KR102221927B1 - 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품 - Google Patents

보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품에 관한 것이다.
본 발명은 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 검(Gum)을 바인더로 사용한 활성탄소 코팅기술에 있어서, 활성탄소 코팅용액에 금속산화물을 함유하여 활성탄소를 코팅함으로써, 종래 활성탄소 코팅방법에 비해 우수한 유해가스 흡착특성과 항균성이 구현되므로, 상기 자연유래의 바인더 물질인 카르복시메틸셀룰로오스와 검으로 인한 곰팡이발생 또는 세균증식을 억제하고 동시에 유해가스 제거능을 개선할 수 있어, 상기 활성탄소 코팅용액을 이용하여 공기정화용 활성탄소필터, 마스크 또는 실내 건축자재에 적용할 수 있다.

Description

보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품{MANUFACTURING METHOD OF ACTIVATED CARBON COATING SOLUTION HAVING ENHANCED STORAGE STABILITY AND ARTICLES USING THEM}
본 발명은 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 검(Gum)을 바인더로 사용한 활성탄소 코팅기술에 있어서, 활성탄소 코팅용액에 금속산화물을 함유하여 활성탄소를 코팅함으로써, 종래 활성탄소 코팅방법에 비해 우수한 유해가스 흡착특성과 항균성이 발현되므로, 상기 자연유래의 바인더 물질인 카르복시메틸셀룰로오스와 검으로 인한 곰팡이발생 또는 세균증식을 억제하고 동시에 유해가스 제거능을 개선할 수 있는 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법 및 그를 적용한 물품에 관한 것이다.
환경에 관한 세계적 관심의 고조와 더불어 일상생활의 질적향상을 위한 노력이 각종 공해물질(분진, 악취)의 효율적 분리제거에 집중되고 있다. 최근 실내 대기질에 대한 관심이 증가하면서, 특히 유해가스를 제거하기 위하여 활성탄소를 이용한 공기정화 제품들이 증가하고 있다.
일정한 실내공간을 쾌적하게 유지하는 문제에 있어 주된 저해인자는 먼지 등 부유물질과 담배, 땀, 곰팡이로부터 나는 악취와 승용차의 경우 배출가스냄새, 내장재의 마감처리시 사용된 각종 용제등의 냄새를 들 수 있다. 이러한 냄새를 발생시키는 주성분은 암모니아 및 아민류의 질소계 화합물과, 톨루엔, 스틸렌, 이소프렌 등의 저급탄화 수소화합물 그리고 황화수소, 메르캅탄, 황화디메틸 등의 유황화합물이다.
이러한 냄새를 저감시키기 위한 방법으로는 방향제를 사용하여 악취를 마스킹 또는 감각적으로 중화시키는 방법 또는 액체 탈취제를 산포 또는 휘발시키는 등의 수동적인 방법들이 사용되어 왔다.
그러나 상기 수동적 냄새 저감방법은 일시적인 것으로 지속적인 효과를 기대할 수 없으며, 다른 대안으로 집진 냄새제거방법이 제시되었으나, 이 방법 역시 집진제거 장치 외에 별도의 동력제공설비가 필요하며, 이들 동력원이 공급되지 않을 경우, 원하는 효과를 기대할 수 없다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 악취물질이나 특정물질의 흡착제거에 뛰어난 활성탄소를 이용한 활성탄소 공기필터가 제시되었는데, 활성탄소란 내부에 무수히 많은 세공(Pore)을 가지고 있는 무정질의 탄소덩어리로서, 액상 및 기상부분에서 정수, 폐수처리, 당액 탈색, 자동차 캐니스터(CANISTER), 공기정화, 용제회수, 담배필터 등의 다양한 용도에 우수한 흡착제로 사용되고 있다.
활성탄소는 야자각, 목탄, 톱밥, 석탄 등이 주로 원료로 사용되며, 이를 적정크기로 파쇄한 후 탄화 및 활성화공정을 거쳐 제품화된다. 상기 탄화 공정에서 원료내부에 함유된 휘발성분이나 수분 등이 가열에 의하여 외부로 빠져나가면서 일차 세공이 생성되고, 이를 다시 활성화공정에서 약품이나 수증기 등의 혼합가스와 탄소가 화학반응하여 더욱 많은 세공이 생성된다.
종래 상기 활성탄소를 사용한 공기필터의 제조방법으로는 활성탄소와 고분자계의 접착제등을 혼합하여 벌집형태로 압출성형시키는 방법, 활성탄소를 부직포 등에 열융착시키는 방법 및 고무계나 비닐계 등의 접착제를 선정하여 부직포나 3차원의 망상 시트류에 활성탄을 접합시키는 방법이 있고, 이외에 피치(PITCH)계 또는 팬(PAN)계의 고분자를 사용하여 제조한 활성탄섬유가 제시되고 있다.
이상에서 활성탄소를 코팅하기 위해서는 분진 발생이 적고 기공손실이 적은 코팅기술이 필요하다.
이러한 필요성을 충족하기 위하여, 활성탄소 코팅에 사용되는 다양한 바인더 중에서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 검(Gum)을 바인더로 사용할 경우 분진 발생이 적으며, 기공손실이 적은 장점이 있다.
특허문헌 1에는 셀룰로오스 및/또는 분말 활성탄이 함침된 공기정화 필터의 제조 방법에 관한 발명으로, 통기성을 유지하면서 미세먼지를 제거할 수 있고, 휘발성 유기화합물을 제거할 수 있는 공기정화 필터를 제공한다. 더욱 상세하게는, 합성 섬유로 형성되고 공극을 갖는 부직포를 지지체로 사용하는 공기 정화필터의 제조방법으로서, 친수성 코팅제로 상기 부직포를 피막시키는 공정; 친수성을 띄는 휘발성 유기 용매에 바인더를 용해시킨 용액과 배합한 분말 활성탄을 상기 공극사이에 채운 다음, 미리 결정된 온도로 건조시켜 상기 분말 활성탄을 상기 공극에 함침시키는 분말 활성탄 함침 공정; 및 상기 분말 활성탄 함침 공정 후에, 물과 배합한 셀룰로오스를 상기 공극 사이에 채운 다음, 냉동·진공 건조시켜 상기 셀룰로오스를 상기 공극사이에 함침시키는 셀룰로오스 함침 공정;을 거쳐 공기정화 필터를 제조한다.
특허문헌 2는 공기 중 유해가스 및 산성물질 제거 성능이 뛰어난 고효율 유해가스 정화 필터의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조되는 유해가스 정화 필터에 관한 발명으로서, 상기 유해가스 정화 필터는 공기 중 오염물질 흡착 효율이 높아 일반가정, 사무실, 병원 등에서 공기정화를 목적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 산성물질 제거에도 뛰어난 효과를 가지고 있어 연구실과 실험실 등 유해가스의 밀도가 높은 곳의 환기장치 및 시약장 등에 사용될 수 있고, 제조 및 유지에 있어서 비용을 절감할 수 있으며, 사용 중 2차오염에 대한 단점이 없으므로 친환경적인 유해가스 정화필터로 유용하다고 밝히고 있다. 더욱 상세하게는 (a) 활성탄과 제올라이트를 2:8 내지 8:2의 중량비로 혼합하여 활성탄-제올라이트 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 단계(a)의 활성탄-제올라이트 혼합물에 산화제 및 염기성 금속산화물을 첨가하여 유해가스 정화 필터 분말을 제조하는 단계; (c) 상기 단계(b)의 유해가스 정화 필터 분말에 바인더 용액을 첨가하여 유해가스 정화 필터 반죽을 제조하는 단계; (d) 상기 단계(c)의 유해가스 정화 필터 반죽을 제환기를 이용하여 유해가스 정화 필터 입자를 제조하는 단계; 및 (e) 상기 단계(d)의 유해가스 정화 필터 입자를 소성하는 단계;를 포함하며, 상기 바인더 용액에는 카복시셀룰로오스를 사용하고 있다.
그러나 상기 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 검(Gum)이 활성탄소 코팅에 바인더로 사용될 경우, 선형 분자 구조로 인해, 분진 발생이 적으며, 기공손실이 적은 장점이 있으나, 상기 카르복시메틸셀룰로오스와 검이 자연유래 물질이기 때문에 곰팡이 또는 세균 등이 잘 번식하는 환경으로 제공될 수 있기에, 필터의 2차 오염 유발 및 그로 인한 악취가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 검(Gum)을 바인더로 사용한 활성탄소 코팅기술에 있어서, 활성탄소 코팅용액에 금속산화물을 함유하여 활성탄소를 코팅함으로써, 상기 자연유래 물질인 카르복시메틸셀룰로오스와 검으로 인한 곰팡이발생 또는 세균증식을 억제하고 동시에 유해가스 제거능을 개선할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
대한민국특허 제1823915호 (2018.01.31 공고) 대한민국특허 제1305963호 (2013.09.12 공고)
본 발명의 목적은 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액이 필터 여재, 마스크 또는 실내 건축자재에 적용된 물품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 또는 검(Gum)에서 선택된 자연유래 물질의 바인더를 증류수에 완전히 용해하는 용액단계; (2) 상기 용액에 활성탄소를 분산하는 분산단계; 및 (3) 상기 활성탄소가 분산된 용액에 금속산화물을 용해 또는 분산하는 단계;로 이루어진 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법 중 상기 단계 1)에서 사용되는 바인더는 코팅용액에 0.2 내지 2.0중량% 함유된 것이 바람직하고, 상기 단계 2)의 활성탄소는 코팅용액에 2 내지 20중량% 함유된 것이다.
상기 활성탄소가 입도 100 내지 5000 메쉬 및 비표면적 500 내지 2500 m2/g인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3)의 금속산화물이 Co, Ni, Zn, Fe, Mn 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 산화물이고 코팅용액에 0.01 내지 5중량%로 함유된 것이다.
상기 단계 3)에 에틸렌 우레아(ethylene urea), 우레아(urea) 및 설파닉산(sulfanilic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유해가스 흡착능 개선을 위한 첨착물 1 내지 7중량%가 더 함유될 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 활성탄소 코팅용액이 필터 여재에 코팅된 활성탄소필터로서 유해가스 제거효율 86% 이상 및 항균율 95% 이상의 물성을 충족하는 보존성이 강화된 활성탄소필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 활성탄소 코팅용액이 벽지 또는 패널에서 선택되는 실내 건축자재에 코팅되어 보존성이 강화된 실내 건축자재용 마감재를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 활성탄소 코팅용액으로 이루어진 보존성이 강화된 실내 건축자재 보수용 분무제제를 제공한다.
본 발명의 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법에 따라, 종래 활성탄소 코팅방법보다 우수한 보존특성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래 활성탄소 코팅방법에 비해 우수한 유해가스 흡착특성 및 항균성을 구현하므로, 공기정화용 활성탄소필터, 마스크 또는 실내 건축자재에 적용할 수 있으며, 상기 물성과 액상 특성에 기반하여 실내 건축자재 부분 보수용 분무제제로 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 본 발명은 (1) 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 또는 검(Gum)에서 선택된 자연유래 물질의 바인더를 증류수에 완전히 용해하는 용액단계; (2) 상기 용액에 활성탄소를 분산하는 분산단계; 및 (3) 상기 활성탄소가 분산된 용액에 금속산화물을 용해 또는 분산하는 단계;로 이루어진 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 1)는 바인더를 증류수에 완전히 용해하는 단계로서, 상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC) 또는 검(Gum)을 사용한다.
상기 바인더 이외에, 폴리비닐알코올(PVA) 또는 폴리우레탄(PU)에서 선택된 고분자를 사용할 수 있으며, 단독으로 사용하거나 물성개선 목적으로 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
바인더 용액 제조 시 바인더의 농도는 코팅용액에 0.2 내지 2.0중량%로 함유된 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0중량%가 함유된 것이다. 이때, 바인더의 농도가 0.2중량% 미만이면, 바인더의 낮은 함량으로 인하여 활성탄소 코팅에서 분진이 발생될 수 있으며, 바인더의 농도가 2.0중량%를 초과하면, 높은 바인더의 함량으로 인하여 활성탄소의 기공손실이 크게 발생되어 유해가스 흡착능이 감소할 수 있다.
증류수 대신 일반 수돗물 등을 사용할 수 있으나, 보존성 강화를 위하여 증류수를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 건조시간의 단축을 위하여 증류수에 에탄올을 20 내지 50 중량%로 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 에탄올이 20중량% 미만일 경우, 건조시간의 단축효과가 미비하며, 50중량%를 초과할 경우, 공정비용의 증가와 화재의 위험이 발생할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 2)는 상기 단계 1)의 용액에 활성탄소를 분산하는 단계로서, 바인더 용액에 활성탄소를 투입하여 고르게 분산하여 활성탄소 분산 용액을 제조한다.
활성탄소의 함량은 코팅용액의 2 내지 20중량% 투입할 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10중량%로 투입하는 것이 바람직하다. 이때, 활성탄소의 함량이 2중량% 미만일 경우, 낮은 활성탄소의 함량으로 인하여 코팅량이 크게 감소하게 되며, 20중량%를 초과할 경우, 바인더 대비 높은 활성탄소의 함량으로 인하여 코팅에서 분진이 발생할 수 있다.
상기 활성탄소의 입도는 100 내지 5000 메쉬가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 600 내지 2000 메쉬를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 활성탄소의 입도가 100 메쉬 미만일 경우, 매우 큰 입도 크기에 의하여 코팅이 고르게 이루어지지 않고 분진이 발생될 가능성이 높다. 반면에, 활성탄소의 입도가 5000 메쉬를 초과할 경우, 낮은 입도크기에 의하여 발생되는 분진에 의하여 활성탄소를 다루기 어렵고 소재의 가격이 높아진다.
상기 활성탄소의 비표면적은 500 내지 2500 m2/g이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 800 내지 2000 m2/g을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 활성탄소의 비표면적이 500 m2/g 미만일 경우 낮은 비표면적으로 인하여 낮은 유해가스 흡착능이 나타나며, 2500 m2/g 초과할 경우 유해가스 흡착능은 우수하지만, 소재의 가격이 상승하고 밀도가 낮아 단위 부피당 흡착능이 감소하게 된다.
상기 활성탄소의 전구체로 야자각, 목재, 대나무와 같은 바이오매스와 석탄, 핏치, 고분자 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3)은 상기 활성탄소가 분산된 용액에 금속산화물을 용해 또는 분산하여 기능성을 부여하는 단계이다.
상기 금속산화물은 Co, Ni, Zn, Fe, Mn 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 산화물이고 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 ZnO, MgO, CuO, MnO 단독으로 사용하고, 혼합형태로는 ZnO:MgO간 혼합비율이 1:9 내지 9:1 중량비를 바람직한 실시형태로 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.
상기 금속산화물의 함량은 용액의 질량 대비 0.01 내지 5중량%가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 1중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속산화물의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 낮은 금속산화물의 함량으로 인하여 보존성이 개선되지 않으며, 반면에 5중량%를 초과할 경우 높은 금속산화물의 함량으로 인하여 활성탄소의 기공손실에 의한 물리적 흡착능이 감소될 수 있다.
또한, 상기 단계 3)에는 유해가스 흡착능 개선을 위한 용도로서, 에틸렌 우레아(ethylene urea), 우레아(urea) 및 설파닉산(sulfanilic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨착물을 사용할 수 있다.
본 발명의 첨착물의 함량은 용액의 질량 대비 1 내지 7중량%가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 5중량%가 사용되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 첨착물의 함량이 1중량% 미만일 경우 낮은 함량으로 인하여 유해가스 제거능 개선이 이루어지지 않으며, 7중량%를 초과할 경우 활성탄소의 기공손실이 증가하여 물리적 흡착능이 감소하게 된다.
본 발명의 단계 3)은 금속산화물과 첨착물이 분산 또는 용해된 경우 더욱 기능성 구현에 더욱 바람직하다.
나아가, 본 발명은 상기 활성탄소 코팅용액이 필터 여재에 코팅되어, 필터 여재에 활성탄소가 코팅된 활성탄소필터를 제공한다.
상기에서 코팅은 필터 여재 전체를 코팅용액 속에 들어가게 하는 담지방법, 필터 여재의 한쪽 면만 코팅용액에 직접 접촉하여 단면 코팅이 이루어지게 하는 방법, 코팅용액을 분무(스프레이, 진공분사, 초음파 분사 등)하여 필터 여재에 적용하는 방법 등이 가능하며, 본 발명의 실시예에서는 담지방법으로 수행하고 담지 후 건조하여 제품을 완성하나 이에 한정되지는 아니할 것이다.
상기 필터 여재는 금속산화물과 첨착물이 분산 또는 용해되어 기능성이 부여된 활성탄소 분산 용액에 함침 후 건조하여 코팅할 수 있다.
이때, 상기 첨착물은 상기 활성탄소가 분산된 용액에 추가로 용해시켜 필터 여재에 한번에 코팅하는 방법으로 사용할 수 있으며, 또는 활성탄소가 분산된 용액을 필터 여재에 코팅한 후 첨착물이 용해된 용액을 추가로 첨착할 수 있다. 이때 추가 첨착방법은 스프레이법, 진공법, 초음파 분무법 등이 사용될 수 있다.
상기에서 필터 여재는 코러게이티, 부직포(non-woven), 직포(woven) 등의 형상에 적용 가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 코러게이티에 적용하여 활성탄소필터 제품에 한정하여 설명하고 있으나, 상기 필터 여재가 부직포 또는 직포일 경우는 마스크 제품에 적용될 것이다.
상기 필터 여재의 재질은 종이와 같은 펄프, 폴리올레핀(polyolefin), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에텔렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 등과 같은 고분자 또는 세라믹으로 구성될 수 있다.
상기 코팅 공정에서 활성탄소 분산용액을 담고 있는 수조는 초음파 장치를 통하여 용액의 분산성을 향상시키고, 코팅을 보다 강하게 이루어질 수 있게 할 수 있다.
상기 활성탄소 분산용액에 의하여, 코팅된 활성탄소필터는 80 내지 200℃의 오븐에서 건조될 수 있으며, 건조 시간은 8 내지 24시간 동안 수행할 수 있다. 이때, 오븐의 온도가 80℃미만일 경우 수분의 건조가 충분히 이루어지지 않아 건조 시간이 증가하며, 200℃초과할 경우 필터 여재가 열에 의하여 손상될 수 있다.
또한, 상기 건조시간이 8시간 미만일 경우 활성탄소 기공에 수분이 남아 있어 유해가스 흡착능이 감소되며, 24시간 초과할 경우 과도한 건조 시간으로 인하여 공정비용이 상승하게 된다.
건조에 사용되는 오븐은 대류 식 오븐 또는 진공오븐이 사용될 수 있다.
이상의 활성탄소 코팅용액이 코팅된 활성탄소필터는 유해가스 제거효율 86% 이상 및 항균율 95% 이상의 물성을 구현한다[표 1].
따라서, 종래 활성탄소 코팅방법에 비해 우수한 유해가스 흡착특성을 나타내며, 종래 활성탄소 코팅방법으로는 구현되지 않은 우수한 항균성을 확인함으로써, 자연유래 물질인 카르복시메틸셀룰로오스와 검으로 인한 곰팡이발생 또는 세균증식의 억제가 가능하다.
나아가, 본 발명은 상기의 활성탄소 코팅용액이 벽지 또는 패널에서 선택되는 실내 건축자재에 코팅되어 보존성이 강화된 실내 건축자재용 마감재를 제공한다.
일반적으로 벽지 공사 시 벽면에 초벌지를 붙인 후, 본 발명의 활성탄소 코팅용액을 도포, 분무 방법으로 적용한 후 항균성(항곰팡이성)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 활성탄소 코팅용액으로 이루어진 실내 건축자재 보수용 분무제제로서의 용도를 제공한다.
상기 활성탄소 코팅용액이 우수한 유해가스 제거효율 및 항균율 물성을 가지며, 제형이 액상인 특성을 이용하여 실내 건축자재의 부분 보수용도에 적용할 수 있다.
즉, 가정에서 벽지에 곰팡이가 발생된 경우, 벽지 전체를 뜯어낼 필요없이 곰팡이 발생 영역에 본 발명의 활성탄소 코팅용액으로 이루어진 분무제제로 도포하여 보수할 수 있으므로, 취급의 용이성과 경제성을 높일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
증류수에 바인더(카르복시메틸 셀룰로오스, CMC) 0.5중량% 및 검(GUM) 0.5중량%를 완전히 용해시키고, 상기 용해된 용액에 활성탄소(입도 3000 메쉬, 비표면적 2000 m2/g) 10중량%를 분산시키고, 상기 용액에 금속산화물(ZnO) 0.05중량% 및 유해가스 흡착능 개선용 첨착물로서, 에틸렌 우레아 2 중량%를 용해시켜 기능화한 코팅용액을 제조하고, 상기 코팅용액에 코러게이티드 형상의 필터 여재를 담지 후 건조하여 400g/m2의 평량을 갖는 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 2>
금속산화물(ZnO) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 3>
금속산화물(ZnO) 0.2중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 4>
금속산화물(ZnO) 0.5중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 5>
금속산화물(ZnO) 1.0중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 6>
금속산화물(MgO) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 7>
금속산화물(CuO) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 8>
금속산화물(MnO) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 9>
금속산화물(ZnO:MgO의 9:1 중량비 혼합) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 10>
금속산화물(ZnO:MgO의 7:3 중량비 혼합) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 11>
금속산화물(ZnO:MgO의 5:5 중량비 혼합) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 12>
금속산화물(ZnO:MgO의 3:7 중량비 혼합) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실시예 13>
금속산화물(ZnO:MgO의 1:9 중량비 혼합) 0.1중량%를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<비교예 1>
금속산화물을 첨가하지 않을 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 코러게이티드 활성탄소필터를 제조하였다.
<실험예 1> 활성탄소필터의 유해가스 제거특성 분석
상기 실시예 1∼13 및 비교예 1에서 제조된, 활성탄소필터의 유해가스 제거특성을 평가하였다.
필터의 유해가스 제거특성 분석은 한국공기청정기 협회의 SPS-KACA 002-0132:2018에 의하여 평가되었다. 상기 실시예 1∼13 및 비교예 1에서 제조된 300×300×10mm의 규격의 코러게이티드 활성탄소필터를 공기청정기에 장착하였다. 23℃, 55%의 상대습도 조건에서 8루베 챔버에서 활성탄소필터를 포함하는 공기청정기를 정격풍량으로 운전한 후 암모니아, 초산, 아세트알데히드, 톨루엔, 폼알데히드 등의 5개의 농도 변화를 검지관을 이용하여 측정하고 이를 이용하여 유해가스 제거율을 계산하였다.
<실험예 2> 활성탄소필터의 항곰팡이(방미도) 특성 분석
상기 실시예 1∼13 및 비교예 1에서 제조된, 활성탄소필터의 항곰팡이 시험을 실시하였다.
상기 필터의 항곰팡이(방미도) 시험은 AATCC 30 규격에 의하여 측정되었다. 활성탄소섬유 필터에 흑곰팡이 포자를 고르게 뿌려준 뒤 시료액에 적신 후 28℃에서 2주 배양하여 시료의 곰팡이 성장여부를 확인하였다. 이때, 방미도 시험결과에서 균사의 발육 면적비에 따라, 표 1에 제시된 방미도 등급을 표기하였다.
Figure 112019131233894-pat00004
그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
Figure 112019131233894-pat00005
상기 표 2의 결과로부터, 상기 실시예 1∼13에서 제조된 활성탄소필터는 유해가스 제거특성 및 항곰팡이 특성 결과 모두를 충족하였다. 따라서, 본 발명의 활성탄소 코팅방법에 의해 금속산화물의 원만한 코팅을 뒷받침하고, 보존성 향상을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. (1) 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 또는 검(Gum)에서 선택된 자연유래 물질의 바인더를 증류수에 완전히 용해하는 용액단계;
    (2) 상기 용액에 활성탄소를 분산하는 분산단계; 및
    (3) 상기 활성탄소가 분산된 용액에 Ni, Zn, Fe 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물 단독 또는 상기 금속산화물의 2종 이상의 혼합형태의 금속산화물을 용해 또는 분산하는 단계:로 제조된, 액상 제형의 활성탄소 코팅용액이 유해가스 제거효율 86% 이상 및 항곰팡이(방미도) 시험(AATCC 30 규격)에서 균사의 발육면적이 0% 내지 30% (방미도 등급 0 내지 2등급)의 물성이 동시에 충족되어, 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1)의 바인더가 코팅용액에 0.2 내지 2.0중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 2)의 활성탄소가 코팅용액에 2 내지 20중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 2)의 활성탄소가 입도 100 내지 5000 메쉬 및 비표면적 500 내지 2500 m2/g인 것을 특징으로 하는 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 3)의 금속산화물이 코팅용액에 0.01 내지 5중량%로 함유된 것을 특징으로 하는 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 3)에 에틸렌 우레아(ethylene urea), 우레아(urea) 및 설파닉산(sulfanilic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유해가스 흡착능 개선용 첨착물 1 내지 7중량%가 더 함유된 것을 특징으로 보존성이 강화된 활성탄소 코팅용액의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 액상 제형의 활성탄소 코팅용액이 필터 여재에 코팅된, 보존성이 강화된 활성탄소필터.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 액상 제형의 활성탄소 코팅용액이 벽지 또는 패널에서 선택되는 실내 건축자재에 코팅되어 보존성이 강화된 실내 건축자재용 마감재.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 액상 제형의 활성탄소 코팅용액으로 이루어진 보존성이 강화된 실내 건축자재 보수용 분무제제.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 액상 제형의 활성탄소 코팅용액이 부직포 또는 직포에 코팅되어 보존성이 강화된 마스크.
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