KR102619882B1 - Mask with antibacterial and antiviral performance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 필터가 구비된 마스크에 있어서, 필터는, 베이스 수지를 포함하는 마스터배치가 멜트 블로운(melt blown) 방식을 통하여 고체 또는 반용융 상태의 부직포 섬유가 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포; 방사되는 부직포 섬유 또는 멜트 블로운 부직포에 촉매를 다방향으로 분사하여, 부직포 섬유의 표면에 코팅되면서 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 형성되는 촉매 코팅막;을 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.The present invention relates to a mask with antibacterial and antiviral properties.
In the present invention, in a mask equipped with a filter, the filter is a melt blown material in which a masterbatch containing a base resin is formed by spinning non-woven fibers in a solid or semi-melted state through a melt blown method. Non-woven; The technical gist is that a catalyst coating film is formed by spraying a catalyst on spun nonwoven fibers or melt blown nonwoven fabric in multiple directions, coating the surface of the nonwoven fiber, and impregnating and coating the inner and outer surfaces of the melt blown nonwoven fabric. do.
Description
본 발명은 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a mask with antibacterial and antiviral properties.
마스크는 황사, 미세먼지, 분진 또는 유독성 기체가 호흡기를 통해 폐로 유입되어 호흡기 질환이 유발되지 않도록 건강을 위해 사용된다. 원래 마스크는 먼지를 차단하는 단순한 기능에서 출발하였으나 지금에는 미세먼지는 물론 전세계적으로 급속하게 확산되고 있는 코로나 바이러스와 같은 유행성 바이러스 감염 등의 외부감염을 차단하는 용도가 부각되고 있다. 최근 종식되지 않은 코로나 바이러스로 인해 마스크의 기본적인 오염물질의 여과 성능 외에 항균 및 항바이러스 성능 등 다양한 성능을 필요로 하고 있다.Masks are used for health to prevent yellow dust, fine dust, dust, or toxic gases from entering the lungs through the respiratory tract and causing respiratory diseases. Originally, masks began with the simple function of blocking dust, but now their use in blocking external infections, such as fine dust and pandemic viral infections such as the coronavirus, which is rapidly spreading around the world, is gaining prominence. Due to the recent coronavirus outbreak that has not yet ended, masks are requiring various performances such as antibacterial and antiviral performance in addition to the basic filtration of pollutants.
이를 위해 마스크에는 필터가 구비된다. 즉 필터는 다른 상을 포함한 기체, 액체가 통과되는 격벽의 양측에 압력 차를 만들어 기체, 액체로부터 그 안에 현탁 및 부유되어 있는 다른 상의 입자를 분리하는 것으로, 물리적인 차단 및 정전기적인 차단에 의해 오염물질의 유입을 방지하는 원리를 갖는다.For this purpose, the mask is equipped with a filter. In other words, the filter separates particles of other phases suspended or suspended in the gas or liquid from the gas or liquid by creating a pressure difference on both sides of the partition wall through which gases and liquids containing other phases pass, and prevents contamination by physical blocking and electrostatic blocking. It has the principle of preventing the inflow of substances.
현재 출시되고 있는 기본 여과 성능의 필터는 그 포집 효율에 따라 등급을 구분하여 판매되고 있으나 항균, 항바이러스 필터라고 출시되는 필터들은 표준화된 성능 등급이나 그 적용 방식이 상세히 언급되어 있지 않다. 시장에서 출시되는 항균, 항바이러스 기능을 갖는 필터는 멜트 블로운 필터 제조 공정에서 항균, 항바이러스 성능을 부여하지 않고, 멜트 블로운 필터와 결합되는 부직포 또는 그 부직포와의 라미네이팅 공정에서 성능 부여를 위한 해당 물질을 적용하는 것이 일반적이다.Filters with basic filtration performance currently on the market are sold in different grades according to their collection efficiency, but filters released as antibacterial and antiviral filters do not have standardized performance grades or detailed application methods. Filters with antibacterial and antiviral functions released on the market do not provide antibacterial and antiviral performance in the melt blown filter manufacturing process, but are used to provide performance in the nonwoven fabric combined with the melt blown filter or the laminating process with the nonwoven fabric. It is common to apply the material.
상기 공정은 부직포를 생산한 후에 별도의 공정을 통해 항균, 항바이러스 성능의 물질을 부여하여야 하고, 부직포 라미네이팅 공정 시에도 성능 구현을 위한 물질을 적용하기 위한 별도의 공정이 필요하다. 이렇기 때문에 공정의 추가로 필터의 제조 원가 상승이 불가피하다.In the above process, a material with antibacterial and antiviral properties must be imparted through a separate process after producing the nonwoven fabric, and a separate process is required to apply the material for performance during the nonwoven fabric laminating process. For this reason, it is inevitable that the manufacturing cost of the filter will increase due to additional processes.
실질적으로 항균, 항바이러스 성능을 갖는 필터의 사전적 의미는 상기 성능을 보유한 필터 소재 자체를 의미하는 것이나, 실제 필터에서는 필터의 성능이 아닌 그와 결합된 부직포의 성능을 의미하는 것이라 할 수 있다. 이 경우 필터 소재 자체에 적용하지 않고 부직포에 항균, 항바이러스 성능을 부여하는 것이어서 소재 및 공정이 난해해질 수 있다.In fact, the dictionary meaning of a filter with antibacterial and antiviral performance refers to the filter material itself with the above performance, but in actual filters, it refers to the performance of the nonwoven fabric combined with it, not the performance of the filter. In this case, since antibacterial and antiviral performance is given to the non-woven fabric rather than applied to the filter material itself, the material and process may become difficult.
멜트 블로운 필터는 정전기 효율에 의해 포집되는 원리를 가지기 때문에 항균, 항바이러스 성능을 부여하기 위해 해당 물질을 멜트 블로운 필터에 공급하게 되면 오히려 멜트 블로운 필터의 정전기 효율 저하를 유발할 수 있는 요인이 될 수 있다.Since the melt blown filter has the principle of collecting electrostatic efficiency, if the material is supplied to the melt blown filter to provide antibacterial and antiviral performance, it may actually cause a decrease in the electrostatic efficiency of the melt blown filter. It can be.
그러나 상술한 문제점을 해결하기 위해 소재적 측면 또는 공정적 측면으로 접근하기가 쉽지 않기 때문에, 멜트 블로운 필터에 항균, 항바이러스 성능을 직접적으로 부여하여 마스크에 적용할 수 있도록 하는 새로운 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.However, since it is not easy to approach from a material or process perspective to solve the above-mentioned problems, new technology development is required to directly impart antibacterial and antiviral performance to melt blown filters so that they can be applied to masks. It is happening.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 고체 또는 반용융 상태로 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포에 촉매를 도입하여 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크를 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.The present invention was invented to solve the above problems, and the technical problem is to provide a mask with antibacterial and antiviral performance by introducing a catalyst into a melt blown nonwoven fabric formed by spinning in a solid or semi-molten state. .
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 필터가 구비된 마스크에 있어서, 상기 필터는, 베이스 수지를 포함하는 마스터배치가 멜트 블로운(melt blown) 방식을 통하여 고체 또는 반용융 상태의 부직포 섬유가 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포; 및 상기 방사되는 부직포 섬유 또는 상기 멜트 블로운 부직포에 촉매를 다방향으로 분사하여, 상기 부직포 섬유의 표면에 코팅되면서 상기 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 형성되는 촉매 코팅막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a mask equipped with a filter, wherein the filter is a non-woven fabric fiber in a solid or semi-melted state through a melt blown method. A melt blown nonwoven fabric formed by spinning; and a catalyst coating film formed by spraying a catalyst on the spun nonwoven fiber or the melt blown nonwoven fabric in multiple directions, coating the surface of the nonwoven fiber, and impregnating and coating the inner and outer surfaces of the melt blown nonwoven fabric. A mask having antibacterial and antiviral performance is provided.
상기 촉매 코팅막은, 200 내지 300℃에서 반용융 상태로 방사되는 상기 부직포 섬유에 상기 촉매가 분사되면서 코팅되는 것을 특징으로 한다.The catalyst coating film is characterized in that the catalyst is sprayed onto the nonwoven fibers spun in a semi-molten state at 200 to 300°C.
상기 촉매 코팅막은, 상기 멜트 블로운 부직포의 상부에서 상기 촉매가 분사되고, 상기 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 촉매가 흡입되어, 상기 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투되면서 코팅되는 것을 특징으로 한다.The catalyst coating film is characterized in that the catalyst is sprayed from the top of the melt blown nonwoven fabric, and the catalyst sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric is sucked in and penetrated between the melt blown nonwoven fabrics to be coated. .
상기 촉매 코팅막은, 상기 멜트 블로운 부직포의 전단부에서 물(water)이 분사되고, 상기 멜트 블로운 부직포의 후단부에서 상기 분사되는 물이 흡입된 상태에서, 상기 촉매가 분사되는 것을 특징으로 한다.The catalyst coating film is characterized in that water is sprayed from the front end of the melt blown nonwoven fabric, and the catalyst is sprayed while the sprayed water is sucked from the rear end of the melt blown nonwoven fabric. .
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따르면, 멜트 블로운 부직포에 촉매 도입의 불안정성을 해소함으로써, 항바이러스 및 항균 성능을 갖는 멜트 블로운 부직포 기반의 마스크를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as a means of solving the above problem, there is an effect of providing a melt-blown non-woven fabric-based mask with anti-viral and antibacterial performance by resolving the instability of catalyst introduction into the melt-blown non-woven fabric.
도 1은 본 발명의 제1 측면에 의한 촉매 코팅막 형성 과정도.
도 2는 본 발명의 제2 측면에 의한 촉매 코팅막 형성을 위한 워터 하이드로 차징 장치의 정면도.
도 3은 도 2의 좌측면도.
도 4는 도 2의 우측면도.
도 5는 도 3의 상면도.
도 6은 워터 하이드로 차징 장치의 물 탱크 및 촉매 탱크 상세도.
도 7은 실시예 1에 따른 항균 성능 시험 사진.
도 8은 실시예 2에 따른 항균 성능 시험 사진.
도 9는 실시예 3에 따른 항균 성능 시험 사진.
도 10은 TCID50 분석 방법 과정도.
도 11은 TCID50 분석을 위한 샘플 사진.
도 12는 TCID50 분석 방법을 이용한 항바이러스 성능 평가를 위한 일반 커버 글래스에 대한 대조군 및 실시예 1의 결과.1 is a diagram illustrating the process of forming a catalyst coating film according to the first aspect of the present invention.
Figure 2 is a front view of a water hydro charging device for forming a catalyst coating film according to the second aspect of the present invention.
Figure 3 is a left side view of Figure 2.
Figure 4 is a right side view of Figure 2.
Figure 5 is a top view of Figure 3.
Figure 6 is a detailed view of the water tank and catalyst tank of the water hydro charging device.
Figure 7 is a photo of an antibacterial performance test according to Example 1.
Figure 8 is a photo of an antibacterial performance test according to Example 2.
Figure 9 is a photo of an antibacterial performance test according to Example 3.
Figure 10 is a TCID50 analysis method process diagram.
Figure 11 is a sample photo for TCID50 analysis.
Figure 12 shows the results of the control group and Example 1 for general cover glass for evaluating antiviral performance using the TCID50 analysis method.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 필터가 구비되어 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크에 관한 것으로, 마스크를 구성하는 필터는 베이스 수지를 포함하는 마스터배치가 멜트 블로운(melt blown) 방식을 통하여 고체 또는 반용융 상태의 부직포 섬유가 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포와, 방사되는 부직포 섬유 또는 멜트 블로운 부직포에 촉매를 다방향으로 분사하여, 부직포 섬유의 표면에 코팅되면서 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 형성되는 촉매 코팅막을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a mask equipped with a filter and having antibacterial and antiviral performance. The filter constituting the mask is a nonwoven fabric in a solid or semi-molten state through a melt blown method in which a masterbatch containing a base resin is used. The melt blown nonwoven fabric is formed as the fibers are spun, and the catalyst is sprayed in multiple directions on the spun nonwoven fibers or melt blown nonwoven fabric, coating the surface of the nonwoven fibers and impregnating the inner and outer surfaces of the melt blown nonwoven fabric. It is composed of a catalyst coating film to be formed.
멜트 블로운 부직포는 열가소성 특성을 갖는 포화탄화수소 계열의 열가소성 고분자를 베이스 수지로 하여, 멜트 블로운 공정을 통하여 용융시키면서 압출 방사함으로써 1 내지 5㎛ 범위의 직경을 갖는 부직포 섬유가 랜덤하게 배열된 그물망의 매트릭스 구조를 형성하게 된다. 열가소성 고분자로는 폴리프로필렌을 예로 들 수 있으며, 이외 열가소성 특성을 갖는 고분자라면 어느 것이든 사용될 수 있다. 마스터배치는 베이스 수지로만 이루어질 수도 있으며, 경우에 따라 베이스 수지 외에 멜트 블로운 부직포의 물성 향상에 기여할 수 있는 첨가제, 광촉매 또는 무광촉매가 추가적으로 포함될 수도 있다.Melt blown nonwoven fabric uses a saturated hydrocarbon-based thermoplastic polymer with thermoplastic properties as a base resin, and is melted through a melt blown process while extrusion spinning to create a network of randomly arranged nonwoven fibers with a diameter in the range of 1 to 5㎛. A matrix structure is formed. An example of a thermoplastic polymer may be polypropylene, and any other polymer having thermoplastic properties may be used. The masterbatch may be composed only of the base resin, and in some cases, in addition to the base resin, it may additionally contain additives, photocatalysts, or non-photocatalysts that can contribute to improving the physical properties of the melt blown nonwoven fabric.
멜트 블로운 부직포는 고상 마스터배치를 용융시키면서 노즐을 통해 방사하여 제조되는 것으로, 고온 고압에 의해 용융된 열가소성 고분자에 연신 및 극세화된 상태로 컨베이어 벨트에 적층되어 잔열에 의한 자기 접착성으로 결합되어 부직포 형태로 가공될 수 있다.Melt-blown nonwoven fabric is manufactured by melting a solid masterbatch and spinning it through a nozzle. It is laminated on a conveyor belt in a stretched and ultrafine state on a thermoplastic polymer melted by high temperature and high pressure, and is bonded with self-adhesiveness by residual heat. It can be processed into non-woven form.
촉매 코팅막은 멜트 블로운 부직포를 구성하는 부직포 섬유의 표면, 부직포 섬유들의 사이사이 그리고 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 막 형태로 형성되는 것으로, 광촉매 또는 무광촉매로 이루어질 수 있다.The catalyst coating film is formed in the form of a film by impregnating and coating the surface of the nonwoven fibers constituting the melt blown nonwoven fabric, the space between the nonwoven fibers, and the inner and outer surfaces of the melt blown nonwoven fabric, and may be made of a photocatalyst or a non-photocatalyst.
그중 광촉매는 필요에 따라 항균제 및 탈취제를 포함한 광촉매를 나노 크기화하여 액상 형태로 형성된 광촉매 분산액으로, 고체 상태의 광촉매가 수분산된 상태를 갖는 용액일 수 있다. 광촉매 분산액은 광촉매가 이온수, 초순수 또는 상수도에서 공급되는 물에 분산된 형태이거나, 광촉매 분산액 자체의 농도를 희석한 형태일 수 있다. 단, 지하수의 겨우 지하수 내에 Ca나 Mg과 같은 (+) 이온들이 있어 정전기 효과 부여가 상대적으로 덜할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.Among them, the photocatalyst is a photocatalyst dispersion liquid formed by nano-sizing a photocatalyst containing an antibacterial agent and a deodorant as needed, and may be a solution in which a solid photocatalyst is dispersed in water. The photocatalyst dispersion may be in the form of a photocatalyst dispersed in ionized water, ultrapure water, or water supplied from a tap water, or may be in a form in which the concentration of the photocatalyst dispersion itself is diluted. However, it is undesirable because groundwater contains (+) ions such as Ca or Mg, so the electrostatic effect may be relatively less effective.
예컨대 광촉매 분산액은 이온수, 초순수 또는 상수도에서 공급되는 물 100중량부에 대하여 고체 상태의 광촉매 1 내지 50중량부를 혼합하여 형성될 수 있다. 물 100중량부에 대하여 광촉매가 1중량부 미만으로 혼합되면 멜트 블로운 필터에 항균, 항바이러스 성능을 충분히 부여하지 못하는 문제점이 있으며, 50중량부를 초과하면 멜트 블로운 필터의 표면 및 웹의 내부에 광촉매가 도포되어 형성되는 막이 불균일해지는 단점이 있다.For example, the photocatalyst dispersion may be formed by mixing 1 to 50 parts by weight of a solid photocatalyst with 100 parts by weight of water supplied from ion water, ultrapure water, or tap water. If less than 1 part by weight of photocatalyst is mixed with 100 parts by weight of water, there is a problem in that it does not provide sufficient antibacterial and antiviral performance to the melt blown filter. If it exceeds 50 parts by weight, it may form a substance on the surface of the melt blown filter and inside the web. There is a disadvantage that the film formed by applying the photocatalyst becomes non-uniform.
광촉매는 이산화티타늄 코어와, 이산화 티타늄 코어의 외부에 도핑되는 금속 쉘로 구성되는 코어-쉘 구조로 형성될 수 있다. 이산화티타늄과 같은 코어에 금속이 쉘 형태로 도핑된 가시광 응답형 광촉매는 가시광에 대한 응답속도가 빠르고, 내화학성 및 내구성이 우수하다. 특히 쉘을 이루는 금속과 코어를 이루는 이산화티타늄의 함량을 조절하여 구조의 안정성을 확보할 수 있으며, 탈취 및 항균 뿐만 아니라 항곰팡이 및 휘발성 유기화합물의 분해능력을 높일 수 있다. 단, 경우에 따라 코어에 금속을 배치하고 쉘에 이산화티타늄을 배치할 수도 있다.The photocatalyst may be formed in a core-shell structure consisting of a titanium dioxide core and a metal shell doped on the outside of the titanium dioxide core. A visible light-responsive photocatalyst in which a core such as titanium dioxide is doped with a metal in the form of a shell has a fast response speed to visible light and has excellent chemical resistance and durability. In particular, by adjusting the content of the metal that makes up the shell and the titanium dioxide that makes up the core, the stability of the structure can be ensured, and the ability to decompose not only deodorizing and antibacterial but also anti-fungal and volatile organic compounds can be increased. However, in some cases, metal may be placed in the core and titanium dioxide may be placed in the shell.
코어-쉘 구조를 갖는 광촉매의 빛에 의한 항균 반응 메커니즘에 있어서, 금속-이산화티타늄 구조의 광촉매는 빛에 의해 양자화된 전자들의 플라즈몬 현상에 의해 외각증에 강한 전자층을 형성하고, 상기 전자층에서 가시광 등의 빛에 의해 옥사이드 음이온(O2 -) 및 하이드록시 라이칼(OH-)을 생성하여, 세균 및 바이러스, 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질과 반응하여 물(H2O)과 이산화탄소(CO2) 등의 무해한 물질로 전환시킴으로써 멜트 블로운 필터의 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 구현할 수 있다.In the light-induced antibacterial reaction mechanism of a photocatalyst with a core-shell structure, the photocatalyst with a metal-titanium dioxide structure forms an electron layer resistant to exoplasmosis by the plasmon phenomenon of electrons quantized by light, and in the electron layer, Visible light generates oxide anions (O 2 - ) and hydroxyl radicals (OH - ), which react with harmful substances such as bacteria, viruses, and volatile organic compounds to produce water (H 2 O) and carbon dioxide (CO). 2 ) The antibacterial, antiviral and deodorizing performance of the melt blown filter can be realized by converting it into a harmless substance such as
금속 쉘을 이루는 금속으로는 구리(Cu), 망간(Mn), 은(Ag), 인듐(In), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 주석(Sn), 납(Pb), 코발트(Co), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이러한 금속 쉘을 이루는 금속은 무기 금속 항균제로써 이산화티타늄 코어에 항균 성능을 부여할 수 있다. 무기 금속 항균제는 그 표면에 균일하게 분포되어 있는 무기 금속 항균제의 이온이 세균의 표면에 달라붙으면 이온이 녹으면서 세포벽을 제거하고, 세포막 및 효소 등 세포를 둘러싼 단백질과 결합한 이온이 세균의 에너지 대사를 저해하고 내부 구조를 변화시켜 세균의 성장을 억제하게 되어 항균, 항바이러스 성능을 구현할 수 있게 되는 것이다. 필터의 용도에 따라 액상 항생제를 첨가할 수도 있다.The metals that make up the metal shell are copper (Cu), manganese (Mn), silver (Ag), indium (In), cadmium (Cd), zinc (Zn), tin (Sn), lead (Pb), and cobalt (Co). ), iron (Fe), and nickel (Ni). The metal that makes up the metal shell is an inorganic metal antibacterial agent that can impart antibacterial performance to the titanium dioxide core. When the ions of the inorganic metal antibacterial agent, which are uniformly distributed on the surface, stick to the surface of bacteria, the ions dissolve and remove the cell wall, and the ions bound to proteins surrounding the cell, such as the cell membrane and enzymes, improve the energy metabolism of the bacteria. By inhibiting and changing the internal structure, the growth of bacteria is suppressed, enabling antibacterial and antiviral performance. Depending on the purpose of the filter, liquid antibiotics may be added.
광의 존재 하에 오염물질 등을 분해하는 광촉매와 달리 무광촉매는 광이 존재하지 않는 무광 조건에서 촉매 기능을 발휘할 수 있도록 하는 것으로, 대기중의 산소 또는 수분과 반응하여 오염물질 등을 분해하게 된다.Unlike photocatalysts, which decompose contaminants in the presence of light, non-photocatalysts are capable of functioning as catalysts in non-light conditions where no light is present, and decompose contaminants by reacting with oxygen or moisture in the atmosphere.
무광 조건에서도 필터링 효율을 높일 수 있도록 무광촉매는 이산화티타늄에 전이금속염이 함유된 전이금속염액을 혼합한 후 산촉매 하에서 반응시켜 형성될 수 있다.To increase filtering efficiency even under matte conditions, a matte catalyst can be formed by mixing titanium dioxide with a transition metal salt solution containing a transition metal salt and then reacting under an acid catalyst.
이산화티타늄은 UV 영역에서 빛을 흡수하여 광촉매 역할을 하는 것으로, 다른 물질들과 혼합되면 가시광 영역에서도 광촉매 역할을 할 수 있다. 즉, 이산화티타늄에 빛을 조사하면 이산화티타늄 표면에는 전자와 정공이 생성되는데, 전자는 산소와 반응하여 옥사이드 음이온을 만들고, 정공은 공기 중의 수분과 반응하여 하이드록시 라디칼을 만들게 되고, 이러한 하이드록시 라디칼이 유해물질을 산화 분해시켜 물과 이산화탄소로 변화시키게 되는 방식이다.Titanium dioxide acts as a photocatalyst by absorbing light in the UV range, and when mixed with other materials, it can also act as a photocatalyst in the visible light range. In other words, when light is irradiated to titanium dioxide, electrons and holes are created on the surface of titanium dioxide. Electrons react with oxygen to create oxide anions, and holes react with moisture in the air to create hydroxy radicals. These hydroxy radicals This method oxidizes and decomposes these harmful substances into water and carbon dioxide.
전이금속은 광의 유무에 관계없이 그 자체로 촉매 역할이 가능한 것으로, 이산화티타늄의 표면에 디핑(dipping)되어 무광 조건에서도 촉매 활성을 나타낸다. 이산화티타늄에 전이금속을 합성하면 무광 조건에서 전자가 자발적으로 이산화티타늄의 표면으로 전이되는데, 이렇게 전이된 전자가 공기 중의 산소 또는 수분과 반응하고, 이 반응에 따라 생성된 산소 라디칼에 의해 오염물질이 효율적으로 포집되는 것이다. 예를 들면 코발트 이온은 공기 중에 존재하는 산소와 반응하여 2가의 산소와 3가의 오존을 형성하고, 이렇게 형성된 산소와 오존은 서로 간의 산화반응으로 중간체인 수퍼옥사이드 음이온(O2-)을 형성하게 되며, 상기 수퍼옥사이드 음이온인 활성산소가 표면에 부착된 오염물질을 분해하고, 세균 및 곰팡이 제거 효과를 가질 수 있게 된다.Transition metals can act as catalysts on their own regardless of the presence or absence of light, and when dipped on the surface of titanium dioxide, they exhibit catalytic activity even under non-light conditions. When a transition metal is synthesized in titanium dioxide, electrons are spontaneously transferred to the surface of titanium dioxide under matte conditions. The transferred electrons react with oxygen or moisture in the air, and the oxygen radicals generated through this reaction remove pollutants. It is captured efficiently. For example, cobalt ions react with oxygen present in the air to form divalent oxygen and trivalent ozone, and the oxygen and ozone formed in this way form an intermediate superoxide anion (O 2- ) through an oxidation reaction between them. , active oxygen, which is the superoxide anion, decomposes contaminants attached to the surface and has the effect of removing bacteria and mold.
전이금속은 이산화티타늄과의 반응 비율을 고려하여, 이산화티타늄 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 전이금속이 5중량부 미만이면 그 함량이 적어 활성을 나타내지 않고, 10중량부를 초과하면 이산화티타늄이 혼합되는 양이 변동되어 오히려 무광촉매의 물성이 저하되므로, 전이금속은 이산화티타늄 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 단, 전이금속으로는 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 코발트(Co), 철(Fe) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Considering the reaction rate with titanium dioxide, the transition metal is preferably contained in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of titanium dioxide. If the transition metal is less than 5 parts by weight, the content is small and does not show activity, and if it exceeds 10 parts by weight, the amount of titanium dioxide mixed changes and the physical properties of the non-light catalyst deteriorate. Therefore, the transition metal is used for 100 parts by weight of titanium dioxide. It is preferably contained in 5 to 10 parts by weight. However, as the transition metal, one or more types may be selected from the group consisting of zirconium (Zr), vanadium (V), cobalt (Co), iron (Fe), and manganese (Mn).
산촉매는 이산화티타늄에 전이금속을 혼합한 상태로 70 내지 90℃에서 50 내지 80분 동안 교반하면서 적하될 수 있는데, 75℃에서 60분 동안 교반한 경우에 원하는 물성의 무광촉매를 얻을 수 있었다. 산촉매가 0.1중량부 미만으로 첨가되면 촉매 반응을 가속화시킬 수 없을 뿐만 아니라 원하는 pH를 얻을 수 없으며, 산촉매가 5중량부를 초과하면 펌핑 현상이 발생되어 오히려 촉매 활성효과가 더 탁월하게 나타나지 않을 수 있으므로, 산촉매는 0.1 내지 5중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.The acid catalyst can be added dropwise to titanium dioxide with a mixture of transition metals while stirring at 70 to 90°C for 50 to 80 minutes. When stirred for 60 minutes at 75°C, a matte catalyst with the desired physical properties was obtained. If the acid catalyst is added in less than 0.1 parts by weight, the catalytic reaction cannot be accelerated and the desired pH cannot be obtained. If the acid catalyst is added in excess of 5 parts by weight, a pumping phenomenon may occur and the catalytic activity effect may not be more excellent. The acid catalyst is preferably added in the range of 0.1 to 5 parts by weight.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 우선 본 발명의 제1 측면에 의한 촉매 코팅막 형성 과정을 예시도로 나타낸 도 1에서와 같이 본 발명의 촉매 코팅막은 200 내지 300℃ 조건 하에서 노즐을 통해 마스터배치를 가열하면서 반용융 상태의 부직포 섬유로 방사하고, 노즐의 하단부에서 노즐의 하부 방향으로 토출되고 있는 부직포 섬유가 완전 고형화되기 전에 촉매 스프레이 분사를 통하여 형성할 수 있다. 이때 노즐에서 방사되고 있는 부직포 섬유는 반용융된 상태이기 때문에 용액 상태의 촉매의 결합력을 높일 수 있다.According to the first aspect of the present invention, first, as shown in Figure 1, which illustrates the catalyst coating film formation process according to the first aspect of the present invention, the catalyst coating film of the present invention is heated through a nozzle under conditions of 200 to 300 ° C. It can be formed by spinning non-woven fibers in a semi-molten state while spraying a catalyst before the non-woven fibers discharged from the bottom of the nozzle toward the bottom of the nozzle are completely solidified. At this time, since the nonwoven fibers being spun from the nozzle are in a semi-molten state, the binding force of the catalyst in solution can be increased.
노즐을 통한 방사 시 200℃ 미만의 온도가 제공되면 부직포 섬유가 반용융 상태로 토출되지 못하고 노즐 입구에서 덩어리로 막혀버리는 현상이 발생한다. 300℃를 초과하는 온도가 제공되면 부직포 섬유가 반용융 상태가 아닌 완전 용융이 일어나 부직포 섬유 형태가 아닌 용액 상태로 노즐에서 토출되기 때문에 멜트 블로운 부직포를 형성하지 못할 뿐만 아니라, 촉매 코팅력을 저하시킨다.If a temperature of less than 200°C is provided during spinning through a nozzle, the non-woven fibers are not discharged in a semi-molten state and the nozzle inlet is clogged with a lump. When a temperature exceeding 300°C is provided, the non-woven fibers are fully melted rather than semi-melted, and are discharged from the nozzle in a solution state rather than in the form of non-woven fibers. This not only prevents the formation of a melt-blown non-woven fabric, but also reduces the catalyst coating power. I order it.
다만, 본 발명에서 '반용융 상태'라 함은 노즐에서 방사되고 있는 부직포 섬유 전체를 100부피%로 하였을 때, 30 내지 70부피%는 용융 상태이고, 나머지 30 내지 70부피%는 용융되지 않은 고상 상태를 의미한다.However, in the present invention, 'semi-molten state' means that when the entire nonwoven fiber being spun from the nozzle is 100% by volume, 30 to 70% by volume is in a melted state, and the remaining 30 to 70% by volume is in an unmelted solid state. It means state.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 본 발명의 촉매 코팅막은 고화 상태로 방사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 촉매가 분사되고, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되고 있는 촉매가 흡입되어, 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투 및 표면 코팅되어 형성되되, 멜트 블로운 부직포의 전단부에서 물(water)이 분사되고, 멜트 블로운 부직포의 후단부에서 상기 분사되고 있는 물이 흡입된 상태에서, 상기 촉매가 분사되어 형성될 수 있다.According to the second aspect of the present invention, in the catalyst coating film of the present invention, a catalyst is sprayed from the top of a melt blown nonwoven fabric spun in a solidified state, and the catalyst being sprayed is sucked from the bottom of the melt blown nonwoven fabric, causing melt blowing. It is formed by infiltrating and surface coating between the raw nonwoven fabrics, and in a state where water is sprayed from the front end of the melt blown nonwoven fabric and the water being sprayed is sucked from the rear end of the melt blown nonwoven fabric, the catalyst is It can be formed by spraying.
관련해서 도 2는 본 발명의 제2 측면에 의한 촉매 코팅막 형성을 위한 워터 하이드로 차징 장치의 정면도이고, 도 3은 도 2의 좌측면도이고, 도 4는 도 2의 우측면도이고, 도 5는 도 3의 상면도이며, 도 6은 워터 하이드로 차징 장치의 물 탱크 및 촉매 탱크 상세도이다. 도 2 내지 도 6에 도시된 바를 참조하면 워터 하이드로 차징 장치는 하우징부(100), 워터 제공부(200), 촉매 코팅부(300) 및 이송수단(400)으로 구성될 수 있다.In relation to this, FIG. 2 is a front view of a water hydrocharging device for forming a catalyst coating film according to the second aspect of the present invention, FIG. 3 is a left side view of FIG. 2, FIG. 4 is a right side view of FIG. 2, and FIG. 5 is a 3 is a top view, and Figure 6 is a detailed view of the water tank and catalyst tank of the water hydro charging device. Referring to Figures 2 to 6, the water hydro charging device may be composed of a housing part 100, a water providing part 200, a catalyst coating part 300, and a transport means 400.
하우징부(100)는 내부에 수용공간(100a)이 마련되되, 일측에 멜트 블로운 부직포(M)가 공급되는 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유입구(110)를 통해 유입된 멜트 블로운 부직포(M)가 촉매 코팅된 후 배출되는 배출구(120)가 형성되는 구성이다.The housing portion 100 is provided with a receiving space 100a inside, and an inlet 110 through which the melt blown nonwoven fabric (M) is supplied is formed on one side, and the melt blown nonwoven fabric M is supplied through the inlet 110 on the other side. This configuration is such that an outlet 120 is formed through which the non-woven fabric M is discharged after being coated with a catalyst.
하우징부(100)는 이송수단(400)에 의해 멜트 블로운 부직포(M)가 이송될 수 있는 수용공간(100a)을 구비하고, 하우징부(100)의 일측 및 타측에는 수용공간(100a)과 연통되어 외부와 관통된 유입구(110) 및 배출구(120)가 형성될 수 있다. 하우징부(100)의 타측 외부에는 컨베이어 벨트(430)에 의해 수용공간(100a)의 내부에서 이송되면서 물 및 촉매의 이중 스프레이된 후 회수롤러(420)에 의해 멜트 블로운 부직포(M)가 배출구(120)로 배출될 때 잔여 물, 이물질 등을 수거하는 수거 받이(140)가 설치될 수 있다.The housing portion 100 is provided with a receiving space (100a) through which the melt-blown nonwoven fabric (M) can be transferred by the transfer means (400), and a receiving space (100a) on one side and the other side of the housing portion (100). An inlet 110 and an outlet 120 that communicate with the outside may be formed. On the outside of the other side of the housing part 100, the nonwoven fabric (M) is double sprayed with water and catalyst while being transported from the inside of the receiving space (100a) by the conveyor belt 430, and then melt blown by the recovery roller 420. When discharged to 120, a collection tray 140 may be installed to collect residual water, foreign substances, etc.
워터 제공부(200)는 하우징부(100)의 내부에 설치되어 공급되는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물(water)을 분사하는 물 분사노즐 유닛(220)과, 물 분사노즐 유닛(220)의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 물을 흡입하는 물 석션 유닛(230)으로 이루어진 구성이다.The water providing unit 200 includes a water spray nozzle unit 220 that sprays water from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) installed and supplied inside the housing unit 100, and a water spray nozzle unit ( It is composed of a water suction unit 230 that suctions water sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M) being transported to the bottom of 220).
물 분사노즐 유닛(220)의 물 분사노즐(221)에서 멜트 블로운 부직포(M) 상부에 물이 하향으로 분사되고 있는 수용공간(100a)의 내부 전체를 진공 상태로 만들어주는 것이 아니라, 물 분사노즐(221)에서 멜트 블로운 부직포(M)의 상면 방향으로 물이 분사되고, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서는 하부 방향으로 분사되고 있는 물을 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)와 물 간의 마찰이 일어나면서 물이 멜트 블로운 부직포(M)의 사이사이 공간으로 침투되고 그 표면에도 접촉이 이루어져 멜트 블로운 부직포(M) 자페에 정전기를 부여할 수 있게 된다.Instead of making the entire inside of the receiving space (100a), where water is sprayed downward from the water spray nozzle (221) of the water spray nozzle unit (220) onto the melt blown nonwoven fabric (M), into a vacuum state, water sprays. Water is sprayed from the nozzle 221 toward the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M), and the lower part of the melt blown nonwoven fabric (M) sucks the water being sprayed toward the bottom, thereby forming the melt blown nonwoven fabric (M) and water. As friction occurs, water penetrates into the space between the melt blown nonwoven fabric (M) and comes into contact with the surface, thereby imparting static electricity to the melt blown nonwoven fabric (M).
물 분사노즐 유닛(220)을 이루는 다수 개의 물 분사노즐(221)은 컨베이어 벨트(430)에 의해 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 10 내지 40cm 범위의 이격 간격을 이루도록 높이 조절될 수 있다. 이를 위해 물 분사노즐(221)에는 물 분사노즐(221)의 높이를 조절하는 제1높이조절 봉(222)이 결합될 수 있으며, 제1높이조절 봉(222)에는 제1높이조절 밸브(223)가 구비될 수 있다. 즉 제1높이조절 밸브(223)를 조절함에 따라 제1높이조절 봉(222)이 상하 운동되면서 물 분사노즐 유닛(220)의 물 분사노즐(221)이 상하 운동되어, 물 분사노즐(221)과 컨베이어 벨트(430)를 통하여 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 사이를 10 내지 40cm 범위가 되게 높이 조절할 수 있다.The plurality of water spray nozzles 221 constituting the water spray nozzle unit 220 can be adjusted in height to form a separation distance in the range of 10 to 40 cm from the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M) being transported by the conveyor belt 430. You can. For this purpose, a first height adjustment rod 222 that adjusts the height of the water injection nozzle 221 may be coupled to the water spray nozzle 221, and the first height adjustment rod 222 may be coupled to the first height adjustment valve 223. ) may be provided. That is, as the first height adjustment valve 223 is adjusted, the first height adjustment rod 222 moves up and down, and the water spray nozzle 221 of the water spray nozzle unit 220 moves up and down, so that the water spray nozzle 221 The height between the melt blown nonwoven fabric (M) being transported through the conveyor belt 430 can be adjusted to range from 10 to 40 cm.
멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 물 분사노즐(221)의 높이가 10nm 미만이면 멜트 블로운 부직포(M)와 인접하여 스프레이 효율은 높아질 수 있으나 물 분사노즐(221)에서 토출되는 물의 압력에 의해 멜트 블로운 부직포(M)의 찢김 현상을 유도할 수 있으며, 40cm를 초과하면 멜트 블로운 부직포(M)와 물 분사노즐(221)의 간격이 너무 멀어 분사되는 물의 이탈량이 많아져 멜트 블로운 부직포(M)가 정전기 기능을 충분히 갖지 못하는 단점이 있다.If the height of the water spray nozzle 221 from the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M) is less than 10 nm, the spray efficiency may be increased due to the proximity to the melt blown nonwoven fabric (M), but the pressure of the water discharged from the water spray nozzle 221 may increase. This can induce tearing of the melt blown nonwoven fabric (M), and if it exceeds 40cm, the gap between the melt blown nonwoven fabric (M) and the water spray nozzle 221 is too far, causing the amount of water sprayed to escape to increase, causing melt blown nonwoven fabric (M). Nonwoven fabric (M) has a disadvantage in that it does not have sufficient electrostatic function.
멜트 블로운 부직포(M)의 상부로 스프레이되는 물의 압력은 1 내지 10kg/㎠ 범위로 조절할 수 있다. 물 분사노즐(221)에서 분사되는 물의 압력을 1kg/㎠ 미만으로 하면 멜트 블로운 부직포(M)에 물이 분사되어 적셔지고 남은 물이 멜트 블로운 부직포(M) 표면에 그대로 물방울 형태로 남아 있어 추후 촉매 코팅 효율이 저하되는 단점이 있을 뿐만 아니라 멜트 블로운 부직포(M)의 정전기 효율에 의한 포집능이 낮아진다. 물 분사노즐(221)로부터 분사되는 물의 압력을 10kg/㎠를 초과되게 하면 하우징부(100)의 수용공간(100a)으로 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 낙하 분사되고 있는 물을 물 석션 유닛(230)에서 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 오히려 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 물을 충분히 적시지 못하고 빠른 속도로 낙하되어 이 역시 정전기에 의한 포집능이 효율적이지 못하다.The pressure of the water sprayed onto the top of the melt blown nonwoven fabric (M) can be adjusted in the range of 1 to 10 kg/cm2. When the pressure of the water sprayed from the water spray nozzle 221 is set to less than 1kg/cm2, water is sprayed and wetted on the melt blown nonwoven fabric (M), and the remaining water remains in the form of water droplets on the surface of the melt blown nonwoven fabric (M). Not only does it have the disadvantage of lowering the catalyst coating efficiency in the future, but also the collection ability of the melt blown nonwoven fabric (M) due to the electrostatic efficiency is lowered. When the pressure of the water sprayed from the water spray nozzle 221 exceeds 10 kg/cm2, the water being sprayed falls from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) being transferred to the receiving space (100a) of the housing portion (100). Because the water is sucked in at too high a rate by the water suction unit 230, the water does not sufficiently wet the surface of the melt-blown nonwoven fabric (M) and falls at a high rate, which also results in an inefficient collection ability by static electricity.
물 석션 유닛(230)은 진공 펌프일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 진공 펌프가 구비되어 물을 두 번에 나눠 흡입할 수 있으며, 공정에 따라 한 쌍의 진공 펌프는 전후 방향으로 이동될 수 있어 위치 이동이 가능하다.The water suction unit 230 may be a vacuum pump, and as shown in FIG. 2, it is provided with a pair of vacuum pumps to suction water in two portions. Depending on the process, the pair of vacuum pumps moves in the forward and backward directions. It can be moved to so that the location can be moved.
물 석션 유닛(230)에서는 0.1 내지 5bar의 압력 범위로 진공을 걸 수 있다. 물 석션 유닛(230)이 0.1bar 미만의 압력으로 조절하면 낙하 분사되고 있는 물이 멜트 블로운 부직포(M)에 적셔지지 않고 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 물방울 형태로 잔존시킬 수 있어 바람직하지 않고, 물 석션 유닛(230)이 5bar를 초과하는 압력으로 조절하면 물 분사노즐 유닛(220)에서 분사되고 있는 물을 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 멜트 블로운 부직포(M)가 찢어져 제품성이 저하되는 문제점이 있다. 이때 물 석션 유닛(230)이 물을 흡입하는 정도는 물의 전체 중량 중에서 5 내지 80% 범위가 되도록 할 수 있다.In the water suction unit 230, a vacuum can be applied in a pressure range of 0.1 to 5 bar. When the water suction unit 230 is adjusted to a pressure of less than 0.1 bar, the water being dropped and sprayed can remain in the form of water droplets on the surface of the melt-blown non-woven fabric (M) without wetting the melt-blown non-woven fabric (M), which is preferable. Otherwise, if the water suction unit 230 is adjusted to a pressure exceeding 5 bar, the water being sprayed from the water spray nozzle unit 220 will be sucked in at too high a speed, causing the melt blown nonwoven fabric (M) to be torn, damaging the product. There is a problem of deterioration. At this time, the degree to which the water suction unit 230 suctions water may range from 5 to 80% of the total weight of water.
촉매 코팅부(300)는 워터 제공부(200)로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되고 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 촉매를 분사하는 촉매 분사노즐 유닛(320)과, 촉매 분사노즐 유닛(320)의 하부에 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 촉매를 흡입하는 촉매 석션 유닛(330)으로 이루어진 구성이다.The catalyst coating unit 300 is installed at a predetermined distance from the water providing unit 200 and includes a catalyst spray nozzle unit 320 that sprays catalyst from the top of the water-sprayed melt blown nonwoven fabric (M), and a catalyst. It consists of a catalyst suction unit 330 that suctions the catalyst sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M) being transported to the bottom of the injection nozzle unit 320.
촉매 코팅부(300)는 워터 제공부(200)와 마찬가지로 멜트 블로운 부직포(M) 상부에서 촉매 분산액이 하향으로 분사되고 있는 하우징부(100)의 수용공간(100a)의 내부 전체를 진공 상태로 만들어주는 것이 아니라, 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 촉매 분산액이 분사되고, 분산되고 있는 촉매 분산액과 대응되는 반대편에서 촉매 석션 유닛(330)을 통해서, 하부 방향으로 분사되고 있는 촉매 분산액을 흡입하여 촉매 분산액에 포함된 물 분자를 당기게 되고 멜트 블로운 부직포(M)와 촉매 분산액 간의 마찰이 일어나면서 촉매 분산액의 촉매가 멜트 블로운 부직포(M)의 사이사이 공간으로 침투되고, 그 표면에 도포 및 코팅이 이루어짐으로써 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 제공하게 된다.Like the water providing unit 200, the catalyst coating unit 300 vacuums the entire inside of the receiving space 100a of the housing unit 100, where the catalyst dispersion liquid is sprayed downward from the top of the melt blown nonwoven fabric M. Rather than making it, the catalyst dispersion liquid is sprayed from the top of the melt blown nonwoven fabric (M), and the catalyst dispersion liquid being sprayed downward is sucked through the catalyst suction unit 330 on the opposite side corresponding to the dispersed catalyst dispersion liquid. This pulls the water molecules contained in the catalyst dispersion, and as friction occurs between the melt blown nonwoven fabric (M) and the catalyst dispersion, the catalyst in the catalyst dispersion penetrates into the space between the melt blown nonwoven fabric (M) and is applied to the surface. And coating is performed to provide antibacterial, antiviral and deodorizing properties to the melt blown nonwoven fabric (M).
촉매 분사노즐 유닛(320)을 이루는 다수 개의 촉매 분사노즐(321)은 컨베이어 벨트(430)에 의해 이송되고 있으면서 전단에서 물 분사노즐(221)로부터 물이 적셔진 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 10 내지 40cm 범위의 이격 간격을 이루도록 높이 조절될 수 있다. 이를 위해 촉매 분사노즐(321)에는 촉매 분사노즐(321)의 높이를 조절하는 제2높이조절 봉(322)이 결합될 수 있으며, 제2높이조절 봉(322)에는 제2높이조절 밸브(323)가 구비될 수 있다. 즉 제2높이조절 밸브(323)를 조절함에 따라 제2높이조절 봉(322)이 상하 운동되면서 촉매 분사노즐 유닛(320)의 촉매 분사노즐(321)이 상하 운동되어, 촉매 분사노즐(321)과 컨베이어 벨트(430)를 통하여 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 사이를 10 내지 40cm 범위가 되게 높이 조절할 수 있다.The plurality of catalyst injection nozzles 321 constituting the catalyst injection nozzle unit 320 are transported by the conveyor belt 430, and the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M) is wetted with water from the water injection nozzle 221 at the front end. The height can be adjusted to achieve a spacing ranging from 10 to 40 cm. For this purpose, a second height adjustment rod 322 that adjusts the height of the catalyst injection nozzle 321 may be coupled to the catalyst injection nozzle 321, and the second height adjustment rod 322 may be coupled to the second height adjustment valve 323. ) may be provided. That is, as the second height adjustment valve 323 is adjusted, the second height adjustment rod 322 moves up and down and the catalyst injection nozzle 321 of the catalyst injection nozzle unit 320 moves up and down, causing the catalyst injection nozzle 321 to move up and down. The height between the melt blown nonwoven fabric (M) being transported through the conveyor belt 430 can be adjusted to range from 10 to 40 cm.
수용공간(100a)의 일측으로부터 타측 방향으로 이송되는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 촉매 분사노즐(321)의 높이가 10nm 미만이면 멜트 블로운 부직포(M)와 인접하여 스프레이 효율은 높아질 수 있으나 촉매 분사노즐(321)에서 토출되는 촉매 분산액의 압력에 의해 멜트 블로운 부직포(M)의 찢김 현상을 유도할 수 있으며, 앞서 물의 분사로 부여된 정전기 기능이 소실될 수 있는 단점이 있다. 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상면으로부터 촉매 분사노즐(321)의 높이가 40cm를 초과하면 멜트 블로운 부직포(M)와 촉매 분사노즐(321)의 간격이 너무 멀어 분사되는 촉매 분산액의 이탈량이 많아져 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 충분히 제공하지 못하는 단점이 있다.If the height of the catalyst spray nozzle 321 is less than 10 nm from the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M) transported from one side of the receiving space (100a) to the other side, spray efficiency can be increased adjacent to the melt blown nonwoven fabric (M). However, there is a disadvantage that the pressure of the catalyst dispersion discharged from the catalyst injection nozzle 321 may induce tearing of the melt blown nonwoven fabric (M), and the electrostatic function previously provided by water injection may be lost. If the height of the catalyst injection nozzle 321 from the upper surface of the melt blown nonwoven fabric (M) being transported exceeds 40 cm, the distance between the melt blown nonwoven fabric (M) and the catalyst injection nozzle 321 is too far, causing the injected catalyst dispersion to There is a disadvantage in that the melt blown nonwoven fabric (M) does not provide sufficient antibacterial, antiviral and deodorizing properties due to the increased amount of separation.
촉매 분사노즐(321)로부터 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에 스프레이되는 촉매의 압력은 1 내지 10kg/㎠ 범위일 수 있다. 촉매 분사노즐(321)에서 분사되는 촉매의 압력을 1kg/㎠ 미만으로 하면 멜트 블로운 부직포(M)에 촉매 입자가 효율적으로 부착되지 못한다. 반면 촉매 분사노즐(321)로부터 분사되는 물의 압력을 10kg/㎠를 초과되게 하면 하우징부(100)의 수용공간(100a)으로 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 낙하 분사되고 있는 촉매 분산액을 촉매 석션 유닛(330)에서 너무 빠른 속도로 흡입하게 되어 오히려 멜트 블로운 부직포(M)의 표면에 촉매가 불균일하게 도포되고, 내부의 웹에 침투하더라도 하부로 빨리 빠져나가 버리는 단점이 있다.The pressure of the catalyst sprayed from the catalyst injection nozzle 321 onto the top of the melt blown nonwoven fabric (M) may be in the range of 1 to 10 kg/cm2. If the pressure of the catalyst injected from the catalyst injection nozzle 321 is less than 1 kg/cm2, catalyst particles cannot be efficiently attached to the melt blown nonwoven fabric (M). On the other hand, when the pressure of the water sprayed from the catalyst injection nozzle 321 exceeds 10 kg/cm2, the catalyst being injected falls from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) being transported to the receiving space (100a) of the housing portion (100). The dispersion liquid is sucked in at too high a speed in the catalyst suction unit 330, so the catalyst is applied unevenly on the surface of the melt blown nonwoven fabric (M), and even if it penetrates the inner web, it quickly escapes to the bottom.
촉매 석션 유닛(330)은 진공 펌프일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 진공 펌프가 구비되어 분사되고 있는 촉매 분산액을 두 번에 나눠 흡입할 수 있으며, 공정에 따라 한 쌍의 진공 펌프는 전후 방향으로 이동될 수 있어 위치 이동이 가능하다. 즉 물 석션 유닛(230)과 촉매 석션 유닛(330) 각각은 한 쌍으로 이루어져, 물 석션 두 번과 촉매 석션 두 번의 총 네 번의 석션 구간을 형성하게 된다.The catalyst suction unit 330 may be a vacuum pump, and as shown in FIG. 2, it is provided with a pair of vacuum pumps to suction the injected catalyst dispersion in two times, and depending on the process, a pair of vacuum pumps are provided. The pump can be moved forward and backward, allowing for positional movement. That is, each of the water suction unit 230 and the catalytic suction unit 330 consists of a pair, forming a total of four suction sections of two water suction and two catalytic suction.
촉매 석션 유닛(330)에서는 0.1 내지 5bar의 압력 범위로 진공을 걸 수 있다. 촉매 석션 유닛(330)이 0.1bar 미만의 압력으로 조절하면 촉매 분산액을 흡입하기에 충분한 압력이 될 수 없어, 낙하 분사되고 있는 촉매 분산액이 멜트 블로운 부직포(M)에 균일하게 코팅되지 않는다. 촉매 석션 유닛(330)이 5bar를 초과하는 압력으로 조절하면 너무 높은 압력으로 인해 촉매 분사노즐 유닛(320)에서 분사되고 있는 촉매 분산액을 너무 빠른 속도로 흡입하게 됨으로 인해, 멜트 블로운 부직포(M)가 찢어지는 현상 등과 같이 형태가 파손될 우려가 있어 제품성이 저하되는 문제점이 있다. 이때 촉매 석션 유닛(330)이 촉매 분산액을 흡입하는 정도는 촉매 분산액의 전체 중량 중에서 5 내지 80% 범위가 되도록 할 수 있다.In the catalytic suction unit 330, a vacuum can be applied in a pressure range of 0.1 to 5 bar. If the catalyst suction unit 330 adjusts the pressure to less than 0.1 bar, the pressure cannot be sufficient to suction the catalyst dispersion liquid, so the catalyst dispersion liquid being dropped and sprayed is not uniformly coated on the melt blown nonwoven fabric (M). If the catalyst suction unit 330 is adjusted to a pressure exceeding 5 bar, the catalyst dispersion liquid being sprayed from the catalyst injection nozzle unit 320 is sucked in at too high a speed due to too high a pressure, causing the melt blown nonwoven fabric (M) There is a risk of the shape being damaged, such as tearing, which reduces product quality. At this time, the extent to which the catalyst suction unit 330 suctions the catalyst dispersion may be in the range of 5 to 80% of the total weight of the catalyst dispersion.
참고로, 도 6을 참조하면 물 분사노즐(221)로 공급되는 물이 수용된 물 탱크(210)와, 촉매 분사노즐(321)로 공급되는 촉매 분산액이 수용된 촉매 탱크(310)이다. 물 탱크(210) 및 촉매 탱크(310)는 하우징부(100) 외부의 별도 공간에 설치될 수 있으며, 물 탱크(210)의 하부에 연결 설치된 제1압력조절 펌프(211)에 의해 물 탱크(210)에 수용된 물을 물 분사노즐(221)로 공급량을 조절하고, 촉매 탱크(310)의 하부에 연결 설치된 제2압력조절 펌프(311)에 의해 촉매 탱크(310)에 수용된 촉매 분산액을 촉매 분사노즐(321)로 공급량을 조절할 수 있다.For reference, referring to FIG. 6, there is a water tank 210 containing water supplied to the water injection nozzle 221, and a catalyst tank 310 containing the catalyst dispersion supplied to the catalyst injection nozzle 321. The water tank 210 and the catalyst tank 310 may be installed in a separate space outside the housing unit 100, and the water tank ( The supply amount of water contained in 210) is adjusted to the water injection nozzle 221, and the catalyst dispersion contained in the catalyst tank 310 is catalytically sprayed by the second pressure control pump 311 connected to the lower part of the catalyst tank 310. The supply amount can be adjusted with the nozzle 321.
이송수단(400)은 하우징부(100)의 내외부로 멜트 블로운 부직포(M)를 이송시키는 구성이다.The transfer means 400 is configured to transfer the melt blown nonwoven fabric (M) into and out of the housing portion 100.
이러한 이송수단(400)은 하우징부(100)의 일측 외부에 멜트 블로운 부직포(M)가 권회된 롤 형태로 회전되면서 풀림되어 하우징부(100)의 내부로 공급되도록 하는 공급롤러(410)와, 하우징부(100)의 타측 외부에 촉매 코팅된 멜트 블로운 부직포(M)를 권회하면서 회수하는 회수롤러(420)와, 공급롤러(410) 및 회수롤러(420)에 의해 회전 지지되어 멜트 블로운 부직포(M)를 받치는 컨베이어 벨트(430)를 포함할 수 있다.This transfer means 400 includes a supply roller 410 that rotates the melt-blown nonwoven fabric M on the outside of one side of the housing 100 in the form of a wound roll, unwinds it, and supplies it to the inside of the housing 100. , a recovery roller 420 that winds and recovers the melt blown nonwoven fabric (M) coated with a catalyst on the outside of the other side of the housing unit 100, and is rotationally supported by the supply roller 410 and the recovery roller 420 to melt the melt blown nonwoven fabric (M). It may include a conveyor belt 430 supporting the raw nonwoven fabric (M).
컨베이어 벨트(430)의 하부에는 도 4에 도시된 바와 같이 상부에 타공망(131)이 형성된 후드(130)가 설치될 수 있고, 후드(130)는 물 석션 유닛(230) 및 촉매 석션 유닛(330)과 진공 배관(132)에 의해 연결 설치될 수 있다.As shown in FIG. 4, a hood 130 with a perforated network 131 formed at the top may be installed at the lower part of the conveyor belt 430, and the hood 130 includes a water suction unit 230 and a catalyst suction unit 330. ) and can be connected and installed by a vacuum pipe 132.
상기 구성을 포함한 워터 하이드로 차징 장치를 이용하여 마스크용 필터를 제조하기 위하여 먼저, 롤 형태로 권회된 멜트 블로운 부직포(M)를 회전에 의해 공급한다(S10).In order to manufacture a mask filter using the water hydro charging device including the above configuration, first, the melt blown nonwoven fabric (M) wound into a roll is supplied by rotation (S10).
멜트 블로운 부직포(M)는 열가소성 특성을 갖는 포화탄화수소 계열의 열가소성 고분자(예턴대 폴리프로필렌)인 베이스를 포함하는 마스터배치를 멜트 블로운 공정을 통하여 용융시켜 압출 방사함으로써 1 내지 5㎛ 크기의 직경을 갖는 부직포 섬유가 랜덤하게 배열된 그물망의 매트릭스 구조를 형성하게 된다. 즉 멜트 블로운 부직포(M)는 마스터배치를 용융하여 방사를 통하여 제조되는 것으로, 고온 고압에 의해 용융된 열가소성 고분자에 연신 및 극세화된 상태로 적층되어 잔열에 의한 자기 접착성으로 결합되는 방식으로 부직포 형태로 형성될 수 있다. 상기와 같은 방식으로 제조된 멜트 블로운 부직포(M)는 일측의 공급롤러(410)와 타측의 회수롤러(420)에 의해 회전 지지되는 컨베이어 벨트(430)에 의해 하우징부(100) 내부의 수용공간(100a)으로 이송 공급될 수 있다.Melt-blown nonwoven fabric (M) is made by melting a masterbatch containing a base, which is a saturated hydrocarbon-based thermoplastic polymer (eg polypropylene) with thermoplastic properties, through a melt-blown process and extruding it to form a material with a diameter of 1 to 5㎛. Non-woven fibers having a randomly arranged mesh form a matrix structure. In other words, melt blown nonwoven fabric (M) is manufactured by melting a masterbatch and spinning it. It is laminated in a stretched and ultrafine state on a thermoplastic polymer melted by high temperature and high pressure and bonded with self-adhesiveness by residual heat. It may be formed in the form of a non-woven fabric. The melt blown nonwoven fabric (M) manufactured in the manner described above is accommodated inside the housing unit 100 by a conveyor belt 430 that is rotationally supported by the supply roller 410 on one side and the recovery roller 420 on the other side. It may be transported and supplied to the space 100a.
다음으로, 공급된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물(water)을 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 물을 흡입한다(S20).Next, water is sprayed from the top of the supplied melt blown nonwoven fabric (M), and water sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M) is sucked (S20).
이중 스프레이 구조의 워터 하이드로 차징 공정을 통하여 전단에 해당되는 본 단계는 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 순수한 물을 분사함과 동시에, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 분사되는 물을 석션하여 멜트 블로운 부직포(M)에 정전기를 부여하고, 후단에 해당되는 추후의 단계에서 본 단계에서 물의 분사 및 석션으로 정전기 기능이 부여된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사함과 동시에, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 상기 분사되는 광촉매를 석션하여 멜트 블로운 부직포(M)에 항균, 항바이러스 및 탈취 성능을 부여할 수 있다.This step, which corresponds to shearing through the water hydrocharging process of a double spray structure, sprays pure water from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) and simultaneously sprays the water sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M). Static electricity is applied to the melt blown nonwoven fabric (M) by suction, and in the subsequent step, a photocatalyst is sprayed from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) to which the electrostatic function is imparted by water spray and suction. At the same time, the sprayed photocatalyst can be suctioned from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M) to impart antibacterial, antiviral and deodorizing properties to the melt blown nonwoven fabric (M).
멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 물을 분사하는 물 분사노즐(221)과, 하우징부(100)의 수용공간(100a) 내에서 이송되고 있는 멜트 블로운 부직포(M)와의 이격 간격은 10 내지 40cm 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.The separation distance between the water spray nozzle 221 that sprays water from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) and the melt blown nonwoven fabric (M) being transported within the receiving space (100a) of the housing portion (100) is 10. It is desirable to have it in the range from 40 cm.
이어서, 물이 분사된 멜트 블로운 부직포(M)의 상부에서 광촉매를 분사하면서, 멜트 블로운 부직포(M)의 하부에서 분사되는 광촉매를 흡입하여 멜트 블로운 부직포(M)의 사이로 침투되어 내부에 함침되면서 표면 코팅된 촉매 코팅막을 형성하여 마무리한다(S30).Next, while spraying the photocatalyst from the top of the melt blown nonwoven fabric (M) onto which water was sprayed, the photocatalyst sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric (M) is sucked in to penetrate between the melt blown nonwoven fabric (M) and enter the inside. It is finished by forming a catalyst coating film on the surface while being impregnated (S30).
이렇게 얻어진 필터는 마스크의 외피 또는 내피로 가공되어 사용될 수 있으며, 외피와 내피 사이에 필터 형태로 삽입 배치하여 사용될 수도 있다. 단, 마스크의 기본적인 구조는 당업계에 자명한 정도이므로, 마스크 구조의 설명은 생략하기로 한다.The filter obtained in this way can be processed and used as the outer skin or inner skin of the mask, and can also be used by inserting and placing it in the form of a filter between the outer skin and the inner skin. However, since the basic structure of the mask is self-evident to those in the art, description of the mask structure will be omitted.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.
<실시예 1><Example 1> 필터의 제조(반용융 + 광촉매)Manufacturing of filters (semi-melt + photocatalyst)
폴리프로필렌을 포함하는 마스터배치를 멜트 블로운 방식으로 점성을 갖는 반용융 상태의 부직포 섬유를 노즐(250℃로 설정)을 통하여 방사하면서 멜트 블로운 부직포를 형성하였다. 이때 노즐의 하단부에서 토출되고 있는 반용융 상태의 부직포 섬유가 고형화되기 전에 구리-이산화티타늄 구조의 광촉매 수용액(물 100중량부에 대하여 광촉매 25중량부 혼합)을 스프레이 분사하였다.A melt-blown nonwoven fabric was formed by spinning a masterbatch containing polypropylene through a melt-blown non-woven fabric fiber in a viscous semi-molten state through a nozzle (set at 250°C). At this time, before the semi-molten nonwoven fibers discharged from the lower part of the nozzle were solidified, an aqueous photocatalyst solution with a copper-titanium dioxide structure (25 parts by weight of photocatalyst mixed with 100 parts by weight of water) was sprayed.
<실시예 2><Example 2> 필터의 제조(고화 + 광촉매)Manufacturing of filters (solidification + photocatalyst)
폴리프로필렌를 포함하는 마스터배치를 멜트 블로운 방식으로 고화 상태의 부직포 섬유를 노즐을 통하여 방사하면서 멜트 블로운 부직포를 형성하였다. 고화 상태로 방사된 멜트 블로운 부직포의 상부에서 구리-이산화티타늄 구조의 광촉매 수용액(물 100중량부에 대하여 광촉매 25중량부 혼합)을 하부 방향으로 분사함과 동시에, 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되고 있는 광촉매 수용액을 흡입하여, 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투 및 표면 코팅된 촉매 코팅막을 형성하였다.A melt-blown nonwoven fabric was formed by spinning a masterbatch containing polypropylene through a melt-blown method and spinning solidified non-woven fibers through a nozzle. An aqueous photocatalyst solution with a copper-titanium dioxide structure (25 parts by weight of photocatalyst mixed with 100 parts by weight of water) is sprayed downward from the top of the melt blown nonwoven fabric spun in a solidified state, and at the same time, the above is sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric. The aqueous photocatalyst solution being sprayed was inhaled, and a catalyst coating film was formed that penetrated between the melt blown nonwoven fabric and coated the surface.
<실시예 3><Example 3> 필터의 제조(반용융 + 무광촉매)Manufacturing of filters (semi-molten + non-glossy catalyst)
폴리프로필렌을 포함하는 마스터배치를 멜트 블로운 방식으로 점성을 갖는 반용융 상태의 부직포 섬유를 노즐(250℃로 설정)을 통하여 방사하면서 멜트 블로운 부직포를 형성하였다. 이때 노즐의 하단부에서 토출되고 있는 반용융 상태의 부직포 섬유가 고형화되기 전에 구입한 무광촉매를 스프레이 분사하였다.A melt-blown nonwoven fabric was formed by spinning a masterbatch containing polypropylene through a melt-blown non-woven fabric fiber in a viscous semi-molten state through a nozzle (set at 250°C). At this time, the purchased matte catalyst was sprayed before the semi-molten nonwoven fibers discharged from the lower part of the nozzle solidified.
<시험예 1><Test Example 1> 항균 분석Antibacterial analysis
본 시험예에서는 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 필터를 샘플로 하여 항균 특성을 분석해 보았다. 이를 위해 실시예 1 내지 3의 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)과 대장균(Escherichia coli, ATCC 25922)에 대한 항균력을 KS K 0693: 2016에 의거하여 테스트해 보았으며, 그 결과를 하기 표 1 내지 3에 나타내었다.In this test example, the antibacterial properties were analyzed using filters manufactured according to Examples 1 to 3 as samples. For this purpose, the antibacterial activity against Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus , ATCC 6538) and Escherichia coli ( ATCC 25922) of Examples 1 to 3 was tested according to KS K 0693: 2016, and the results are shown in Table 1 below. It is shown in Figures 3 to 3.
표 1은 실시예 1의 결과로써, 표 1에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus, ATCC 6538이고, '균주 2'는 Escherichia coli, ATCC 25922이고, 대조편은 표준포(면)이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80을 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '＜'는 미만의 수치를 의미한다.Table 1 shows the results of Example 1. In Table 1, 'strain 1' is Staphylococcus aureus , ATCC 6538, 'strain 2' is Escherichia coli , ATCC 25922, the control piece is a standard cloth (cotton), and the non-ionic interface The activator is 0.05% of TWEEN 80 added to the inoculation solution, and '<' indicates a value below.
도 7은 실시예 1에 따른 항균 성능 시험을 나타낸 사진으로써, 도 7(a) 및 도 7(b)는 균주 1에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이고, 도 7(c) 및 도 7(d)는 균주 2에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이다. 즉 도 7(a)는 Control의 균액(1.7 × 104/㎖) 사진이고, 도 7(b)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진인데 균주 1의 균수가 10/㎖ 미만으로 99% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다. 도 7(c)는 Control의 균액(2.2 × 104/㎖) 사진이고, 도 7(d)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진으로 균주 2의 균수가 10/㎖ 미만으로 99.9% 제거되어 이 역시 항균도가 매우 우수함이 확인된다.Figure 7 is a photograph showing the antibacterial performance test according to Example 1, Figure 7(a) and Figure 7(b) are test pictures showing the antibacterial level for strain 1, and Figure 7(c) and Figure 7(d) ) is a test photo showing the antibacterial level for strain 2. That is, Figure 7(a) is a picture of the control bacterial solution ( 1.7 It can be seen that the degree is very excellent. Figure 7(c) is a photograph of the control bacterial solution (2.2 It was confirmed that the antibacterial activity was very excellent.
표 2는 실시예 2의 결과로, 표 2에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus, ATCC 6538이고, '균주 2'는 Escherichia coli, ATCC 25922이고, 대조편은 표준포(면)이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80을 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '＜'는 미만의 수치를 의미한다.Table 2 shows the results of Example 2. In Table 2, 'strain 1' is Staphylococcus aureus , ATCC 6538, 'strain 2' is Escherichia coli , ATCC 25922, the control piece is a standard cloth (cotton), and the non-ionic interface The activator is 0.05% of TWEEN 80 added to the inoculation solution, and '<' indicates a value below.
도 8은 실시예 2에 따른 항균 성능 시험을 나타낸 사진으로써, 도 8(a) 및 도 8(b)는 균주 1에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이고, 도 8(c) 및 도 8(d)는 균주 2에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이다. 즉 도 8(a)는 Control의 균액(1.7 × 104/㎖) 사진이고, 도 8(b)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진인데 균주 1의 균수가 10/㎖ 미만으로 99% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다. 도 8(c)는 Control의 균액(2.2 × 104/㎖) 사진이고, 도 8(d)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진으로 균주 2의 균수가 10/㎖ 미만으로 99.9% 제거되어 실시예 1과 마찬가지로 항균도가 매우 우수함이 확인된다.Figure 8 is a photograph showing the antibacterial performance test according to Example 2, Figure 8(a) and Figure 8(b) are test pictures showing the antibacterial level for strain 1, Figure 8(c) and Figure 8(d) ) is a test photo showing the antibacterial level for strain 2. That is, Figure 8(a) is a picture of the control bacterial solution ( 1.7 It can be seen that the degree is very excellent. Figure 8(c) is a photograph of the control bacterial solution (2.2 As in 1, it is confirmed that the antibacterial activity is very excellent.
표 3은 실시예 3의 결과로, 표 3에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus, ATCC 6538이고, '균주 2'는 Escherichia coli, ATCC 25922이고, 대조편은 표준포(면)이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80을 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '＜'는 미만의 수치를 의미한다.Table 3 shows the results of Example 3. In Table 3, 'strain 1' is Staphylococcus aureus , ATCC 6538, 'strain 2' is Escherichia coli , ATCC 25922, the control piece is a standard cloth (cotton), and the non-ionic interface The activator is 0.05% of TWEEN 80 added to the inoculation solution, and '<' indicates a value below.
도 9는 실시예 3에 따른 항균 성능 시험을 나타낸 사진으로써, 도 9(a) 및 도 9(b)는 균주 1에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이고, 도 9(c) 및 도 9(d)는 균주 2에 대한 항균도를 나타낸 시험 사진이다. 즉 도 9(a)는 Control의 균액(1.7 × 104/㎖) 사진이고, 도 9(b)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진인데 균주 1의 균수가 10/㎖ 미만으로 99% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다. 도 9(c)는 Control의 균액(2.2 × 104/㎖) 사진이고, 도 9(d)는 18시간 배양 후 시험 결과 사진으로 균주 2의 균수가 10/㎖ 미만으로 99.9% 제거되어 실시예 1과 마찬가지로 항균도가 매우 우수함이 확인된다.Figure 9 is a photograph showing the antibacterial performance test according to Example 3, Figure 9(a) and Figure 9(b) are test pictures showing the antibacterial level for strain 1, Figure 9(c) and Figure 9(d) ) is a test photo showing the antibacterial level for strain 2. That is, Figure 9(a) is a picture of the control bacterial solution ( 1.7 It can be seen that the degree is very excellent. Figure 9(c) is a photograph of the control bacterial solution (2.2 As in 1, it is confirmed that the antibacterial activity is very excellent.
<시험예 2><Test Example 2> 항바이러스 분석Antiviral assay
본 시험예에서는 실시예 1에 따라 제조된 필터를 샘플로 하여 코로나 바이러스에 대한 항바이러스 특성을 분석해 보았다.In this test example, the antiviral properties against coronavirus were analyzed using the filter manufactured according to Example 1 as a sample.
우선 코로나 바이러스는 아데노 바이러스, 리노 바이러스와 함께 사람에게 감기를 일으키는 3대 바이러스 중 하나로, 사람과 다양한 동물에 감염될 수 있는 유전자 크기 27 내지 32kb의 RNA 바이러스이다. 전자현미경으로 봤을 때 바이러스 입자 표면이 돌기처럼 튀어나와 있는데 이 모양이 마치 왕관이나 태양의 코로나를 연상시킨다고 해서 라틴어로 왕관을 뜻하는 'Corona'에서 파생돼 명명되었다. 주로 추운 겨울철에 발생하는 성인 감기의 10 내지 30%를 차지하며 두통이나 인후통, 기침을 동반한 코감기를 주 증상으로 한다. 코로나 바이러스는 1930년대 닭에서 처음 발견된 이후 개, 돼지, 조류 등의 동물에서 발견되었고, 1960년대에는 사람에서도 발견되었다. 코로나 바이러스는 동물과 사람 모두에게 감염될 수 있는데, 인간 활동영역이 광범위해지면서 동물 사이에서만 유행하던 바이러스가 생존을 위해 유전자 변이를 일으켜 사람에게로 넘어오기도 한다. 예컨대 사스(박쥐와 사향고양이), 메르스(박쥐와 낙타), COVID-19(박쥐)가 이에 해당된다.First of all, coronavirus is one of the three major viruses that cause colds in humans, along with adenovirus and rhinovirus, and is an RNA virus with a gene size of 27 to 32 kb that can infect humans and various animals. When viewed under an electron microscope, the surface of the virus particle protrudes like a protrusion. This shape is reminiscent of a crown or the corona of the sun, so it was named after 'Corona', which means crown in Latin. It accounts for 10 to 30% of adult colds that occur mainly during the cold winter season, and the main symptoms are a headache, sore throat, and a nasal cold accompanied by cough. Coronavirus was first discovered in chickens in the 1930s, and has since been discovered in animals such as dogs, pigs, and birds, and in humans in the 1960s. Coronaviruses can infect both animals and humans, but as the scope of human activity expands, viruses that were prevalent only among animals sometimes mutate genetically to survive and jump to humans. For example, SARS (bats and civet cats), MERS (bats and camels), and COVID-19 (bats).
TCID50 분석 방법 과정도를 나타낸 도 10에 도시된 바와 같이, 코로나 바이러스에 대한 불활화 시험을 해보았으며, 조직 배양 감염 용량(TCID50) 방법을 통해 항바이러스 결과를 도출해 보기로 하였다. 50% 조직 배양 감염 용량(TCID50)은 감염성 바이러스 역가의 척도이다. 이 종말점 희석 분석은 감염된 숙주의 50%를 사멸시키거나 접종 된 배양 세포의 50%에서 세포 변성 효과(cytopathic effect, CPE)를 생성하는데 필요한 바이러스의 양을 정량화한다. 이 분석은 치명적인 용량의 바이러스를 결정하거나 바이러스가 플라크를 형성하지 않는 임상연구 분야에서 더 일반적일 수 있다. 10배수 별로 바이러스를 접종시킨 세포단층을 관찰하여 CPE 유무를 판정하여 감염된 well의 %를 계산한다. TCID50 분석은 일반적으로 세포 배양에서 감염을 확립하는데 요구되는 시간은 최대 7일 정도 소요된다. TCID50 분석은 10배수로 희석시킨 바이러스 부유액을 각 배수별로 5개 이상(대개 8-10 test units)의 동물세포에 접종시켜 50%를 감염시키는 바이러스 희석배수를 titer로 나타낸 것이다. 각 배수별로 바이러스를 접종시킨 세포단층을 관찰하여 CPE 유무를 판정하여 감염된 well의 %를 계산한다. 50% endpoint는 Reed-Muench법으로 계산하였으며, 실시예 1의 항바이러스 시험 및 시험 결과를 하기 표 4에 기재하였다.As shown in Figure 10, which shows the process diagram of the TCID50 analysis method, an inactivation test was performed on the coronavirus, and the antiviral results were decided to be derived through the tissue culture infectious dose (TCID50) method. The 50% tissue culture infectious dose (TCID50) is a measure of infectious virus titer. This endpoint dilution assay quantifies the amount of virus required to kill 50% of infected hosts or produce a cytopathic effect (CPE) in 50% of inoculated cultured cells. This assay may be more common in clinical research areas to determine lethal doses of virus or where the virus does not form plaques. The presence or absence of CPE is determined by observing the cell monolayer inoculated with the virus at each 10-fold multiple, and the percentage of infected wells is calculated. The TCID50 assay typically requires up to 7 days to establish infection in cell culture. TCID50 analysis is a virus suspension diluted 10 times inoculated into more than 5 animal cells (usually 8-10 test units) for each number of times, and the virus dilution factor that infects 50% is expressed as a titer. By observing the cell monolayer inoculated with the virus for each multiple, the presence or absence of CPE is determined and the percentage of infected wells is calculated. The 50% endpoint was calculated by the Reed-Muench method, and the antiviral test and test results of Example 1 are shown in Table 4 below.
2. 대상 바이러스: Human coronavirus (HCoV) OC43
3. 세포주: HCT-8 cell
4. 시험조건: 반응시간 2시간, 반응온도 25±1℃1. Test method: Modified ISO 21702
2. Target virus: Human coronavirus (HCoV) OC43
3. Cell line: HCT-8 cell
4. Test conditions: reaction time 2 hours, reaction temperature 25±1℃
감소율(%)
결과 1) Virus
Decrease rate (%)
result
log reduction 2 이상일 경우 99% 이상(999%미만)
log reduction 3 이상일 경우 99.9% 이상(9999%미만)
log reduction 4 이상일 경우 99.99% 이상(99999%미만)
log reduction 5 이상일 경우 99.999% 이상If log reduction is 1 or more, it is 90% or more (less than 99%)
If log reduction is 2 or more, it is 99% or more (less than 999%)
If log reduction is 3 or more, it is 99.9% or more (less than 9999%)
If log reduction is 4 or more, it is 99.99% or more (less than 99999%)
If log reduction is 5 or more, it is 99.999% or more.
도 11은 TCID50 분석을 위한 샘플 사진으로써, 도 11(a)는 대조군의 샘플 사진이고, 도 11(b)는 실시예 1의 샘플 사진이다. 이를 이용한 항바이러스 시험 결과, 표 4에서와 같이 실시예 1에 따른 마스크용 필터는 코로나 바이러스에 대하여 반응시간 2시간 이내에 99.21% 바이러스 감소율을 보였으며, 관련해서 TCID50 분석 방법을 이용한 항바이러스 성능 평가를 위한 일반 커버 글래스에 대한 대조군의 결과를 도 12(a)에 나타내었고, 실시예 1의 결과를 도 12(b)에 나타내었다. 이를 통해 대조군 대비 실시예 1의 우수한 항바이러스 성능이 확인되었다.Figure 11 is a picture of a sample for TCID50 analysis. Figure 11(a) is a picture of a sample of the control group, and Figure 11(b) is a picture of a sample of Example 1. As a result of the antiviral test using this, as shown in Table 4, the mask filter according to Example 1 showed a 99.21% virus reduction rate against coronavirus within 2 hours of reaction time. In relation to this, antiviral performance was evaluated using the TCID50 analysis method. The results of the control group for the general cover glass are shown in Figure 12(a), and the results of Example 1 are shown in Figure 12(b). Through this, excellent antiviral performance of Example 1 was confirmed compared to the control group.
정리하면, 본 발명은 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크로써, 베이스 수지를 포함하는 마스터배치가 멜트 블로운(melt blown) 방식을 통하여 고체 또는 반용융 상태의 부직포 섬유가 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포와, 방사되는 부직포 섬유 또는 상기 멜트 블로운 부직포에 촉매를 다방향으로 분사하여 상기 부직포 섬유의 표면에 코팅되면서 상기 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 형성되는 촉매 코팅막을 포함하는 필터를 포함하는 특징이 있다.In summary, the present invention is a mask with antibacterial and antiviral performance, which is formed by spinning a masterbatch containing a base resin into solid or semi-melted nonwoven fibers through a melt blown method. A catalyst coating film formed by spraying a catalyst on a non-woven fabric and a spinning non-woven fiber or the melt-blown non-woven fabric in multiple directions to coat the surface of the non-woven fiber and impregnate the inner and outer surfaces of the melt-blown non-woven fabric. Features include filters.
이러한 특징에 따르면, 종래 촉매가 스프레이 도포된 부직포와 자체 정전기 기능을 갖는 멜트 블로운 필터를 라미네이팅하는 방식에서 탈피하여, 부직포를 라미네이팅해야 하는 별도의 추가 공정을 하지 않고도 항균, 항바이러스 및 탈취 성능이 직접적으로 부여된 멜트 블로운 필터를 얻을 수 있어 원가 절감을 할 수 있는데 의미가 있으며, 이를 통해 항균 및 항바이러스 성능이 요구되는 마스크를 대량 생산할 수 있을 것으로 기대된다.According to these characteristics, by breaking away from the conventional method of laminating non-woven fabric with a spray-coated catalyst and a melt-blown filter with its own electrostatic function, antibacterial, anti-viral and deodorizing performance is achieved without a separate additional process of laminating the non-woven fabric. It is significant that costs can be reduced by obtaining a directly applied melt blown filter, and it is expected that this will enable mass production of masks requiring antibacterial and antiviral performance.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for explanation, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the scope of the patent claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
100: 하우징부
100a: 수용공간
110: 유입구
120: 배출구
130: 후드
131: 타공망
132: 진공 배관
140: 수거 받이
200: 워터 제공부
210: 물 탱크
211: 제1압력조절 펌프
220: 물 분사노즐 유닛
221: 물 분사노즐
222: 제1높이조절 봉
223: 제1높이조절 밸브
230: 물 석션 유닛
300: 촉매 코팅부
310: 촉매 탱크
311: 제2압력조절 펌프
320: 촉매 분사노즐 유닛
321: 촉매 분사노즐
322: 제2높이조절 봉
323: 제2높이조절 밸브
330: 촉매 석션 유닛
400: 이송수단
410: 공급롤러
420: 회수롤러
430: 컨베이어 벨트
M: 멜트 블로운 부직포100: Housing part
100a: Accommodation space
110: inlet
120: outlet
130: hood
131: Perforated net
132: Vacuum piping
140: Collection tray
200: Water provision unit
210: water tank
211: First pressure control pump
220: Water spray nozzle unit
221: Water spray nozzle
222: First height adjustment rod
223: First height adjustment valve
230: Water suction unit
300: Catalyst coating part
310: catalyst tank
311: Second pressure control pump
320: Catalyst injection nozzle unit
321: Catalyst injection nozzle
322: Second height adjustment rod
323: Second height adjustment valve
330: Catalytic suction unit
400: means of transportation
410: Feed roller
420: Recovery roller
430: conveyor belt
M: Melt blown non-woven fabric
Claims (4)
상기 필터는,
베이스 수지를 포함하는 마스터배치가 멜트 블로운(melt blown) 방식을 통하여 고체 또는 반용융 상태의 부직포 섬유가 방사되면서 형성되는 멜트 블로운 부직포; 및
상기 방사되는 부직포 섬유 또는 상기 멜트 블로운 부직포에 촉매를 다방향으로 분사하여, 상기 부직포 섬유의 표면에 코팅되면서 상기 멜트 블로운 부직포의 내부 및 외부 표면에 함침 코팅되어 형성되는 촉매 코팅막을 포함하되,
상기 촉매 코팅막은, 200 내지 300℃에서 반용융 상태로 방사되는 상기 부직포 섬유에 상기 촉매가 분사되면서 코팅되는 것을 특징으로 하는 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크.In a mask equipped with a filter,
The filter is,
A melt blown nonwoven fabric formed by spinning a masterbatch containing a base resin into nonwoven fibers in a solid or semi-molten state through a melt blown method; and
A catalyst coating film formed by spraying a catalyst on the spun nonwoven fiber or the melt blown nonwoven fabric in multiple directions, coating the surface of the nonwoven fiber, and impregnating and coating the inner and outer surfaces of the melt blown nonwoven fabric,
The catalyst coating film is a mask with antibacterial and antiviral performance, characterized in that the catalyst is sprayed on the nonwoven fibers spun in a semi-molten state at 200 to 300 ° C.
상기 촉매 코팅막은, 상기 멜트 블로운 부직포의 상부에서 상기 촉매가 분사되고, 상기 멜트 블로운 부직포의 하부에서 상기 분사되는 촉매가 흡입되어, 상기 멜트 블로운 부직포의 사이로 침투되면서 코팅되는 것을 특징으로 하는 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크.According to claim 1,
The catalyst coating film is characterized in that the catalyst is sprayed from the top of the melt blown nonwoven fabric, and the catalyst sprayed from the bottom of the melt blown nonwoven fabric is sucked in and penetrated between the melt blown nonwoven fabrics to be coated. A mask with antibacterial and antiviral properties.
상기 촉매 코팅막은, 상기 멜트 블로운 부직포의 전단부에서 물(water)이 분사되고, 상기 멜트 블로운 부직포의 후단부에서 상기 분사되는 물이 흡입된 상태에서, 상기 촉매가 분사되는 것을 특징으로 하는 항균 및 항바이러스 성능을 갖는 마스크.According to clause 3,
The catalyst coating film is characterized in that water is sprayed from the front end of the melt blown nonwoven fabric, and the catalyst is sprayed while the sprayed water is sucked from the rear end of the melt blown nonwoven fabric. A mask with antibacterial and antiviral properties.
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