KR20060102590A - 헤파 필터용 항균 코팅제 및 이로 코팅된 헤파 필터 - Google Patents

헤파 필터용 항균 코팅제 및 이로 코팅된 헤파 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤파 필터용 항균 코팅제 및 상기 코팅제로 코팅된 헤파 필터에 관한 것으로, 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 실버-제올라이트 0.1~2중량%, 바인더 수지 2-8중량%, 안정화제 1-3중량%, 정제수 60-80중량% 및 알코올 5-10중량%를 포함하여 구성된 헤파 필터용 항균 코팅제가 제공된다.
본 발명에 따른 헤파 필터용 항균 코팅제는 유무기복합 항균제를 적용함으로써 향상된 항균력을 가지며 이에 따라 헤파 필터에서 걸러질 수 있는 세균 및 곰팡이를 사멸시켜 미생물에 의한 냄새발생 및 2차오염을 방지할 수 있다.
항균 코팅제, 헤파 필터, 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론, 실버-제올라이트

Description

헤파 필터용 항균 코팅제 및 이로 코팅된 헤파 필터{Anti-biotic coating agent for Hepa filter and the Hepa filter coated using the same}
도 1a, 1b는 종래 공기청정기의 헤파 필터를 도시한 것이다.
도 2는 무기염 배지에서 기존 필터의 곰팡이 저항성 시험결과의 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 영양 배지에서 기존 필터의 곰팡이 저항성 시험결과의 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 무기염 배지에서 본 발명 필터의 곰팡이 저항성 시험결과의 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 영양 배지에서 본 발명 필터의 곰팡이 저항성 시험결과의 사진을 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 - 헤파 필터
11 - 케이스
12 - 필터부
13 - 프리필터
14 - 포스트필터
본 발명은 헤파 필터용 항균 코팅제 및 상기 코팅제로 코팅된 헤파 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헤파 필터에서 걸러질 수 있는 세균 및 곰팡이를 사멸시켜 미생물에 의한 냄새발생 및 2차오염을 방지할 수 있는 헤파 필터용 항균 코팅제 및 상기 코팅제로 코팅된 헤파 필터에 관한 것이다.
헤파 필터(HEPA: High Efficiency Particulate Air)는 청정기 뿐만 아니라 공기를 정화하기 위한 시스템에 널리 사용되고 있으며, 공기중 부유하고 있는 미세먼지를 포함한 미생물들을 제거하는 목적으로 사용되고 있다. 헤파 필터는 3단계로 구성되어 있으며, 구조적으로 대부분의 미세먼지나 세균, 곰팡이는 헤파 필터에 의해 걸러지게 되어있다.
도 1a와 도 1b는 종래 공기청정기의 헤파 필터를 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이, 헤파 필터(10)는 공기청정기의 내부에 장착이 용이하도록 플라스틱 재질로 성형된 케이스(11)와, 상기 케이스 내부에 끼워져 미세먼지나 곰팡이, 바이러스 등을 제거하도록 부직포 형태로 가공된 필터부(12)로 이루어지며, 상기 필터부에는 또한 전면에 프리필터부(13) 및/또는 후면에 포스트필터부(14)가 존재한다.
그러나, 기존 헤파 필터와 같은 미세기공 필터의 경우에는 일반 세균 등 공기중 부유 미생물의 제거 성능은 상당히 우수하지만, 이와 같은 형태의 필터는 필터 표면에 제거되고 남아있는 미생물들이 정화된 공기와 더불어 배출되지는 않더라도 생장을 계속해 장시간 사용시 냄새를 유발하는 등 공기정화 성능을 저하시키는 2차 오염의 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.
헤파 필터에 걸러진 부유먼지에 포함된 세균과 곰팡이는 헤파 필터 표면에 존재하게 되고, 이렇게 존재하는 미생물을 제거하기 위하여 자외선(UV)을 조사하거나 항균성 효소 및 나노실버, 키틴키토산, 광촉매, 카테킨과 같은 항균 물질을 처리함으로써 미생물을 사멸하고 생장을 억제할 목적으로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 항균제들은 유기 혹은 무기의 단일 형태로 사용되는 경우가 많고 항균력이 미비하여 미생물 제거가 완벽하지 못한 단점을 가지고 있다. 또한, 이러한 항균제는 헤파 필터에 직접 처리되는 경우는 드물며 대부분의 경우 항균 필터 형태로 함께 사용되고 있는데 이러한 항균 필터는 미생물을 제대로 제거하지 못하고 필터를 통과시키게 되어 헤파 필터에 걸리게 되는데, 헤파 필터에 걸러진 유기물 및 미생물은 필터표면에서 부패 및 증식하여 냄새발생 및 2차오염의 원인이되고 필터 효율의 저하가 발생하게 된다.
이에 본 발명은 유무기복합 항균제를 적용함으로써 헤파 필터에서 걸러질 수 있는 세균 및 곰팡이를 사멸시켜 미생물에 의한 냄새발생 및 2차오염을 방지할 수 있는 헤파 필터용 항균 코팅제 및 상기 코팅제로 코팅된 헤파 필터를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일견지에 의하면, 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 실버-제올라이트 0.1~2중량%, 바인더 수지 2-8중량%, 안정화제 1-3중량%, 정제수 60-80중량% 및 알코올 5-10중량%를 포함하여 구성된 헤파 필터용 항균 코팅제가 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 코팅제로 코팅된 헤파 필터가 제공된다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유기 혹은 무기의 단일 형태로 사용되는 경우 미비한 항균력을 보강하는 역할을 할 수 있는 유무기복합항균제로서 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론, 옥틸-3-이소티아졸론 및 실버-제올라이트의 혼합물이 사용된 헤파 필터용 항균 코팅제를 그 특징으로 한다.
본 발명의 헤파 필터용 항균 코팅제의 항균제 성분으로 사용되는 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론, 옥틸-3-이소티아졸론 및 실버-제올라이트는 각각 본 발명의 항균 코팅제의 총 양을 기준으로 0.1~2중량% 씩 포함된다. 이들 성분중 옥틸-3-이소티아졸론은 초기 항균 창출력이 높고 흡착성이 있어 헤파 필터에 적용시 초기 항균 효과를 증가시키는 역할을 하며, 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론 및 실버-제올라이트는 바인더 수지와 혼합되면서 폴리머 사이에 존재하게 되며 공기와 접촉되는 경우 서서히 방출되어 지속적이고 장기적인 항균 효과를 부여하는 역할을 한다.
이때 상기 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론이 0.1중량%미만으로 함유되는 경우에는 충분한 항균효과가 발휘되기 어렵고, 2중량%이상으로 함유되는 경우에는 과다한 항균성으로 인해 오히려 인체에 해로운 영향을 줄 수 있으며, 옥틸-3-이소티아졸론이 0.1중량%미만으로 함유되는 경우에는 초기 항균 창출력이 저조해 질 수 있으며, 2중량%이상으로 함유되는 경우에는 역시 과다한 항균성으로 인해 오히려 인체에 해로운 영향을 줄 수 있으며, 그리고 실버-제올라이트가 0.1중량%미만으로 함유되는 경우에는 항균효과가 저조해 질 수 있으며 2중량%이상으로 함유되는 경우에는 발색이 생길 수 있다.
또한, 본 발명의 항균 코팅제에는 접착력을 부여하기 위해 바인더 수지가 포함된다. 바인더 수지는 본 발명의 항균 코팅제의 총 양을 기준으로 2-8중량%로 포함된다. 만일 바인더 수지가 2중량%미만으로 함유되는 경우 접착력이 감소되어 코 팅제가 기질에 부착되지 않을 수 있으며, 또한 8중량%이상으로 함유되는 경우에는 접착력이 과다해지므로 항균제의 효과가 저하될 수 있다. 상기 바인더 수지는 바람직하게 폴리알킬아크릴레이트 공중합체를 사용한다.
또한 본 발명의 항균 코팅제는 안정화제, 정제수 및 알코올을 포함한다.
상기 안정화제는 본 발명의 항균 코팅제의 총 양을 기준으로 1-3중량%로 포함된다. 만일, 상기 안정화제가 1중량%미만으로 함유되는 경우에는 항균제가 불안정해지기 때문에 지속력이 부족할 수 있으며 3중량%이상의 과량은 불필요하다. 본 발명에 사용가능한 안정화제는 이에 한정하는 것은 아니지만 예를들어, PPG(폴리프로필렌 글리콜) 및 구리염을 포함한다. 상기 구리염으로는 황산 구리, 아세트산 구리, 염화 구리, 브롬화 구리, 염소산 구리, 과염소산 구리, 아질산 구리 및 질산 구리가 바람직하다.
상기 정제수와 알코올은 용매로서 사용되는 것이며, 본 발명의 항균 코팅제의 총 양을 기준으로 각각 60-80중량% 및 5-10중량%로 포함된다. 만일, 이러한 정제수 및 용매가 상기 범위를 벗어나서 포함되는 경우에는 즉, 너무 적게 함유되는 경우 상기 항균제 및 바인더 수지가 충분히 용해되지 않을 수 있고 너무 많이 함유되는 경우에는 코팅제의 농도가 너무 묽어져 코팅시간이 길어지게 된다. 또한, 본 발명에 사용되는 알코올의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니며, 예를들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등이 사용가능하다.
본 발명의 항균 코팅제는 통상적으로 사용되는 코팅법에 의해 헤파 필터부에 쉽게 적용될 수 있다. 바람직하게, 상기 항균 코팅제는 헤파 필터부의 프리필터 및/또는 포스트 필터에 적용되며, 코팅은 예를들어, 분사 방식, 도포 방식 또는 디핑에 의해 행해질 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
항균 코팅제의 제조
항균제로서 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론(Rohm and Haas), 옥틸-3-이소티아졸론(Rohm and Haas), 실버-제올라이트(SINANEN), 바인더 수지로서 폴리알킬아크릴레이트 공중합체(KCC)를 각각 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 함량을 다르게 첨가하여 3가지 혼합물을 제조한 다음, 그리고, 각 혼합물에 안정화제로서 PPG 1000ppm, 정제수 70ml 및 에탄올 10ml을 각각 혼합하여 3가지 항균 코팅제 시료를 제조하였다.
[표 1]
항균액 조성(ppm)
바인더 실버-제올라이트 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론 옥틸-3-이소티아졸론
시료 1 50,000 4,000 2,000 2,000
시료 2 50,000 2,000 2,000 2,000
시료 3 50,000 2,000 2,000 2,000
실시예 2
헤파 필터의 항균 처리
상기 실시예 1에서 제조된 각 항균 코팅제 시료를 헤파 필터 (웅진코웨이㈜)에 코팅하였다. 코팅은 항균 코팅제를 헤파 필터의 프리필터부 및 포스트필터부에 분사하여 이루어졌다.
실시예 3
헤파 필터의 항균 성능 시험
상기 실시예 2에서 항균 처리된 헤파 필터의 항균 성능을 시험하였다. 또한, 은과 카테킨을 이용하여 항균 처리된 기존의 항균 헤파 필터 (웅진코웨이(주))에 대해서도 동일한 시험을 행하였다. 시험은 다음과 같이 수행되었다.
<시험 방법(KS K0693 직물의 항균도 시험 방법)>
(1) 시험균을 예비배양한다.
(2) 부직포를 5×5 cm로 자른 후 70% 알코올 처리후 24시간동안 자외선으로 멸균처리한다.
(3) 시료와 대조군(Blank)에 각각 1ml의 균주를 접종한다.
(4) 접종 후, 37℃에서 1, 4 및 18시간 배양한 후 생균수를 측정한다.
<사용균주 및 접종량>
대장균: 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli KCTC 1682) 2.5×109 cells/ml
녹농균: 슈도모나스 아에루지노사(Pseudomonas aeruginosa KCTC 2004) 1.0×109cells/ml
고초균: 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtillis KCTC 3014) 2.5×109cells/ml
<시험 결과>
본 발명에 따른 항균 코팅제가 적용된 시료의 시험균주에 대한 항균 시험 결과는 다음과 같다.
(1) 항균도 시험결과
1) 대장균: 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli)
[표 2]
시료 1 처리 시료 2 처리 대조군(Blank) 기존 헤파필터
항균력(1시간) 100% 100% 0% 0%
항균력(18시간) 100% 100% 0% 27%
2) 녹농균: 슈도모나스 아에루지노사(Pseudomonas aeruginosa)
[표 3]
시료 1 처리 시료 2 처리 대조군(Blank) 기존 헤파필터
항균력(4시간) 99.9% 99.99% 0% 0%
항균력(18시간) 100% 100% 0% 13%
3) 고초균: 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtillis)
[표 4]
시료 1 처리 시료 2 처리 대조군(Blank) 기존 헤파필터
항균력(4시간) 100% 100% 0% 0%
항균력(18시간) 100% 100% 0% 34%
* 항균력 계산방법
항균력% = (A-B)/A X 100
A: 대조군 생균수
B: 시험 시료의 생균수
<결과 요약>
항균도 시험 결과, 은과 카테킨을 이용하여 항균 처리된 기존의 항균 헤파 필터는 최대 34%의 항균력을 나타내었으나, 본 발명의 항균 코팅제로 코팅된 헤파 필터는 99.9~100%의 항균력을 나타내어 우수한 항균 효과를 나타내었다.
실시예 4
항곰팡이 시험
상기 실시예 2에서 항균 처리된 헤파 필터의 항곰팡이 성능을 시험하였다. 시험은 항곰팡이 저항성 시험은 한국화학시험연구원에 의뢰하여 이루어졌으며, 시험방법은 아래와 같다.
(1) 시험기기 : 클린 벤치(수공양행, 한국)
항온항습기(SANYO, 일본)
(2) 시험균주 :
(혼합균주)
아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) ATCC 9642
페니실리움 피노필럼(Penicillium pinophilum) ATCC 11797
케토미움 글로보섬(Chaetomium globosum) ATCC 6205
글리오클라디움 비렌스(Gliocladium virens) ATCC 9645
아우레오바시디움 플루란스(Aurebasidium pullulans) ATCC 15233
(3) 배지 조성
A배지(무기염배지)의 조성은 다음과 같다.
[표 5]
KH2PO4 0.7g
MgSO4·7H2O 0.7g
NH4NO3 1.0g
NaCl 0.0005g
FeSO4·7H2O 0.002g
ZnSO4·7H2O 0.002g
MnSO4·7H2O 0.001g
아가 15.0g
K2HPO4 0.7g
탈이온수 1L
B배지(영양배지)의 조성은 다음과 같다.
[표 6]
NaNO3 2.0g
KH2PO4 0.7g
K2HPO4 0.3g
KCl 0.5g
MgSO4·7H2O 0.5g
FeSO4·7H2O 0.01g
아가 20g
글루코즈 30g
탈이온수 1L
(4) 시험방법: ASTM G-21에 따라 지정된 곰팡이 균주 5종의 혼합포자 현탁액을 이용하여 제품에 따라 저항능을 알아보는 실험이다.
배양접시에 A배지와 B배지를 각각 만들어 실시예 2에서 항균 처리된 헤파 필터를 얹고, 혼합포자현탁액을 시료 및 배지에 골고루 분무하여 온도 25-28℃, 상대습도 85%이상인 배양기에 넣어 균의 성장 정도로 결과를 판독하였다.
(5) 시험결과: 표 7 및 8, 도 2-5 참조
[표 7] 곰팡이 저항성 시험결과(A배지)
시료 평가(도)
1주후 2주후 3주후 4주후
기존 필터 1 2 2 3
항균처리필터 0 0 0 0
[표 8] 곰팡이 저항성 시험결과(B배지)
시료 평가(도)
1주후 2주후 3주후 4주후
기존 필터 2 3 3 4
항균처리필터 0 0 0 0
* 결과 판독법
0: 시료에서의 균의 성장을 인지할 수 없음.
1: 시료에서의 균의 성장이 10%정도 있었음.
2: 시료에서의 균의 성장이 10-30% 있었음.
3: 시료에서의 균의 성장이 30-60% 있었음.
4: 시료에서의 균의 성장이 60% 이상임.
(6) 고찰:
곰팡이 저항성에 대한 대표적 시험방법인 ASTM G-21에 따라 시료 헤파필터(기존필터 및 항균처리된 필터)를 4주동안 매주 마다 곰팡이의 생성을 관찰하였다. 그 결과 기존필터는 A배지와 B배지 모두에서 1주 후 시료에 약간의 곰팡이가 생성 되었으나, 이에 비해 본 발명에 따라 항균처리된 필터는 A배지와 B배지 모두 4주후에도 곰팡이의 성장이 관찰되지 않았다.
본 발명에 따른 항균 코팅제는 헤파 필터에서 걸러질 수 있는 세균 및 곰팡이를 사멸시켜 미생물에 의한 냄새발생 및 2차오염을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 4,5-디클로로-2-n-옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 옥틸-3-이소티아졸론 0.1~2중량%, 실버-제올라이트 0.1~2중량%, 바인더 수지 2-8중량%, 안정화제 1-3중량%, 정제수 60-80중량% 및 알코올 5-10중량%를 포함하여 구성된 헤파 필터용 항균 코팅제.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바인더 수지는 폴리알킬아크릴레이트 공중합체인 것을 특징으로 하는 헤파 필터용 항균 코팅제.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 안정화제는 PPG(폴리프로필렌 글리콜) 및 구리염으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터용 항균 코팅제.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 항균 코팅제는 헤파 필터부의 프리필터 및/또는 포스트 필터에 적용되는 것을 특징으로 하는 헤파 필터용 항균 코팅제.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 따른 항균 코팅제로 코팅된 헤파 필터.
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