KR102485704B1

KR102485704B1 - 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102485704B1
Application number: KR1020200095811A
Authority: KR
Inventors: 김수연; 김은경
Original assignee: 김수연; 김은경
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2023-01-05
Also published as: KR20220015606A

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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, a) 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, b) 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와; c) 나노섬유층의 상부면과 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와; d) 나노섬유층과 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 망층에 스며들도록 침투시키는 단계와; e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와; f) 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와; g) 상온에서 24~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.
또한 상기 제조방법에 의해 제조된 나노섬유필터를 포함한다.

Description

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

본 발명은 부직포(non-woven fabric)와 망체를 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 나노섬유층 및 나노섬유층을 보호하는 부직포층과 망층을 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.

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.

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.

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.

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 정전특성이 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.

대한민국 등록특허공보 제10-1585506호(발명의 명칭: 전기 방사법을 이용한 PVDF 나노섬유 기반의 패턴화된 유연 압전 소자 및 그 제조 방법, 2016. 01. 15. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1079775호(발명의 명칭: 전기방사에 이은 무전해 도금을 통한 전기 전도성 나노섬유 제조 방법, 2011. 11. 03. 특허공고)

본 발명은 나노섬유층 및 나노섬유층을 보호하는 부직포층 및 망층을 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 부직포와 망층을 이용한 나노섬유필터 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명 일 실시예의 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법은, a) 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, b) 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 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와, d) 나노섬유층과 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 망층에 스며들도록 침투시키는 단계와, e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와, f) 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와, g) 상온에서 24~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.

본 발명 다른 실시예의 부직포를 이용한 나노섬유필터 제조방법은, a`) 부직포층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와, b`) 초벌 코팅된 부직포층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계와, c`) 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, d`) 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와, e`) 나노섬유층의 상부면과 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계와, f`) 나노섬유층과 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 망층에 스며들도록 침투시키는 단계와, g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와, h`) 나노섬유층과 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와, i`) 상온에서 24~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계를 포함한다.

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.

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.

상기 수성접착제 코팅(도포)량은 8~30g/㎡ 일 수 있다.

상기 수성접착제의 유리전이온도(Tg 값)는 -25~0℃ 일 수 있다.

상기 수성접착제에 혼합되는 1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함할 수 있다.

상기 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함하되, 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액일 수 있다.

상기 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps일 수 있다.

상기 제조방법 중 적어도 하나 이상의 제조방법으로 제조된 부직포와 망층을 이용한 나노섬유필터를 포함한다.

상기 나노섬유필터는, 부직포층과, 상기 부직포층의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액이나 폴리우레탄(PU) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층과, 상기 나노섬유층의 상부면에 접착되는 망층을 포함한다.

상기 나노섬유층은 0.05~0.5gsm의 평량과 80~150cfm의 통기도를 가질 수 있다.

상기 부직포층의 평량은 10~100gsm일 수 있다.

상기 망층은 100~5,000메쉬이고 평량은 10-60gsm일 수 있다.

상기 망층은 제직물이나 편직물 원단일 수 있다.

상기 망층의 형상은, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 다각형, 원형, 타원형이나 이들의 혼합형 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 부직포층과 나노섬유층과 망층에 코팅되는 수성접착제 도포량은 8~30g/㎡일 수 있다.

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.

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.

본 발명은 나노섬유층(2)을 통과하기 전과 후의 압력 차이인 '차압'이 1.4~5 정로 유지되어 호흡하기에 매우 편한 효과가 있다.

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 및 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.

본 발명은 인체에 무해한 수성접착제에 의해 다층구조의 나노섬유필터가 양호하게 접합되므로 방호복, 방진복, 마스크, 모자, 장갑 등 인체 피복물로 유용하게 활용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 망층(3)의 형상은, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 다각형, 원형, 타원형이나 이들의 혼합형 중 적어도 어느 하나 이상이어서 사용자가 원하는 형상으로 제조할 수 있으며, 보다 증진된 미감을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 별도의 발수처리 없이 발수성이 우수할 뿐 아니라, 발수액을 추가 적용함으로써 발수성이 배가되는 효과가 있다.

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.

본 발명은 타액이나 비말 등에 의한 바이러스, 박테리아, 세균, 병원균의 등의 전염이 방지되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 본 발명 나노섬유필터 구성 예시도.
도 2 : 본 발명 망층의 다양상 형상을 나타낸 예시도.
도 3 : 본 발명 일 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 4 : 본 발명 다른 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 5 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(5,000배율).
도 6 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(10,000배율).
도 7 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 Blank 사진.
도 8 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 9 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 Blank 사진.
도 10 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 시험결과 사진(18시간 경과).

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.

도 1은 본 발명 부직포를 이용한 나노섬유필터의 층구조를 예시한 것으로, 소정 평량의 부직포층(1)과, 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 접착되고 소정 메쉬와 소정 평량을 갖는 망층(3)을 포함한다.

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.

상기 부직포층(1)은 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하고 합성수지 접착제로 접착하거나 열압착으로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로, 스판본드, 펠트, 수지접착의 부직포, 니들 펀치, 스펀본드, 스펀 레이스, 엠보스 필름, 습식(濕式)부직포, 멜트블로운(meltblown) 등이 있다.

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.

상기 망층(3)은 소정의 메쉬와 소정의 평량을 갖는 제직물이거나 편직물일 수 있다.

상기 망층은 100~5,000메쉬이고 평량은 10-60gsm일 수 있다.

상기 망층(3)의 형상은, 도 2의 예시도와 같이 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 다각형, 원형, 타원형이나 이들의 혼합형 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 부직포층(1) 위에는 나노섬유층(2)이 고정화되며 나노섬유층(2)을 충분히 보호하고 통기성과 내구성 등이 유지된다.

상기에서 전기 방사장치(도시안됨)에 투입되는 부직포층(1)은 전기방사와 나노섬유층(2)이 효율적으로 형성되면서 접촉면적이 확대되고 균일하게 고착될 수 있도록 망층(3)보다 촘촘하게 형성된다.

예컨대, 부직포층(1)의 평량은 10~100gsm일 수 있으며, 망층(3)의 평량은 10~60gsm일 수 있다.

상기 부직포층(1)과 망층(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 제조될 수 있다.

상기 부직포층(1)은 스판본드 부직포일 수 있다.

상기 부직포층(1)과 망층(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.

상기 부직포층(1)과 나노섬유층(2)과 망층(3)은 인체에 무해한 친환경 수성접착제로 접착된다. 상기 수성접착제는 냄새가 나지 않고, 유해물질이 포함되지 않는 친환경 물질을 사용함으로써 인체에 무해하며 안전하다.

도 3은 본 발명 일 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 부직포층(1)을 전기 방사장치 내에 투입한 다음(S1 단계), 부직포층(1) 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S2 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 망층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S3 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 망층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅(first roll coating)된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 망층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S4 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S5 단계), 부직포층(1)과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층(2)과 망층(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).

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).

도 4는 본 발명 다른 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 부직포층(1)의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S11 단계), 친환경 수성접착제가 초벌 코팅된 부직포층(1)의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시킨 다음(S12 단계) 부직포층(1)을 전기 방사장치 내에 투입하고(S13 단계), 부직포층(1) 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S14 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 망층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅(Secondary roll coating)하고(S15 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 망층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 망층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S16 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S17 단계), 부직포층(1)과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층(2)과 망층(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).

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).

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.

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.

상기 친환경 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명은 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함할 수 있다. 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액이다.

본 발명의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리우레탄(PU)은 자체 발수 기능을 갖지만 상기 발수액을 더 포함함으로써 나노섬유필터의 발수력이 배가된다.

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.

도 5는 나노섬유층(2)을 5,000배 배율로 확대 촬영한 이미지이고, 도 6은 나노섬유층(2)을 10,000배 배율로 확대 촬영한 이미지이다.

도 6에는 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 평균 크기는 10㎚~1㎛ 범위이며, 기공을 통하여 공기가 출입하면서 통기 및 호흡이 달성된다.

상기 나노섬유층(2)은 0.05~0.5gsm의 평량을 가지며, 또한 80~150cfm의 통기도를 가져 호흡이 부담스럽거나 어렵지 않다.

상기 나노섬유층(2)의 나노섬유사 직경은 10nm 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.

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, 방호복, 방진복, 피복물 등으로 유용하게 사용할 수 있다.

또한 부직포층(1)과 망층(3)의 색상은 다양한 착색제(안료, 염료 등)의 선택에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다.

상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 불소수지 고분자의 일종으로 기계적 성질이 뛰어나 결정성이 높은 수지를 만든다. 또 유전율이 높고 압전성과 같은 특수성질을 가지고 있다.

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.

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.

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.

본 발명에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 얻게된다.

물론 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액과 폴리우레탄(PU) 용액을 적정 비율로 혼합 및 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 얻을 수도 있다.

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.

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.

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.

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.

아래 표 1은 본 발명 나노섬유필터에 대한 PBBs(Polybrominated biphenyls) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

시험항목	결과(단위:㎎/㎏)	시험방법	검출한계
Monobromobiphenyl	5 미만	IEC 62321-6:2015	5
Dibromobiphenyl	5 미만		5
Tribromobiphenyl	5 미만		5
Tetrabromobiphenyl	5 미만		5
Pentabromobiphenyl	5 미만		5
Hexabromobiphenyl	5 미만		5
Heptabromobiphenyl	5 미만		5
Octabromobiphenyl	5 미만		5
Nonabromobiphenyl	5 미만		5
Decabromobiphenyl	5 미만		5

아래 표 2는 PBDEs(Polybrominated diphenyl ethers) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만(5㎎/㎏ 미만)으로 검출되거나 불검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

아래 표 3은 프랄레이트 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 0.01% 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

시험항목	결과(단위:%)	시험방법	검출한계
DEHP	0.01 미만	IEC 62321-8:2017	0.01
BBP	0.01 미만		0.01
DBP	0.01 미만		0.01

* DEHP : DI(2-ETHYLHEXYL)-PHTHALATE

* BBP : BENZYLBUTYLPHTHALATE

* DBP : DIBUTYLPHTHALATE

아래 표 4는 포름알데히드 검출량 시험결과표로, 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

시험항목	결과(단위:㎎/㎏)	시험방법	검출한계
포름알데히드	검출안됨	KS K ISO 14184-1:1998	16(㎎/㎏)

아래 표 5는 8대 중금속 검출량 시험결과표로, 검출한계 미만으로 검출(불검출)되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

시험항목	결과 (단위:㎎/㎏)	시험방법	정량한계 (단위:㎎/㎏)
납[Pb]	불검출	KS C ISO 8124-3 : 2010	5
카드뮴[Cd]	불검출		5
크롬[Cr]	불검출		2
안티몬[Sb]	불검출		5
비소[As]	불검출		2
바륨[Ba]	불검출		5
셀레늄[Se]	불검출		5
수은[Hg]	불검출		2

아래 표 6은 기타 유해물질에 대한 정량 시험결과표로, 정량 한계 미만이거나 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.

시험항목	결과 (단위:㎎/㎏)	시험방법	정량한계 (단위:㎎/㎏)
메틸이소티아졸리논 (MIT)	불검출	안전확인대상생활화학제품 시험ㆍ검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정[국립환경과학원 고시 제2019-70호(2019.12.31.)]	1
벤즈이소치아졸리논 (BENZISOTHIAZOLIONE)	불검출		1
2-옥틸-3(2H)이소티아졸론 (OIT)	불검출		1
5-클로로메틸이소티아졸리논 (5-CHLOROMETHYLISOTHIAZOLIONE)	불검출	국립환경과학원 고시 제2019-70호(2019.12.31.)	1

* 불검출 = 정량한계 미만

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.

시험항목	결과(단위:㎎/㎏)	시험방법	검출한계
포름알데히드	10 미만	GC-MSD 분석	10(㎎/㎏)

* 시편을 메탄올로 추출한 후 GC-MSD로 분석

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.

아래 표 8은 자외선차단율 시험결과표로, 자외선차단율이 우수함을 알 수 있다.

시험항목	결과(단위:nm)	측정기기	파장간격
자외선(UV-R) 차단율	65.8/47.8/58.2/52.3	UV-VIS-NIR Spectrophotometer (Perkin Elmer_Lambda 1050 with 150 mm InGaAs int. Sphere)	5nm
자외선(UV-A) 차단율	58.5/40.7/51.0/44.8		5nm
자외선(UV-B) 차단율	90.0/70.6/84.2/76.7		5nm

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

* 부위별 데이터의 편차로 인하여 개개치 값을 표기 하였음.

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.

투과율	2.7%
효율	97.3%

* 시험장비 : filter tester(Lorenz FMP03)

* 에어로졸 형태 : 파라핀 오일

* 에어로졸 평균 입자 크기 : 0.44㎛

* 에어로졸 농도 : (20±5) ㎎/㎥

* 유량 : 95 L/분(min)

* 측정횟수 : 3회

* 측정시간 : 30초

* 효율 : 100 - 투과율(%)

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.

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,

액체 저항성 시험방법	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.
결과	30분 이내에 물이 침투되지 않음

아래 표 11은 암모니아 탈취 성능 시험결과표로, 탈취율이 10.8%로 우수함을 알 수 있다.

시험항목	결과(단위:%)	시험방법
암모니아	10.8	가스검지관법 (FITI 시험지침서 FTM-5-2:2004)

* 시험편 : 100㎠ (10㎝ × 10㎝)

* 가스백 : 5L

* 가스백 내 가스량 : 3L

* 측정시간 : 2시간 경과 후

* 초기농도 : 암모니아(100 ppm)

* 탈취율(%) : ((Cb - Cs)/(Cb) × 100

- Cb: BLANK, 2시간 경과 후 시험가스백 안에 남아있는 시험가스 농도

- Cs: 시료, 2시간 경과 후 시험가스백 안에 남아있는 시험가스 농도

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.

구 분		접종직후 균수	18시간 후 균수	정균감소율
균주 1	시료(BLANK)	1.8 ×10⁴/㎖	8.7 ×10⁶/㎖	-
균주 1	본 발명 나노섬유필터	-	<10/㎖	99.9%
균주 2	시료(BLANK)	1.8 ×10⁴/㎖	3.0 ×10⁷/㎖	-
균주 2	본 발명 나노섬유필터	-	1.2 ×10⁴/㎖	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.

도 7, 도 8은 균주 1(Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 7은 시료(Blank)의 균액(1.8×10⁴) 사진이고, 도 8은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 1'의 균수가 10 미만으로 99.9% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.

도 9, 도 10은 균주 2(Klebsiella pneumonian ATCC 4352)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 9는 시료(Blank)의 균액(1.8×10⁴) 사진이고, 도 10은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 2'의 균수가 1.2×10⁴로 99.9% 제거되어 본 발명 나노섬유필터의 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.

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.

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.

상기 아디픽 디하이드라자이드(AHD: ADIPIC DIHYDRAZIDE)는 매우 우수한 항균력과 살균력이 지속 유지되며, 물리적이나 전기적인 살균이나 세척없이 항균 및 살균되므로 매우 경제적이다.

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.

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.

(1)--부직포층 (2)--나노섬유층 (3)--망층

Claims

a) 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
b) 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
c) 나노섬유층의 상부면과 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
d) 나노섬유층과 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 망층에 스며들도록 침투시키는 단계;
e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
f) 부직포층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 망층을 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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
a`) 부직포층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
b`) 초벌 코팅된 부직포층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계;
c`) 부직포층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
d`) 부직포층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액 또는 폴리우레탄(PU) 용액 중 어느 하나의 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
e`) 나노섬유층의 상부면과 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계;
f`) 나노섬유층과 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 망층에 스며들도록 침투시키는 단계;
g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
h`) 나노섬유층과 망층을 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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 수성접착제의 코팅량은 8~30g/㎡임을 특징으로 하는 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
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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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함하는 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
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 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2의 제조방법으로 제조된 부직포와 망체를 이용한 나노섬유필터.
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