KR102485703B1 - Nanofiber filter using non-woven fabric and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균성 및 통기성과 시인성이 확보되고 전염성 병원균을 포함한 분진 등의 우수한 포집효율을 얻을 수 있고, 친환경 수성접착제로 접착되어 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있도록 한 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, a) 제1 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와; b) 제1 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와; c) 나노섬유층의 상부면과 제2 부직포층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와; d) 나노섬유층과 제2 부직포층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 부직포층으로 스며들도록 침투시키는 단계와; e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와; f) 제1 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 부직포층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와; g) 상온에서 24~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.
상기 제조방 법에 의해 제조된 나노섬유필터를 포함한다.
The present invention is antibacterial, air permeable and visibility secured, excellent collection efficiency such as dust including contagious pathogens can be obtained, and a nanofiber filter that can be applied to various objects including the human body by being adhered with an eco-friendly water-based adhesive and manufacturing the same It relates to a method, comprising: a) introducing a first nonwoven fabric layer into an electrospinning apparatus; b) forming a nanofiber layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first nonwoven fabric layer; c) first coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second nonwoven fabric layer with a roller; d) winding the nanofiber layer and the second nonwoven layer on a paper tube or drum, respectively, and leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the first coated aqueous adhesive penetrates into the nanofiber layer and the second nonwoven layer; e) finishing coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer with a roller; f) thermally compressing and bonding the first nonwoven fabric layer, the nanofiber layer coated with the eco-friendly water-based adhesive, and the second nonwoven fabric layer between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90 ° C; g) completely drying at room temperature for 24 to 96 hours.
It includes a nanofiber filter manufactured by the above manufacturing method.

Description

부직포를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법{Nanofiber filter using non-woven fabric and its manufacturing method}Nanofiber filter using non-woven fabric and its manufacturing method

본 발명은 부직포(non-woven fabric)를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 나노섬유층 및 나노섬유층을 보호하는 부직포를 친환경 수성접착제로 접착하여 항균성과 통기성이 우수하고 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있으며, 전염성 병원균을 포함한 각종 분진 등에 우수한 필터효율을 얻을 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a nanofiber filter using a non-woven fabric and a method for manufacturing the same, and in detail, a nanofiber layer and a nonwoven fabric protecting the nanofiber layer are bonded with an eco-friendly water-based adhesive to have excellent antibacterial properties and air permeability and protect the human body. It can be applied to various objects including infectious pathogens, and it is possible to obtain excellent filter efficiency for various dusts including infectious pathogens.

일반적으로, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압(高電壓)의 전기장을 걸어 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실(絲) 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다. 이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 1㎚~1,000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.In general, nanofibers refer to microfibers having a diameter of only tens to hundreds of nanometers, and are produced by an electric field. In other words, nanofibers apply a high-voltage electric field to polymer materials, which are raw materials, to generate electrical repulsive forces inside the polymer materials, which are raw materials. is manufactured and produced. At this time, the stronger the electric field, the thinner the polymer material, so that nanofibers having a thickness of 1 nm to 1,000 nm can be obtained.

한편, 필터(Filter)는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로 액체필터와 에어필터로 분류되며, 특히 에어필터는 공기 중의 먼지나 분진 등의 미립자, 가스, 세균, 병원균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등과 같이 유해한 것들을 제거하는 용도로 활용되고 있다.On the other hand, a filter is a filtering device that filters out foreign substances in a fluid, and is classified into a liquid filter and an air filter. In particular, an air filter is a filter for particles such as dust or dust in the air, gas, germs, pathogens, mold, bacteria, viruses, etc. It is used for the purpose of removing harmful things like.

단순 부직포로 이루어진 종래 에어필터는 제조공정이 단순하고 원가가 저렴한 장점이 있어 여러 분야에 널리 사용되고 있으나, 먼지 여과효율이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 인체에 유해한 25㎛ 이하 크기의 미세먼지 포집능력은 떨어지는 문제점이 있다.Conventional air filters made of simple non-woven fabric are widely used in various fields due to their simple manufacturing process and low cost, but have the disadvantage of poor dust filtration efficiency, and particularly poor ability to collect fine dust of less than 25㎛ that is harmful to the human body. There is a problem.

상기 부직포형 에어필터의 단점 중 하나인 미세먼지 포집효율을 보완하기 위해 정전하(靜電荷)가 부여된 정전필터를 이용한 에어필터가 개발 및 사용되고 있으나, 비(雨), 강설(降雪), 결로(結露), 수분의 접촉이나 침투에 따라 정전필터의 정전 특성이 감소하면서 집진효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 즉, 초기 99,97%의 집진효율이 상기와 같은 정전 특성 감소에 의해 약 30% 까지 급감하면서 필터로서의 기능이 거의 상실되는 등의 문제점이 있었다.In order to compensate for the fine dust collection efficiency, which is one of the disadvantages of the non-woven fabric type air filter, an air filter using an electrostatic filter with electrostatic charge has been developed and used, but rain, snow, and condensation (結露), there is a problem in that the dust collection efficiency rapidly decreases as the electrostatic characteristics of the electrostatic filter decrease due to contact or penetration of moisture. That is, there was a problem that the function as a filter was almost lost while the initial dust collection efficiency of 99.97% rapidly decreased to about 30% due to the decrease in electrostatic characteristics as described above.

대한민국 등록특허공보 제10-1585506호(발명의 명칭: 전기 방사법을 이용한 PVDF 나노섬유 기반의 패턴화된 유연 압전 소자 및 그 제조 방법, 2016. 01. 15. 특허공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1585506 (title of invention: PVDF nanofiber-based patterned flexible piezoelectric element using electrospinning method and its manufacturing method, 2016. 01. 15. Patent announcement) 대한민국 등록특허공보 제10-1079775호(발명의 명칭: 전기방사에 이은 무전해 도금을 통한 전기 전도성 나노섬유 제조 방법, 2011. 11. 03. 특허공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1079775 (Title of Invention: Method for Manufacturing Electrically Conductive Nanofibers through Electroless Plating Following Electrospinning, 2011. 11. 03. Patent Publication)

본 발명은 나노섬유층 및 나노섬유층을 보호하는 부직포를 친환경 수성접착제로 접착하여 항균성과 통기성 및 시인성이 우수할 뿐 아니라, 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있으며, 전염성 병원균을 포함한 각종 분진 등에 우수한 필터(또는 포집이나 집진) 효율을 얻을 수 있는 부직포를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.In the present invention, the nanofiber layer and the nonwoven fabric protecting the nanofiber layer are bonded with an eco-friendly water-based adhesive, so that antimicrobial properties, air permeability and visibility are excellent, and it can be applied to various objects including the human body, and is excellent for various dusts including infectious pathogens. An object of the present invention is to provide a nanofiber filter using a non-woven fabric capable of obtaining filter (or collection or dust collection) efficiency and a method for manufacturing the same.

본 발명 일 실시예의 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법은, a) 제1 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, b) 제1 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 용액 또는 폴리우레탄(PU: polyurethane) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와, c) 나노섬유층의 상부면과 제2 부직포층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와, d) 나노섬유층과 제2 부직포층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 부직포층으로 스며들도록 침투시키는 단계와, e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와, f) 제1 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 부직포층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와, g) 상온에서 24~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.A nanofiber filter manufacturing method using a nonwoven fabric of an embodiment of the present invention includes the steps of a) introducing a first nonwoven fabric layer into an electrospinning apparatus, and b) a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first nonwoven fabric layer Or forming a nanofiber layer by electrospinning any one of a polyurethane (PU) solution, and c) first coating an eco-friendly water-based adhesive with a roller on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second nonwoven fabric layer. d) winding the nanofiber layer and the second nonwoven layer on a paper tube or drum, and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours to penetrate the nanofiber layer and the second nonwoven layer so that the first coated aqueous adhesive permeates into the nanofiber layer and the second nonwoven fabric layer; , e) finish coating the upper surface of the nanofiber layer with an eco-friendly water-based adhesive with a roller, and f) the first nonwoven fabric layer, the nanofiber layer coated with the eco-friendly water-based adhesive, and the second nonwoven fabric layer at a temperature of 60 to 90 ° C. Passing between heated upper and lower rollers to perform thermal compression and bonding, and g) completely drying at room temperature for 24 to 96 hours.

본 발명 다른 실시예의 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법은, a`) 제1 부직포층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와, b`) 초벌 코팅된 제1 부직포층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계와, c`) 제1 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, d`) 제1 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와, e`) 나노섬유층의 상부면과 제2 부직포층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계와, f`) 나노섬유층과 제2 부직포층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 부직포층으로 스며들도록 침투시키는 단계와, g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와, h`) 나노섬유층과 제2 부직포층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와, i`) 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계를 포함한다.A nanofiber filter manufacturing method using a nonwoven fabric of another embodiment of the present invention includes the steps of a`) first coating an eco-friendly water-based adhesive on the top surface of the first nonwoven fabric layer with a roller, and b`) moisture content of the first nonwoven fabric layer naturally drying at room temperature to maintain 40 to 60%; c`) introducing the first nonwoven fabric layer into an electrospinning apparatus; d`) a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first nonwoven fabric layer; Forming a nanofiber layer by electrospinning any one of polyurethane (PU) solutions, and e`) coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second nonwoven fabric layer with a roller. And, f`) winding the nanofiber layer and the second nonwoven layer on a paper tube or drum, respectively, and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours to allow the ashes coated aqueous adhesive to penetrate into the nanofiber layer and the second nonwoven layer, g`) finishing coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer with a roller, and h`) passing the nanofiber layer and the second nonwoven fabric layer between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90 ° C. to perform thermal compression and bonding. and i`) completely drying at room temperature for 24 to 96 hours to obtain a nanofiber filter.

상기 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계 대신, 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계를 포함한다.Instead of completely drying at room temperature for 24 to 96 hours to obtain a nanofiber filter, drying by heating in a drying room at 60 to 90 ° C for 12 to 24 hours, followed by drying at room temperature for 12 to 24 hours to obtain a nanofiber filter. .

상기 친환경 수성접착제는, 물 5~15 중량%, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함한다.The eco-friendly water-based adhesive includes 5 to 15% by weight of water, 10 to 22% by weight of an aqueous EVA copolymer, 65 to 75% by weight of an aqueous acrylic copolymer, and 2 to 5% by weight of a VOC reducing agent.

상기 수성접착제 코팅(도포)량은 8~30g/㎡ 일 수 있다.The amount of coating (application) of the water-based adhesive may be 8 to 30 g/m 2 .

상기 수성접착제의 유리전이온도(Tg 값)는 -25~0℃ 일 수 있다. The water-based adhesive may have a glass transition temperature (Tg value) of -25 to 0°C.

상기 수성접착제에 혼합되는 1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함할 수 있다.It may further include 1 to 10% by weight of adipic dihydrazide (ADIPIC DIHYDRAZIDE) mixed with the aqueous adhesive.

상기 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함하되, 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액일 수 있다.It further includes 2 to 8% by weight of a water repellent mixed with the water-based adhesive, but the water repellent may be an environmentally friendly fluorine-based water repellent of C6 or less or a silicone-based water repellent.

상기 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps일 수 있다.The water-based adhesive may have a glass transition temperature of -25 to 0 °C and a viscosity of 300 to 800 cps.

상기 제조방법 중 적어도 하나 이상의 제조방법으로 제조된 부직포를 이용한 나노섬유필터를 포함한다.It includes a nanofiber filter using a non-woven fabric manufactured by at least one of the above manufacturing methods.

상기 나노섬유필터는, 제1 부직포층과, 상기 제1 부직포층의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층과, 상기 나노섬유층의 상부면에 접착되는 제2 부직포층을 포함한다.The nanofiber filter includes a first nonwoven fabric layer, a nanofiber layer electrospun and bonded to the upper surface of the first nonwoven fabric layer with a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution, and a first bonded to the upper surface of the nanofiber layer 2 layers of non-woven fabric.

상기 나노섬유필터는, 제1 부직포층과, 상기 제1 부직포층의 상부면에 폴리우레탄(PU) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층과, 상기 나노섬유층의 상부면에 접착되는 제2 부직포층을 포함한다.The nanofiber filter includes a first nonwoven fabric layer, a nanofiber layer electrospun and bonded to the upper surface of the first nonwoven fabric layer with a polyurethane (PU) solution, and a second nonwoven fabric layer bonded to the upper surface of the nanofiber layer. includes

상기 나노섬유층은 0.05~0.5gsm의 평량과 80~150cfm의 통기도를 가질 수 있다.The nanofiber layer may have a basis weight of 0.05 to 0.5 gsm and an air permeability of 80 to 150 cfm.

상기 제1 부직포층의 평량은 10~50gsm일 수 있다.The basis weight of the first nonwoven fabric layer may be 10 to 50 gsm.

상기 제2 부직포층의 평량은 10~100gsm일 수 있다.The basis weight of the second nonwoven fabric layer may be 10 to 100 gsm.

상기 제1, 2 부직포층 및 나노섬유층에 코팅되는 수성접착제 도포량은 8~30g/㎡일 수 있다.The coating amount of the aqueous adhesive coated on the first and second nonwoven fabric layers and the nanofiber layer may be 8 to 30 g/m 2 .

본 발명은 미세먼지 바이러스 등이 여과되어 필터로서의 우수한 효과를 얻을 수 있으며, 휘발성 유기화합물(VOC), 포름알데히드, 아세트알데히드 등이 검출되지 않아 인체에 적용하는 사물이나 물품(안면 마스크, 피복물)뿐 아니라, 각종 사물에 두루 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention can obtain excellent effects as a filter by filtering fine dust viruses, etc., and volatile organic compounds (VOC), formaldehyde, acetaldehyde, etc. are not detected, so only objects or articles (face masks, coatings) applied to the human body Rather, it has an effect that can be applied to various objects.

본 발명은 미립자보다는 작고 공기보다는 큰 나노 크기의 다공체 기공이 나노섬유층(2)에 형성되어 있어 미세먼지, 황사, 꽃가루, 미립자 등을 포함하는 분진, 입자성 유해물질, 미스트(Mist), 더스트(Dust)뿐 아니라, 각종 병원균, 세균, 박테리아, 바이러스와 같은 감염원 및/또는 이들이 포함된 비말 등이 효과적으로 차단되는 장점이 있다.In the present invention, nano-sized porous pores that are smaller than fine particles and larger than air are formed in the nanofiber layer 2, so that dust, particulate harmful substances, mist, dust (including fine dust, yellow dust, pollen, fine particles, etc.) Dust), as well as various pathogens, germs, bacteria, viruses, and / or droplets containing them are effectively blocked.

본 발명은 나노섬유층(2)을 통과하기 전과 후의 압력 차이인 '차압'이 1.4~5 정로 유지되어 호흡하기에 매우 편하다.In the present invention, the 'differential pressure', which is the difference in pressure before and after passing through the nanofiber layer 2, is maintained at 1.4 to 5 tablets, which is very comfortable for breathing.

또한, 일반적인 MB 필터(또는 헤파 필터)는 정전기 방식으로 미세먼지를 흡착해서 포집하므로 수분이나 습기에 약해서 장시간 착용하면 성능이 저하가 되고, 수축되는 등의 문제점이 있으나, 본 발명의 나노섬유필터는 촘촘한 나노 단위의 섬유 가닥들이 얽혀서 걸러내는 물리적인 방법으로 공기 중의 먼지나 분진 등의 미립자, 가스, 세균, 병원균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등과 같이 유해한 것을 차단하기 때문에 수분이나 습기의 영향을 거의 받지 않을 뿐 아니라, 안전성 시험에서도 각종 유해성분들이 검출되지 않거나 기준치 미만이어서 안심하고 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since general MB filters (or HEPA filters) adsorb and collect fine dust in an electrostatic manner, they are weak against moisture and moisture, so when worn for a long time, there are problems such as reduced performance and shrinkage, but the nanofiber filter of the present invention It is a physical method in which dense nano-scale fiber strands are entangled and filtered, and it blocks harmful substances such as dust and dust in the air, gas, germs, pathogens, fungi, bacteria, and viruses, so it is hardly affected by moisture or moisture. In addition, in the safety test, various harmful components are not detected or are below the standard value, so there is an effect that can be used safely.

본 발명은 인체에 무해한 수성접착제에 의해 다층구조의 나노섬유필터가 양호하게 접합되므로 마스크, 모자, 장갑 등 인체 피복물로 유용하게 활용할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since the multi-layered nanofiber filter is well bonded by a water-based adhesive harmless to the human body, there is an effect that it can be usefully used as a human body covering such as a mask, a hat, and gloves.

본 발명은 별도의 발수처리 없이 발수성이 우수할 뿐 아니라, 발수액을 추가 적용함으로써 발수성이 배가되는 효과가 있다.The present invention not only has excellent water repellency without a separate water repellent treatment, but also has an effect of doubling the water repellency by additionally applying a water repellent liquid.

본 발명은 인체 유해 중금속과 기타 유해물질 및 포름알데히드 등이 검출되지 않아 인체에 무해할 뿐 아니라, 항균물질에 의해 세균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등이 차단 및 단시간에 사멸되는 효과가 있다.The present invention is harmless to the human body because heavy metals and other harmful substances and formaldehyde, etc. are not detected, and germs, fungi, bacteria, viruses, etc. are blocked and killed in a short time by antibacterial substances.

본 발명은 타액이나 비말 등에 의한 바이러스, 박테리아, 세균, 병원균의 등의 전염이 방지되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.The present invention is a very useful invention that has effects such as preventing transmission of viruses, bacteria, germs, pathogens, etc. by saliva or droplets.

도 1 : 본 발명 나노섬유필터 구성 예시도.
도 2 : 본 발명 일 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 3 : 본 발명 다른 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 4 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(5,000배율).
도 5 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(10,000배율).
도 6 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 Blank 사진.
도 7 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 8 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 Blank 사진.
도 9 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 시험결과 사진(18시간 경과).
Figure 1: An exemplary configuration of the nanofiber filter of the present invention.
Figure 2: A flow chart of a method for manufacturing a nanofiber filter shown in one embodiment of the present invention.
Figure 3: A flow chart of a method for manufacturing a nanofiber filter shown in another embodiment of the present invention.
Figure 4: Scanning electron microscope image showing the nanofibrous layer in the present invention (magnification of 5,000).
Figure 5: A scanning electron microscope image (magnification of 10,000) showing the nanofibrous layer in the present invention.
Figure 6: Blank picture of strain 1 in the antibacterial activity test of the present invention.
Figure 7: Photograph of the test result of strain 1 in the antibacterial activity test of the present invention (18 hours).
Figure 8: Blank picture of strain 2 in the antibacterial activity test of the present invention.
Figure 9: A photograph of the test results of strain 2 in the antibacterial activity test of the present invention (18 hours).

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, the same components in the drawings are described with the same reference numerals as much as possible, and specific descriptions of related well-known configurations or functions are omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention. In addition, the accompanying drawings Matters expressed in may be different from the form actually implemented in the drawings schematically for easily explaining the embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명 부직포를 이용한 나노섬유필터의 층구조를 예시한 것으로, 제1 부직포층(1)과, 제1 부직포층(1)의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 용액 또는 폴리우레탄(PU: polyurethane) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층(2)과, 나노섬유층(2)의 상부면에 접착되는 제2 부직포층(3)을 포함한다.1 illustrates the layer structure of a nanofiber filter using the nonwoven fabric of the present invention, a first nonwoven fabric layer (1), and polyvinylidene fluoride (PVDF) on the upper surface of the first nonwoven fabric layer (1) It includes a nanofiber layer 2 that is electrospun and bonded with a solution or a polyurethane (PU) solution, and a second nonwoven fabric layer 3 that is bonded to the upper surface of the nanofiber layer 2.

상기 나노섬유층(2)은 미립자보다는 작고 공기보다는 큰 나노 크기의 다공체 기공이 형성되어 있어 미세먼지, 황사, 꽃가루, 미립자 등을 포함하는 분진, 입자성 유해물질, 미스트(Mist), 더스트(Dust)뿐 아니라, 각종 세균이나 병원균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스와 같은 감염원 및/또는 이들이 포함된 비말 등이 효과적으로 차단된다.The nanofiber layer 2 is formed with nano-sized porous pores that are smaller than fine particles and larger than air, so that fine dust, yellow dust, pollen, dust including fine particles, particulate harmful substances, mist, dust In addition, infectious agents such as various germs, pathogens, fungi, bacteria, and viruses, and/or droplets containing them are effectively blocked.

상기 제1, 2 부직포층(1)(3)을 구성하는 부직포는 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제로 접착하거나 열압착으로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로, 펠트, 수지접착의 부직포, 니들 펀치, 스펀본드, 스펀 레이스, 엠보스 필름, 습식(濕式)부직포, 멜트블로운(meltblown) 등이 있다.The nonwoven fabric constituting the first and second nonwoven fabric layers (1) and (3) is made into a felt shape by arranging fibers in parallel or in an irregular direction without going through a weaving process, bonding with a synthetic resin adhesive or combining them by thermal compression. It is made of felt, resin-bonded nonwoven fabric, needle punch, spunbond, spun lace, embossed film, wet nonwoven fabric, meltblown, and the like.

상기 멜트블로운 필터(MB필터)는 PET, PP(폴리프로필렌)와 같은 열가소성 고분자를 용융하여 노즐을 통해 압출 방사하는 제조 방법으로 만든 부직포 필터로, 직경이 10㎛ 이하인 미세 섬유들이 상호 결합해 거미줄과 같은 구조 형태를 갖게 된다. 또한 산업·의료용으로 널리 쓰이는 소재로, KF 마스크를 비롯해 시중에 유통되는 의료용·보건용 마스크의 내부 필터로 쓰이는 핵심 원자재다. 여기서 녹인 폴리프로필렌 원료를 아주 작은 구멍이 뚫린 노즐을 통해 실 형태로 뿜어내는 방법을 멜트블로운(meltblown, 용융 방사)이라 하는데, 이렇게 실 형태로 뿜어져 나온 폴리프로필렌은 컨베이어 벨트를 따라 운반된 후 두 개의 롤러 사이를 통과하면서 눌려 부직포 형태가 된다. The melt blown filter (MB filter) is a non-woven fabric filter made by a manufacturing method in which thermoplastic polymers such as PET and PP (polypropylene) are melted and extruded and spun through a nozzle. have the same structural form as It is also a material widely used for industrial and medical purposes, and is a key raw material used as an internal filter for medical and health masks distributed on the market, including KF masks. Melt blown (melt-spinning) is a method of blowing melted polypropylene raw material in thread form through a nozzle with very small holes. It is pressed while passing between two rollers to become a non-woven fabric.

상기 제1, 2 부직포층(1)(3)은 나노섬유층(2)의 상하부면에 접착되거나 고정화되어 나노섬유층(2)을 충분히 보호하고 통기성과 내구성 등이 유지된다.The first and second nonwoven fabric layers 1 and 3 are adhered or fixed to the upper and lower surfaces of the nanofiber layer 2 to sufficiently protect the nanofiber layer 2 and maintain breathability and durability.

상기에서 전기 방사장치(도시안됨)에 투입되는 제1 부직포층(1)은 전기방사와 나노섬유층(2)이 효율적으로 형성되면서 접촉면적이 확대되고 균일하게 고착될 수 있도록 제2 부직포층(3)보다 촘촘하게 형성된다.In the above, the first nonwoven fabric layer 1 introduced into the electrospinning device (not shown) is the second nonwoven fabric layer 3 so that the electrospinning and nanofiber layer 2 are efficiently formed while the contact area is enlarged and uniformly fixed. ) is more densely formed.

예컨대, 제1 부직포층(1)의 평량은 10~50gsm일 수 있으며, 제2 부직포층(3)의 평량은 10~100gsm일 수 있다.For example, the basis weight of the first nonwoven fabric layer 1 may be 10 to 50 gsm, and the basis weight of the second nonwoven fabric layer 3 may be 10 to 100 gsm.

상기 제1, 2 부직포층(1)(3)은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 올레핀계 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU: polyurethane), 폴리비닐아크릴레이트(PVA), 폴리아크닐로니트릴(PAN), 폴리라틱애시드(PLA), 폴리엘락타이드(PLLA), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아마이드(PA) 및 젤라틴으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 주 원료와, 다이메틸아세트아마이드(DMAC), 다이메틸플로오르(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 클로로벤젠(CB), 트리클로로에탄올(TCE), 트리플루오르에틸렌(TFE), 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(Toluene), 크실렌(Xylene), 개미산, 아세틱산, 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용매가 8~20중량% : 92~80중량%의 혼합 비율로 압출 제조될 수 있다.The first and second nonwoven fabric layers (1) and (3) are polyvinylidene fluoride (PVDF), olefin-based polypropylene (PP), polyurethane (PU), polyvinyl acrylate (PVA), polyacrylic One main raw material selected from the group consisting of ronitrile (PAN), polylactic acid (PLA), polyelactide (PLLA), polyethersulfone (PES), polyamide (PA) and gelatin, and dimethylacetamide (DMAC), dimethyl fluoro (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), chlorobenzene (CB), trichloroethanol (TCE), trifluoroethylene (TFE), tetrahydrofuran (THF), methyl ethyl ketone ( MEK), toluene, xylene, formic acid, acetic acid, and one or more solvents selected from the group consisting of water may be extruded at a mixing ratio of 8 to 20% by weight: 92 to 80% by weight.

상기 제1, 2 부직포층(1)(3)은 스판본드 부직포일 수 있다.The first and second nonwoven fabric layers 1 and 3 may be spunbond nonwoven fabrics.

상기 제1, 2 부직포층(1)(3) 및 나노섬유층(2)에 코팅되는 수성접착제 도포량(코팅량)은 8~30g/㎡이다. 상기 수성접착제의 도포량이 8g/㎡ 미만인 경우, 원하는 접착력을 얻을 수 없으며, 상기 도포량이 30g/㎡을 초과하는 경우 낭비일 뿐 아니라, 과량에 의해 나노섬유층(2) 및 나노셀이 깨지거나(brittle), 손상 및/또는 파괴될 수 있어 바람직하지 않다.The coating amount (coating amount) of the aqueous adhesive coated on the first and second nonwoven fabric layers (1) (3) and the nanofiber layer (2) is 8 to 30 g/m 2 . If the coating amount of the water-based adhesive is less than 8 g / m 2, the desired adhesive strength cannot be obtained, and if the coating amount exceeds 30 g / m 2, it is not only wasteful, but also the nanofiber layer 2 and the nanocell are broken (brittle ), may be damaged and/or destroyed, which is undesirable.

상기 제1 부직포층(1)과 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)은 인체에 무해한 친환경 수성접착제로 접착된다. 상기 수성접착제는 냄새가 나지 않고, 유해물질이 포함되지 않는 친환경 물질을 사용함으로써 인체에 무해하며 안전하다.The first nonwoven fabric layer 1, the nanofiber layer 2, and the second nonwoven fabric layer 3 are bonded with an environmentally friendly water-based adhesive that is harmless to the human body. The water-based adhesive is harmless and safe to the human body by using an eco-friendly material that does not smell and does not contain harmful substances.

도 2는 본 발명 일 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 제1 부직포층(1)을 전기 방사장치 내에 투입한 다음(S1 단계), 제1 부직포층(1) 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S2 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 제2 부직포층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S3 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅(first roll coating)된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S4 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S5 단계), 제1 부직포층(1)과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)을 60~90℃의 온도로 히팅(heating)되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하고(S6 단계), 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻게된다(S7 단계).Figure 2 shows a method for manufacturing a nanofiber filter according to an embodiment of the present invention, after the first nonwoven fabric layer 1 is put into the electrospinning apparatus (step S1), and then the first nonwoven fabric layer 1 is placed on the polyvinylidene A fluoride (PVDF) solution or a polyurethane (PU) solution is electrospun to form a nanofiber layer 2 (step S2), and the top surface of the nanofiber layer 2 and the bottom surface of the second nonwoven fabric layer 3 After first roll coating the eco-friendly water-based adhesive with a roller (step S3), the nanofiber layer (2) and the second nonwoven fabric layer (3) coated with the eco-friendly water-based adhesive are wound on a paper tube or drum, respectively, and then 2~ Allowed to stand at room temperature for 6 hours so that the first roll coated water-based adhesive penetrates the nanofiber layer 2 and the second nonwoven fabric layer 3 sufficiently (Step S4), and the upper surface of the nanofiber layer 2 Finish roll coating of the eco-friendly water-based adhesive with a roller (step S5), and the first nonwoven fabric layer (1), the nanofiber layer (2) coated with the eco-friendly water-based adhesive, and the second non-woven fabric layer (3) It is passed between the upper and lower rollers heated at a temperature of 90 ° C., thermally compressed and bonded (step S6), and completely dried at room temperature for 24 to 96 hours to obtain a nanofiber filter (step S7).

상기 상온에서 24~96시간 완전 건조하는(S7 단계) 대신 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻을 수 있다(S8 단계).Instead of completely drying at room temperature for 24 to 96 hours (step S7), a nanofiber filter can be obtained by heating and drying in a drying room at 60 to 90 ° C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours (step S8).

도 3은 본 발명 다른 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 제1 부직포층(1)의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S11 단계), 친환경 수성접착제가 초벌 코팅된 제1 부직포층(1)의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시킨 다음(S12 단계) 제1 부직포층(1)을 전기 방사장치 내에 투입하고(S13 단계), 제1 부직포층(1) 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S14 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 제2 부직포층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅(Secondary roll coating)하고(S15 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S16 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S17 단계), 제1 부직포층(1)과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층(2)과 제2 부직포층(3)을 60~90℃ 온도로 히팅(heating)되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하고(S18 단계), 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻게 된다(S19 단계).Figure 3 shows a method for manufacturing a nanofiber filter of another embodiment of the present invention, first roll coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the first nonwoven fabric layer 1 with a roller (step S11), and eco-friendly The first nonwoven fabric layer 1 coated with the water-based adhesive is naturally dried at room temperature so that the moisture content of the first nonwoven fabric layer 1 is maintained at 40 to 60% (step S12), and then the first nonwoven fabric layer 1 is put into the electrospinning device (step S13) , Electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution or a polyurethane (PU) solution on the first nonwoven fabric layer (1) to form a nanofiber layer (2) (step S14), the top of the nanofiber layer (2) Secondary roll coating of the eco-friendly water-based adhesive on the bottom surface of the cotton and the second non-woven fabric layer 3 with a roller (step S15), and the nanofiber layer 2 and the second non-woven fabric layer (3) coated with the eco-friendly water-based adhesive ) is wound on a paper tube or drum, respectively, and then left at room temperature for 2 to 6 hours to allow the ashes coated water-based adhesive to sufficiently permeate into the nanofiber layer 2 and the second nonwoven fabric layer 3 (step S16), and the nanofiber layer (2) finish roll coating with a roller on the upper surface of the eco-friendly water-based adhesive (step S17), and the first non-woven fabric layer (1), the nanofiber layer (2) coated with the eco-friendly water-based adhesive, and the second non-woven fabric The layer (3) is passed between upper and lower rollers heated at a temperature of 60 to 90 ° C. to be thermally compressed and bonded (step S18), and completely dried at room temperature for 24 to 96 hours to obtain a nanofiber filter (step S19). .

상기 상온에서 24~96시간 완전 건조하는(S19 단계) 대신 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻을 수 있다(S20 단계).Instead of completely drying at room temperature for 24 to 96 hours (step S19), a nanofiber filter can be obtained by heating and drying in a drying room at 60 to 90 ° C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours (step S20).

상기 친환경 수성접착제는, 수계 EVA(ethylene vinyl acetate) 공중합체와 수계 아크릴 공중합체가 포함된 친환경 하이브리드 접착제이며, 건조(또는 경화)후에 투명하게 변하면서 흔적이 남지 않는다.The eco-friendly water-based adhesive is an eco-friendly hybrid adhesive containing a water-based EVA (ethylene vinyl acetate) copolymer and a water-based acrylic copolymer, and becomes transparent after drying (or curing) without leaving traces.

상기 친환경 수성접착제는, 물 5~15 중량%, 수계 EVA(ethylene vinyl acetate) 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함한다.The eco-friendly water-based adhesive contains 5 to 15% by weight of water, 10 to 22% by weight of an aqueous EVA (ethylene vinyl acetate) copolymer, 65 to 75% by weight of an aqueous acrylic copolymer, and 2 to 5% by weight of a VOC reducing agent. do.

상기 친환경 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps이다.The glass transition temperature of the eco-friendly water-based adhesive is -25 to 0 ° C, and the viscosity is 300 to 800 cps.

상기 유리전이온도가 -25℃ 미만이면 나노섬유필터의 휨성(연성)이 너무 부드러워지면서 형상이 쉽게 변형될 수 있는 문제점이 있으며, 유리전이온도가 0℃를 초과하면 나노섬유필터가 딱딱해지면서 착용 거부감이 발생할 수 있으므로 부드러우면서 밀착도가 우수한 -25℃~0℃의 유리전이온도를 갖는 것이 바람직하다.If the glass transition temperature is less than -25 ℃, there is a problem that the bendability (ductility) of the nanofiber filter is too soft and the shape can be easily deformed, and if the glass transition temperature exceeds 0 ℃, the nanofiber filter becomes hard and worn Since rejection may occur, it is preferable to have a glass transition temperature of -25 ° C to 0 ° C, which is soft and has excellent adhesion.

상기 EVA 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer)는 에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로 에틸렌초산비닐 공중합체라고도 하며, 저함량 EVA는 보통의 저밀도 폴리에틸렌과 같이 가공되어 내충격성(특히 저온시), 내스트레스 크랙킹성이 우수하여 중포장재, 라미네이트 필름의 접착제 등에 이용된다. 10~20%의 EVA는 샌달이나 구두창 등의 발포성형품이나 농업용필름, 업무용 스트레치 필름 등 연질염화 비닐과 같은 용도에 쓰인다. 고농도의 EVA는 접착제의 원료로 사용된다.The EVA copolymer (ethylene-vinyl acetate copolymer) is a polymer obtained by copolymerizing ethylene and vinyl acetate monomers, and is also called ethylene-vinyl acetate copolymer. It has excellent stress cracking resistance and is used as an adhesive for heavy packaging materials and laminate films. 10-20% of EVA is used for the same purposes as soft vinyl chloride, such as foamed products such as sandals and soles, agricultural films, and business stretch films. High-concentration EVA is used as a raw material for adhesives.

상기 아크릴 공중합체(acrylic resin)는 아크릴산, 메타크릴산 등의 에스터로부터의 중합체를 말하며 메타크릴산메틸에스터(메타크릴산메틸)의 중합체가 대표적이다. 무색 투명하며 빛, 특히 자외선이 보통유리보다 잘 투과한다(굴절률 1.49). 옥외에 노출시켜도 변색하지 않고, 내약품성도 좋으며, 전기절연성·내수성이 모두 양호하다.The acrylic resin refers to a polymer from esters such as acrylic acid and methacrylic acid, and a representative polymer of methyl methacrylate (methyl methacrylate). It is colorless and transparent and transmits light, especially ultraviolet rays, better than ordinary glass (refractive index 1.49). It does not discolor even when exposed to the outdoors, has good chemical resistance, and has good electrical insulation and water resistance.

상기 VOC 저감제는, 물 69~90 중량%와, 티오요소 4~12 중량%와, 요소 1~4 중량%와, 붕산 1~4 중량%을 포함하는 수용액일 수 있으며, 상기 VOC 저감제에 의해 휘발성유기화합물(VOC), 포름알데히드 등의 성분이 흡착 및 탈취 제거되는 효과가 있어 인체에 무해하다.The VOC reducing agent may be an aqueous solution containing 69 to 90% by weight of water, 4 to 12% by weight of thiourea, 1 to 4% by weight of urea, and 1 to 4% by weight of boric acid. It is harmless to the human body because it has the effect of adsorbing and deodorizing components such as volatile organic compounds (VOC) and formaldehyde.

상기 티오요소(CH4N2S)는 탄소, 질소, 황, 수소 등으로 이루어진 유기화합물로 무색의 결정이며, 요소의 산소 원자를 황 원자로 치환한 구조를 하고 있어서 싸이오유레아·싸이오카바마이드라고도 하며, 티오요소의 분자량은 7312, 녹는점은 180℃, 비중은 1405이다. 물·에탄올에는 녹지만 에테르에는 거의 녹지 않는다. 수용액은 중성이며 쓴맛이 난다. 산이나 알칼리로 가수분해하면 암모니아·황화수소·이산화탄소로 분해하고, 과망가니즈산칼륨으로 산화시키면 요소가 되며, 탈취효과가 우수하다.The thiourea (CH 4 N 2 S) is an organic compound composed of carbon, nitrogen, sulfur, hydrogen, etc., and is a colorless crystal. The molecular weight of thiourea is 7312, the melting point is 180℃, and the specific gravity is 1405. Soluble in water and ethanol, but almost insoluble in ether. The aqueous solution is neutral and tastes bitter. When hydrolyzed with acid or alkali, it is decomposed into ammonia, hydrogen sulfide, and carbon dioxide, and when oxidized with potassium permanganate, it becomes urea, and the deodorizing effect is excellent.

상기 요소(CO(NH2)2)는 유기화합물로 무색의 결정성 물질이며, 모든 포유동물과 일부 어류의 단백질대사 최종 분해 산물로 유레아, 카바마이드(Carbamide), 다이아마이노메탄알(Diaminomethanal)이라고도 하며, 색이나 냄새가 없고 기둥 모양의 결정을 만드는 물질이며, 분자량은 60047, 녹는점은 1327℃(1atm), 비중은 1335이다. 극성이 강한 물질이어서 물과 알코올에는 잘 녹지만 에테르에는 녹지 않는다.The urea (CO(NH 2 ) 2 ) is an organic compound and is a colorless crystalline substance, and is the final decomposition product of protein metabolism in all mammals and some fish, and is composed of urea, carbamide, and diaminomethanal. It is a substance that has no color or odor and makes columnar crystals. The molecular weight is 60047, the melting point is 1327℃ (1atm), and the specific gravity is 1335. It is a highly polar substance, so it is soluble in water and alcohol, but insoluble in ether.

상기 붕산(H3BO3)은 산화붕소가 수화되어 생기는 산소산으로 오쏘붕산, 메타붕산, 사붕산 등이 있다. 오쏘붕산은 붕규산유리, 도자기의 유약 등의 원료가 되며, 주사제의 용해를 촉진시키기도 한다. 오쏘붕산은 무색 투명하거나 또는 흰색 광택을 가진 인편상(鱗片狀)의 결정으로 냄새는 없으며 특유한 맛이 약간 난다. 녹는점은 184~186℃, 비중은 149이다.The boric acid (H 3 BO 3 ) is an oxygen acid produced by hydration of boron oxide, and includes orthoboric acid, metaboric acid, tetraboric acid, and the like. Orthoboric acid is a raw material for borosilicate glass and ceramic glaze, and also promotes the dissolution of injections. Orthoboric acid is a colorless, transparent or white glossy scaly crystal that has no odor and has a peculiar taste. Melting point is 184~186℃, specific gravity is 149.

본 발명의 나노섬유필터는 휘발성 유기화합물(VOC), 포름알데히드, 아세트알데히드, 잡냄새 제거, 어떠한 기후조건에도 안심하고 사용할 수 있으며, 항균제에 의해 각종 곰팡이 및 세균 번식 등이 방지되며, 세균, 병원균, 박테리아, 바이러스 등이 단시간에 사멸된다.The nanofiber filter of the present invention removes volatile organic compounds (VOC), formaldehyde, acetaldehyde, odor, can be safely used in any climatic conditions, and prevents the propagation of various molds and bacteria by antibacterial agents, and prevents bacteria and pathogens , bacteria, viruses, etc. are killed in a short time.

본 발명은 수성접착제에 혼합되는 1~10 중량%의 항균물질을 더 포함할 수 있다. 상기 항균물질은 아디픽 디하이드라자이드(AHD: Adipic dihydrazide)일 수 있으며, 분자는 14개의 수소원자, 6개의 탄소원자, 4개의 질소원자 그리고 2개의 산소원자로 구성되어 총 26개의 원자로 형성된다. The present invention may further include 1 to 10% by weight of an antibacterial substance mixed with the aqueous adhesive. The antibacterial substance may be adipic dihydrazide (AHD), and the molecule is composed of 14 hydrogen atoms, 6 carbon atoms, 4 nitrogen atoms, and 2 oxygen atoms, so that a total of 26 atoms are formed.

아디픽 디하이드라자이드 분자에는 총 25개의 화학결합이 있으며, 이는 11개의 비수소결합, 2개의 다중결합, 5개의 단일결합, 2개의 이중결합 그리고 2개의 N 하이드라진으로 구성되어 있으며, 외형은 백색가루이나 수성접착제에 혼합되면서 액화되며, 코팅되는 나노섬유필터에 항균기능을 부여하며 포름알데히드를 저감시키는 데에도 크게 기여한다.Adipic dihydrazide molecule has a total of 25 chemical bonds, which consist of 11 non-hydrogen bonds, 2 multiple bonds, 5 single bonds, 2 double bonds and 2 N-hydrazine, and its appearance is white. It is liquefied while being mixed with powder or water-based adhesive, and it gives antibacterial function to the coated nanofiber filter and greatly contributes to reducing formaldehyde.

본 발명은 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함할 수 있다. 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액이다.The present invention may further include 2 to 8% by weight of a water-repellent liquid mixed with the water-based adhesive. The water repellent liquid is an environmentally friendly fluorine-based water repellent liquid of C6 or less or a silicone-based water repellent liquid.

본 발명의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리우레탄(PU)은 자체 발수 기능을 갖지만 상기 발수액을 더 포함함으로써 나노섬유필터의 발수력이 배가된다.Polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyurethane (PU) of the present invention has its own water-repellent function, but the water-repellent power of the nanofiber filter is doubled by further including the water-repellent liquid.

또한 나노섬유층(2)을 구성할 때 전기 방사되는 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리우레탄(PU)은 강유전체 물질로 자체 정전하를 가질 뿐 아니라, 전기 방사에 의해 정전하가 증가되기 때문에 미세먼지 등이 더욱 효과적으로 포집된다.In addition, the polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyurethane (PU) that are electrospun when constituting the nanofiber layer 2 are ferroelectric materials that not only have their own static charge, but also increase the electrostatic charge by electrospinning. Fine dust and the like are collected more effectively.

도 4는 나노섬유층(2)을 5,000배 배율로 확대 촬영한 이미지이고, 도 5는 나노섬유층(2)을 10,000배 배율로 확대 촬영한 이미지이다.Figure 4 is an image taken at a magnification of 5,000 times the nanofiber layer 2, Figure 5 is an image taken at a magnification of 10,000 times the nanofiber layer (2).

도 5에는 125.5㎚, 150.6㎚, 200.8㎚, 251.0㎚ 직경의 나노섬유사와 그 주변 나노섬유사 들이 웹(Web) 형태로 구성되어 있음을 알 수 있으며, 나노섬유사 사이에 형성되는 기공(나노셀)의 크기는 최소 50㎚~1㎛ 범위이며, 기공을 통하여 공기가 출입하면서 통기 및 호흡이 달성된다.In FIG. 5, it can be seen that nanofiber yarns with diameters of 125.5 nm, 150.6 nm, 200.8 nm, and 251.0 nm and nanofiber yarns around them are composed of a web form, and pores formed between nanofiber yarns (nanocells) ) is in the range of at least 50 nm to 1 μm, and ventilation and respiration are achieved while air enters and exits through the pores.

상기 나노섬유층(2)은 0.05~0.5gsm의 평량을 가지며, 또한 80~150cfm의 통기도를 가져 호흡이 부담스럽거나 어렵지 않다.The nanofiber layer (2) has a basis weight of 0.05 to 0.5 gsm, and also has an air permeability of 80 to 150 cfm, so breathing is not burdensome or difficult.

상기 나노섬유층(2)의 나노섬유사 직경은 100nm 내지 300nm일 수 있다. 상기 나노섬유사 직경이 300nm 보다 큰 경우에는, 극세화가 충분하지 않고 섬유 표면적이 저하되어 필터용 여과재로서 포집 효율이 떨어지게 되어 이후 미세먼지 등의 제거가 어렵고, 반대로 100nm 보다 작은 경우에는 가공성이 저하되고 밀도가 증가하여 차압이 증가하며 강도가 떨어지고 생산이 어려운 문제가 있다.The nanofibrous yarn diameter of the nanofiber layer 2 may be 100 nm to 300 nm. When the diameter of the nanofiber yarn is larger than 300 nm, the ultra-thinization is not sufficient and the fiber surface area is lowered, resulting in a decrease in the collection efficiency as a filter medium for filtering, making it difficult to remove fine dust and the like. As the density increases, the differential pressure increases, and the strength decreases and production is difficult.

본 발명을 안면 마스크에 적용시켜 착용하는 경우 대기먼지, 미세먼지, 황사, 꽃가루, 분진 등 미립자뿐 아니라, 세균 및 병원균, 곰팡이, 생물입자, 박테리아, 바이러스, 비말 등과 같이 생물학적으로 전염(메르스/사스/코로나바이러스감염증-19(코로나-19) 등)되거나 유해한 것들을 제거하는 각종 필터, 마스크, 피복물 등으로 유용하게 사용할 수 있다.When the present invention is applied to a face mask and worn, not only fine particles such as air dust, fine dust, yellow dust, pollen, and dust, but also biological transmission such as bacteria and pathogens, molds, biological particles, bacteria, viruses, and droplets (MERS / It can be usefully used as various filters, masks, coatings, etc. to remove SARS/coronavirus infection-19 (Corona-19) or harmful things.

또한 제1 부직포층(1)과 제2 부직포층(3)의 색상은 다양한 착색제(안료, 염료 등)의 선택에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다.In addition, the colors of the first nonwoven fabric layer 1 and the second nonwoven fabric layer 3 can be implemented with various colors by selecting various colorants (pigments, dyes, etc.).

상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 불소수지 고분자의 일종으로 기계적 성질이 뛰어나 결정성이 높은 수지를 만든다. 또 유전율이 높고 압전성과 같은 특수성질을 가지고 있다.The polyvinylidene fluoride (PVDF) is a type of fluororesin polymer and has excellent mechanical properties to make a highly crystalline resin. It also has a high dielectric constant and special properties such as piezoelectricity.

폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 고분자의 특징으로는 불소수지 중에서는 기계적 강도가 강하고 특히 내마모성이 높고, 내약품성이 뛰어나며, 상온에서 디메틸아민, 아세톤 등을 제외한 거의 모든 약품에 침해되지 않으나 75℃ 이상에서는 아민류, 에스테르류, 에테르류에 침해된다. 또한 자외선, 방사선 열화가 작고 내후성과 전기절연성이 뛰어나며, 큰 압전특성을 갖는다. 유전율이 무기압전체 보다 작으나 압전전압강도는 높고, 경량으로 유연하기 때문에 충격굴곡에 잘 견디며, 기계 인피던스가 적기 때문에 물이나 생체와 매칭하기 쉽고, Q가 작기 때문에 주파수 레스폰스가 평탄하며, 내전압이 크고 큰 입력에도 파괴하지 않는다. 유전율과 비열이 작으며 초전감도가 높고, 열확산계수가 낮기 때문에 공간분해 능력이 뛰어나다. The characteristics of polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer are that it has strong mechanical strength among fluororesins, especially high abrasion resistance, and excellent chemical resistance. It is affected by amines, esters and ethers. In addition, it has low ultraviolet and radiation deterioration, excellent weather resistance and electrical insulation, and has great piezoelectric properties. Its dielectric constant is smaller than that of inorganic piezoelectric materials, but its piezoelectric voltage strength is high, it is light and flexible, so it can withstand shock bending well, and it is easy to match with water or living organisms because it has low mechanical impedance. Doesn't break even on large inputs. It has a low permittivity and specific heat, high pyroelectric sensitivity, and low thermal diffusivity, so it has excellent spatial resolution.

폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 용도는, 바킹, 가스켓, 파이프 이음 등 기계부품, 다이어 프레인용기, 프린트기판, 절연단자, 소켓 켄덴서 필름, 고층건물의 창틀 실링재, 판재, 금속판 라이닝, 스피커, 헤드폰, 카트리지, 초음파마이크, 초음파 현미경, 계측센서, 스트레인게이지, 압력센서 등을 예로 들 수 있다.Polyvinylidene fluoride (PVDF) is used for mechanical parts such as barking, gaskets, pipe joints, diaphragm containers, printed circuit boards, insulated terminals, socket capacitor films, window frame sealing materials for high-rise buildings, sheet materials, metal plate linings, speakers, Headphones, cartridges, ultrasonic microphones, ultrasonic microscopes, measurement sensors, strain gauges, pressure sensors, and the like are examples.

상기 폴리우레탄(PU: polyurethane)은 폴리이소시아네이트(-NCO)와 폴리올(-OH)의 반응에 의해 생성되며, 우레탄만이 가지는 뛰어난 물성으로 인해 다양한 용도로 응용되어 접착제, 충진제, 섬유제품, 신발, 침대, 냉장고, 자동차, 소파, 건축재료, 바닥재 등 우리의 생활 주변에서 항상 만날 수 있는 제품 제조에 사용되고 있다. 또한 유기성 폐기물 처리를 위한 바이오필터, 혈액 및 혈장 필터 및 습윤성 드레싱재 등 친환경 및 메디컬 기능성 소재로도 그 응용이 확대되고 있다.The polyurethane (PU) is produced by the reaction of polyisocyanate (-NCO) and polyol (-OH), and is applied for various purposes due to the excellent physical properties that only urethane has, such as adhesives, fillers, textile products, shoes, It is used to manufacture products that can always be found around our lives, such as beds, refrigerators, automobiles, sofas, building materials, and flooring. In addition, its application is expanding to eco-friendly and medical functional materials such as biofilters for organic waste treatment, blood and plasma filters, and wet dressing materials.

본 발명에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 얻게된다.In the present invention, the nanofiber layer 2 is obtained by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution or a polyurethane (PU) solution.

물론 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액과 폴리우레탄(PU) 용액을 적정 비율로 혼합 및 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 얻을 수도 있다.Of course, the nanofiber layer 2 may be obtained by mixing and electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution and a polyurethane (PU) solution in an appropriate ratio.

한편, 전기 방사법(electrospinning)의 원리는 고분자 용액에 전기장을 가하는 경우 입자에 전기적인 힘이 가해지면서 용액 표면에 양전하가 배향되어 공기층과 용액의 표면 사이의 계면으로 입자가 유도되고 이러한 전하들에 의해 표면 장력과 반대되는 힘이 발생된다. 이때, 용액은 임계전압 이상에서 표면 장력을 극복하면서 반대편의 금속 컬렉터와의 전위차에 의해 분사된 용액이 컬렉터로 수집된다. 이러한 원리에 의하여 고분자 용액을 통해 나노섬유를 제조할 수 있게 된다.On the other hand, the principle of electrospinning is that when an electric field is applied to a polymer solution, an electric force is applied to the particles, and positive charges are oriented on the surface of the solution, and the particles are induced to the interface between the air layer and the surface of the solution. A force opposite to the surface tension is generated. At this time, the sprayed solution is collected in the collector by a potential difference with the metal collector on the opposite side while overcoming the surface tension at a threshold voltage or higher. According to this principle, it is possible to manufacture nanofibers through a polymer solution.

상기 전기 방사법을 통해 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)이나 폴리우레탄(PU)으로 나노섬유 웹을 제조하는 경우, 전기 방사 과정에서 분사된 고분자 용액(+)이 고화된 후 전극(집적장치)(-극)에 수집될 때 발생된 전계장에 의해 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리우레탄(PU) 섬유 내부의 쌍극자 배열(C-F)이 동시에 일어나게 되므로 별도의 분극 처리 공정이 필요하지 않고, 섬유 내부의 β결정 함량이 높은 PVDF를 제조할 수 있다. In the case of manufacturing a nanofiber web with polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyurethane (PU) through the electrospinning method, after the polymer solution (+) sprayed during the electrospinning process is solidified, the electrode (integrator) (- poles), the dipole arrangement (C-F) inside the polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyurethane (PU) fibers occurs simultaneously by the electric field generated when the fibers are collected, so a separate polarization treatment process is not required. PVDF with a high β crystal content can be produced.

한편, 일반적인 MB 필터(또는 헤파 필터)는 정전기 방식으로 먼지를 흡착해서 포집하므로, 수분이나 습기에 약해 장시간 착용하면 성능이 저하되고, 수축되는 단점이 있으나, 본 발명의 나노섬유필터는 촘촘한 나노 단위의 섬유 가닥들이 얽혀서 걸러내는 물리적인 방법으로 초미세먼지나 바이러스 등을 차단하기 때문에 수분이나 습기의 영향을 거의 받지 않을 뿐 아니라, 안전성 시험에서도 각종 유해성분들이 검출되지 않거나 기준치 미만이어서 안심하고 사용할 수 있는 효과가 있다. On the other hand, since general MB filters (or HEPA filters) adsorb and collect dust in an electrostatic way, they are weak against moisture and moisture, so when worn for a long time, their performance deteriorates and shrinks. It blocks ultra-fine dust or viruses through a physical method in which the fiber strands are entangled and filtered out, so it is hardly affected by moisture or humidity, and various harmful ingredients are not detected or are below the standard level in safety tests, so you can use it with confidence. There is an effect.

또한 나노섬유층(2)을 구성할 때 전기 방사되는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리우레탄(PU)은 강유전체 물질로 자체 정전하를 가질 뿐 아니라, 전기 방사에 의해 정전하가 증가되기 때문에 미세먼지 등이 더욱 효과적으로 포집된다.In addition, polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyurethane (PU), which is electrospun when forming the nanofiber layer 2, is a ferroelectric material and has its own electrostatic charge. Dust and the like are collected more effectively.

아래 표 1은 본 발명 나노섬유필터에 대한 PBBs(Polybrominated biphenyls) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 1 below is a table of PBBs (Polybrominated biphenyls) detection amount test results for the nanofiber filter of the present invention, and it can be seen that various harmful components are detected below the detection limit and are safe even when used in the human body.

시험항목Test Items 결과(단위:㎎/㎏)Result (unit: mg/kg) 시험방법Test Methods 검출한계detection limit MonobromobiphenylMonobromobiphenyl 5 미만less than 5



IEC 62321-6:2015




IEC 62321-6:2015
55
DibromobiphenylDibromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TribromobiphenylTribromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TetrabromobiphenylTetrabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 PentabromobiphenylPentabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HexabromobiphenylHexabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HeptabromobiphenylHeptabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 OctabromobiphenylOctabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 NonabromobiphenylNonabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 DecabromobiphenylDecabromobiphenyl 5 미만less than 5 55

아래 표 2는 PBDEs(Polybrominated diphenyl ethers) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만(5㎎/㎏ 미만)으로 검출되거나 불검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 2 below is a PBDEs (Polybrominated diphenyl ethers) detection test result table, and various harmful components are detected or not detected below the detection limit (less than 5 mg / kg), so it can be seen that it is safe even when used in the human body.

시험항목Test Items 결과(단위:㎎/㎏)Result (unit: mg/kg) 시험방법Test Methods 검출한계detection limit MonobromobiphenylMonobromobiphenyl 5 미만less than 5



IEC 62321-6:2015




IEC 62321-6:2015
55
DibromobiphenylDibromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TribromobiphenylTribromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TetrabromobiphenylTetrabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 PentabromobiphenylPentabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HexabromobiphenylHexabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HeptabromobiphenylHeptabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 OctabromobiphenylOctabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 NonabromobiphenylNonabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 DecabromobiphenylDecabromobiphenyl 5 미만less than 5 55

아래 표 3은 프랄레이트 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 0.01% 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 3 below is a test result of the amount of phthalate detected, and various harmful components are detected below the detection limit of 0.01%, indicating that it is safe even when used in the human body.

시험항목Test Items 결과(단위:%)Result (Unit: %) 시험방법Test Methods 검출한계detection limit DEHPDEHP 0.01 미만less than 0.01
IEC 62321-8:2017

IEC 62321-8:2017
0.010.01
BBPBBP 0.01 미만less than 0.01 0.010.01 DBPDBP 0.01 미만less than 0.01 0.010.01

* DEHP : DI(2-ETHYLHEXYL)-PHTHALATE* DEHP : DI(2-ETHYLHEXYL)-PHTHALATE

* BBP : BENZYLBUTYLPHTHALATE* BBP: BENZYLBUTYLPHTHALATE

* DBP : DIBUTYLPHTHALATE* DBP: DIBUTYLPHTHALATE

아래 표 4는 포름알데히드 검출량 시험결과표로, 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 4 below is a table of test results for the amount of formaldehyde detected, and it is not detected, so it can be seen that it is safe even when used in the human body.

시험항목Test Items 결과(단위:㎎/㎏)Result (unit: mg/kg) 시험방법Test Methods 검출한계detection limit 포름알데히드formaldehyde 검출안됨not detected KS K ISO 14184-1:1998KS K ISO 14184-1:1998 16(㎎/㎏)16 (mg/kg)

아래 표 5는 8대 중금속 검출량 시험결과표로, 검출한계 미만으로 검출(불검출)되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 5 below is a test result table of the 8 major heavy metals detected, and it is detected (not detected) below the detection limit, so it can be seen that it is safe even when used in the human body.

시험항목Test Items 결과
(단위:㎎/㎏)
result
(Unit: mg/kg)
시험방법Test Methods 정량한계
(단위:㎎/㎏)
limit of quantification
(Unit: mg/kg)
납[Pb]Lead [Pb] 불검출non-detection



KS C ISO 8124-3 : 2010




ISO 8124-3 : 2010
55
카드뮴[Cd]Cadmium [Cd] 불검출non-detection 55 크롬[Cr]Chromium [Cr] 불검출non-detection 22 안티몬[Sb]Antimony [Sb] 불검출non-detection 55 비소[As]arsenic [As] 불검출non-detection 22 바륨[Ba]barium [Ba] 불검출non-detection 55 셀레늄[Se]Selenium [Se] 불검출non-detection 55 수은[Hg]Mercury [Hg] 불검출non-detection 22

아래 표 6은 기타 유해물질에 대한 정량 시험결과표로, 정량 한계 미만이거나 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 6 below is a quantitative test result table for other harmful substances, and it can be seen that it is safe even when used in the human body because it is below the quantification limit or is not detected.

시험항목Test Items 결과
(단위:㎎/㎏)
result
(Unit: mg/kg)
시험방법Test Methods 정량한계
(단위:㎎/㎏)
limit of quantification
(Unit: mg/kg)
메틸이소티아졸리논
(MIT)
Methylisothiazolinone
(MIT)
불검출non-detection 안전확인대상생활화학제품 시험ㆍ검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정[국립환경과학원 고시 제2019-70호(2019.12.31.)]Regulations on standards and methods for testing and inspection of household chemical products subject to safety confirmation [Notice No. 2019-70 (2019.12.31.) of the National Institute of Environmental Research] 1One
벤즈이소치아졸리논
(BENZISOTHIAZOLIONE)
Benzisothiazolinone
(BENZISOTHIAZOLIONE)
불검출non-detection 1One
2-옥틸-3(2H)이소티아졸론
(OIT)
2-Octyl-3(2H)isothiazolone
(OIT)
불검출non-detection 1One
5-클로로메틸이소티아졸리논
(5-CHLOROMETHYLISOTHIAZOLIONE)
5-Chloromethylisothiazolinone
(5-CHLOROMETHYLISOTHIAZOLIONE)
불검출non-detection 국립환경과학원 고시 제2019-70호(2019.12.31.)National Institute of Environmental Research Notice No. 2019-70 (2019.12.31.) 1One

* 불검출 = 정량한계 미만* Non-detection = less than quantification limit

아래 표 7은 극성 유기용매의 하나로 각종 화학반응 용매로 이용되는 다이메틸폼아마이드(Dimethylformamide) 검출량 시험결과표로, 시편을 메탄올로 추출한 후 GC-MSD로 분석한 결과 검출한계(10mg/kg) 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다. 상기 다이메틸폼아마이드(Dimethylformamide)은 합성섬유의 방사용제(紡絲溶劑)로 이용되며, 피부·눈·점막을 자극하며 오래 흡입하면 간에 장애를 일으킨다.Table 7 below is a test result of the detection amount of dimethylformamide, which is used as one of the polar organic solvents and is used as a solvent for various chemical reactions. It has been detected and it can be known that it is safe even when used in the human body. The dimethylformamide is used as a spinning agent for synthetic fibers, and stimulates the skin, eyes, and mucous membranes, and causes liver failure when inhaled for a long time.

시험항목Test Items 결과(단위:㎎/㎏)Result (unit: mg/kg) 시험방법Test Methods 검출한계detection limit 포름알데히드formaldehyde 10 미만less than 10 GC-MSD 분석GC-MSD analysis 10(㎎/㎏)10 (mg/kg)

* 시편을 메탄올로 추출한 후 GC-MSD로 분석* Analyzed by GC-MSD after extracting the specimen with methanol

위 표 4 내지 표 7에 따르면, 본 발명 실시예에 따라 제조된 나노섬유필터는, 중금속, 휘발성유기화합물(VOCs), 휘발성 방향족탄화수소(VACs), 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔, 포름알데히드 항목에서 모두 검출되지 않거나 인증기준을 만족하는 수준으로 미량 검출된 것으로 나타났으며, 본 발명의 나노섬유필터를 각종 필터와 마스크 등에 적용할 경우를 예상한 시험기준에 포름알데히드가 검출되지 않아 인증기준을 만족하였다.According to the above Tables 4 to 7, the nanofiber filter prepared according to the embodiments of the present invention, heavy metals, volatile organic compounds (VOCs), volatile aromatic hydrocarbons (VACs), total volatile organic compounds (TVOC), toluene, formaldehyde It was found that none of the items were detected or a small amount was detected at a level that satisfies the certification standards, and formaldehyde was not detected in the test standards expected when the nanofiber filter of the present invention is applied to various filters and masks, etc. was satisfied.

아래 표 8은 자외선차단율 시험결과표로, 자외선차단율이 우수함을 알 수 있다.Table 8 below is a table of results of the UV blocking rate test, and it can be seen that the UV blocking rate is excellent.

시험항목Test Items 결과(단위:nm)Results (unit: nm) 측정기기measuring device 파장간격wavelength interval 자외선(UV-R) 차단율Ultraviolet (UV-R) blocking rate 65.8/47.8/58.2/52.365.8/47.8/58.2/52.3 UV-VIS-NIR Spectrophotometer
(Perkin Elmer_Lambda 1050 with 150 mm InGaAs int. Sphere)
UV-VIS-NIR Spectrophotometer
(Perkin Elmer_Lambda 1050 with 150 mm InGaAs int. Sphere)
5nm5 nm
자외선(UV-A) 차단율Ultraviolet (UV-A) blocking rate 58.5/40.7/51.0/44.858.5/40.7/51.0/44.8 5nm5 nm 자외선(UV-B) 차단율Ultraviolet (UV-B) blocking rate 90.0/70.6/84.2/76.790.0/70.6/84.2/76.7 5nm5 nm

* 파장범위 UV-R : 290~400nm, UV-A : 315~400nm, UV-B : 290~315nm* Wavelength range UV-R: 290~400nm, UV-A: 315~400nm, UV-B: 290~315nm

* 부위별 데이터의 편차로 인하여 개개치 값을 표기 하였음.* Due to the deviation of the data for each part, individual values are indicated.

아래 표 9는 본 발명 나노섬유필터의 투과율 시험결과표로, 필터 시험 장비(filter tester(Lorenz FMP03))와 에어로졸 형태의 파라핀 오일을 이용하여 3회 30초간 시험한 결과 나노섬유필터의 투과율은 2.7%이고, 필터 효율은 97.3%로 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다.Table 9 below is a transmittance test result table of the nanofiber filter of the present invention. As a result of testing for 30 seconds three times using a filter tester (filter tester (Lorenz FMP03)) and paraffin oil in the form of aerosol, the transmittance of the nanofiber filter was 2.7%. , and the filter efficiency was 97.3%, which was very good.

투과율transmittance 2.7%2.7% 효율efficiency 97.3%97.3%

* 시험장비 : filter tester(Lorenz FMP03)* Test equipment: filter tester (Lorenz FMP03)

* 에어로졸 형태 : 파라핀 오일* Aerosol form: paraffin oil

* 에어로졸 평균 입자 크기 : 0.44㎛* Aerosol average particle size: 0.44㎛

* 에어로졸 농도 : (20±5) ㎎/㎥* Aerosol concentration: (20±5) ㎎/㎥

* 유량 : 95 L/분(min)* Flow: 95 L/min (min)

* 측정횟수 : 3회* Number of measurements: 3 times

* 측정시간 : 30초* Measurement time: 30 seconds

* 효율 : 100 - 투과율(%)* Efficiency: 100 - transmittance (%)

또한 상기 나노섬유층(2)을 통과하기 전과 후의 압력 차이인 '차압'은 1.4로 측정되어 호흡하기가 매우 편함을 알 수 있다. 예컨대, 식약처 허가의 마스크 중 KF-94 제품의 경우 차압이 7~8 정도이고, KF-80의 경우 차압이 6~7로 숨쉬기 힘든 반면, 본 발명의 나노섬유필터는 1.4~5 정도로 숨쉬기가 편하다.In addition, the 'differential pressure', which is the difference in pressure before and after passing through the nanofiber layer 2, was measured as 1.4, indicating that it is very comfortable to breathe. For example, among the masks approved by the Ministry of Food and Drug Safety, the KF-94 product has a differential pressure of about 7 to 8, and in the case of KF-80, the differential pressure is 6 to 7, making it difficult to breathe, whereas the nanofiber filter of the present invention has a pressure difference of about 1.4 to 5. relaxing.

아래 표 10은 액체 저항성에 대한 시험결과표로, 나노섬유층(2)에 30분 이내에 물이 침투되지 않음을 알 수 있으며, 본 발명을 안면 착용 마스크 등에 적용하는 경우 마스크 착용자의 호흡기를 통하여 비산 또는 방출되는 비말(飛沫)을 차단할 수 있으며, 역으로 외부의 비말(飛沫) 등이 마스크를 통하여 호흡기 내로 침입하는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있다,Table 10 below is a test result table for liquid resistance, and it can be seen that water does not penetrate into the nanofiber layer 2 within 30 minutes, and when the present invention is applied to a face mask, etc., scattering or emission through the respiratory tract of the mask wearer It can be seen that it is possible to block the droplets, and conversely, it is possible to prevent the intrusion of external droplets into the respiratory tract through the mask.

액체 저항성 시험방법Liquid resistance test method 250㎖ 비커에 물 100㎖를 담은 후 그위에 검체를 안감이 비커로 향하게 하여 고무줄 등 기타 도구를 이용하여 고정시킨 후 비커를 서서히 뒤집어서 바닥에 일정 높이의 공간을 두고 고정한다.
비커 아래에 종이를 놓고 30분간 방치한다.
After putting 100 ml of water in a 250 ml beaker, fix the sample on it with the lining facing the beaker using a rubber band or other tool, and then slowly turn the beaker over and fix it with a space of a certain height on the floor.
Place a piece of paper under the beaker and let stand for 30 minutes.
결과result 30분 이내에 물이 침투되지 않음No water penetration within 30 minutes

아래 표 11은 암모니아 탈취 성능 시험결과표로, 탈취율이 10.8%로 우수함을 알 수 있다.Table 11 below is an ammonia deodorization performance test result table, and it can be seen that the deodorization rate is excellent at 10.8%.

시험항목Test Items 결과(단위:%)Result (Unit: %) 시험방법Test Methods 암모니아ammonia 10.810.8 가스검지관법
(FITI 시험지침서 FTM-5-2:2004)
gas detection tube
(FITI Test Guideline FTM-5-2:2004)

* 시험편 : 100㎠ (10㎝ × 10㎝)* Test piece: 100cm2 (10cm × 10cm)

* 가스백 : 5L* Gas bag: 5L

* 가스백 내 가스량 : 3L* Gas volume in gas bag: 3L

* 측정시간 : 2시간 경과 후* Measurement time: after 2 hours

* 초기농도 : 암모니아(100 ppm)* Initial concentration: Ammonia (100 ppm)

* 탈취율(%) : ((Cb - Cs)/(Cb) × 100* Deodorization rate (%) : ((Cb - Cs)/(Cb) × 100

- Cb: BLANK, 2시간 경과 후 시험가스백 안에 남아있는 시험가스 농도- Cb: BLANK, concentration of test gas remaining in the test gas bag after 2 hours

- Cs: 시료, 2시간 경과 후 시험가스백 안에 남아있는 시험가스 농도- Cs: Sample, test gas concentration remaining in the test gas bag after 2 hours

아래 표 12는 본 발명 수성접착제에 항균물질인 1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 포함시켜 항균 기능을 부여한 상태에서의 항균도 시험(Antimicrobial test)(KS K0693: 2016) 결과표로, 항균도 시험(Antimicrobial test)에 사용된 시료는 나노섬유필터의 나노섬유층(2) 이며, 시험균주 1, 2의 균액에 비이온계 계면활성제를 0.05% 첨가하여 항균도를 시험하였다.Table 12 below shows an antimicrobial test (KS K0693) in which the water-based adhesive of the present invention is provided with an antibacterial function by including 1 to 10% by weight of ADIPIC DIHYDRAZIDE (AHD), an antibacterial substance. : 2016) As a result table, the sample used for the antimicrobial test is the nanofiber layer (2) of the nanofiber filter. tested.

구 분division 접종직후 균수Number of bacteria immediately after inoculation 18시간 후 균수Number of bacteria after 18 hours 정균감소율bacteriostatic reduction rate 균주 1strain 1 시료(BLANK)Sample (BLANK) 1.8 ×104/㎖1.8 × 10 4 /mL 8.7 ×106/㎖8.7 × 10 6 /mL -- 본 발명 나노섬유필터Nanofiber filter of the present invention -- <10/㎖<10/mL 99.9%99.9% 균주 2strain 2 시료(BLANK)Sample (BLANK) 1.8 ×104/㎖1.8 × 10 4 /mL 3.0 ×107/㎖3.0 × 10 7 /mL -- 본 발명 나노섬유필터Nanofiber filter of the present invention -- 1.2 ×104/㎖1.2 × 10 4 /mL 99.9%99.9%

상기 표 12에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus ATCC 6538이고, '균주 2'는 Klebsiella pneumonian ATCC 4352이고, 표준포는 '나노섬유층(2)'이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80를 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '<'는 미만의 수치를 뜻한다.In Table 12, 'strain 1' is Staphylococcus aureus ATCC 6538, 'strain 2' is Klebsiella pneumonian ATCC 4352, the standard cloth is 'nanofibrous layer (2)', and the nonionic surfactant is 0.05 % is added, and '<' means less than a number.

도 6, 도 7은 균주 1(Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 6은 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 7은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 1'의 균수가 10 미만으로 99.9% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.6 and 7 are antibacterial test photos for strain 1 (Staphylococcus aureus ATCC 6538), FIG. 6 is a sample (Blank) bacterial solution (1.8×10 4 ) photo, and FIG. 7 is a photo of the test result after 18 hours. As a result, the number of bacteria in 'strain 1' was less than 10 and 99.9% was removed, indicating that the antibacterial activity was very excellent.

도 8, 도 9는 균주 2(Klebsiella pneumonian ATCC 4352)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 8은 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 9는 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 2'의 균수가 1.2×104로 99.9% 제거되어 본 발명 나노섬유필터의 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.8 and 9 are antibacterial test photos for strain 2 (Klebsiella pneumonian ATCC 4352), FIG. 8 is a photo of the bacterial solution (1.8×10 4 ) of the sample (Blank), and FIG. 9 is a photo of the test results after 18 hours. As a result, the number of bacteria in 'strain 2' was 1.2 × 10 4 and 99.9% was removed, indicating that the nanofiber filter of the present invention has excellent antimicrobial activity.

위의 항균도 시험결과에서 알 수 있듯이, 항균물질인 아디픽 디하이드라자이드(AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE)가 포함된 '나노섬유층(2)' 시료의 경우, 균주 1, 2의 초기균수가 1.8×104이었으나 18시간 경과 후에는 거의 전부 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있으며, 따라서 사용자의 건강과 나아가 국민의 보건증대와 위생에 효과를 가져오는 효과가 있다.As can be seen from the above antibacterial test results, in the case of the 'nanofiber layer (2)' sample containing the antibacterial substance ADIPIC DIHYDRAZIDE (AHD), the initial bacterial count of strains 1 and 2 was 1.8 × It was 10 4 , but after 18 hours, almost all of them were removed, indicating that the antibacterial activity was very good.

본 발명은 인체에 무해하고 환경친화적인 물질인 아디픽 디하이드라자이드(AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE)의 항균 작용에 의해 각종 세균과 병원균, 미생물, 바이러스 등이 단시간에 사멸되므로 각종 사물에 안전하게 사용할 수 있다.The present invention can be safely used for various objects because various bacteria, pathogens, microorganisms, viruses, etc. .

상기 아디픽 디하이드라자이드(AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE)는 매우 우수한 항균력과 살균력이 지속 유지되며, 물리적이나 전기적인 살균이나 세척없이 항균 및 살균되므로 매우 경제적이다.The adipic dihydrazide (AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE) maintains very excellent antibacterial and sterilizing power continuously, and is very economical because it is antibacterial and sterilizing without physical or electrical sterilization or washing.

본 발명에 의한 나노섬유필터는 안면 착용 마스크, 피복류, 방진복, 방호복, 방진망, 공기청정기, 에어컨 등의 각종 전자제품, 자동차, 환기용 에어필터, 운송용 에어필터, 산업용 필터, 크린룸 설비 등에 모두 적용할 수 있으며, 비단 에어 필터의 영역 내에서 그 사용범위가 제한되지는 않는다.The nanofiber filter according to the present invention can be applied to various electronic products such as face masks, clothing, dustproof clothing, protective clothing, dustproof nets, air purifiers, air conditioners, automobiles, ventilation air filters, transportation air filters, industrial filters, and clean room facilities. However, the use range is not limited within the area of the air filter.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.The present invention described above is not limited to the present embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention, which is in the technical field to which the present invention belongs. It is self-evident to those skilled in the art.

(1)--제1 부직포층 (2)--나노섬유층 (3)--제2 부직포층(1)--First Nonwoven Fabric Layer (2)-Nanofiber Layer (3)--Second Nonwoven Fabric Layer

Claims (10)

a) 제1 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
b) 제1 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
c) 나노섬유층의 상부면과 제2 부직포층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
d) 나노섬유층과 제2 부직포층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 부직포층으로 스며들도록 침투시키는 단계;
e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
f) 제1 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 부직포층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계;
g) 상온에서 24~96시간 완전 건조하는 단계; 를 포함하되,
상기 수성접착제는 물 5~15 중량%, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
a) putting the first nonwoven fabric layer into an electrospinning device;
b) electrospinning a solution of either a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution or a polyurethane (PU) solution on the first nonwoven fabric layer to form a nanofiber layer;
c) first coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second nonwoven fabric layer with a roller;
d) winding the nanofiber layer and the second nonwoven fabric layer on a paper tube or drum, and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the first coated aqueous adhesive penetrates into the nanofiber layer and the second nonwoven fabric layer;
e) finishing coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer with a roller;
f) thermally compressing and bonding the first nonwoven fabric layer, the nanofiber layer coated with the eco-friendly water-based adhesive, and the second nonwoven fabric layer between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90 ° C;
g) completely drying at room temperature for 24 to 96 hours; Including,
The water-based adhesive is a nanofiber filter using a non-woven fabric containing 5 to 15% by weight of water, 10 to 22% by weight of an aqueous EVA copolymer, 65 to 75% by weight of an aqueous acrylic copolymer, and 2 to 5% by weight of a VOC reducing agent. manufacturing method.
a`) 제1 부직포층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
b`) 초벌 코팅된 제1 부직포층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계;
c`) 제1 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
d`) 제1 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
e`) 나노섬유층의 상부면과 제2 부직포층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계;
f`) 나노섬유층과 제2 부직포층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 부직포층으로 스며들도록 침투시키는 단계;
g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
h`) 나노섬유층과 제2 부직포층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계;
i`) 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계; 를 포함하되,
상기 수성접착제는 물 5~15 중량%, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
a`) pre-coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the first nonwoven fabric layer with a roller;
b`) naturally drying at room temperature so that the moisture content of the first nonwoven fabric layer coated with the rough coating is maintained at 40 to 60%;
c`) putting the first nonwoven fabric layer into an electrospinning apparatus;
d`) electrospinning a solution of either a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution or a polyurethane (PU) solution on the first nonwoven fabric layer to form a nanofiber layer;
e`) coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second nonwoven fabric layer with a roller;
f`) winding the nanofiber layer and the second nonwoven fabric layer on a paper tube or drum, and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the ashes coated water-based adhesive penetrates into the nanofiber layer and the second nonwoven layer;
g`) finishing coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer with a roller;
h`) thermally compressing and bonding the nanofiber layer and the second nonwoven layer by passing them between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90° C.;
i`) completely drying at room temperature for 24 to 96 hours to obtain a nanofiber filter; Including,
The water-based adhesive is a nanofiber filter using a non-woven fabric containing 5 to 15% by weight of water, 10 to 22% by weight of an aqueous EVA copolymer, 65 to 75% by weight of an aqueous acrylic copolymer, and 2 to 5% by weight of a VOC reducing agent. manufacturing method.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 g)단계 또는 i`)단계 대신, 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계;
를 포함하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
according to claim 1 or claim 2;
Instead of step g) or i`) of obtaining a nanofiber filter by completely drying at room temperature for 24 to 96 hours, drying by heating in a drying room at 60 to 90 ° C for 12 to 24 hours, then drying completely at room temperature for 12 to 24 hours to obtain nanofibers obtaining a filter;
Nanofiber filter manufacturing method using a non-woven fabric comprising a.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 수성접착제의 코팅량은 8~30g/㎡임을 특징으로 하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
according to claim 1 or claim 2;
Nanofiber filter manufacturing method using a non-woven fabric, characterized in that the coating amount of the water-based adhesive is 8 ~ 30g / ㎡.
삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 VOC 저감제는 물 69~90 중량%와, 티오요소 4~12 중량%와, 요소 1~4 중량%와, 붕산 1~4 중량%을 포함하는 수용액임을 특징으로 하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
according to claim 1 or claim 2;
The VOC reducing agent is a nanofiber filter using a nonwoven fabric, characterized in that it is an aqueous solution containing 69 to 90% by weight of water, 4 to 12% by weight of thiourea, 1 to 4% by weight of urea, and 1 to 4% by weight of boric acid manufacturing method.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
according to claim 1 or claim 2;
Nanofiber filter manufacturing method using a nonwoven fabric further containing 1 to 10% by weight of adipic dihydrazide (ADIPIC DIHYDRAZIDE).
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
2~8 중량%의 발수액을 더 포함하되, 상기 발수액은 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액 중 어느 하나임을 특징으로 하는 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
according to claim 1 or claim 2;
Further comprising 2 to 8% by weight of water repellent, but the water repellent is a nanofiber filter manufacturing method using a non-woven fabric, characterized in that either an environmentally friendly fluorine-based water repellent or a silicon-based water repellent.
청구항 1 또는 청구항 2의 제조방법으로 제조된 부직포를 이용한 나노섬유필터.
A nanofiber filter using a nonwoven fabric manufactured by the manufacturing method of claim 1 or claim 2.
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