍조류 섬유로 제공되는데, 상기 원심분리 과정은 100 내지 3000rpm의 속도로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 원심분리 과정의 속도에 따라 최종적으로 얻어지는 해조류 섬유의 길이가 변화될 수 있는데, 원심분리 과정이 고속으로 진행되는 경우에는 원심분리 과정에서 해조류 섬유 간의 마찰로 인해 섬유가 끊어져 길이가 짧게 제조되며, 원심분리의 과정의 저속으로 진행되면 상대적으로 길이가 긴 해조류 섬유가 제조된다.

상기와 같이 100 내지 3000rpm의 속도로 원심분리를 진행하게 되면 필터용으로 적합한 1 내지 4 밀리미터의 길이를 갖는 홍조류 섬유가 제조된다.

상기 홍조류섬유혼합단계(S103)에서 상기 항균소취제가 혼합된 혼합물이 10 중량부 미만으로 함유되면 필터용 부직포의 인장강도가 지나치게 저하되며, 상기 항균소취제가 혼합된 혼합물의 함량이 25 중량부를 초과하게 되면 필터용 부직포의 인장강도는 향상되지만 미세먼지 제거효과 및 항균효과가 저하된다.

상기 부직포제조단계(S105)는 상기 홍조류섬유혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 초지기에 투입하여 부직포로 제조하는 단계로, 상기 홍조류섬유혼합단계(S103)를 통해 홍조류 섬유가 혼합된 혼합물을 초지기에 투입하여 필터용 부직포로 제조하는 과정으로 이루어진다.

이때, 상기 초기기를 통해 필터용 부직포로 제조할 경우에는 상기 혼합물을환망 초지기에 투입하여 종방향(MD) 배향성이 75 내지 85%이고, 횡방향(CD) 배향성이 15 내지 25%인 상태로 제조하는 것이 바람직하다.

이때, 초지기는 특별히 한정되지 않고, 필터용 부직포를 제조하는데 사용되며, 상기와 같이 필터용 부직포의 종방향 배향성과 횡방향 배향성을 조절하여 제조될 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용가능하다.

이하에서는, 개시된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 홍조류 섬유의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

식물 섬유(닥나무 섬유) 100 중량부에 항균소취제(피트모스) 7 중량부를 혼합하고, 홍조류 섬유(우뭇가사리 섬유) 100 중량부에 상기 항균소취제가 혼합된 식물 섬유 15 중량부를 혼합하여 섬유 혼합물을 제조하고, 상기 섬유 혼합물을 초지기에 투입하고 종방향(MD) 배향성이 80%이고, 횡방향(CD) 배향성이 20%인 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 식물 섬유로 아바카 섬유를 사용하여 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포를 제조하였다.

상기 실시예 내지 2를 통해 제조된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포를 촬영하여 아래 도 2에 나타내었다.

아래 도 2에 나타낸 것처럼, 실시예 1을 통해 제조된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포는 표면이 매끄러운 상태로 제조되었으며, 실시예 2를 통해 제조된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포는 표면이 러프한 상태로 제조되었다.

따라서, 개시된 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법은 조직이 치밀하여 미세먼지 등과 같은 입자크기가 작은 오염물질을 걸러낼 뿐만 아니라, 우수한 항균 및 탈취효과를 나타내며, 천연성분으로 이루어져 환경오염을 유발하지 않는 필터용 부직포를 제공한다.

S101 ; 항균소취제혼합단계
S103 ; 홍조류섬유혼합단
S105 ; 부직포제조단계

Claims (8)

1. 식물 섬유에 항균소취제를 혼합하는 항균소취제혼합단계;
   상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물에 홍조류 섬유
   를 혼합하는 홍조류섬유혼합단계; 및
   상기 홍조류섬유혼합단계를 통해 제조된 섬유 혼합물을 초지기에 투입하여 부직포로 제조하는 부직포제조단계;로 이루어지고,
   상기 홍조류 섬유는 홍조류를 90 내지 100℃의 물에 투입하고 90 내지 150분
   동안 가열한 후에, 제올라이트 분말 또는 조개 껍데기 분말을 혼합하여 채거름하고, 채거름된 잔사를 여과하여 불순물을 제거한 후에, 불순물이 제거된 잔사를 원심분리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 항균소취제혼합단계는 식물 섬유 100 중량부에 항균소취제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 식물 섬유는 면 섬유, 마 섬유, 마닐라삼 섬유, 닥나무 섬유, 삼지닥 나무 섬유, 짚 섬유, 에스파르토 섬유, 대나무 섬유 및 버개스 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 항균소취제는 피트모스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 홍조류섬유혼합단계는 홍조류 섬유 100 중량부에 상기 항균소취제혼합단계를 통해 항균소취제가 혼합된 혼합물 10 내지 25 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
6. 청구항 1 또는 5에 있어서,
   상기 홍조류 섬유는 우뭇가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목, 국수나물목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 코토니 및 스피노섬으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.
   
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 원심분리는 100 내지 3000rpm의 속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍조류 섬유를 이용한 필터용 부직포의 제조방법.

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