KR102568881B1 - 다층 구조의 복합여재 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 복합여재는 기존에 사용되는 필터들의 문제점인 높은 차압으로 인한 낮은 에너지효율과 소음 발생 문제를 해소할 수 있으며, 거의 모든 극성의 가스에 대해 높은 흡착능을 유지할 수 있다. 또한 방전극과 도전판 등을 포함하는 전도성 필터에 구비하였을 때에도 흡착부재 또는 보조흡착부재에 포함되는 활성탄소섬유와 활성탄에 의해 작동 중에 오존의 발생을 최대로 억제할 수 있으며, 전계(전기장)가 형성되기 때문에 살균 및 미세먼지의 흡착효과가 우수한 특성을 가진다.
본 발명에 따른 복합여재는 상기와 같은 효율 대비 저감된 압력 손실, 오존 발생 억제, 우수한 흡착 효율과 같은 특성을 가짐에 따라 자동차, 공장, 가전제품 등의 공조장치에 폭넓게 사용 가능하다.

Description

다층 구조의 복합여재{A complex media of multi-layer}
본 발명은 다층 구조의 복합여재에 관한 것으로, 상세하게는 활성탄소섬유를 포함하는 흡착부재와 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 전도성시트 등이 순차적으로 적층됨으로써 미세먼지, 악취, 기타 세균류와 같은 여러 여과 대상에 대한 여과효율을 극대화할 수 있는 전도성의 다층 구조의 복합여재에 관한 것이다.
활성탄은 목재, 갈탄, 무연탄 및 야자껍질 등을 원료로 제조되는 미세 세공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체로서, 활성화 과장에서 분자 크기 정도의 미세 세공이 잘 형성되어 큰 내부 표면적을 가지게 되는 흡착제이다.
섬유 형태로 제조되어 활성탄보다 흡착성능이 개선된 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)는 종전의 활성탄을 흡착제로 사용할 때보다 흡착능력이 월등히 뛰어난 것으로 알려져 있다.
활성탄에서의 흡착과정을 살펴보면, 피흡착물질은 활성탄 표면에 형성되어 있는 직경 50㎚ 내지 수㎛ 크기의 매크로포어(Macro pore)라는 구멍 속으로 확산을 통해 이동하여 내부에 형성되어 있는 직경 2 내지 50㎚의 메조포어(Meso pore)에서 흡착이 일어난다.
이에 반하여, ACF는 표면에 매크로포어가 없이 메조포어와 직경 2㎚이하의 마이크로포어(Micro pore)가 바로 위치하고 있기 때문에 피흡착재의 확산 과정 없이 훨씬 빠른 흡착속도를 보이며, 흡착물질의 제거에 있어서도 섬유 형태가 열전도율이 좋기 때문에 훨씬 쉽고 빠르게 탈착이 가능하다.
그러나 기존의 ACF를 이용하여 제조된 ACF필터는 오염물질의 흡착 진행 중에 분자량이 큰 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)이 기공의 입구를 막아버림으로써 흡착된 VOCs와 악취를 흡착만 할 뿐 분해·제거 하지 못하므로 흡착력이 급격히 반감하여 수명이 짧아져서 빈번히 교체해야 하는 문제점이 있다.
특히, 자동차나 선박의 건조공정에 있어서 도장에 사용되는 용제는 VOCs의 일종으로서, 최근 크게 문제가 되고 있는 미세·초미세먼지의 전구물질로 지적되는바, 이를 제거하기 위해 필터링하는 장비가 필수적으로 요구된다.
이때, 기존에 사용되는 ACF필터는 흡착력의 반감으로 인해 교체주기가 1개월 이내로 매우 짧으며, 교체를 하는 동안에는 작업공정이 중지되므로 작업기간이 연장되고, 작업기간 연장에 따른 크고 작은 문제점이 연쇄적으로 발생한다.
이를 해결하기 위해 압력 손실을 낮추면서도 입자상 오염물질 제거 효율을 동시에 달성하기 위해 정전기력을 이용한 필터 기술이 알려져 있다. 정전 필터는 필터 표면의 전하 및 입자상 오염물질의 정전기력에 의해 필터 표면에 입자상 오염물질이 달라붙는 원리로 입자상 오염물질을 제거한다. 정전필터는 필터를 구성하는 매개체의 밀도를 크게 증가시키지 않더라도 입자상 오염물질을 제거할 수 있으므로 압력 손실을 낮출 수 있다. 그러나 정전필터는 필터 표면에 위치한 전기하전이 쉽게 제거되는 문제가 있으며 습도가 높은 환경에 노출될 경우 전기하전이 쉽게 제거될 수 있거나, 사용 연한이 상대적으로 짧다고 알려져 있다.
여기에 정전 필터의 경우 전류를 공급하기 위해 금속재의 전극이 필수적으로 구비되어야 하는 바, 이 경우 방전을 통해 공기 중의 산소가 오존으로 전환되기 때문에 피부나 호흡기에 자극을 가하는 오존이 대량으로 발생할 수 있는 단점을 가진다.
대한민국 등록특허 제10-1641296호 (2016년 07월 14일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 한 쌍의 도전성시트 사이에 활성탄소섬유를 포함하는 흡착부재나, 활성탄을 포함하는 보조흡착부재를 더 구비함으로써 높은 차압으로 인한 낮은 에너지효율과 소음 발생, 오존 발생 등의 문제를 해결할 수 있는 공조장치 필터용 다층 구조의 복합 여재의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 다층 구조의 복합 여재에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는, 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 제1전도성시트; 상기 제1전도성시트의 일면에 배치되며, 활성탄소섬유를 포함하는 흡착부재; 및 상기 흡착부재의 일면에 배치되며, 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 제2전도성시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 복합여재에 관한 것이다.
이때 상기 제1전도성시트, 흡착부재 및 제2전도성시트에서 선택되는 어느 하나 또는 복수는 스펀본드, 스펀레이스, 멜트블로운 및 전기방사에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 방법으로 제조된 부직포인 것을 특징으로 하며, 구체적으로, 상기 제1전도성시트, 제2전도성시트 중 어느 하나 또는 이들 모두는,
폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리이미드 및 재생 셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 고분자에 구리, 은, 금, 셀레늄, 아연, 게르마늄 및 텅스텐에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 금속입자가 포함된 방사액을 멜트블로운법으로 방사하여 형성된 부직포이며,
상기 활성탄소섬유의 섬도는 10 내지 300d(denier), 비표면적이 1,000 내지 1,500㎡/g인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복합여재는 상기 제1전도성시트와 흡착부재 사이에 다공성 물질을 포함하는 보조흡착부재가 더 배치되되, 상기 다공성 물질은 평균입경 0.01 내지 10㎛의 활성탄인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복합여재는 차압이 5 mmAq 이하이며, 두께 방향으로 산과 골이 교호로 형성되도록 절곡되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 복합여재는 기존에 사용되는 필터들의 문제점인 높은 차압으로 인한 낮은 에너지효율과 소음 발생 문제를 해소할 수 있으며, 거의 모든 극성의 가스에 대해 높은 흡착능을 유지할 수 있다. 또한 방전극과 도전판 등을 포함하는 전도성 필터에 구비하였을 때에도 흡착부재 또는 보조흡착부재에 포함되는 활성탄소섬유와 활성탄에 의해 작동 중에 오존의 발생을 최대로 억제할 수 있으며, 전계(전기장)가 형성되기 때문에 살균 및 미세먼지의 흡착효과가 우수한 특성을 가진다.
본 발명에 따른 복합여재는 상기와 같은 효율 대비 저감된 압력 손실, 오존 발생 억제, 우수한 흡착 효율과 같은 특성을 가짐에 따라 자동차, 공장, 가전제품 등의 공조장치에 폭넓게 사용 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 구조의 복합여재의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 구조의 복합여재를 필터로 적용한 전도성 필터 유닛의 개략도를 도시한 것이다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 다층 구조의 복합여재를 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1을 통해 본 발명에 따른 다층 구조의 복합여재를 상세히 설명하면, 상기 복합여재(100)는 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 제1전도성시트(110); 상기 제1전도성시트의 일면에 배치되며, 활성탄소섬유를 포함하는 흡착부재(120); 및 상기 흡착부재의 일면에 배치되며, 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 제2전도성시트(130);를 포함할 수 있으며, 경우에 따라 상기 복합여재의 여과효율을 높일 수 있도록 상기 제1전도성시트와 흡착부재 사이에 다공성 물질을 포함하는 보조흡착부재(140)가 더 구비될 수도 있다.
상기 복합여재(100)는 전도성 필터 모듈에 적용 시 도 2와 같이 두께방향, 즉 유체의 진입방향(화살표)으로 산(A)과 골(B)이 교호로 형성되도록 절곡되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 복합여재를 절곡하여 주름진 형태로 제조할 경우, 여과 면적이 크게 증가하며, 동시에 통기성을 높여 여압에 따른 복합여재의 파손을 방지할 수 있다.
구체적으로 상기 복합여재를 포함하는 전도성 필터 모듈은 산(A)과 골(B)이 교호로 형성되도록 절곡되는 구조에 전극판(200)이 일정거리 이격되어 위치할 수 있으며, 상기 전극판은 골에 위치할 수 있다. 또한 상기 전극판은 고전압이 인가될 수 있도록 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전도성 필터 모듈은 전단에 코로나 방전이나 이온발생이 가능하도록 방전극과 접지판이 구비된 방전부(미도시)가 위치하고, 후단에 상술한 전극판과 복합여재가 구비되는 구조를 가진다. 상기 방전부에서 플러스 또는 마이너스의 고전압 직류를 인가하면 미세먼지를 플러스 또는 마이너스로 하전시킬 수 있다. 그 다음 상기 복합여재에 그와 반대의 고전압 직류를 인가하면 전계에 의해 복합여재에 미세먼지가 부착되게 된다.
본 발명에서 상기 제1전도성시트 또는 제2전도성시트는 상술한 바와 같이 금속입자를 포함하는 섬유로 형성된 것으로, 전자의 이동이 가능한 금속입자를 섬유 내에 분산시키거나, 상기 금속입자의 전구체를 포함하여 방사시킨 후 이를 환원하거나, 금속입자를 직접 가공하여 금속성분만을 포함하는 섬유로 제조할 수 있다.
상기 제1전도성시트 또는 제2전도성시트를 이루는 금속입자를 포함하는 섬유, 구체적으로 금속섬유는 구체적인 성분의 함량에 따라 다르나 일반적으로 머리카락(약 70 내지 100 ㎛)보다 직경이 작은 50 ㎛ 미만의 미세한 직경을 가지면서 직경 대비 길이가 100배 이상이 되는 섬유 형상의 금속으로, 섬유 형상이 가지는 유연성과 함께 금속 고유의 기계적 특성과 전기 전도도, 내열, 내식성을 보유하고 있으며, 고온 소결공정을 통해 기공도 70% 이상의 다공체로 제조함으로써 고온, 고압용 필터나 고면적 전극 소재 등으로 사용될 수 있다.
또한 금속입자는 항균, 소취, 전자파차폐, 원적외선 방출 등의 복합적인 효과를 가지며, 특히 살균 기능을 가지는데, 이를 미량동 작용(oligodynamic action)이라 한다.
미량 살균 작용이라고도 불리는 미량동 작용은 콜로이드가 세포 원형질 속의 설퍼하이드릴기(-SH)와 강하게 결합하여 산화환원계를 저해하는 작용으로 세균이나 균류가 금속의 표면을 지나갈 때, 금속 원자가 미생물의 대사작용을 교란시켜 그 결과, 몇 시간 안에 미생물이 죽게 된다.
상기 미량동 작용은 구리 이외에도 은, 납, 수은, 백금, 금, 코발트, 주석 등의 금속이 있고 그 중에서도 병원체를 비교적 빨리 죽이고 다른 금속과는 다르게 독성이 없는 구리와 은, 백금 등이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 이로 인해 냄새를 유발하는 세균의 제거로 탈취, 소취효과도 있다.
상기 금속섬유는 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로, 금속성분의 전구체를 이용하는 경우 하나 이상의 금속 전구체와 고분자를 혼합하여 마스터배치를 제조한 후, 이를 용융방사하여 제조할 수 있다. 이때 제조조건은 본 발명에서 한정하지 않으나, 상기 마스터배치를 150 내지 300℃의 온도에서 용융시켜 방사용액을 제조한 후, 방사온도 280 내지 330℃ 및 방사속도 3,000 내지 4,000m/min로 하여 용융 방사하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 단섬유 형태의 금속사나 금속입자를 더 포함하여 방사할 경우, 상술한 전기전도도나 항균 효과의 향상이 두드러질 수 있다.
상기 금속 전구체는 은(Ag), 금(Au), 셀레늄(Se), 아연(Zn), 게르마늄(저마늄, Ge), 텅스텐(W)뿐만 아니라 구리(Cu), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 인듐(In), 주석(Sn)이나 란탄족 등과 같은 금속의 금속 카르보닐, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 알콕사이드, 금속염(예컨대, Cl-, NO3 -, SO4 2-, PO4 3- 등과의 염) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 금속 전구체의 예를 들면 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨(NaAuCl4), 염화금산(HAuCl4), 브롬화금산나트륨(NaAuBr4), 염화금(AuCl), 염화금(Ⅲ)(AuCl3), 브롬화금(AuBr3), 소듐 테트라클로로 플레티네이트(Na2PtCl4), 포타슘 테트라클로로 플레티네이트(K2PtCl4), 백금 클로라이드(PtCl2) 및 염화 백금산(H2PtCl6) 등이 있다. 이들은 모두 물과 같은 용매에 쉽게 용해되며, 환원에 의해 고체화될 때 담지체의 기공 내에서 나노 크기로 전환됨으로써 담지효과를 극대화할 수 있다.
또한 상기 금속 카르보닐의 예를 들면, Fe(CO)5, Fe(C5H5)2, Co(CO)3(NO), Co(CO)3(C5H5), Co2(CO)8, Cr(CO)6, Ni(CO)4, Mn2(CO)10 등을 포함할 수 있으며, 금속 아세틸아세토네이트의 예는 Pt(acac)2, Pd(acac)2, Fe(acac)3, Co(acac)2, Sn(acac)3, Ba(acac)2 등을 포함할 수 있다. 금속 알콕사이드의 예는 티타늄 알콕사이드(예컨대, Ti(O-i-C3H7)4), 지르코늄 알콕사이드(예컨대, Zr(O-C4H9)4 등을 포함할 수 있으며, 금속염의 예는 PdCl2, Pd(NO3)2, FeCl3, FeCl2, Fe(NO3)3, FeSO4, CoCl3, CoCl2, Co(NO3)3, NiSO4, NiCl2, Ni(NO3)2, TiCl4, ZrCl4, H2PtCl6, H2PdCl6, BaCl2, BaSO4, BaCl2, BaSO4, RhCl3 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 전구체는 이 외에도, 다양한 금속 전구체(예컨대, Pt(CF3COCHCOCF3)2, Pt(O)(triphenylphosphine)4(CO)x, Na2PdCl4, Ag(CF3COO), 질산구리, 할로젠화구리, 아세트산구리, 인산구리, 구리알콕사이드 등)를 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 금속 전구체로 더욱 바람직하게는 소듐 테트라클로로 플레티네이트(Na2PtCl4), 포타슘 테트라클로로 플레티네이트(K2PtCl4), 백금 클로라이드(PtCl2) 및 염화 백금산(H2PtCl6) 등의 백금 전구체와 질산구리, 할로젠화구리, 아세트산구리, 인산구리, 구리알콕사이드 등의 구리 전구체를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 금속전구체는 조성비를 한정하는 것은 아니나 고분자 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 금속전구체의 함량이 상기 범위 미만인 경우 전도성이 제대로 발현되지 않으며, 상기 범위를 초과하는 경우 고분자의 함량 부족으로 사절이 빈번하게 발생할 수 있다.
상기와 같이 금속 전구체를 이용하는 경우, 액체 상태의 금속 전구체를 환원하는 환원제가 더 포함되는 것이 바람직하다. 이때 상기 환원제는 상술한 금속원소를 포함하는 화합물과의 반응에 의해 이들 원소를 포함하는 소정의 화합물을 제조할 때 필요한 환원반응을 유발할 수 있는 물질이라면 특별히 제한하지 않으며, 유기물 또는 무기물 환원제를 포함한 공지의 환원제를 사용할 수 있다.
이러한 환원제의 예를 들면 수소화붕소나트륨(NaBH4), 수소화알루미늄리튬(LiAlH4), 디이소부틸알루미늄하이드라이드(DIBALH) 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 좋다.
상기 금속 전구체와 혼합될 고분자는 섬유화가 가능한 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 구체적으로 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리이미드 및 재생 셀룰로스 등의 용융 가능한 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 금속입자를 직접 가공하는 경우 당업계에 통상적으로 알려진 다양한 금속섬유 제조기술을 응용하는 것이 바람직하다. 이러한 금속섬유 제조기술의 예를 들면, 다발인발법(bundle drawing process), 절삭법(rotary cutting, shaving), 급냉응고법(rapid solidification process), 분말압출법(powder extrusion process), 테일러법(taylor process), CME(crucible melt extraction)법, PDME(pendant drop melt extraction)법, 습식방사법(In-RotatingWater-Spinning) 등을 포함할 수 있으며, 이들 중 CME법과 같은 용융추출법을 적용하는 것이 보다 가는 직경을 가지는 금속섬유를 제조할 수 있어 바람직하다.
상기와 같이 금속입자를 포함하는 섬유는 도전성을 가지는 도전성 섬유이며, 불규칙하게 서로 엉킨 부직포 형태로 배열됨으로써 상기 제1전도성시트 또는 제2전도성시트를 이루게 된다. 상기 도전성 섬유는 대체적으로 구부러진 불규칙한 형태를 가지면서 서로 물리적, 화학적 접촉 또는 결합을 통해 전기적으로 접속되어 하나의 도전성 네트워크를 형성할 수 있다. 또한 상기 도전성 네트워크는 도전성 섬유들이 휘어지거나 꺾여 서로 결속됨으로써 형성되기 때문에 시트 내부에 기공을 가지면서도 기계적으로 견고하며, 섬유적 특성 때문에 가요성을 가질 수 있다.
때문에 상기 제1전도성시트 또는 제2전도성시트는 기공을 통해 비교적 큰 직경의 미세입자나 먼지를 흡착할 수 있으며, 유체를 통과시킬 수도 있다. 여기에 상술한 미량동 효과로 인해 항균효과를 발현할 수 있으며, 후술할 고전압판과의 사이에 전계가 형성되기 때문에 초미세먼지 등을 더욱 효과적으로 포집할 수 있다.
상기 제1전도성시트 또는 제2전도성시트는 상술한 바와 같이 물리적 결합 또는 화학적 결합을 위해 다양한 제조방법을 적용할 수 있다. 기본적으로 상기 전도성 섬유가 불규칙적으로 배열된 부직포 형태를 갖되, 니들펀칭, 워터제트와 같은 기계적 결합, 써멀본딩이나 케미컬 본딩과 같은 화학적 접착, 스펀본드, 스펀레이스, 멜트블로운 및 전기방사와 같은 섬유 제조와 결합을 동시에 진행하는 방법을 적용할 수 있으며, 이들 중 멜트블로운법을 적용하는 것이 좋다.
멜트블로운(melt-blown)법이란, 압출되는 용융 상태의 섬유를 망상 형태의 수집체에 직접 방사하고 이를 경화함으로써 형성하는 방법으로, 800㎚ 이하 수준의 나노 섬유 생산이 가능하기 때문에 고효율, 저차압 여과재 제조에 유리한 특성을 가진다.
구체적으로, 멜트블로우용 다이로 압송된 용융된 고분자 수지와 금속입자의 혼합물을 다수의 소구멍이 정렬된 노즐로부터 방출함과 더불어, 소구멍의 열을 협지하도록 설치한 슬릿으로부터 분출되는 고온 고속 공기에 의해 견인 세화시켜 이루어지는 섬유를 이동하는 포집판 상에 퇴적시켜 시트 형태로 제조할 수 있다.
이때 제조조건은 본 발명에서 한정하지 않으나, 상술한 용융방사와 동일 또는 상이한 조건을 가질 수 있다. 예를 들어 노즐의 방사온도는 280 내지 330℃이며, 방사속도 3,000 내지 4,000m/min로 하여 용융 방사하되, 상기 방사구의 양 측면에 30℃ 이하의 온도를 가지는 냉각유체를 공급하여 고화하는 것이 좋다.
상기와 같이 제조된 제1전도성시트 및 제2전도성시트는 도 1과 같이 서로 대향하도록 구비되며, 대향하는 면에 후술할 흡착부재와 보조흡착부재가 층 형태로 위치할 수 있다. 이때 제1전도성시트 또는 제2전도성시트는 물성을 한정하는 것은 아니나, 두께가 0.1 내지 1㎜이며, 평량은 10 내지 200g/㎡, 더욱 바람직하게는 50 내지 150g/㎡인 것이 복합여재에 전도성을 부여함과 동시에 미세먼지의 여과, 포집 효율을 높일 수 있어 바람직하다.
본 발명에서 상기 흡착부재는 상기 제1전도성시트와 제2전도성시트의 사이에 위치하며, 높은 비표면적을 가져 미세먼지의 흡착과 탈취 등의 효과를 부여할 수 있다.
상기 흡착부재는 상기 전도성시트들과 유사하게 부직포 형태를 가져 기본적으로 유체를 통과시키는 구조를 가지며, 활성탄소섬유(activated carbon fiber)를 포함하여 활성탄소에 의한 여러 가지 효과를 가진다.
일반적으로 활성탄은 높은 비표면적 및 미세기공구조에 따라 다양한 흡착 특성을 나타낸다. 고체 흡착제의 기공크기는 IUPAC의 기준에 따라 2 ㎚ 이하는 micropore, 2 내지 50 ㎚는 mesopore, 50 ㎚ 이상은 macropore로 분류된다. 이러한 기공들은 각각의 크기에 따라 서로 다른 물질 흡착 특성을 나타낸다. macropore는 일반적으로 비표면적이 작아서 흡착량은 상대적으로 적지만 물질의 이동 통로로써 확산속도에 영향을 끼치고, mesopore는 물질이 macropore에서 micropore로 원활히 이동할 수 있는 통로 역할을 한다. 이러한 활성탄은 주로 유해 물질 흡착 및 제거를 목적으로 정수시설, 식품제조공정, 용제 회수 분야 등 다방면으로 사용되고 있다. 하지만 이러한 활성탄은 물질 흡착 시간이 길고, 분진 발생률이 높기 때문에 2차 오염 가능성이 있으며, 세공 크기의 분포가 광범위해서 미량의 오염 물질의 흡착 분리나 혼합물의 선택적 흡착에 한계점을 가지고 있다.
상기 활성탄소섬유는 일반적인 탄소섬유의 표면에 미세한 기공(micropore)을 가지는 것으로, 활성탄에 비해 micropore 구조가 비교적 잘 발달되어 있기 때문에 상대적으로 비표면적이 더 크고, 빠른 흡착 속도와 높은 흡착용량을 가지기 때문에 흡착 표면적이 500 내지 3,000㎡/g으로 대단히 크고 기공의 크기가 5 내지 100Å으로 대단히 작아 높은 비표면적을 가진다. 따라서 기존의 흡착제로 널리 사용되고 있는 활성탄에 비해 2배 이상의 평균 흡착량을 갖고 있으며, 흡착속도 또한 10배 이상 빠른 것으로 알려져 있다.
여기에 재질이 탄소로만 이루어져 있기 때문에 반복적인 흡착이나 탈착에도 성능 열화가 적으며, 부직포 형태로 쉽게 가공할 수 있기 때문에 기계적 물성도 우수하며 입상의 활성탄소보다 형태유지력이 강하다. 또한 전기전도도가 높기 때문에 상술한 코로나방전 시 고전압판과의 사이에 전계가 형성되는 것을 도우며, 밀도가 낮은 섬유 형태로 되어 있어 가벼울 뿐만 아니라 굴곡성과 성형성이 뛰어나기 때문에 부직포나 직물 등으로 제품화도 용이하다는 장점을 가지고 있다.
상기 흡착부재에 포함되는 활성탄소섬유에 의해 제거되는 유해물질로는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds:VOCs), 악취(bad odor), 세균, 박테리아, 라돈가스 등이 있으며, 이 외에도 미세먼지 및 초미세먼지를 효과적으로 흡착할 수 있다.
상기 활성탄소섬유는 탄소섬유의 활성화 공정을 거쳐 제조될 수 있으며, 구체적으로 탄소섬유 제조 시 탄소화 공정과 동시에 물리적 또는 화학적 활성화 공정을 추가하여 활성을 부여할 수 있다.
먼저 상기 탄소섬유는 전구체를 섬유 형태로 제조한 후, 이를 탄화 및 안정화하여 제조할 수 있으며, 구체적으로 피치, 폴리아크릴로니트릴, 레이온, 셀룰로스, 페놀수지 등의 전구체섬유 중 어느 하나 또는 복수를 질소 분위기에서 가열하여 탄화한 후 안정화하여 제조할 수 있다.
구체적으로 상기 전구체 섬유의 탄화는 고온로에 장입된 탄소섬유 전구체를 질소 분위기에서 가열하여 탄화하되, 탄소섬유 전구체를 0.5 내지 3시간동안 500 내지 1,000℃ 온도로 가열하여 탄화할 수 있다. 또한 고온로 내부에 99.99% 이상의 질소 가스를 30 내지 60분간 투입하여 전구체 섬유와 접촉함으로써 탄소섬유를 제조할 수 있다.
다만 상기 흡착부재는 사용되는 전구체 원료에 따라 제조된 활성탄소섬유의 구조나 성질이 영향을 받게 된다. 예를 들어 상기 전구체 중 셀룰로스를 베이스로 한 활성탄소섬유는 생성되는 기공의 크기가 가장 작기 때문에(1 내지 1.6㎚) 초미세먼지를 여과하는데 유리하나, 인장강도가 다른 전구체에 비해 훨씬 떨어지는 약점을 가진다. 또한 폴리아크릴로니트릴을 베이스로 한 활성탄소섬유는 생성되는 기공의 크기가 큰데 반해(2 내지 3㎚), 인장강도가 가장 우수한 특징을 가진다. 따라서 각각의 전구체의 상이한 성질을 고려하여 용도에 맞게 응용할 경우 다양한 요구를 만족시킬 수 있는 흡착부재의 생산이 가능할 수 있다.
또한 상기 활성화 공정은 그 제조방법에 따라 물리적, 화학적 활성화법으로 분류할 수 있다. 물리적 활성화법은 산화성 기체인 수증기, 이산화탄소, 산소 등을 이용하여 탄소를 기화시키는 방법을 말한다. 화학적 활성화법은 수산화칼륨(KOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 인산(H3PO4) 등의 산성 및 염기성 약품 등을 활성화제로 사용하며 물리적 활성화보다 낮은 공정조건에서 제조가 가능하다는 장점을 갖고 있다.
화학적 활성화법을 이용하면 높은 비표면적의 활성탄소섬유 제조가 용이하지만 추가적으로 약품 회수를 위한 부가적인 공정 필요하기 때문에 제조 공정이 복잡하고 2차 오염 등의 환경문제가 발생될 수 있다. 이에 비해 물리적 활성화법은 화학적 활성화보다 비교적 실험방법이 간단하고, 친환경적이며 별도의 환경 처리비용이 발생되지 않으므로 비용적인 면에서도 유리하다.
물리적 활성화의 경우, 가스가 섬유 표면에서 불균일하게 반응하지만 화학적 활성화의 경우, 활성화제가 촉매적 역할을 하며 비교적 균일하게 기공을 발달시킨다. 따라서 화학적 활성화법이 물리적 활성화법에 비해 섬유 형태를 잘 유지하면서 주로 탄소섬유 내부에 micropore를 발달시키는 반면, 물리적 활성화법은 활성화 가스에 의해 탄소섬유 표면에 손상이 발생하면서 내부보다는 주로 외부에 상대적으로 큰 기공이 형성된다. 따라서 물리적 활성화법의 경우, 화학적 활성화법보다 더 큰 질량 손실에 따른 수율 하락이 동반될 수 있다.
따라서 용도에 따라 활성화 방법을 다르게 함으로써 미세먼지 등의 포집효율이나 필터의 수명을 더욱 높일 수 있다. 예를 들어 포집하여야 할 미세먼지의 입자 크기가 큰 경우 물리적 활성화방법을 적용하여 탄소섬유에 생성되는 기공 크기를 키울 수 있으며, 필터에 가해지는 여압이 높을 경우 비교적 섬유의 형태 유지에 유리한 화학적 활성화 방법을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 활성화는 반응로 내의 탄소섬유가 충분히 탄화된 후에 반응로에 수증기나 산성 약품 등을 공급함으로써 진행할 수 있으며, 예를 들어 물리적 활성화법의 경우 질소 분위기의 고온로 내부 온도를 800 내지 1,100℃까지 상승시킨 후, 고온로의 내부에 수증기를 투입하여 10 내지 60분 동안 탄소섬유와 접촉시킴으로써 활성화할 수 있다.
이때, 활성화 온도가 800℃ 미만일 경우 온도가 낮아 활성화 반응이 충분히 나타나지 않으며, 1,100℃를 초과할 경우 과한 활성화 반응으로 인하여 수율이 매우 낮게 나타날 뿐만 아니라 기공구조 제어가 매우 까다로운 문제점이 발생할 수 있다. 또한 활성화가 끝난 후에는 반응로 내에 질소를 공급하고 온도를 낮춤으로써 활성탄소섬유의 제조를 완료할 수 있다.
상기 활성탄소섬유를 포함하는 흡착부재는 제조방법을 한정하지 않는다. 상술한 제1전도성시트 또는 제2전도성시트와 마찬가지로 비정형으로 배열된 활성탄소섬유 웹을 니들펀칭, 워터제트와 같은 기계적 결합, 써멀본딩이나 케미컬 본딩과 같은 화학적 접착, 스펀본드, 스펀레이스, 멜트블로운 및 전기방사와 같은 섬유 제조와 결합을 동시에 진행하는 방법을 적용할 수 있으며, 이들 중 워터제트와 니들펀칭과 같이 기계적 처리에 의해 섬유를 교락시켜 시트를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 활성탄소섬유 웹에 결합제 용액을 함침하거나 도포하여 접착하는 경우에는 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 푸란 수지와 같은 열경화성 수지를 결합제로서 사용할 수 있고, 탄화 수율이 높은 점에서 페놀 수지가 바람직하다. 단, 결합제 수지 용액을 함침시킨 경우에는, 탄화 공정에서 탄소 섬유 전구체 섬유와 결합제 수지의 수축의 거동의 차이가 발생함으로써, 탄소 섬유 부직포의 평활성이 저하되기 쉽고, 또한 결합제의 건조 시에 탄소 섬유 부직포 표면에 용액이 이동하는 마이그레이션 현상도 발생하기 쉽기 때문에, 균일한 처리가 어려워지는 경향이 있다.
또한 접착제 대용으로 미리 탄소 섬유 전구체 섬유 부직포에 결합제가 되는 열가소성 수지제 섬유를 혼면한 후 이를 탄화하는 경우, 탄소 섬유 전구체 섬유와 결합제 수지의 비율을 부직포 내에서 균일하게 할 수 있고, 탄소 섬유 전구체 섬유와 결합제 수지의 수축 거동의 차이도 발생하기 어려운 점에서 가장 바람직한 방법이다. 이러한 열가소성 수지제 섬유로서는, 비교적 저렴한 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유가 바람직하다.
본 발명에서 상기 흡착부재를 이루는 여러 물성은 필터의 용도에 따라 자유롭게 변경 가능하며 이를 한정하지 않는다. 예를 들어 개별 활성탄소섬유의 직경(섬도)은 100 내지 300d이며, 비표면적은 1,000 내지 1,500 ㎡/g이며, 흡착부재의 두께가 0.1 내지 5㎜이며, 평량은 100 내지 500g/㎡, 더욱 바람직하게는 200 내지 400g/㎡인 것이 미세먼지의 여과, 포집 효율을 높일 수 있어 바람직하다.
본 발명에서 상기 전도성시트들과 흡착부재는 접합방법을 한정하지 않는다. 일예로 무기입자를 포함하는 접착제 조성물를 필름 형태로 성형한 후, 이를 연신함으로써 기공을 갖는 접착필름을 제조하여 이를 흡착부재의 양면에 접합하거나, 접착제 조성물을 스프레이로 흡착부재 표면에 도포한 후, 이를 경화함으로써 흡착부재의 활성탄소섬유의 일부 표면에 상기 접착제 조성물을 포함한 코팅층을 형성할 수도 있다.
상기 접착제 조성물은 본 발명에서 한정하는 것은 아니나, 융점이 100 내지 300℃인 저융점 고분자 물질을 포함할 수 있다. 이때 상기 저융점 고분자 물질의 예로는 폴리우레탄계 고분자, 폴리에틸렌계 고분자, 폴리프로필렌계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드계 고분자 등을 포함할 수 있으며, 상기 물질들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 좋다.
상기 접착제 조성물은 상술한 바와 같이 저융점의 고분자물질인 바, 상기 고분자는 가열 압착에 의해 용융되어 인접하는 흡착부재와 전도성시트들을 이루는 섬유 표면으로 확산되면서 코팅되고, 이러한 확산 및 코팅 과정을 통해 흡착부재 또는 전도성시트들에 형성된 기공을 봉인하지 않고도 상술한 흡착부재 및 전도성시트들이 접합됨으로써 고정될 수 있다.
또한 도 1과 같이 본 발명에 따른 복합여재는 상기 제1전도성시트와 흡착부재 사이에 다공성 물질을 포함하는 보조흡착부재(140)가 더 배치될 수도 있다.
상기 보조흡착부재는 상술한 바와 같이 다공성 물질을 베이스로 함으로써 빠른 흡착성능을 발현할 수 있으며, 상대적으로 수명이 짧은 활성탄소섬유를 보완하여 탈취, 흡착성능을 높일 수 있다.
구체적으로 상기 보조흡착부재는 비표면적이 500㎡/g 이상, 더욱 바람직하게는 500 내지 1,000㎡/g, 평균입경 0.1 내지 10,000㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 200㎛의 다공성 물질을 포함할 수 있으며, 이들의 예를 들면 활성탄, 실리카, 알루미나, 제올라이트 등을 포함할 수 있으며, 이들 중 활성탄을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 활성탄은 입자크기나 형태에 따라 분말, 입상 및 섬유상으로 나눌 수 있다. 상기 활성탄은 평균적으로 500 내지 1,000 ㎡/g의 비표면적을 갖고 있으며, 이러한 높은 표면적으로 인해 효과적인 흡착제로 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 활성탄은 크기나 모양에 따라 다르나 유체 내 미세물질이나 악취를 제거하고 상기 복합여재의 수명연장을 위해 사용되는 것으로 상기 분말, 입상 및 섬유상 중 어느 것이나 사용 가능하다. 다만, 비표면적 500㎡/g 이상인 것이 바람직하고, 특히 악취 성분의 효과적인 흡착을 위해 비표면적이 500 내지 1,000㎡/g인 것이 더욱 바람직하다.
상기 활성탄을 포함하는 보조흡착부재는 적용방법을 한정하지 않는다. 다만, 입상의 형태를 갖기 때문에 결착이 어려울 수 있으므로 적당한 접착제와 용매를 사용하여 슬러리 형태로 준비되어 흡착부재 등에 코팅한 다음 건조함으로써 층상을 이루는 것이 바람직하다. 이때 상기 용매는 특별한 제한은 없으나 바람직하게는 저탄소의 알콜이나 물이 사용되는 것이 바람직하며, 접착제 또한 특별한 제한은 없으나 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 수용성 아크릴수지, 수분산성 우레탄 수지, 전분 등과 같이 용매에 쉽게 용해될 수 있는 물질을 사용하는 것이 좋다.
또한 상기 슬러리에는 다공성 물질의 응집성과, 응집된 활성탄의 강도를 향상시키기 위해 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제는 주로 고분자형으로, 음이온계, 양이온계 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이들의 예로는 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리아릴아민하이드로클로라이드(PAH), 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드(PDADMAC) 등의 양이온성 계면활성제나, 폴리아크릴산(PAA), 폴리스티렌설포네이트(PSS), 폴리아크릴아마이드(PAM) 등의 음이온성 계면활성제를 포함할 수 있으며, 이들 중 폴리디아릴디메틸암모늄 클로라이드나 폴리아크릴아미드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 슬러리는 전체 조성물의 함량을 한정하지 않으며, 예를 들어 다공성 물질 100 중량부에 대하여 용매 50 내지 500 중량부, 접착제 1 내지 10 중량부, 계면활성제 0.1 내지 5 중량부 첨가하는 것이 좋다.
상기와 같이 제조된 복합여재는 차압이 5 mmAq 이하일 수 있다. 따라서 기존에 사용되는 필터들의 문제점인 높은 차압으로 인한 낮은 에너지효율과 소음 발생 문제를 해소할 수 있으며, 거의 모든 극성의 가스에 대해 높은 흡착능을 유지할 수 있다. 또한 방전극과 도전판 등을 포함하는 전도성 필터에 구비하였을 때에도 흡착부재 또는 보조흡착부재에 포함되는 활성탄소섬유와 활성탄에 의해 작동 중에 오존의 발생을 최대로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 복합여재는 상기와 같은 효율 대비 저감된 압력 손실, 오존 발생 억제, 우수한 흡착 효율과 같은 특성을 가짐에 따라 자동차, 공장, 가전제품 등의 공조장치에 폭넓게 사용 가능하다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 등에 제한되지 않는다.
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(실험 조건)
가로 및 세로가 각각 20㎝의 덕트에 36개의 탄소섬유 묶음으로 구성된 이온 발생기를 포함하는 입자 하전부가 구비되되, 상기 입자 하전부는 간격이 약 3㎝이고, 가로, 세로 6개씩 총 36개가 위치하게 구성하였다. 입자상 오염물질을 하전시키기 위해 입자하전부의 이온 발생기에는 -2.0kV의 직류전압을 인가하였다. 또한 상기 입자 하전부와 10㎝ 이격된 거리에 하기 실시예들을 통해 제조된 필터를 장착하였으며, 장착된 필터에 +5.0kV의 직류전압을 인가하였다.
(미세먼지 제거효율 및 차압)
입자 발생 장치, 입자 계수기(TSI Scanning mobility particle sizer), 차압계(TSI DP-CALC 5825)로 구성된 필터 성능 평가 시스템을 사용하여 측정하였다. 이때 입자 발생 장치(TSI Atomizer)는 염화칼륨 수용액을 분무시켜 300㎚의 직경을 갖는 초당 106개 이상의 염화칼륨 입자를 발생시킬 수 있는 장치를 사용하였다. 그리고 상기 입자를 포함하는 공기를 50㎥/h의 속도로 시편에 통과시킨 후 통과한 기체 내 입자의 함량을 측정하여 포집효율을 계산하였다. 또한 차압의 경우 차압계를 이용하여 시편 통과 전, 후의 공기 압력변화를 측정하였다.
(가스제거효율)
하기 실시예들을 통해 제조된 시편의 가스 제거효율을 측정하기 위해 암모니아(A), 아세트알데히드(B), 아세트산(C), 톨루엔(D), 포름알데히드(E)에 대하여 KS I 2218:2009 규격에 의거한 검지관을 이용하여 측정하되, 상기 성분들이 각각 100 ppm씩 포함된 공기를 50㎥/h의 속도로 시편에 통과시켰으며, 기체를 통과시킨 후 1분 뒤 및 5분 뒤의 시편 통과 기체를 각각 포집하여 기체 내 상기 성분들의 함량을 측정하여 제거효율을 구하였다. 또한 상기 성분들과는 별개로 통과 기체 내 오존의 함량을 측정하였다.
(실시예 1)
제1전도성시트 및 제2전도성시트를 제조하기 위해 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 대비 질산구리 15 중량부, 수소화붕소나트륨 1 중량부를 혼합하여 마스터배치를 제조한 후, 상기 마스터배치를 용융하여 두께 0.8㎜, 평량 100g/㎡의 멜트블로운 부직포를 2개 제조하였다. 이때 방사온도는 280℃, 방사속도는 3,500m/min이었다.
또한 흡착부재를 제조하기 위해 폴리아크릴로니트릴을 디메틸포름아미드에 2 : 8 중량비로 혼합하여 방사용액을 제조한 후, 이를 방사하여 두께 1.0㎜, 평량 300g/㎡의 멜트블로운 부직포를 제조하였다. 이때 방사온도는 180℃, 방사속도는 2,500m/min이었다. 제조된 멜트블로운 부직포는 고온로에 장입시키고 질소 분위기 하에서 온도를 800℃로 승온한 상태에서 60분간 탄화하여 탄소섬유 부직포를 제조한 후 10 wt% 농도의 수산화칼륨에 60분간 침지시켜 활성화하였다.
다음으로 복합필터를 제조하기 위해 제1전도성시트, 보조흡착부재, 흡착부재, 제2전도성시트의 순서로 적층하였으며, 이때 상기 보조흡착부재는 평균입경 100㎛의 활성탄이며, 각 시트 또는 부재 사이에 고유점도(IV)가 0.7인 저융점 폴리에스테르를 분무하고 각 층을 적층한 후 180℃로 설정된 롤러를 통과시켜 두께 3.0㎜의 복합필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 전도성시트 제조 시 포집기를 조절하여 평량 40g/㎡의 멜트블로운 부직포를 제조하여 각각 제1전도성시트 및 제2전도성시트로 적용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 1에서 전도성시트 제조 시 포집기를 조절하여 평량 170g/㎡의 멜트블로운 부직포를 제조하여 각각 제1전도성시트 및 제2전도성시트로 적용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 1에서 평균입경 5㎛의 활성탄을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 1에서 평균입경 500㎛의 활성탄을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 6)
상기 실시예 1에서 흡착부재 제조 시 포집기를 조절하여 평량 150g/㎡의 멜트블로운 부직포를 제조 및 탄화, 활성화하여 흡착부재로 적용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 7)
상기 실시예 1에서 흡착부재 제조 시 포집기를 조절하여 평량 600g/㎡의 멜트블로운 부직포를 제조 및 탄화, 활성화하여 흡착부재로 적용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 8)
상기 실시예 1에서 복합필터 제조 시 보조흡착부재를 적층하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
[표 1]
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 복합필터는 미세먼지 제거효율을 90% 이상 달성함과 동시에 가스의 종류에 따라 다르나 대부분의 가스를 80% 이상 제거하는 것을 알 수 있다. 또한 보조흡착부재를 더 구비함에 따라 전압 인가 과정에서 발생할 수 있는 오존의 발생이 억제되는 것을 알 수 있는데, 이는 이온발생기에서 생성된 오존이 보조흡착부재에 흡착되어 측정되지 않은 것으로 보인다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100 : 복합여재
110 : 제1전도성시트
120 : 흡착부재
130 : 제2전도성시트
140 : 보조흡착부재
200 : 전극판
A : 산
B : 골

Claims (8)

  1. 금속입자를 포함하는 섬유로 형성되며, 평량이 50 내지 150g/㎡인 제1전도성시트;
    평균입경 0.01 내지 10㎛의 활성탄을 포함하는 보조흡착부재;
    상기 제1전도성시트의 일면에 배치되며, 섬도가 10 내지 300d(denier), 비표면적이 1,000 내지 1,500㎡/g인 활성탄소섬유를 포함하며, 평량이 200 내지 400g/㎡인 흡착부재; 및
    상기 흡착부재의 일면에 배치되며, 금속입자를 포함하는 섬유로 형성되며, 평량이 50 내지 150g/㎡인 제2전도성시트;
    를 포함하며, 차압이 5 mmAq 이하인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 복합여재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1전도성시트, 흡착부재 및 제2전도성시트에서 선택되는 어느 하나 또는 복수는 스펀본드, 스펀레이스, 멜트블로운 및 전기방사에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 방법으로 제조된 부직포인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 복합여재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1전도성시트, 제2전도성시트 중 어느 하나 또는 이들 모두는,
    폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리이미드 및 재생 셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 고분자에 구리, 은, 금, 셀레늄, 아연, 게르마늄 및 텅스텐에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 금속입자가 포함된 방사액을 멜트블로운법으로 방사하여 형성된 부직포인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 복합여재.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복합여재는 두께방향으로 산과 골이 교호로 형성되도록 절곡되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 복합여재.
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