KR102350239B1 - 필터 - Google Patents

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KR102350239B1
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박형호
문선영
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Abstract

필터가 개시된다. 본 개시의 필터는, 서포트 레이어(support layer); 그리고, 상기 서포트 레이어에 결합되는 필터 레이어(filter layer)를 포함하고, 상기 필터 레이어는, 열가소성 수지를 구비하는 제1 베이스와 제1 항균제를 용융물로 하여, 멜트 블로운(melt blown) 방식으로 형성되고, 상기 제1 항균제는: 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함한다.

Description

필터{FILTER}
본 개시는 필터에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 항균성 섬유를 이용하여 제조되며, 공기청정기에 적용될 수 있는 필터에 관한 것이다.
공기청정기는 실내의 오염된 공기를 정화하여, 실내 공기의 질을 개선시키는 장치이다. 일반적으로 공기청정기는 공기 중에 부유하는 미세먼지, 세균 또는 바이러스와 같은 미세한 크기의 물질을 걸러내는 필터를 구비한다.
근래의 필터는 염색, 코팅 방식 등에 의해 항균제가 첨가되어, 이를 통과하는 공기 중의 미생물의 생장이나 생존을 억제하였다.
다만, 기존의 염색, 코팅 방식 등과 같은 항균제 첨가 방식은 필터의 세척 또는 마모 등에 의한 항균제 유실로, 항균 성능이 저하될 우려가 있었다.
본 개시는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은 필터의 세척 또는 마모 등에 의한 항균제의 유실을 방지하여 항균 성능을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있는 필터를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 필터로부터 인체에 유해한 화학물질이 배출되는 것을 방지할 수 있는 필터를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 멜트 블로운 방식으로 제조되고, 항균제의 함량을 조절하여 항균 성능을 용이하게 향상시킬 수 있는 필터를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 항균 성능과 함께 집진 성능을 향상시킬 수 있는 필터를 제공하는 것일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따르면, 서포트 레이어(support layer); 그리고, 상기 서포트 레이어에 결합되는 필터 레이어(filter layer)를 포함하고, 상기 필터 레이어는, 열가소성 수지를 구비하는 제1 베이스와 제1 항균제를 용융물로 하여, 멜트 블로운(melt blown) 방식으로 형성되고, 상기 제1 항균제는: 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함하는 필터를 제공한다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 서포트 레이어는, 열가소성 수지를 구비하는 제2 베이스와 제2 항균제를 용융물로 하여, 멜트 블로운 방식으로 형성되고, 상기 제2 항균제는: 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제1 항균제와 상기 제2 항균제는 서로 동일할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제1 항균제와 상기 제2 항균제는 서로 상이할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 필터 레이어에 대한 상기 제1 항균제의 함량은, 0.1 ~ 5 %일 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 용융물의 용융지수(melt index)는, 일정 조건 하에서, 상기 제1 베이스만으로 이루어진 비교 용융물의 용융지수 900 ~ 1200을 기준으로, 400 ~ 900일 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 서포트 레이어는, 서포터 레이어(332)는 PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PTFE(Polytetrafluoroethylene), 스테이플 파이버(staple fiber) 또는 아크릴(acrylic)을 포함할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제1 베이스는 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 포함할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 금속은 은(Ag), 금(Au) 또는 백금(Pt)을 포함하고, 상기 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O, CuO) 또는 이산화티탄(TiO2)을 포함할 수 있다.
또 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제1 항균제는, 마스터 배치(master batch)로 형성될 수 있다.
본 개시에 따른 필터의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 필터의 세척 또는 마모 등에 의한 항균제의 유실을 방지하여 항균 성능을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있는 필터를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 필터로부터 인체에 유해한 화학물질이 배출되는 것을 방지할 수 있는 필터를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 멜트 블로운 방식으로 제조되고, 항균제의 함량을 조절하여 항균 성능을 용이하게 향상시킬 수 있는 필터를 제공할 수 있다.
본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 필터가 적용된 공기청정기의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기청정기의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 필터를 구비하는 필터 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 필터 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 필터 어셈블리의 일부가 절개된 사시도이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 필터의 제조 방법으로서 멜트 블로운 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 필터의 섬유에 대한 항균제의 함량을 나타내는 도면이다.
도 8 및 9는 본 개시의 실시 예에 따른 필터의 제조 방법으로서 멜트 블로운 방식에서의 용융지수에 따른 항균제 함량과 항균 성능 간의 상관 관계를 설명하기 위한 표들이다.
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 필터의 제조 방식에 따른 산화아연의 방출 정도를 설명하기 위한 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서, 특정 도면을 참조하여 실시 예를 설명하더라도, 필요한 경우, 상기 특정 도면에 나타나지 않은 참조 번호를 언급할 수 있으며, 상기 특정 도면에 나타나지 않은 참조 번호는, 다른 도면에(in the other figures) 상기 참조 번호가 나타난 경우에 사용한다.
도 1을 참조하면, 공기청정기(1)는 베이스(10)와 케이스(20)를 포함할 수 있다. 여기서, 공기청정기(1)는 공기조화기로 칭할 수 있다.
예를 들면, 베이스(10)는 전체적으로 원판(circular plate) 형상으로 형성되며, 공기청정기(1)의 나머지 구성을 지지할 수 있다. 예를 들면, 케이스(20)는 전체적으로 원뿔대(truncated cone) 형상으로 형성될 수 있다.
흡입홀(21)은 케이스(20)의 측면 중 일부에 형성되어 케이스(20)의 내부로 내기(RA, Room Air)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 흡입홀(21)은 케이스(20)의 하단에 인접하여 케이스(20)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 내기(RA)는 수평방향에서 유동하며 케이스(20)의 내부로 유입될 수 있다.
토출홀(22, 도 2 참조)은 케이스(20)의 상면 중 일부에 형성되어 공기청정기(1)를 통과하며 정화된 급기(SA, Supplying Air)를 실내로 제공할 수 있다. 이 경우, 급기(SA)는 수직방향에서 유동하며 케이스(20)의 외부로 토출될 수 있다.
도 2를 참조하면, 공기청정기(1)는 필터 어셈블리(30)와 팬 모듈(50)을 포함할 수 있다. 필터 어셈블리(30)는 흡입홀(21)에 인접하여 케이스(20)의 내부에 설치되고, 보다 상세히는 후술한다.
팬 모듈(50)은 케이스(20)의 내부에 설치되어 필터 어셈블리(30)의 상측에 위치할 수 있다. 팬 모듈(50)은 케이스(20)의 내부에 고정되는 팬 하우징(40)에 설치될 수 있다. 팬 모듈(50)은 흡입홀(21)로부터 토출홀(22)로 이어지는 공기의 유동을 일으킬 수 있다. 이때, 팬 하우징(40)의 유입부(41)를 통해 팬 모듈(50)로 공기가 유입될 수 있다.
구체적으로, 팬 모듈(50)은 허브(51), 쉬라우드(52), 블레이드(53) 그리고 회전모터(54)를 포함할 수 있다. 이 경우, 허브(51)는 회전모터(54)의 회전축(54a)에 결합되고, 쉬라우드(52)는 허브(51)에 이격되어 위치할 수 있다. 또한, 블레이드(53)는 복수개가 구비되어, 허브(51)와 쉬라우드(52) 사이에 위치하여 회전모터(54)의 동력에 따라 회전되어 공기의 유동을 일으킬 수 있다.
즉, 회전모터(54)의 동작에 대응하여, 흡입홀(21)을 통해 유입되는 내기(RA)가 필터 어셈블리(30)를 통과하며 정화된 후, 팬 모듈(50)을 거쳐 토출홀(22)을 통해 급기(SA)로서 실내로 공급될 수 있다.
흡음재(61)는 케이스(20)의 내부에 고정되는 마운트(62)에 설치되어 팬 모듈(50)을 통과하는 공기 유로(50a) 상에 위치할 수 있다. 예를 들면, 흡음재(61)는 레진, 고무, 스펀지 또는 폴리우레탄 폼 등과 같은 재질을 포함하는 다공성의 부재로 형성될 수 있다. 이 경우, 흡음재(61)에 의해 공기 유로(50a)를 통과하는 공기에 의한 유동 소음이 저감될 수 있다.
디스플레이부(D)는 공기청정기(1)의 상부에 설치될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(D)는 공기청정기(1)의 운전 정보를 표시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 필터 어셈블리(30)는 전체적으로 실린더 형상으로 형성되며, 내측에 개구(30P)를 구비할 수 있다. 여기서, 개구(30P)는 상하방향을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 회전모터(54)의 동작에 따라 흡입홀(21, 도 2 참조)을 통해 유입된 내기(RA)는 필터 어셈블리(30)의 외주면으로부터 내주면으로 유동하며 정화되고, 개구(30P)를 거쳐 상측으로 유동될 수 있다.
프레임(31)은 필터 어셈블리(30)의 상단과 하단에 구비되어 필터 어셈블리(30)가 실린더 형상을 유지하도록 지지체로서 기능할 수 있다. 프레임(31)은 필터 어셈블리(30)의 상단에 구비되는 제1 상단 프레임(31a)과, 하단에 구비되는 제1 하단 프레임(31b)을 포함할 수 있다.
한편, 스트랩(311, strap)은 제1 상단 프레임(31a)의 일측에 구비될 수 있다. 이 경우, 사용자는 스트랩(311)을 붙잡아 수평방향으로 끌어당김으로써, 필터 어셈블리(30)를 케이스(20)로부터 수평방향으로 인출하는 것이 가능하다. 여기서, 스트랩(311)은 핸들로 칭할 수 있다.
도 4를 참조하면, 필터 어셈블리(30)는 제1 어셈블리(30a)와 제2 어셈블리(30b)를 포함할 수 있다. 제1 어셈블리(30a)는 필터 어셈블리(30)의 외관을 형성하고, 제2 어셈블리(30b)는 제1 어셈블리(30a)의 내부에 삽입될 수 있다. 이때, 개구(30P)는 제2 어셈블리(30b)의 내측에 형성될 수 있다.
제1 어셈블리(30a)는 상단과 하단 각각에 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b) 각각이 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b)은 전체적으로 링 형상으로 형성될 수 있다.
제1 필터(33)는 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b) 사이에서 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b)에 결합될 수 있다. 이로써, 제1 필터(33)는 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b)에 의해 지지되어 실린더 형상을 유지할 수 있다.
제2 어셈블리(30b)는 상단과 하단 각각에 제2 상단 프레임(32a)과 제2 하단 프레임(32b) 각각이 구비될 수 있다. 이 경우, 제2 상단 프레임(32a)과 제2 하단 프레임(32b)은 전체적으로 링 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 상단 프레임(32a)의 외주면은 제1 상단 프레임(31a)의 내주면과 마주할 수 있다. 또한, 제2 하단 프레임(32b)의 외주면은 제1 하단 프레임(31b)의 내주면과 마주할 수 있다.
제2 필터(34)는 제2 상단 프레임(32a)과 제2 하단 프레임(32b) 사이에서 제2 상단 프레임(32a)과 제2 하단 프레임(32b)에 결합될 수 있다. 이로써, 제2 필터(34)는 제2 상단 프레임(32a)과 제2 하단 프레임(32b)에 의해 지지되어 실린더 형상을 유지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 필터(33)는 프리필터(331)와 헤파필터(332, 333)를 포함할 수 있다.
프리필터(331, prefilter)는 제1 필터(33)의 최외곽에 위치할 수 있다. 프리필터(331)는 동물의 털, 보푸라기, 머리카락 또는 큰 먼지 등을 걸러줄 수 있다. 예를 들면, 프리필터(331)는 메시(mesh) 구조를 가져 복수개의 통공이 형성될 수 있다. 한편, 프리필터(331)는 분리 가능하게 제1 필터(33)에 구비되어, 필요에 따라 세척하여 재사용할 수 있다. 예를 들면, 제1 필터(33)의 원주방향에서 프리필터(331)의 일단과 타단은 벨크로(velcro) 방식으로 결합될 수 있다.
헤파필터(332, 333, HEPA filter)는 프리필터(331)의 내측에 위치할 수 있다. 여기서, HEPA는 High Efficiency Particulate Air의 약어이다. 헤파필터(332, 333)는 미세먼지, 세균 또는 바이러스와 같은 미세한 크기의 물질을 걸러줄 수 있다. 예를 들면, 헤파필터(332, 333)는 메시(mesh) 구조를 가져 복수개의 통공이 형성될 수 있다. 특히, 헤파필터(332, 333)에는 항균제가 첨가되어 이를 통과하는 공기 중의 미생물의 생장이나 생존을 억제할 수 있고, 보다 상세히는 후술한다.
제2 필터(34)는 탈취필터(34)일 수 있다. 탈취필터(34)는 헤파필터(332, 333)의 내측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 탈취필터(34)에는 복수개의 통공이 형성될 수 있다. 예를 들면, 탈취필터(34)는 활성탄 필터 또는 카본 필터로서, 화학적 흡착 방식을 통해 공기 중에 포함된 악취 및/또는 유해가스 등을 제거할 수 있다. 나아가, 탈취필터(34)는 빛에 의해 활성화되는 광 촉매가 코팅될 수 있다. 이 경우, 탈취필터(34)는 광화학 반응을 통해 공기 중에 포함된 유해물질을 분해하여 악취를 제거할 수 있다.
이에 따라, 회전모터(54)의 동작에 따라 흡입홀(21, 도 2 참조)을 통해 유입된 내기(RA)는 프리필터(331), 헤파필터(332, 333) 그리고 탈취필터(34)를 순차적으로 통과하며 정화될 수 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 헤파필터(332, 333)는 서포트 레이어(332, support layer)와 필터 레이어(333, filter layer)를 포함할 수 있다. 한편, 도 5는 서포트 레이어(332)가 필터 레이어(333)보다 외측에 위치하는 것으로 도시하나, 이와 반대로 서포트 레이어(332)가 필터 레이어(333)보다 내측에 위치하는 것도 가능하다.
서포트 레이어(332)는 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b) 사이에서 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b)에 결합될 수 있다. 이로써, 서포트 레이어(332)는 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들면, 서포터 레이어(332)는 PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PTFE(Polytetrafluoroethylene), 스테이플 파이버(staple fiber) 또는 아크릴(acrylic)을 포함할 수 있다.
필터 레이어(333)는 제1 상단 프레임(31a)과 제1 하단 프레임(31b) 사이에서 서포트 레이어(332)에 결합될 수 있다. 이로써, 필터 레이어(333)는 서포트 레이어(332)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들면, 필터 레이어(333)는 핫-멜트 접착제(hot-melt adhesive)에 의해 서포트 레이어(332)에 결합될 수 있다. 이때, 서포트 레이어(332)의 두께는 필터 레이어(333)의 두께보다 두꺼울 수 있다.
예를 들면, 서포트 레이어(332)와 필터 레이어(333)는 전체적으로 상하방향을 따라 길게 연장되는 마루(ridge)와 골(groove)이 번갈아 형성되는 코로게이트(corrugate) 형상일 수 있다. 즉, 서포트 레이어(332)와 필터 레이어(333)는 제1 필터(33)의 원주방향을 따라 주름진 형상으로 형성될 수 있다. 이로써, 서포트 레이어(332)와 필터 레이어(333)를 통과하는 공기와의 접촉 면적이 증대되어 전술한 헤파필터(332, 333)의 공기 정화 성능이 향상될 수 있다.
필터 레이어(333)는 이의 조성물이 용융 방사되면서 형성될 수 있다. 예를 들면, 필터 레이어(333)는 멜트 블로운(melt blown) 방식으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 용융 폴리머(MP)가 노즐(Nz)을 통해 방사되며, 이때 노즐(Nz)의 끝단을 향해 공급되는 고온, 고속의 공기(HA)가 노즐(Nz)로부터 방사되는 용융 폴리머(MP)를 불어 날려서 극세섬유를 형성할 수 있다. 이와 같은 방식으로 제조되는 극세섬유는 모터(미도시)에 의해 회전되는 스크린(SC)에 적층 또는 권취될 수 있다.
서포트 레이어(332)도 필터 레이어(333)와 마찬가지로 용융 방사 또는 멜트 블로운 방식으로 제조될 수 있다.
이와 같이 멜트 블로운 방식으로 제조되어 항균 성능을 갖는 헤파필터(332, 333)는 항균제가 섬유에 함침되어 있으므로, 공기 중에 포함된 수분 또는 필터의 마모에 의한 항균제의 유실을 방지하여 항균 성능을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
도 6 및 7을 참조하면, 필터 레이어(333)는 베이스(333a)와 항균제(333b)를 포함할 수 있다. 즉, 필터 레이어(333)는 베이스(333a)와 항균제(333b)가 용융된 상태로 압출기(미도시)에 의해 노즐(Nz)로 이송되고, 노즐(Nz)로부터 스크린(SC)을 향해 방사되며 제조될 수 있다. 여기서, 베이스(333a)는 용융 방사 전에는 원사 또는 섬유원사로 칭하고, 용융 방사 후에는 섬유 또는 극세섬유로 칭할 수 있다. 그리고, 항균제(333b)는 첨가제로 칭할 수 있다.
베이스(333a)는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 베이스(333a)는 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 베이스(333a)는 용융 전에 칩(chip) 상태일 수 있다.
항균제(333b)는 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함할 수 있다. 이때, 금속성의 항균제(333b)는 (-) 전하를 띠어 대개 (+) 전하를 띠는 먼지의 헤파필터(332, 333)로의 집진 성능이 향상될 수 있다. 예를 들면, 항균성 금속은 은(Ag), 금(Au) 또는 백금(Pt)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 항균성 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O, CuO) 또는 이산화티탄(TiO2)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 항균제(333b)는 용융 전에 파우더(powder) 또는 마스터 배치(master batch)로 형성될 수 있다.
이에 따라, 베이스(333a)에 대한 항균제(333b)의 배합 비율에 따라 멜트 블로운 방식으로 제조된 필터 레이어(333)에서의 항균제(333b) 함량을 조정할 수 있다. 항균제(333b) 함량은 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)을 통해 측정 또는 관찰되는 필터 레이어(333)의 섬유(333a) 및 이에 함침된 항균제(333b)의 비율을 토대로 산출될 수 있다(도 7 참조).
즉, 멜트 블로운 방식에 의해 극세섬유의 형태로 제조되는 필터 레이어(333, 도 7의 (a) 참조)의 용융물이 베이스(333a) 100 중량부에 대하여 항균제(333b)가 a 중량부로 구비되면, 필터 레이어(333)의 항균제(333b) 함량은 1 %일 수 있다(도 7의 (b) 참조). 그리고, 필터 레이어(333)의 용융물이 베이스(333a) 100 중량부에 대하여 항균제(333b)가 b 중량부로 구비되면, 필터 레이어(333)의 항균제(333b) 함량은 3 %일 수 있다(도 7의 (c) 참조). 또한, 필터 레이어(333)의 용융물이 베이스(333a) 100 중량부에 대하여 항균제(333b)가 c 중량부로 구비되면, 필터 레이어(333)의 항균제(333b) 함량은 5 %일 수 있다(도 7의 (d) 참조). 여기서, b는 a보다 크고, c는 b보다 클 수 있다.
이때, 항균제(333b) 함량이 지나치게 작으면 필터의 항균 성능이 발현되지 않고, 지나치게 크면 필터의 양산율이 저하될 수 있다. 즉, 항균제(333b)의 함량은 0.1 ~ 5 %가 바람직할 수 있다.
한편, 서포트 레이어(332)도 필터 레이어(333)와 마찬가지로 멜트 블로운 방식으로 제조되어 항균 성능을 가질 수 있다. 이때, 서포트 레이어(332)와 필터 레이어(333)는 모두 동일한 표적 세균 또는 미생물을 타겟으로 하는 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함할 수 있다. 또는, 서포트 레이어(332)와 필터 레이어(333)는 서로 상이한 표적 세균 또는 미생물을 타겟으로 하는 항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함할 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 용융지수(MI, melt index)에 따라, 항균제 함량(AM content)과 항균 성능 간의 상관 관계가 상이해질 수 있다. 용융지수(MI)는 일정 조건(예를 들면, 온도 조건) 하에서 용융물을 피스톤에서 압출하였을 때의 유량으로서, 용융물 흐름의 용이성을 나타내는 지수이다. 예를 들면, 용융지수(MI)의 단위는 g/10min 일 수 있다. 여기서, 용융지수(MI)는 용융흐름지수(melt flow index)로 칭할 수 있다.
구체적으로, 일정 조건 하에서 베이스(333a)만을 이용하여 멜트 블로운 방식으로 필터 레이어(333)를 제조할 때의 용융지수(MI)는 900~1200 일 수 있다. 이 경우, 동일한 조건 하에서 베이스(333a)에 마스터 배치(master batch) 형태의 항균제(333b)를 배합하여 멜트 블로운 방식으로 필터 레이어(333)를 제조할 때의 용융지수(MI)가 400~900 이면 중유동(middle fluidity)에 해당하고, 900~1500 이면 고유동(high fluidity)에 해당할 수 있다. 여기서, 고유동은 중유동에 비해 용융물의 흐름성이 양호한 유동이라 이해될 수 있다.
그리고, 항균 성능 평가는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)를 사용하여 ISO 20743에 따라 이루어졌다. 즉, 항균 처리가 되지 않은 필터와 비교하여, 항균 처리가 된 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균의 감소율 또는 제거율을 측정하여 항균 성능 평가가 수행되었다.
도 8을 참조하면, 중유동에서의 항균제 함량(AM content)에 따른 항균 성능을 확인할 수 있다. 즉, 항균제 함량이 1 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 85.69 %(Case 1) 또는 78.74 %(Case 2)가 감소되어 평균(AVG) 82.21 %의 항균 성능을 나타낸다. 그리고, 항균제 함량이 3 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 94.68 %(Case 1) 또는 94.38 %(Case 2)가 감소되어 평균(AVG) 94.53 %의 항균 성능을 나타낸다. 또한, 항균제 함량이 5 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 98.62 %(Case 1) 또는 99.48 %(case 2)가 감소되어 평균(AVG) 99.05 %의 항균 성능을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 고유동에서의 항균제 함량(AM content)에 따른 항균 성능을 확인할 수 있다. 즉, 항균제 함량이 1 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 98.28 %(Case 3) 또는 98.03 %(Case 4)가 감소되어 평균(AVG) 98.15 %의 항균 성능을 나타낸다. 그리고, 항균제 함량이 3 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 99.16 %(Case 3) 또는 99.05 %(Case 4)가 감소되어 평균(AVG) 99.10 %의 항균 성능을 나타낸다. 또한, 항균제 함량이 5 %인 필터 레이어(333)에 18 시간 동안 노출된 황색포도상구균은 97.78 %(Case 3) 또는 97.99 %(case 4)가 감소되어 평균(AVG) 97.89 %의 항균 성능을 나타낸다.
이에 따라, 고유동과 달리, 중유동에서 필터 레이어(333)의 항균제 함량(AM content)이 증가함에 따라 항균 성능이 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 즉, 필터 레이어(333)의 항균제 함량을 조정하여 원하는 항균 성능을 달성하기 용이한 유동은 중유동으로 이해될 수 있다.
그리고, 전술한 내용은 멜트 블로운 방식으로 제조되어 항균 성능을 갖는 서포트 레이어(332)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 멜트 블로운 방식으로 항균 성능을 갖는 필터 레이어(333)를 제조하면, 산화아연과 같은 방출량 제한물질이 방출되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 온도 23.1 ℃, 상대습도 46 %RH에서, 코팅 방식(즉, 항균제가 섬유에 코팅되는 방식)으로 제조되어 항균 성능을 갖는 필터 레이어는 산화아연이 10 mg 방출되는 데 반해, 멜트 블로운 방식(즉, 항균제와 원사의 용융물을 방사하여, 항균제가 섬유에 함침되는 방식)으로 제조되어 항균 성능을 갖는 필터 레이어(333)는 산화아연이 방출되지 않을 수 있다.
이에 따라, 항균 성능을 갖는 필터 레이어(333)를 멜트 블로운 방식으로 제조하는 것이 사용자의 화학물질에 대한 공포(chemophobia)를 해소하는 데 유리할 수 있다.
그리고, 전술한 내용은 멜트 블로운 방식으로 제조되어 항균 성능을 갖는 서포트 레이어(332)에도 동일하게 적용될 수 있다.
앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들면 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 서포트 레이어(support layer); 그리고,
    상기 서포트 레이어에 결합되는 필터 레이어(filter layer)를 포함하고,
    상기 필터 레이어는,
    열가소성 수지를 구비하는 제1 베이스와 제1 항균제를 용융물로 하여, 멜트 블로운(melt blown) 방식으로 형성되고,
    상기 제1 항균제는:
    항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함하고,
    상기 용융물의 용융지수(melt index)는,
    일정 조건 하에서, 상기 제1 베이스만으로 이루어진 비교 용융물의 용융지수 900 ~ 1200을 기준으로, 400 ~ 900인 필터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 서포트 레이어는,
    열가소성 수지를 구비하는 제2 베이스와 제2 항균제를 용융물로 하여, 멜트 블로운 방식으로 형성되고,
    상기 제2 항균제는:
    항균성 금속 또는 항균성 금속산화물을 포함하는 필터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 항균제와 상기 제2 항균제는 서로 동일한 필터.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 항균제와 상기 제2 항균제는 서로 상이한 필터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 레이어에 대한 상기 제1 항균제의 함량은,
    0.1 ~ 5 %인 필터.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 서포트 레이어는,
    서포터 레이어(332)는 PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PTFE(Polytetrafluoroethylene), 스테이플 파이버(staple fiber) 또는 아크릴(acrylic)을 포함하는 필터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 베이스는 PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 포함하는 필터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 금속은 은(Ag), 금(Au) 또는 백금(Pt)을 포함하고,
    상기 금속산화물은 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O, CuO) 또는 이산화티탄(TiO2)을 포함하는 필터.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 항균제는,
    마스터 배치(master batch)로 형성되는 필터.
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