KR20060098231A - 실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 폴리우레탄 스폰지에 항균제, 난연제, 광촉매제 및 천연물질로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 2종 이상을 포함하는 실리콘 용액이 함침된 실리콘 스폰지로 이루어진 실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실리콘 스폰지 필터는 우수한 통기성, 탄성 및 여러 가지 유용한 기능을 나타냄을 특징으로 한다.

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Description

실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법{Silicone Sponge Filter and Method of Preparation Thereof}

본 발명은 실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 폴리우레탄 스폰지에 항균제, 난연제, 광촉매제 및 천연물질로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 2종 이상을 포함하는 실리콘 용액이 함침됨을 특징으로 하는 실리콘 스폰지 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

사회가 고도산업화 되어감에 따라 산업공해, 특히 휘발성 유기화합물, 악취, 자동차로부터 발생하는 매연 등의 대기오염이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 이러한 대기오염 등의 환경오염에 따라 다양한 장치를 이용하여 대기오염 방지시설을 설치하고 있으며, 이러한 대기오염 등의 환경오염 시설에 대표적으로 적용되는 장치로서 필터장치를 많이 채택하고 있다.

특히, 환경오염 시설 등에 사용되는 필터로는 활성탄 필터 등이 주로 사용되고 있으며, 최근 들어 빛 에너지에 의하여 오염물질을 산화분해시키는 광촉매를 포함하는 광촉매 필터가 사용되기도 한다.

한편, 전술한 활성탄 필터, 광촉매 필터 등 이외에 공기중의 오염물질을 처리하기 위하여 사용되는 필터로서 고분자, 금속, 염화물, 무기물 등의 다양한 재질이 사용될 수 있는 바, 이중 복원력이 우수하고 탄성이 좋아 어떠한 형태의 필터장치에도 용이하게 적용될 수 있는 실리콘 스폰지를 고려해 볼 수 있다.

상기 실리콘 스폰지는 특수한 원료 배합에 의해 발포 구조에 따라 밀폐형 스폰지 (Closed cell sponge) 및 개방형 스폰지 (open cell sponge)를 생산할 수 있으며, 원료와 가공 방법, 적용기술에 따라 다양한 경도와 기능성을 구비한 제품의 생산이 가능하다. 실리콘 스폰지의 특성은 고온에서 사용가능하고 가볍고 부드러워 휘어짐이 좋다는 것이다. 또한 설치가 간편하고 용이하며 스폰지의 부드러운 특성으로 인해 밀폐할 부분의 공간이 일정하지 않아도 밀폐가 가능하다. 실리콘 스폰지는 복원력이 우수하고 탄성이 좋아 초내열 또는 단열재로 널리 사용되며 제품의 안전성을 위해서는 2차 가류를 실시하여 사용하고 있다.

이러한 실리콘 스폰지와 관련된 종래의 기술을 살펴보면 다음과 같다. 대한민국특허공고 제1995-0000986호에서는 유기 물질, 폴리디오르가노실록산, 실리콘 하이드라이드, 물 및 백금 촉매를 혼합하여 실온에서 기포를 형성시키고, 상기 혼합액을 경화시켜 탄성 실리콘 발포체를 제조하는 방법에 대해서 개시하고 있으며, 대한민국특허공개 제2001-0098908호에서는 오르가노폴리실록산, 무기 충전제, 열가소성 수지 및 실리콘 오일을 포함하는 유중수 에멀젼을 혼합하고, 이를 경화시키기 위한 충분한 양의 경화제를 포함하는 실리콘 고무 스폰지 조성물을 개시하고 있다. 즉, 종래의 실리콘 스폰지와 관련된 기술에서는 실온 부근에 방치하는 것만으로 탄 성체가 되는 상온가류형 (Room temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 또는 열을 가함에 따라 탄성체로 되는 열가류형 (High temperature vulcanizing, HTV) 실리콘에 화학 발포제를 첨가하거나, 실리콘과 경화제가 반응하면서 발생하는 수소가스에 의하여 발포가 되는 스폰지였다. 그러나, 이러한 방식으로 제조된 실리콘 스폰지 중 개방형 스폰지는 발포 셀(cell)의 개방(open)정도가 매우 미약하여 통기성이 거의 없고, 셀의 크기를 조절하기 어려우며, 발포 셀막이 약하게 형성되어 반복적인 변형이나 인열강도 등이 약하다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 공기중의 오염물질을 처리하기 위한 필터를 지속적으로 연구하던 중 고온에서 사용가능하고 가볍고 부드러워 휘어짐이 좋고, 복원력 및 탄성이 우수하며, 다양한 기능성 물질을 포함하는 실리콘 스폰지를 필터로 제조할 수 있다는 점을 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이에, 본 발명자들은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 폴리우레탄 스폰지에 항균제, 난연제, 광촉매제 및 천연물질로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 2종 이상을 포함하는 실리콘 용액이 함침된 실리콘 스폰지로 이루어진 실리콘 스폰지 필터를 개발하였다. 본 발명의 실리콘 스폰지 필터는 통기성이 우수하고 발포 셀이 매우 안정하여 탄성이 좋으며, 실리콘 용액에 기능성 물질들을 첨가하여 폴리우레탄 스폰지에 함침시킴으로써 원적외선 방출효과, 저연, 불연, 탈취 및 살균효과를 나타낼 수 있다.

따라서 본 발명은 폴리우레탄 스폰지에 실리콘 용액이 함침됨을 특징으로 하는 실리콘 스폰지 필터를 제공하고자 한다.

다른 관점으로, 본 발명은 ⒜ 실록산 및 유기 용매를 혼합하여 실리콘 용액을 제조하는 단계;

⒝ 단계 ⒜에서 제조한 실리콘 용액의 점도를 조절하는 단계;

⒞ 단계 ⒝의 실리콘 용액에 폴리우레탄 스폰지를 함침시키는 단계;

⒟ 단계 ⒞의 폴리우레탄 스폰지를 가압 로울러로 공급하여 가압하는 단계;

⒠ 단계 ⒟의 폴리우레탄 스폰지를 열풍건조시키는 단계 및

(f) 단계 (e)의 폴리우레탄 스폰지를 성형하여 필터로 제조하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 실리콘 스폰지 필터의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 실리콘 스폰지 필터 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 폴리우레탄 스폰지에 항균제, 난연제, 광촉매제 및 천연물질로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 2종 이상을 포함하는 실리콘 용액이 함침된 실리콘 스폰지로 이루어진 실리콘 스폰지 필터를 제공함을 특징으로 한다.

용어 "함침"이란 액체상태의 실리콘 용액을 폴리우레탄 스폰지 표면 및 내부로 침투시켜 폴리우레탄 스폰지의 특성을 사용목적에 맞게 제조하는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 실리콘 스폰지 필터는 휘발성 유기화합물, 환경호르몬 등의 유기물질, 악취, 곰팡이 또는 세균 등을 제거하기 위하여 사용되는 필터로서, 전술한 목적을 달성할 수 있는 필터라면 어떠한 필터라도 무방하지만, 바람직하게는 에어콘, 온풍기, 공기청정기, 자동차 공기조화장치, 건물 공기조화장치, 가습기, 공조설비 등에 적용되어 사용되는 필터가 본 발명에 따른 실리콘 스폰지 필터에 해당될 것이다.

본 발명에서 사용되는 폴리우레탄 스폰지는 폴리에테르 폼 (Poly ether foam) 또는 폴리에스테르 폼 (Poly ester foam)을 사용할 수 있다.

상기 폴리우레탄은 이소시아네이트(Isocyanate)와 폴리올 (Polyol)의 화학합성에 의해 제조되는 열경화성수지로서, 상기 이소시아네이트와 폴리올의 합성비율에 따라 물성조절이 용이하고 그 취급의 편리성으로 인하여 다양한 재료들을 제작하기 위하여 널리 사용되고 있는 합성수지이다. 이러한 폴리우레탄은 내부에 발포재가 함유된 스폰지 형태로 사용되기도도 하며 본 발명에 따른 공기중의 오염물질을 제거하기 위한 스폰지 필터를 구성한다.

본 발명에서는 폴리우레탄으로는 내부에 기공이 많이 형성된 스폰지 형태의 폴리우레탄을 사용할 수 있으며, 이러한 스폰지 형태의 폴리우레탄은 크게 폴리에테르 폼 (Poly ether foam) 또는 폴리에스테르 폼 (Poly ester foam)으로 구분할 수 있다. 본 발명에서는 폴레에스테르 폼을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 폴리에스테르 폼은 발포 구조를 개방형으로 제조하여 사용할 수 있기 때문이다.

상기 폴리우레탄 스폰지의 발포 구조를 개방형으로 제조하는 방법은 1차로 제조된 스폰지의 발포 구조에 형성된 표면막을 제거하는 기계 등을 이용한 2차 과 정을 거쳐 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에서 폴리우레탄 스폰지 필터에 함침시키기 위해 사용되는 실리콘 용액은 실록산 (siloxane; Si-O-Si)을 함유하는 용액을 사용할 수 있다. 상기 실록산으로는 디메틸폴리실록산, 메틸하이드로젠폴리실록산 또는 메틸페닐폴리실록산을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디메틸폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 실리콘 용액은 실록산과 유기 용매를 혼합하여 제조할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 유기 용매로는 자일렌, 벤젠, 톨루엔 등의 탄화수소류; 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 저급 알코올 류; 아세톤，메틸에틸케톤 등의 케톤 류; 메틸아세테이트，에틸아세테이트，부틸아세테이트 등의 저급 지방산 에스테르 류; 및 메틸 에테르，에틸 에테르，테트라하이드로푸란，디옥산 등의 에테르 류 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 자일렌, 벤젠, 톨루엔 등의 탄화수소류 유기 용매를 사용할 수 있다.

본 발명은 기능성 물질을 첨가하여 실리콘 용액을 폴리우레탄 스폰지에 함침시켜 제조되는 실리콘 스폰지 필터에 기능성을 부여할 수 있다. 상기 첨가되는 기능성 물질은 이에 한정되는 것은 아니지만 항균제, 난연제, 광촉매제 또는 천연광물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 기능성 물질 중 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 기능성 물질로서 항균제는 세균 또는 바이러스의 증식을 억제하여 악취나 오염물질 생성을 차단하기 위해 첨가되는 물질이다.

본 발명에서 사용되는 항균제는 은, 구리, 아연 등의 금속, 겨자 및 사이프러스 등과 같은 천연 항균제 및 티오벤다졸, 비스페놀 및 4급 암모늄염 등의 유기물을 사용할 수 있으며, 상기 사용되는 항균제의 함량은 0.2 내지 20중량%를 실리콘 용액에 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 다른 기능성 물질로서 난연제는 합성수지 또는 플라스틱 류 등과 같이 탄소, 수소, 산소로 구성된 유기물질들이 연소하기 쉬우므로, 이와 같은 성질을 물리·화학적으로 개선해 잘 연소하지 못하도록 첨가하는 물질이다.

본 발명에서 사용되는 난연제는 할로겐계, 인계, 무기계, 멜라민계 또는 염소계 난연제를 사용할 수 있으며, 상기 사용되는 난연제의 함량은 0.2 내지 20중량%를 실리콘 용액에 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 또 다른 기능성 물질로서 광촉매제는 빛을 에너지원으로 산화와 환원을 일으켜 각종 세균 및 악취의 제거, 환경호르몬 등 유기물질의 분해, 오염 제거 및 자외선 차단 등의 기능을 수행하는 물질이다.

본 발명에서 사용되는 광촉매제의 주성분은 이산화티타늄이 가장 많이 사용되고 있으며, 상기 사용되는 광촉매제의 함량은 0.2 내지 15중량%를 실리콘 용액에 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 다른 관점의 기능성 물질로서 천연광물은 음이온, 미 약전류 및 원적외선이 방사됨으로서 세포의 활성화, 저항력 증진, 혈액정화, 혈액순환촉진, 교감신경의 흥분을 억제, 피로회복, 근육통 또는 신경통 등의 건강증진효과를 위해 첨가하는 물질이다.

본 발명에서 사용되는 천연광물은 토르마린, 제주광석, 나노티타늄, 희토류광물, 규조토, 견운모 또는 맥반석 등을 사용할 수 있으며, 상기 사용되는 천연광물의 함량은 0.2 내지 15중량%를 실리콘 용액에 첨가하여 사용할 수 있다.

다른 관점으로, 본 발명은 하기와 같은 실리콘 스폰지 필터를 제조하는 방법을 제공함을 특징으로 한다.

⒜ 실록산 및 유기 용매를 혼합하여 실리콘 용액을 제조하는 단계;

⒝ 단계 ⒜에서 제조한 실리콘 용액의 점도를 조절하는 단계;

⒞ 단계 ⒝의 실리콘 용액에 폴리우레탄 스폰지를 함침시키는 단계;

⒟ 단계 ⒞의 폴리우레탄 스폰지를 가압 로울러로 공급하여 가압하는 단계

⒠ 단계 ⒟의 폴리우레탄 스폰지를 열풍건조시키는 단계 및

(f) 단계 (e)의 폴리우레탄 스폰지를 성형하여 필터로 제조하는 단계로 구성됨 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실리콘 스폰지 필터의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 단계 ⒜에서, 실리콘 용액의 제조는 실록산 60 내지 80중량% 및 유기 용매 20 내지 40중량%을 혼합하여 20 내지 40분 동안 교반하여 실록산과 유기 용매가 균일하게 교반되도록 제조할 수 있다.

또한, 단계 ⒜에서, 추가적으로 기능성 물질을 첨가하여 실리콘 용액을 제조할 수 있다. 상기 첨가되는 기능성 물질로는 항균제, 난연제, 광촉매제 또는 천연광물을 사용할 수 있으며, 상기 기능성 물질 중 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때 첨가되는 기능성 물질의 함량은 0.2 내지 20중량%가 바람직하다.

상기 단계 ⒝에서, 단계 ⒜에서 제조한 실리콘 용액의 점도를 조절하기 위해서는 유기 용매를 추가로 첨가하여 점도를 조절할 수 있으며, 상기 실리콘 용액의 25℃에서의 점도는 2000 내지 800,000cp로 조절하여 사용할 수 있다.

상기 단계 ⒞에서, 폴리우레탄 스폰지를 단계 ⒝의 실리콘 용액에 함침시키는 방법은 상기 실리콘 용액이 폴리우레탄 스폰지에 충분히 침투되도록 3 내지 10분 동안 함침시키는 것이 바람직하다.

상기 단계 (d)에서, 폴리우레탄 스폰지를 단계 ⒝의 실리콘 용액에 함침시키는 방법은 상기 실리콘 용액이 폴리우레탄 스폰지에 충분히 침투되도록 3 내지 10분동안 함침시키는 것이 바람직하다.

필요에 따라 상기 단계 (d) 전에 폴리우레탄 스폰지에 함침된 실리콘 용액의 양을 조절하기 위하여 단계 ⒞의 폴리우레탄 스폰지를 가압로울러 사이로 1 내지 3회 정도 공급할 수 있다.

상기 단계 ⒠에서, 단계 ⒟의 폴리우레탄 스폰지를 건조하기 위하여 상기 폴 리우레탄 스폰지를 콘베이어(conveyer) 건조기 등에 통과시켜 열풍건조시킬 수 있다. 이 때, 열풍건조시키는 시간은 5 내지 15분 정도이고, 온도는 30 내지 70℃정도이나, 침지된 실리콘 용액의 양에 따라 조절할 수 있다.

또한, 단계 ⒠에서 열풍건조시 콘베이어 건조기 내부로 상기 폴리우레탄 스폰지가 용이하게 통과되도록 유압 프레스 등의 압착기를 이용하여 상기 폴리우레탄 스폰지를 압착시킬 수 있다.

상기 단계 (c)에서, 폴리우레탄 스폰지를 필터형태로 성형하는 것은, 사용하고자 하는 필터 형태로 폴리우레탄 스폰지를 성형하는 것으로서, 커팅, 압착 등의 성형방법을 통하여 사용하고자 하는 필터장치의 필터 형태로 제조된다. 이때, 상기 성형방법은 이에 한정하는 것이 아니라 당업계에서 통상적으로 사용되는 폴리우레탄 스폰지의 성형방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

한편, 상기와 같은 제조방법에 의해 완성된 본 발명의 실리콘 스폰지 필터는다양한 필터 제품으로 제조할 수 있으므로, 요구되는 필터에 맞도록 가공하여 사용할 수 있음은 당업자라면 인식할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

디메틸폴리실록산 70중량%, 자일렌 25중량% 및 토르마린 5중량%를 혼합하여 실리콘 용액을 제조하였다.

한편, 상기 제조한 실리콘 용액 10℃에 폴리우레탄 스폰지(신화 우레탄, 대한민국)를 침지하여 5분 동안 함침시켰다.

또한, 상기에서 실리콘 용액에 함침된 폴리우레탄 스폰지를 가압로울러(한라공조, 대한민국)로 2회 반복하여 공급한 후, 열풍건조를 위해 10분간 콘베이어 건조기 (진바이브로텍, 대한민국)에 통과시켰다.

그 다음, 상기 건조된 실리콘 스폰지를 성형하여 최종적인 실리콘 스폰지 필터를 제조하였다.

본 발명의 실리콘 스폰지 필터는 통기성이 우수하고 발포 셀이 안정하여 탄성이 좋으며, 실리콘 용액에 기능성 물질들을 첨가하여 폴리우레탄 스폰지에 함침시킴으로써 원적외선 방출효과, 저연, 불연, 탈취 및 살균효과를 나타낼 수 있다.

Claims (7)

1. 폴리우레탄 스폰지에 항균제; 난연제; 광촉매제 및 천연물질로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 2종 이상을 포함하는 실리콘 용액이 함침된 실리콘 스폰지로 이루어진 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터.
2. 제 1항에 따른 필터가 에어콘, 온풍기, 공기청정기, 자동차 공기조화장치, 건물 공기조화장치, 가습기, 공조설비에 사용되는 것을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터.
3. ⒜ 실록산 및 유기 용매를 혼합하여 실리콘 용액을 제조하는 단계;

   ⒝ 단계 ⒜에서 제조한 실리콘 용액의 점도를 조절하는 단계;

   ⒞ 단계 ⒝의 실리콘 용액에 폴리우레탄 스폰지를 함침시키는 단계;

   ⒟ 단계 ⒞의 폴리우레탄 스폰지를 가압 로울러로 공급하여 가압하는 단계;

   ⒠ 단계 ⒟의 폴리우레탄 스폰지를 열풍건조시키는 단계 및

   (f) 단계 (e)의 폴리우레탄 스폰지를 성형하여 필터로 제조하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 단계 ⒜에서 실록산 60 내지 80중량% 및 유기 용매 20 내지 40중량%을 혼합하여 20 내지 40분동안 교반함을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   0.2 내지 20중량%의 기능성 물질을 추가로 첨가함을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 단계 ⒝에서 유기 용매를 추가로 첨가하여 실리콘 용액의 25℃에서의 점도를 2000 내지 800,000cp로 조절함을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터의 제조방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 단계 ⒞에서 실리콘 용액에 폴리우레탄 스폰지를 3 내지 10분 동안 함침시킴을 특징으로 하는 공기중의 오염물질 제거용 실리콘 스폰지 필터의 제조방법.