KR19990078625A

KR19990078625A - 유해가스의흡착분해능력이우수한수지조성물및이를이용한온냉방공조기의송풍휀구조물

Info

Publication number: KR19990078625A
Application number: KR1019990028227A
Authority: KR
Inventors: 일 유 데이비스; 정연권
Original assignee: 일 유 데이비스; 정연권
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 1999-11-05

Abstract

본 발명은 흡착 분해능이 우수한 수지조성물에 관한 것으로, 특히 ABS 등의 원료수지에 게르마늄과 기타의 보조 첨가물을 선택적으로 혼합하여 줌으로서, 그 성형물에 충돌에너지가 가해지는 경우 유해가스의 흡착 분해속도가 급속히 가속화되는 흡착 분해능이 우수한 수지조성물 및 이를 이용한 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물에 관한 것이다.

이같은 본 발명은, 형상유지용 소재로 널리 이용되고 있는 ABS(원료)수지에, 정화 활성물질인 원적외선 방사 게르마늄(GeO₂)을 혼합하고, 여기에 규소(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 칼슘(CaO), 마그네슘(MgO), 칼륨(K₂O), 나트륨(Na₂O), 및 운모, 옥석, 전기석, 장석, 제오라이트, 일라이트, 맥반석, 명반석, 규산알루미늄 중 적어도 하나 이상의 첨가제를 혼입하여 수지조성물을 형성하는 것으로서, 상기 정화 활성물질은 미량의 장석, 전기석, 저콘, 석류석, 인희석, 그리고 불투명광물을 포함하며 여기에 0.0036%의 게르마늄을 함유하는 흑운모가 바람직하게 사용될 수 있다.

Description

유해가스의 흡착 분해능력이 우수한 수지조성물 및 이를 이용한 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물{resin composition having excellency adsorption decomposition power, and airconditioner blower structure using the composition}

본 발명은 유해가스의 흡착 분해능이 우수한 수지조성물에 관한 것으로, 특히 ABS 등의 원료수지에 게르마늄과 기타의 보조 첨가물을 선택적으로 혼합하여 줌으로서, 그 성형물에 충돌에너지가 가해지는 경우 유해가스의 흡착 분해속도가 급속히 가속화되는 흡착 분해능이 우수한 수지조성물 및 이를 이용한 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물에 관한 것이다.

인간은 물없이 몇일을 견딜 수 있지만 공기 없이는 단 몇분도 생명을 유지할 수 없다. 또한 인간에게 있어서 물은 선택적으로 사용할 수 있는 것이지만 공기는 항상 노출되어 있기 때문에 그것이 비록 심각한 정도로 오염되어 있다 할지라도 이를 거부할 시간적 여유가 없다.

더욱이 공기오염은 여러 측면에서 인간의 환경에 많은 영향을 주고 있으며 오염된 공기의 농도가 증가하게 될 때, 인간에게는 치명적인 건강상의 문제가 야기될 수 있는 것이어서, 이와같은 오염된 공기로부터 인간을 보호하고자 하는 노력이 오래 전부터 계속되고 있고, 그 일환으로서 심각한 공기 오염물의 농도를 줄일 수 있는 공기 청정장치의 개발이 시급한 과제로 대두되어 왔다.

근자에는 식품의 신선도 유지 및 인체에 유익한 원적외선을 얻기 위하여 원료수지에 적량의 세라믹이나 맥반석 등을 혼합한 기능성 소재가 다양하게 개발되고 있으며 이를 식품용기나 바닥재, 화장품, 치약, 또는 벽지 등의 건축용 내외장재료로서 광범위하게 적용하고 있는데, 이같은 기능성 소재는 적량의 세라믹이나 제오라이트, 맥반석 등을 미세하게 분쇄한 후, 미립자 상태로 분쇄한 첨가물을 원료수지 용융시 함께 혼합하여 성형하게 되는 것이었다.

하지만, 상기한 기능성 소재들은, 기존에 널리 알려진 첨가재료의 고유한 물성과 그 효능을 얻는 이외에 부가적 가치를 창출하지 못하고 있는 것이며, 더욱이 이들 첨가재료의 안정된 결합을 위하여 다량의 수지가 사용됨으로서 그 효과를 크게 저감시키게 되는 문제점이 지적되고 있었다.

본 발명자는 저가이면서 흡착력이 뛰어난 신소재를 얻기 위하여 반복된 실험을 계속하던 중 국내에서 생산되는 흑운모에 순도 99%에 달하는 양질의 게르마늄이 함유되어 있으며, 이같은 흑운모에 복수의 첨가물을 투여하여 관찰한 결과, 정지상태의 흡착효율과 운동상태의 흡착 분해능력이 크게 변화되는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

또한, 상기한 본 발명의 수지조성물은, 충돌에너지를 최대로 유발하는 온냉방 공조기의 송풍휀 구조에 적용되는 경우, 흡착 및 분해능력을 최대로 발휘할 수 있게 된다는 사실을 새롭게 확인 할 수 있었다.

본 발명에 의해 얻어진 sub-micron size의 흡착 분해제는 일반적으로 알려진 이온교환능력(cation exchange capacity) 및 BET에 의한 비표면적(specific surface area)등의 흡착지수 값들보다 수배에서 많게는 수십배까지 향상된 흡착능력을 보이게 되는 것임을 확인 할 수 있었다.

즉, 본 발명은 세라믹이나 맥반석 등 원적외선 방사효과를 지니고 있는 1차광물 입자를 혼합하여 성형한 종래의 수지성형물들이 지니고 있는 단순한 기능성에 더하여, 실내공기가 본 발명의 수지물에 충돌하면서 발생되는 운동에너지를 이용함으로서, 유해가스 흡착 분해능력을 배가시켜 주고자 하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이를 통해 건강한 주거환경을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 하는 흑운모 쇄석을 함유하는 기능성 수지조성물 및 이를 이용하여 성형한 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 수지조성물이 적용된 송풍휀 구조물의 사시도

도 2는 도 1의 송풍휀 구조물 내부 구조를 보인 단면 예시도

도 3은 본 발명에 따른 수지조성물과 종래의 수지가 보유하고 있는 유해가스 흡착 분해능력의 테스트 비교 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 휀날개 12 : 공기유도부 20 : 휀커버

22 : 충돌편 24 : 공기흡입구 100 : 송풍휀

상기와 같은 본 발명의 목적은, 형상유지용 소재로 널리 이용되고 있는 ABS(원료)수지에, 정화 활성물질인 원적외선 방사 게르마늄(GeO₂)을 혼합하고, 여기에 규소(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 칼슘(CaO), 마그네슘(MgO), 칼륨(K₂O), 나트륨(Na₂O), 및 운모, 전기석, 장석, 제오라이트, 일라이트, 맥반석, 명반석, 규산알루미늄 중 적어도 하나 이상의 첨가제를 혼입한 수지조성물에 의해 효과적으로 달성된다.

본 발명에 있어서, 상기 정화 활성물질로는 미량의 장석, 전기석, 저콘, 석류석, 인희석, 그리고 불투명광물을 포함하며 여기에 0.0036%의 게르마늄을 함유하는 잘게 분쇄된 흑운모 쇄석이 이용될 수 있다.

다시말해, 상기 본 발명의 수지조성물은, 규소(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 칼슘(CaO), 마그네슘(MgO), 칼륨(K₂O), 나트륨(Na₂O), 및 산화게르마늄(GeO₂)을 함유하며, 산화게르마늄(GeO₂) 평균 함유량이 0.0036%인 게르마늄 광석을 잘게 조분쇄하여, 이를 원료수지와 혼합 성형하되, 상기 원료수지 90~50중량부에 대하여 게르마늄을 함유하는 흑운모 쇄석 50~10중량부, 그리고 미량의 첨가물들을 혼합하는 경우 종래에 기대할 수 없었던 우수한 유해가스 흡착 분해효과를 얻을 수 있게 되는 것이었다.

이때, 가장 바람직하게는 원료수지 75중량부와 게르마늄을 함유하는 흑운모 쇄석 25중량부를 혼합 성형함으로서 최적의 효과를 얻을 수 있었다.

이하 본 발명에 따른 흡착 분해능이 우수한 수지조성물 및 상기 조성물을 이용하여 성형한 송풍휀의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 추구하는 목적을 극대화하기 위하여는, 밀폐된 실내의 공기가 수지조성물에 충돌하면서 최대의 운동에너지를 발생시킬 수 있도록 송풍휀(100) 구조물을 본 발명의 수지 조성물로 제작한다.

상기 송풍휀(100) 구조물은, 휀날개(10)와 휀커버(20)로 이루어지는 것으로서, 상기 휀커버(20)의 내면에는 송풍방향으로 경사진 복수개의 충돌편(22)이 연속적으로 돌설되도록 설계함으로서 공기흡입구(24)를 통해 유입되는 공기의 충분한 접촉이 이루어 질 수 있도록 하였고, 휀커버(20)의 내측에 방사상으로 형성되는 상기 휀날개(10)의 선단에는 또한 회전방향으로 절곡되는 공기유도부(12)를 형성하여 최대 마찰이 발생될 수 있도록 고려하였다.

상기 송풍휀(100) 구조물을 구성하는 형상유지용 소재로, 플라스틱(PVC), (ABS), 섬유강화플라스틱(FRP) 등이 선택적으로 사용될 수 있다. 하지만 구조물의 성형성과 첨가물의 안정적인 결합을 고려할 때 바람직하기로는 ABS수지가 적합하다.

이러한 수지물에, 정화 활성물질인 원적외선 방사 게르마늄(GeO₂)을 혼합한다. 상기 산화 게르마늄(GeO₂)은, 원적외선 방사 치료효과와 함께, 살균, 항균, 탈취, 소취, 방취 등 다양한 약리적 효과를 제공하고 있을 뿐만 아니라, 이온 교환능력과 염기 치환능력이 매우 탁월한 것으로 알려지고 있다.

이러한 산화 게르마늄은, 국내에서 생산되는 흑운모에 순도 99%에 달하는 양질의 것이 함유되어 있으며, 흑운모에 함유된 상기 산화 게르마늄은 또한 그 함량이 0.0036%로서 비교적 안정적으로 분포되어 있고, 그 밖에 규소(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 칼슘(CaO), 마그네슘(MgO), 칼륨(K₂O), 나트륨(Na₂O), 등의 원소를 포함하고 있는 것이어서 본 발명의 적용에 있어 흑운모를 최적의 소재로 이용할 수 있었다.

그리고 상기한 혼합재료에 운모, 전기석, 장석, 제오라이트, 일라이트, 맥반석, 명반석, 규산알루미늄 등을 보조적 효능에 따라 하나 이상 혼입한다. 이들 첨가물은 제각기 다른 물성들을 보유하고 있기는 하나, 상기 원료수지에 첨가된 산화 게르마늄(GeO₂)과 화합하여 안정된 결합구조를 유지하게 됨을 알 수 있었다.

본 발명자는 저가의 흡착 분해제의 물리적 표면특성 규명을 위하여 입도 분포측정, CEC, BET 등의 시험을 수행하였으며, 화학적 표면특성을 규명하기 위하여 표면기능기(surface functional group)의 산도(acidity) 총 반응 자리수(total site number) 및 반응밀도(site density)를 분석하였다.

흡착과 같은 표면에서의 물리 화학적인 반응을 정량적으로 해석하기 위해서는 주어진 시스템에서 관여하는 여러 인자에 대한 정확한 규명이 이루어져야 한다. 표면의 고유특성치란 여러 물리적 특성외에 표면의 수화층내의 전하가 표면에서 하이드록실(hydroxyl) 기능기의 Protolysis에 의하여 발생되는 전하 화학반응 자리수를 정량적으로 규명하여야 한다.

규산염(silicate) 광물의 흡착력은 세공의 크기에만 좌우되는 것이 아니고 양이온들이 배치되는 곳, 크기, 전하수, 개수에 따라서 달라진다. 그 외에도 흑운모의 결정격자의 결합정도, 세공내에 존재할 수 있는 불순물등이 있고 흡착분자에 의한 구조 변화 및 흡착 분자증의 농도에 의해서도 흡착특성이 달라진다. 흑운모의 세공의 크기는 4.0A∼5.0A정도로 흡착분자들간의 작용에 변화를 주게 된다.

이와 같은 흡착에 미치는 효과는 흑운모의 세공의 크기 뿐만 아니라 표면 또는 세공의 이온종에 의한 흡착에도 상관관계가 있음을 알 수 있다. 특히, 흑운모의 주성분으로 알려진 실리카가 선택적 흡착능력을 발휘하는 것으로 판단된다. 실리카의 가장 중요한 성질은 흡착인데 이것은 실리카의 특유의 다공성과 표면 구조에 기인하고 있다. 실리카에는 많은 미세공이 존재하고 이 미세한 틈에서 일어난 모세관 현상에 의해 물리 흡착이 일어난다. 이 미세한 다공성 때문에 광대한 표면적을 가리고 미세공의 크기에 의해 안으로 들어간 분자, 들어가지 않은 분자로 나누어진다.

실리카 표면에는 표면시그날기(Si-OH)가 흡착능력에 중요한 역할을 한다. 화학흡착은 수소결합의 말단기를 가지고 있는 극성이 큰 분자는 이 표면 시그날기가 쉽게 수소 결합을 하여 화학흡착이 일어난다. 또 비교적 큰 분자인 방향족계에 있어서는 환(ring)내의 π전자와 표면시그날기와의 사이에 π결합이 이루어져 화학흡착이 일어난다. 그러나 수소결합성 흡착 보다는 약한 흡착이 일어난다.

상기 흡착에 관한 이론으로서, 액체와 고체의 표면은 표면에너지를 가지고 있으므로, 또 고체는 표면에서 원자가가 충족되어 있지 않으므로, 이들 표면은 주위와 반응한다. 이를 흡착에는 강하게 결합하는 화학흡착(chemical absorption)과 좀 약하게 결합하는 물리흡착(physical absorption)이 있다

화학흡착 에너지는 40∼100kcal/mole이며, 화학흡착층은 아주 안정하다. 이와는 달리 물리적 흡착은 van der Waals형의 결합이며, 흡착에너지가 10kcal/mole정도이며, 흡착층은 쉽게 끊어진다. 이 흡착을 이용하여 미분말의 표면적을 측정 할 수 있다.

흡수 이론의 주요 장점은 Langnuir이론으로 일반화 되었고, 다분자층 흡착의 개념이 합쳐졌다. 이것은 Brunauer, Emmert, Teller가 공동 정의한 BET이론으로 흔히 불려진다. BET의 기본적인 가정은 가스들의 용결에서 활성적인 힘은 다분자 흡착에서의 결합에너지에 기인한다는 것이다. 이미 흡착된 층 위에 붙은 가스분자들의 응결율과 그 층으로부터의 증발율을 등식화하고 충돌의 무한한 수를 합침에 의해 다음 식으로 표현할 수 있다.

V_a= V_mCP／(P₀-P)［1+(C-1)P/P₀］ --- 식(1)

C는 상수이고, P₀는 가스의 포화압력이고, V_m은 단분자층으로 완전히 표면이 덮였을 때 흡착된 가스의 양이고, P는 실제 압력이다.

C는 다음 식으로 정의된다.

C ∞ exp q₁-q_L/ RT --- 식(2)

여기서 q₁은 첫 번째 층의 흡착열이고, q_L은 흡착제의 용해열이며, R은 기체상수, T는 절대온도이다. 식(1)은 다음과 같이 선형 방정식 형태로 고쳐 쓸 수 있다.

P / V_a(P₀-P) = 1 / V_mC + 〔C-1 / V_mC〕(P/P₀) ---- 식(3)

상기 식을 이용해서 P/［V_a(P₀-P)］대 P/P₀의 플롯을 하면, 절편 1/V_mC와 기울기(C-1)/V_mC인 직선을 얻는다. C는 직선의 절편 및 기울기로부터 얻을 수 있다. 단층의 부피는 다음 식에 의해 표면에서 최밑 충진된다는 가정으로부터 유도된 값과 흡착분자 하나에 의해 차지된 면적을 이용해 샘플의 표면적을 결정할 수 있게 해 준다.

σ = (4) (0.866) [ M / 4(2N_Aσ)^½]^⅔---- 식(4)

σ는 분자당 평균 면적이고, M은 분자량이며, N_A는 아보가드로 수이고, ρ는 액체흡착제의 밀도이다. 그 면적이 고체 표면 자체의 구조에 의존하기 때문에 처음에 홀로 흡착되는 분자에 의해 차지되는 고체의 표면적과 일치하지는 않는다.

흡착이 표면이 아닌 동공이나 모세관 크랙과 같은 제한된 공간에서 발생할 때 가스층의 제한된 수만이 포화에서 흡착될 것이다. 예를 들면, 흡착될 수 있는 층의 최대 개수가 n이기 위해 평평하고 평행한 벽돌을 가진 모세관 크랙 안에서 흡착이 일어난다면 식(3)에 의해 이끌어지는 합은 무한한 대신 n항만으로 진행될 것이다. 이것이 V_m과 C항을 기지는 BET방식이며, n=1일 때는 Langmuir식으로 된다.

식(3)에 표현된 흡착에 대한 BET모델이 이상적으로 활성화된 표면 위의 모든 흡착 자리들의 처리, 같은 층에서 흡착 분자들만의 상호작용 무시, 그리고 외각층들이 만들어지고 표면으로부터의 거리가 증가하기 때문에 흡착력의 감소가 원인이 되지 않는데 대해 재검토되고 있지만, 이 BET모델은 표면적 평가에 널리 이용되어져 왔고, 추후 개발되는 모델의 기본이 되고 있다.

Horvath와 Kawazoe는 흡착 등온선으로부터 분자체 카본 내의 긴 구멍 모양의 동공들의 효과적인 미소 동등크기 분포를 계산하는 방법을 개발했다. 그 방법은 결점이 있다고 알려져 있지만 널리 사용되고 있다. 의견 차이를 보이는 그 이론 중 하나의 항목은 미소 동공은 흡착제의 압력이 드물지만 특별한 동공 크기의 특정 값보다 더 크거나 작은 것에 따라서 채워지거나 비워 있어야 한다는 것이다. 다른 항목은 흡착된 상이 이차원적인 이상기체로서 열-동력학적으로 거동한다는 가정이다. 여기서는 최초의 유도를 시작할 것이고, 그런 다음 빈틈과는 다른 기하학적인 동공에 응용 가능한 H-K법을 만드는 변형들에 대해 논의할 것이다.

H-K법은 아래의 식으로 표현되는 흑연화된 탄소 원자들의 두 개의 평행면들 사이에서 홀로 흡착된 분자의 포텐셜 에너지를 설명하는 Everett와 Powl의 모델에 기초한다.

ε(z) = Κε^*[-(σ/z)⁴+(σ/z)¹⁰-(σ/L-z)⁴+(σ/L-z)¹⁰] ---- 식(5)

여기서 ε은 상호작용의 포텐셜 에너지이고, z는 틈 벽안의 표면 원자에서부터 흡착된 분자까지의 거리이고, Κ는 상수이고 ε^*는 최소 포텐셜 에너지이고, σ는 상호작용 에너지가 0인 곳에서 표면 원자로부터의 거리이고, L은 핵-핵간의 틈 간격이다.

Everett와 Powl 이론의 H-K 전개식에서, 평행한 탄소면들(동공) 사이의 공간은 흡착체로 가득 채워진다고 가정되었다.

채워진 동공의 경우에, 흡착질(adsorbate) - 흡착질(adsorbate) - 흡착제(adsorbent) 상호작용은 흡착질-흡착제 상호작용의 포텐셜 에너지에 더해지는 또 하나의 에너지로 작용했다. H-K모델의 발전에서 첫번째 과정은 기상 압력의 관점에서 흡착에 대한 한계의 자유 에너지 변화를 표현하는 식을 유도하는 것이었다. 그 식이 다음에 나와 있다.

RT In(P/P ₀ )= U₀+P₀---- 식(6)

여기서 U₀는 흡착제-흡착질 상호작용을 표현하는 것이고, P₀는 흡착질-흡착질-흡착제 상호작용의 절대 함수이다. 어쨌든, 확실한 논쟁의 여지가 있는 가정들은 P₀의 표현에 대한 관점으로 만들어졌고, 특별하게는 환경의 관점에서도 만들어졌다. 특이한 한 예로서, 흡착된 상은 사실은 그렇지 않지만 이차원적인 이상기체처럼 거동한다고 가정되었다.

Saito와 Foley는 H-K법이 제올라이트의 연구에 더 적합하게 하기 위해 원통형 동공까지로 H-K법을 확대했다. Horvath와 Kawazoe가 했던 것처럼, Saito와 Foley는 그들의 모델을 Everett와 Powl의 수식에 기초를 두었지만, 궁극적으로는 원통형 포텐셜에 대한 것이었다. Saito와 Foley의 원통형 모델의 유도는 추가적인 가정을 갖고 있는 H-K 접근법의 가정과 논리를 따랐다. 그리고 이 모델은 그 동공이 완벽하게 길이가 무한한 원통형이고, 원통의 내부 벽은 연속적인 상호작용 포텐션을 가지는 원자들이 단층으로 존재하고 있다는 것을 포함하고 있다. 틈과 같은 동공들에 대한 H-K법에서, 원통형 미소 동공 내부의 포텐셜 에너지의 평균은 흡착의 자유 에너지로 나타낸다고 가정하였다. 그 포텐셜의 면적 평균은 포텐셜 ε(r)2πr dr/동공의 효과 반경의 비의 적분으로 계산하여 동공의 효과적인 횡단면적에 대해 평균하여 결정된다.

H-K법을 따르는 원통형 동공들에 대한 S-F식의 최종 형태는 다음과 같다.

여기서RT In(P/P ₀ ), K, N _A , N _a , A _A , A _a .그리고d는 식 20의 H-K식에서와 같은 의미로 사용되고,k는 합계를 위한 정수이고,r _p 는 원통형 미세동공의 반경이다.

Horvath와 Kawazoe의 원래 이론에서 흡착된 상은 이차원적인 이상 기체처럼 거동한다고 가정한다. 이 경우에 흡착에 대한 엔탈피의 물 변화식은 다음과 같은 형태로 나타낸다.

ΔH^ads= -q^diff-RT+(Tβ/θ)(δΠ/δΤ)_θ---- 식(8)

여기서 θ는 흡착된 분자들에 의해 차지되는 표면 분율이고, Π는 이차원적인 확산 압력이고, β는 이차원적인 van der Waals "b"상수이다.

H-K식의 유도에서, (Tβ/θ)(δΠ/δT)θ??RT는 흡착질은 이차원적인 이상기체의 가정을 따른다고 가정한다. Π를 위해 Langmuir식을 치환하면 아래식으로 표시할 수 있다.

Π = kT/β × In(1/1-θ) ---- 식(9)

Langmuir식은 TypeⅠ형태의 등온선에 가장 적합하기 때문에 선택된 것이다. 그 항이 H-K식의 유도보다 나을 때, H-K식의 왼쪽 편은 다음과 같이 된다.

RT In(P/P₀) + (RT - RT/θ In 1/1-θ) ---- 식(10)

이 수정은 위에서 논의된 세 개의 기하학적인 형태의 동공들 모두에 관련된 식에 적용된다. 틈, 원통형, 구형에는 Langmuir식은 사용할 수 없다. 미세동공성 재료에 대한 전반적인 등온선이 본래의 상태로는 Langmuir식과 비슷하기는 하지만, 단일 크기의 미세 동공 내에서의 흡착에 대해서는 올바른 Langmuir 식을 기대할 수는 없다. H-K식의 모든 변화들에서, 분석학적인 측정들은P/P ₀ 의 함수로서 시료에 흡착된 가스의 부피를 알아내고, H-K모델과 그 모델의 확장을 통해 동공 크기에 관련된P/P ₀ 의 방법을 제공한다. Micromeritics의 장비들에서 데이터 변환 연산자들에 사용되고 있는 H-K식과 그 확장식은 확실한 매개변수들의 값을 바꿀 수 있는 기능을 가지고 있다. 이것은 다른 흡착 가스들, 용기 온도, 흡착제들에 대한 변수로 필요한 것이다. 이런 변수들을 위해 기본 값들이 제공되지만, 특정 영역 내에서 어떤 임의의 값을 입력하고, 또 다른 문헌에서의 값을 인용할 수 있는 것이 특징이다.

이같은 이론에 근거하여 본 발명의 바람직한 적용예들을 하기의 실시예에서 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

에어 클리너(Air cleaner)를 건물내에 부착하여 여러 냄새 등을 제거하는 능력정도를 평가하기 위하여 가스 검지관법을 이용, 암모니아수를 사용하여 탈취시험을 행하였다.

5ℓ의 삼각플라스크에 단면적 50*50*25㎜크기의 시편을 각각 넣고 삼각플라스크의 윗부분을 밀봉한 다음 Microsying을 이용하여 28%용액 암모니아수를 2.3㎕를 각각의 플라스크에 투입하고 가열하여 발생된 암모니아 기화 gas를 발생시켰다.

이렇게 기화된 암모니아 gas는 시편에 흡취되고 60분을 경과시켰다. 그리고 밀봉된 삼각플라스크의 농도를 가스 검지관으로 각각 측정하여 아래의 공식을 이용하여 탈취율을 구하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 보는바와 같이 코팅시료(흑운모 코팅후)의 경우 비코팅시료(흑운모처리전) 1.85배의 탈취효과를 보이고 있으며 단위면적당 탈취량은 비코팅시료의 경우에는 0.63ppm/㎠, 코팅시료는 0.99ppm/㎠를 나타내고 있으며 이때의 사용된 시편 비표면적은 75㎠를 나타내었다.

탈취율(%) = (Cb-Cs)/Cb*100

Cb : 60분 경과후의 바탕시험용 플라스크의 농도(ppm)

Cs : 60분 경과후의 시료투입된 플라스크의 농도(ppm)

이와 같은 시험결과에서 나타낸 바와같이 코팅시료의 탈취효과가 비코팅시료에 비해 우수하게 나타났으며, 이와같은 시험결과는 gas들의 압력구배, 농도차이, 삼투효과 등에 의해서 좌우되는 것으로 생각되며 코팅시료의 매질 내에 형성되어 있는 기공과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다.

(실시예 2)

본 발명에 따른 수지조성물과 종래의 내장재와 유해가스 흡착분해작용을 비교하기 위하여 2개의 밀폐된 공간을 각각 통상의 내장재 및 본 발명의 수지조성물로 제작한 다음, 각 공간에 500 ppm의 암모니아 가스를 각기 주입시키고, 시간의 경과에 따른 암모니아 가스의 잔류량을 가스검지관으로 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

시험항목	경과시간(분)	종래의 내장재 사용시 (ppm)	본 발명의수지조성물 사용시(ppm)	탈취율(%)
암모니아 가스탈취 시험	초기	500	500	-
	30	490	200	60
	60	480	75	85
	90	460	55	89
	120	450	45	91

상기 표 2를 참조하면, 종래 합성 내장재의 경우에는, 500 ppm의 암모니아가 주입된 다음 120분이 경과된 후에도 450 ppm(90%)의 암모니아가 잔류되는 것으로 나타났다. 반면에, 본 발명에 따른 수지조성물의 경우, 500 ppm의 암모니아가 주입된 다음 30분이 경과된 후에는 200 ppm(40%)의 암모니아만이 잔류되고, 120분이 경과된 후에는 45 ppm(9%)의 암모니아만이 잔류된 것으로 나타났다.

즉, 본 발명의 따른 수지조성물로 성형된 내장재의 경우에는, 120분의 경과후 주입된 암모니아중 91%의 암모니아가 흡수 탈취시킨 것이며, 이러한 실험결과에 의하여, 본 발명의 수지조성물이 유해가스를 빠르게 흡수 탈취시켜 주거환경을 쾌적하게 만들어준다는 것을 확인할 수 있었다.

첨부한 도 3은 상기 표 2의 데이타를 그래프로 표현한 것이다. 도 3을 통하여, 종래의 내장재가 사용된 경우에는, 실선으로 도시된 바와 같이, 시간이 경과되어도 주입된 가스농도가 미미하게 감소되며, 본 발명의 수지조성물이 사용된 경우에는, 점선으로 도시된 바와 같이, 시간이 경과됨에 따라 가스농도가 매우 급격하게 감소된다는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.

(실시예 3)

또한 본 발명에 따른 수지조성물을 내장재로 고정시켜 설치한 경우와, 이를 송풍휀 구조물에 적용하여 수지조성물에 충격에너지를 유발시킨 경우로서 각각의 시편들에 작용하는 유해가스 흡착분해 정도를 비교하기 위하여, 밀폐된 공간의 한쪽에는 도 1 및 도 2에서와 같이 휀커버(20)의 내면에 복수개의 충돌편(22)을 연속적으로 돌설시켜 송풍휀(100)을 설치한 후, 각 공간에 500 ppm의 암모니아 가스를 동일하게 주입시키고, 그 결과를 측정하여 표 2에 나타내었다.

이때 상기 송풍휀(100)의 휀날개(10) 부분에는 본 발명의 수지조성물을 적용하지 아니하였으며 통상의 수지로 제작하였고, 휀날개(10)의 회전속도는 720rpm을 유지시켰다.

시험항목	경과시간(분)	내장재로 사용시 (ppm)	휀커버로 사용시(ppm)	탈취율(%)
암모니아 가스탈취 시험	초기	500	500	-
	20	270	235	53
	30	200	100	80
	40	160	25	95
	60	75	0	100

상기 측정된 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 수지조성물로 성형한 송풍휀의 휀날개에 회전력을 가하여 속도를 높이는 경우 실내공기의 움직임이 활발하게 진행되면서 공기가 휀커버에 부딪혀 충돌하게 되면서, 정지된 상태에 비해 흡착 및 분해효과가 급속히 빨라짐을 확인할 수 있었으며, 이는 도 3의 그래프를 통해서도 극명하게 나타났다.

(실시예 4)

본 실시예에서는 상기 송풍휀(100) 구조물을 성형함에 있어서, 휀커버(20)를 ABS수지(PLASTIC A.B.S) 75%, Ge-BIOTITE 25% 혼합된 소재로 제작하되, 상기 휀커버(20)의 내면을 실시예 3에서와 동일한 구조로 설계하였으며, 이를 동일한 환경으로 제작된 3개의 공간에 각각 설치하고, 여기에 담배연기, 나무연기, 그리고 암모니아가스를 각기 체워 넣은 후 시간이 경과함에 따른 결과를 측정하여 표 4에 나타내었다.

경과시간 종류	담배연기	나무연기	GAS연기
20분	60%	60%	70%
30분	20%	20%	35%
40분	0%	0%	15%
60분	-	-	0%

본 발명의 수지조성물로 성형한 송풍휀의 휀날개에 회전력을 가하여 속도를 높이는 경우 실내공기의 움직임이 활발하게 진행되면서 공기가 휀커버에 부딪혀 충돌하게 되면서, 정지된 상태에 비해 흡착 및 분해효과가 급속히 빨라짐을 확인할 수 있었으며, 이는 도 3의 그래프를 통해서도 극명하게 나타났다.

(실시예 5)

본 실시예에서는 상기 실시예 4와 비교하여, 송풍휀(100) 구조물을 성형함에 있어서, 휀커버(20)는 물론 휀날개(10) 부분 역시 본 발명의 수지조성물로 성형하였으며, 휀커버(20)의 내측에 방사상으로 형성되는 상기 휀날개(10)의 선단에는 회전방향으로 절곡되는 공기유도부(12)를 형성하여 공기의 접촉이 최대를 유지하도록 하였다 그리고 이를 관측한 결과는 하기의 표 5에 나타내었다.

경과시간 종류	담배연기	나무연기	GAS연기
20분	35%	35%	40%
30분	10%	10%	20%
35분	0%	0%	10%
40분	-	-	0%

* GAS는 암모니아, 포르말레이드, 라돈가스, 포함.

* 모터의 회전속도(rpm)가 가속되는 경우 연기의 감소율은 비례적으로 나타남을 알 수 있었다.

* 실내온도에 따라 다소간의 차이를 보이기는 하였으나, 이는 평균적 수치를 관측하는데에 있어서 무시하여도 무방할 정도로 미미한 것이었다.

* 이상을 통해 본 발명의 조성물은 분자의 운동을 활발하게 진행시키며, 충돌에 의한 미립화를 가속시켜 흡착속도 및 효율을 배가시킴을 알 수 있었다.

상기 실시예에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 게르마늄을 함유하는 수지조성물에 의하면, 정적인 상태에서의 원적외선 방사, 차음, 항균, 방균, 항곰팡이 및 유해가스 흡착효과와 함께, 이를 송풍휀 및/또는 휀커버 구조체에 적용하여 회전력을 제공하는 경우 그 유해가스의 흡착 분해속도는 놀랄만큼 빨라짐을 목격할 수 있었는바, 흡착 및 분해작용을 촉진시켜 유해가스의 신속한 제거를 가능케 하는 등 항상 쾌적하고도 건강한 주거환경을 지속적으로 유지시킬 수 있게 된다.

Claims

형상유지용 소재로 널리 이용되고 있는 ABS(원료)수지에, 정화 활성물질인 원적외선 방사 게르마늄(GeO₂)을 혼합하고, 여기에 규소(SiO₂)와 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 칼슘(CaO), 마그네슘(MgO), 칼륨(K₂O), 나트륨(Na₂O), 및 운모, 옥석, 전기석, 장석, 제오라이트, 일라이트, 맥반석, 명반석, 규산알루미늄 중 적어도 하나 이상의 첨가제를 혼입한 것을 특징으로 하는 유해가스의 흡착 분해능이 우수한 수지조성물.
제 1항에 있어서, 상기 정화 활성물질이, 미량의 장석, 전기석, 저콘, 석류석, 인희석, 그리고 불투명광물을 포함하며, 여기에 0.0036%의 게르마늄을 함유하는 흑운모임을 특징으로 하는 유해가스의 흡착 분해능이 우수한 수지조성물.
제 1항에 있어서, 상기 수지조성물은, 원료수지 90~50중량부에 대하여 0.0036%의 게르마늄을 함유하는 흑운모 쇄석 50~10중량부의 혼합비로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 유해가스의 흡착 분해능이 우수한 수지조성물.
상기 제 1항 기재의 수지조성물을 이용하여 성형한 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물.
제 4항에 있어서, 상기 송풍휀은, 휀날개와 휀커버로 이루어지며, 상기 휀커버의 내면에는 송풍방향으로 경사진 복수개의 충돌편이 연속적으로 돌설되고, 휀커버의 내측에 방사상으로 형성되는 상기 휀날개의 선단에는 회전방향으로 절곡되는 공기유도부가 형성됨을 특징으로 하는 온냉방 공조기의 송풍휀 구조물.