KR20140136286A - Absorber for removing air pollutant - Google Patents

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KR20140136286A
KR20140136286A KR1020130056630A KR20130056630A KR20140136286A KR 20140136286 A KR20140136286 A KR 20140136286A KR 1020130056630 A KR1020130056630 A KR 1020130056630A KR 20130056630 A KR20130056630 A KR 20130056630A KR 20140136286 A KR20140136286 A KR 20140136286A
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김철생
김한주
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전북대학교산학협력단
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Abstract

Provided is an environmentally-friendly absorber comprising nanofiber formed by the electric radiation and having excellent effects of removing air pollutants, especially, volatile organic compounds, carbon dioxide, and nitric oxide, wherein the nanofiber comprises a polymer for forming the nanofiber and fly ash.

Description

공기중 오염물질 제거용 흡수재{ABSORBER FOR REMOVING AIR POLLUTANT} [0001] ABSORBER FOR REMOVING AIR POLLUTANT [0002]

본 발명은 공기중 오염물질, 특히 휘발성 유기화합물, 이산화탄소 및 산화질소 제거에 우수한 효과를 나타내는 친환경성 흡수재에 관한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly absorber exhibiting excellent effects on pollutants in air, in particular, volatile organic compounds, carbon dioxide and nitrogen oxides.

최근 차량 실내의 이산화탄소를 비롯하여 휘발성 유기물질, 산화질소 등의 오염물질의 저감기술에 대한 연구가 시급하게 요구되고 있다. Recently, it is urgently required to study a technique for reducing the pollutants such as carbon dioxide, volatile organic substances, and nitrogen oxides in a vehicle interior.

정부가 마련한 실내공기중 이산화탄소(CO2)의 권고기준은 1000ppm 미만으로, 이산화탄소 농도가 1000ppm을 초과하는 경우 두통, 졸음 및 호흡곤란과 같은 증세가 나타난다. 또한 최근 상용화를 시작한 전기차의 경우 동절기 차량 내부 공기 순환용 모드 또는 내기모드 설정은 연비 감소의 주요 원인이 된다. The recommended standards for carbon dioxide (CO 2 ) in indoor air prepared by the government are less than 1000ppm, and when the concentration of carbon dioxide exceeds 1000ppm, symptoms such as headache, drowsiness and dyspnea appear. Also, in the case of an electric car which has recently started commercialization, setting the mode for circulating air in the vehicle in winter or the mode for betting is the main cause of fuel consumption reduction.

또한, 도심 운행 중 차량내 환기를 위해 환기설비를 가동하여 외부 공기를 유입시키면 도로변의 대기오염물질, 특히 건강을 해칠 우려가 있는 고농도의 질소산화물(NOx)나 휘발성유기화합물(VOCs) 등이 자동차 실내로 유입되어 탑승자의 인체에 유해한 영향을 줄 수 있다. 뿐만 아니라 자동차 실내에 있는 시트나 대시보드 등의 내장재로 쓰인 석유화학제품에서 나오는 포름알데히드 등 유해한 VOCs 는 두통, 구토, 피부염증 등을 일으키는 이른바 새차 증후군을 유발한다.In addition, when ventilating equipment is operated to ventilate the vehicle in the city center and air is introduced, air pollutants on the roadside, particularly high concentrations of nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs) It may enter the room and cause harmful effects on the occupant's body. In addition, harmful VOCs such as formaldehyde from petrochemical products used as interior materials such as sheets or dashboards in automobiles cause so called new car syndrome which causes headache, vomiting and skin inflammation.

이에 대해 외기에서 들어오는 공기 중 미세먼지를 비롯한 유해물질의 제거를 위한 정전필터가 자동차내에 설치되어 있으나, 이 필터로는 질소산화물(NOx)나 휘발성 유기화합물(VOCs) 등 가스상 오염물질 제거를 기대하기는 어렵다.In this regard, an electrostatic filter for removing harmful substances such as fine dust in the outside air is installed in the automobile. However, the filter is expected to remove gaseous pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs) Is difficult.

또한 상온에서 VOC를 처리할 수 있는 기술로는 흡착제를 이용한 방법이 효과적이다. 활성탄은 넓은 비표면적을 가지고 있고, 소수성이기 때문에 대기 중의 톨루엔과 벤젠 등 VOC를 효과적으로 처리할 수 있다. 그러나 활성탄은 수명이 길지 않고, 파괴시 2차 오염물질이 발생할 수 있으며, 온도가 높거나 수분함량이 높을 경우에는 흡착능 저하 및 필터 수명 저하의 문제점이 있다.Also, as a technique for treating VOC at room temperature, a method using an adsorbent is effective. Activated carbon has a large specific surface area, and because it is hydrophobic, it can effectively treat VOCs such as toluene and benzene in the air. However, activated carbon has a long lifetime and secondary pollutants may be generated at the time of destruction. When the temperature is high or the water content is high, there is a problem of deterioration of adsorption capacity and deterioration of filter life.

또한, NOx의 처리방법으로는 암모니아를 촉매 상에서 반응시켜 질소로 환원시키는 선택촉매환원법(SCR)이 가장 일반적이지만, SCR 촉매의 활성에는 300 ℃ 이상의 고온이 필요하기 때문에 상온에서는 사용할 수 없다. 또한 NOx대기 중 비율이 높은 일산화질소(NO) 가스의 흡착 효과가 높지 않고 VOC에 대한 흡착효율도 낮기 때문에 VOC와 NOx의 동시 처리에는 부적합하다.As the treatment method of NOx, selective catalytic reduction (SCR) in which ammonia is reacted on the catalyst to reduce it to nitrogen is the most common. However, since the SCR catalyst requires a high temperature of 300 ° C or higher, it can not be used at room temperature. Also, since the adsorption efficiency of NO 3 gas having a high NO x ratio is not high and the adsorption efficiency to VOC is low, it is not suitable for the simultaneous treatment of VOC and NO x.

따라서, CO2, 그리고 VOC와 NOx의 동시 제거 및 저감을 위한 새로운 차량 내장 부품의 개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop a new interior part of a vehicle for simultaneous removal and reduction of CO 2 and VOC and NOx.

특허문헌1: 일본특허공개2004-261658호 (2004. 9. 24 공개)Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-261658 (published on September 24, 2004)

비특허문헌1: Effect of VOC loading on the ozone removal efficiency of activated carbon filters, T.A. Metts, S.A. Batterman, Chemosphere, 2006 Jan;62(1):34-44 Non-Patent Document 1: Effect of VOC loading on the ozone removal efficiency of activated carbon filters, T.A. Metts, S.A. Batterman, Chemosphere, 2006 Jan; 62 (1): 34-44

본 발명의 목적은 공기중 오염물질, 특히 휘발성 유기화합물, 이산화탄소 및 산화질소의 제거에 우수한 효과를 나타내는 친환경 흡수재를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an environmentally friendly absorbent material exhibiting excellent effects on the removal of airborne pollutants, particularly volatile organic compounds, carbon dioxide and nitrogen oxides.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 전기방사에 의해 제조된 나노섬유를 포함하며, 상기 나노섬유는 플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자를 포함하는 것인 공기중 오염물질 제거용 흡수재를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nanofiber, comprising: nanofibers produced by electrospinning, wherein the nanofiber includes a fly ash and a polymer for forming a nanofiber, Thereby providing a shock absorber.

상기 플라이애쉬는 50 내지 500nm의 평균 입경을 갖는 것일 수 있다.The fly ash may have an average particle diameter of 50 to 500 nm.

상기 플라이애쉬는 흡수재 총 중량에 대하여 10 내지 50중량%로 포함될 수 있다.The fly ash may be contained in an amount of 10 to 50% by weight based on the total weight of the absorbent material.

상기 나노섬유 형성용 고분자는 폴리우레탄 또는 폴리아미드인 것이 바람직하다.The polymer for forming nanofibers is preferably polyurethane or polyamide.

상기 흡수재는 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, CaCO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.The absorbent material may further include an additive selected from the group consisting of a mixture of SiO 2, TiO 2, ZnO, Al 2 O 3, CaCO 3 and mixtures thereof.

상기 나노섬유는 50nm 이상 1000nm 미만의 평균직경을 갖는 것일 수 있다.The nanofibers may have an average diameter of 50 nm or more and less than 1000 nm.

상기 나노섬유는 3차원적으로 불규칙적이고 불연속적으로 배열되어 웹을 형성할 수 있다.The nanofibers are three-dimensionally irregularly and discontinuously arranged to form a web.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자를 포함하는 나노섬유 형성용 조성물을 제조하는 단계; 그리고 상기 나노섬유 형성용 조성물을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 공기중 오염물질 제거용 흡수재의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for forming nanofibers, comprising: preparing a composition for forming nanofibers including fly ash and a polymer for forming nanofibers; And preparing nanofibers by electrospinning the composition for forming nanofibers. The present invention also provides a method of manufacturing an absorber for removing pollutants in the air.

상기 나노섬유 형성용 조성물은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, CaCO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.For the nano fiber forming composition may further include an additive selected from the group consisting of a mixture of SiO 2, TiO 2, ZnO, Al 2 O 3, CaCO 3 and mixtures thereof.

상기 나노섬유 형성용 조성물은 300 내지 700cP의 점도를 갖는 것일 수 있다.The composition for forming nanofibers may have a viscosity of 300 to 700 cP.

상기 전기방사는 20 내지 3,500V/㎝의 전기장 인가하에 실시될 수 있다.The electrospinning may be conducted under an electric field of 20 to 3,500 V / cm.

상기 전기방사는 나노섬유 형성용 조성물을 0.25 내지 1.5l/hr의 방출속도로 방출하여 실시될 수 있다.The electrospinning can be carried out by releasing the composition for forming nanofibers at a release rate of 0.25 to 1.5 l / hr.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 상기한 흡수재를 포함하는 공기필터를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an air filter including the above-described absorber.

상기 공기필터는 기재 필터 및 상기 필터의 적어도 일면에 위치하는, 상기한 흡수재를 포함할 수 있다.The air filter may include a base material filter and the absorber described above located on at least one side of the filter.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 상기한 흡수재를 포함하는 자동차 내부순환용 공기필터를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an air filter for circulating the interior of an automobile including the above absorbent material.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명에 따른 흡수재는 공기중 오염물질, 특히 휘발성 유기화합물, 이산화탄소 및 산화질소의 제거에 우수한 효과를 나타낸다. 또한 상기 흡수재는 플라이애쉬를 2차 정제 처리 작업없이 이용함으로써 친환경성 자원 재활용을 통한 대기중 오염물질 저감 기술이다. 또한, 불연성 재료를 이용하기 때문에 화재시 유해가스 등으로 인한 질식사고를 방지할 수 있다. The absorber according to the present invention exhibits excellent effects on the removal of pollutants in the air, especially volatile organic compounds, carbon dioxide and nitrogen oxide. In addition, the absorber is a technology for reducing pollutants in the air by recycling eco-friendly resources by using fly ash without second purification treatment. In addition, since the incombustible material is used, it is possible to prevent a suffocation accident caused by a harmful gas or the like in the event of a fire.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기중 오염물질 제거용 흡수재의 제조시 전기방사 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2a는 플라이애쉬에 대한 주사형 전자현미경(Field emission scanning electronic microscope, FE-SEM) 관찰사진이고, 도 2b는 부분 확대도이며, 도 2c는 플라이애쉬에 대한 에너지 분산형 X선 분광기(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy; EDS)를 이용한 원소 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예의 흡수재에 대한 FE-SEM 관찰사진이다.
도 4a는 실시예 1의 흡수재에 대한 투과전자 현미경 관찰사진(Transmission Electron Microscopy, TEM)이고, 도 4b는 EDS 원소 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 내지 4 및 비교예의 흡수재, 그리고 참고예로서 플라이애쉬에 대한 X선 회절 패턴을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 흡수재, 그리고 참고예로서 플라이애쉬를 열중량 분석기(thermogravimetric analysis; TGA)를 이용하여 열적변화의 특성을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 2의 흡수재를 이용하여 다양한 휘발성 유기 화합물에 대한 흡수 및 제거 효과를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1 내지 4 및 비교예의 흡수재에 대해 휘발성 유기 화합물에 대한 흡수 및 제거 효과를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 5에서 제조한 공기필터의 표면을 FE-SEM으로 관찰한 사진이다.
도 10은 실시예 2에서 제조한 흡수재의 이산화탄소 저감 효과를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 흡수재의 이산화탄소 저감 효과 측정을 위한 모의 실험실에서의 실험 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 12는 본 발명에 따른 흡수재에 있어서 플라이애쉬의 함량에 따른 이산화탄소 저감 효과를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view schematically showing an electrospinning process in the production of an absorber for removing contaminants in air according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a photograph of a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) observation of a fly ash, FIG. 2B is a partial enlarged view, FIG. 2C is an energy dispersive X-ray spectroscopy X-ray Spectroscopy (EDS).
3 is an FE-SEM photograph of the absorber of the comparative example.
FIG. 4A is a transmission electron microscope (TEM) image of an absorber of Example 1, and FIG. 4B is a graph showing an EDS elemental analysis result.
Fig. 5 is a graph showing the X-ray diffraction patterns of the absorbent materials of Examples 1 to 4 and Comparative Example and the fly ash as a reference example.
FIG. 6 is a graph showing the results of observing the characteristics of thermal changes using the absorbers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example, and the fly ash as a reference example using a thermogravimetric analysis (TGA).
7 is a graph showing the results of observing absorption and removal effects of various volatile organic compounds using the absorber of Example 2. FIG.
8 is a graph showing the results of evaluating the absorption and removal effects of volatile organic compounds on the shock absorbers of Examples 1 to 4 and Comparative Examples.
9 is a photograph of the surface of the air filter manufactured in Example 5, observed by FE-SEM.
10 is a graph showing a result of observing the carbon dioxide reduction effect of the absorber produced in Example 2. Fig.
11 is a schematic diagram schematically showing an experimental method in a simulation laboratory for measuring the carbon dioxide reduction effect of the absorber according to the present invention.
12 is a graph showing the results of observing the effect of carbon dioxide reduction according to the content of fly ash in the absorber according to the present invention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명은 공기중 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물, 산화질소 등과 같은 오염물질에 대해 뛰어난 흡착능을 갖는 플라이애쉬를 이용하고, 전기방사 공정을 통해 흡수재를 나노섬유화하여 오염물질에 대한 흡착 면적을 최대화함으로써 공기중 오염물질에 대해 현저히 개선된 제거 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다.The present invention utilizes fly ash having excellent adsorptivity for contaminants such as carbon dioxide, volatile organic compounds, nitrogen oxides and the like in the air and maximizes the adsorption area for contaminants by making the absorbent material nanofiber through an electrospinning process, Characterized by exhibiting a significantly improved removal effect on the contaminants.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기중 오염물질 제거용 흡수재는, 전기방사에 의해 제조된 나노섬유를 포함하며, 상기 나노섬유는 플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자를 포함한다.That is, an absorber for removing air pollutants according to an embodiment of the present invention includes nanofibers produced by electrospinning, and the nanofibers include fly ash and polymers for forming nanofibers.

구체적으로 상기 플라이애쉬(fly ash)는 발전소 등의 미분탄 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 미세한 석탄재로, SiO2, Al2O3 및 유리질을 주성분으로 하며, 이산화탄소를 직접 고정화할 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물, 산화질소 등의 오염물질에 대한 흡착 능력이 우수하다. Specifically, the fly ash is a fine coal ash collected from a flue gas of a pulverized coal boiler such as a power plant by a dust collector. The fly ash is mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3, and glass as well as being capable of directly fixing carbon dioxide , Carbon dioxide, volatile organic compounds, nitrogen oxides, and the like.

상기 플라이애쉬는 구상의 입자로 통상 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터의 입자직경을 갖는다. 그러나 플라이애쉬의 입자 직경이 지나치게 작을 경우 플라이애쉬끼리의 응집으로 고분자 나노 섬유내 균일한 분산이 어렵고, 입자 직경이 지나치게 클 경우 흡착능이 저하될 우려가 있으므로, 본 발명에서 사용가능한 플라이애쉬는 오염물질의 흡착능과 나노섬유 형성성을 고려하여 50 내지 500nm, 바람직하게는 50 내지 250nm의 평균 입경을 갖는 것이 좋다.The fly ash is a spherical particle and usually has a particle diameter of several micrometers to several hundreds of micrometers. However, when the particle diameter of the fly ash is too small, it is difficult to uniformly disperse in the polymer nanofiber due to agglomeration of the fly ash, and when the particle diameter is excessively large, the adsorption ability may be lowered. Therefore, And has an average particle diameter of 50 to 500 nm, preferably 50 to 250 nm in consideration of the adsorptivity of the nanofibers and the nanofiber forming property.

이와 같은 플라이애쉬는 흡수재 총 중량에 대하여 10 내지 90중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%로 포함될 수 있으며, 오염물질에 대한 제거 효과 및 나노섬유 형성성을 고려할 때 흡수재내에 10 내지 50중량%, 보다 더 바람직하게는 10 내지 20중량%의 함량으로 포함되는 것이 좋다.Such fly ash may be contained in an amount of 10 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, based on the total weight of the absorbent material. In consideration of the effect of removing contaminants and the formation of nanofibers, By weight, more preferably 10 to 20% by weight.

또한 상기 나노섬유 형성용 고분자로는 플라이애쉬와 함께 나노 섬유를 형성할 수 있는 것이라면 특별한 한정없이 사용가능하다. As the polymer for forming nanofibers, any material capable of forming nanofibers together with fly ash can be used without any particular limitation.

바람직하게는 통상의 유기용매에 불용성이어서 우수한 내화학성을 나타낼 뿐만 아니라 소수성을 가져 고습의 환경에서 수분에 의한 형태 변형의 우려가 없는 고분자를 사용하는 것이 좋으며, 그 구체적인 예로는 폴리우레탄(poly urethane, PU), 폴리아미드(NYLON 6), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole, PBO), 폴리벤즈이미다졸 (polybenzimidazole, PBI), 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 이중에서도 폴리우레탄 또는 폴리아미드가 큰 인장강도와 우수한 열 성형성을 가져 보다 우수한 흡수적인 탄성 효과를 나타낼 수 있으므로 바람직하다.It is preferable to use a polymer which is insoluble in ordinary organic solvents and exhibits excellent chemical resistance as well as a polymer which has hydrophobicity and is free from the possibility of morphological deformation due to moisture in a high humidity environment. Specific examples thereof include polyurethane, PU), polyamide (NYLON 6), polyimide (PI), polybenzoxazole (PBO), polybenzimidazole (PBI), polyamideimide (PAI), polyethylene terephthalate polyethyleneterephtalate, polyethylene (PE), polypropylene (PP), copolymers thereof or mixtures thereof. Among them, polyurethane or polyamide has a high tensile strength and excellent thermoformability It is preferable because it can exhibit an absorbing elastic effect superior to that.

또한 상기 나노섬유 형성용 고분자는 그 중량평균 분자량이 지나치게 낮을 경우 나노섬유의 강도특성이 저하될 우려가 있고, 반면, 고분자의 중량평균 분자량이 지나치게 높을 경우 전기방사 공정의 어려움으로 인해 나노섬유의 형성이 어렵다. 이에 따라 상기 흡수재가 최적화된 직경을 갖는 나노섬유를 포함하여 최적의 두께 및 다공도를 가져 보다 개선된 오염물질 흡착능을 나타내기 위해서는 상기 나노섬유 형성용 고분자가 30,000 내지 500,000g/mol의 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. When the weight average molecular weight of the polymer is too low, there is a possibility that the strength characteristics of the nanofiber may be degraded. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polymer is too high, This is difficult. Accordingly, in order for the absorbent material to exhibit an optimal thickness and porosity including nanofibers having an optimized diameter to exhibit improved pollutant-absorbing ability, the nanofiber-forming polymer has a weight average molecular weight of 30,000 to 500,000 g / mol .

상기 나노섬유는 상기한 플라이애쉬 및 나노섬유 고분자 외에 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물 또는 산화질소 등과 같은 공기중 오염물질에 대해 흡착능을 가진 통상의 흡착 기능 향상용 첨가제나 전기방사에 의한 나노섬유 형성에 유리한 통상의 첨가제, 또는 난연성 등 부가의 용도 향상을 위한 기타 첨가제를 더 포함할 수도 있다. In addition to the above-mentioned fly ash and nanofiber polymer, the nanofiber can be used as an additive for improving adsorption performance, which is capable of adsorbing pollutants in the air such as carbon dioxide, volatile organic compounds or nitrogen oxides, Or other additives for improving the use of additives such as flame retardancy.

구체적으로 흡착 기능 개선용 첨가제로는 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, CaCO3 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 이들 흡착 기능 개선용 첨가제는 오염물질에 대한 흡착능 및 나노섬유 형성성을 고려하여 전기방사용 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다.Specifically, the additive for improving the adsorption function may further include SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , CaCO 3, or a mixture thereof. These additives for improving the adsorption function are preferably contained in an amount of 10 to 50% by weight based on the total weight of the composition for electric discharge, in consideration of the adsorptivity to the contaminants and the nanofiber forming property.

또한 상기 나노섬유 형성을 위한 기능성 첨가제로는 경화제, 점결재, 통상의 흡수재 등을 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 나노섬유 형성용 고분자의 전구체 종류에 따라 적절히 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 아세트산이무수물, 피리딘, 톨루엔설폰산, 히드록시벤질알코올, 아미노페놀, 히드록시벤즈알데히드, 아미노벤조산 등을 사용할 수 있다. 상기 경화제의 함량은 전기방사용 조성물 중에 포함된 고분자 전구체의 함량에 따라 적절히 결정되는 것이 바람직하다.The functional additive for forming the nanofibers may further include a curing agent, a point binder, a conventional absorbent, and the like. The curing agent is preferably selected according to the kind of the precursor of the nanofiber forming polymer. Specifically, the curing agent is preferably selected from acetic anhydride, pyridine, toluene sulfonic acid, hydroxybenzyl alcohol, aminophenol, hydroxybenzaldehyde, aminobenzoic acid Can be used. It is preferable that the content of the curing agent is appropriately determined according to the content of the polymer precursor contained in the composition for use in electrospray.

이들 첨가제는 오염물질에 대한 흡착 효능을 저하시키지 않는 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 전기방사용 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다.These additives are preferably contained within a range that does not deteriorate the adsorption efficiency against the contaminants, and specifically, they are preferably contained in an amount of 10 to 50% by weight based on the total weight of the composition for use in the electric discharge.

상기와 같은 구성을 갖는 나노섬유는 전기방사에 의해 제조되는데, 전기방사시의 조건을 제어함으로써 나노섬유의 직경을 최대한의 오염물질 흡착 및 제거 효과를 얻을 수 있는 범위로 최적화할 수 있다. 이에 따라 상기 나노섬유는 50nm 이상 1000nm 미만, 바람직하게는 50 내지 500nm, 보다 바람직하게는 100 내지 400nm의 평균직경을 갖는 것일 수 있다.The nanofibers having the above-described constitution are produced by electrospinning. By controlling the condition of electrospinning, the diameter of the nanofibers can be optimized to the extent that the adsorption and removal effects of pollutants can be maximized. Accordingly, the nanofiber may have an average diameter of 50 nm or more and less than 1000 nm, preferably 50 to 500 nm, and more preferably 100 to 400 nm.

또한 상기 흡수재는 상기한 나노섬유가 3차원적으로 불규칙적인 형태로 불연속적으로 배열된 나노 웹의 형태를 가질수도 있다. 이때 상기 나노 웹은 나노섬유의 직경 및 밀도 조절을 통해 최대한의 오염물질 흡착 및 제거 효과를 나타내도록 최적화된 두께 및 다공도를 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 흡수재는 0.05 내지 0.2mm의 두께를 갖는 것일 수 있다. In addition, the absorber may have a nanofiber shape in which the nanofibers are arranged discontinuously in a three-dimensional irregular shape. At this time, the nanoweb may have an optimized thickness and porosity to exhibit the maximum pollutant adsorption and removal effect through controlling the diameter and density of the nanofibers. Specifically, the shock absorber may have a thickness of 0.05 to 0.2 mm.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기한 흡수재의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing the above-mentioned absorber.

상세하게는 상기 제조방법은 나노섬유 형성용 조성물을 제조하는 단계 및 상기 나노섬유 형성용 조성물을 전기방사하는 단계를 포함한다.Specifically, the manufacturing method includes preparing a composition for forming a nanofiber, and electrospinning the composition for forming a nanofiber.

먼저 나노섬유 형성용 조성물의 제조 단계는 앞서 설명한 플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자, 그리고 선택적으로 첨가제를 용매중에서 혼합함으로써 실시된다.First, the step of preparing the nanofiber forming composition is carried out by mixing the above-described fly ash and nanofiber forming polymer, and optionally additives in a solvent.

이때, 상기 혼합공정은 통상의 혼합공정에 따라 실시될 수 있으며, 플라이애쉬, 나노섬유 형성용 고분자 및 첨가제는 앞서 설명한 바와 동일하다.At this time, the mixing process may be performed according to a conventional mixing process, and the fly ash, the nanofiber forming polymer and the additive are the same as described above.

상기 용매로는 상기한 고분자를 용해시킬 수 있는 통상의 유기 용매라면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적으로는 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone), DMF(dimethyl formamide), DMAc(dimethyl acetamide), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(Tetrahydrofuran) 등을 사용할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it is a conventional organic solvent capable of dissolving the polymer. Specifically, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl formamide (DMF), dimethyl acetamide (DMAc), dimethyl sulfoxide (DMSO), and tetrahydrofuran (THF) can be used.

상기 유기용매는 전기방사용 조성물이 전기방사에 적절한 점도를 갖도록 하는 범위로 포함되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 전기방사용 조성물이 300 내지 700cP의 점도를 갖도록 하는 함량으로 포함될 수 있다.The organic solvent may be included in an amount such that the composition for the electrospray has an appropriate viscosity for electrospinning. Specifically, the composition for the electrospray may be included in an amount such that the composition has a viscosity of 300 to 700 cP.

이어서 상기에서 제조한 나노섬유 형성용 조성물을 전기방사하여 나노섬유를 제조한다.Then, the nanofiber-forming composition prepared above is electrospun to produce nanofibers.

상기 전기방사 공정은 상기한 나노섬유 형성용 조성물을 사용하는 것 외에는 통상의 전기방사 공정을 이용한 나노섬유의 제조방법에 따라 실시될 수 있다.The electrospinning process may be carried out according to a method of manufacturing nanofibers using a conventional electrospinning process, except that the composition for forming nanofibers is used.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 흡수재의 제조시 전기방사 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일 례일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.1 is a schematic view schematically showing an electrospinning process in the production of an absorber according to an embodiment of the present invention. 1 is only one example for explaining the present invention, but the present invention is not limited thereto.

도 1을 참조하여 설명하면, 나노섬유 형성용 조성물(20)이 보관된 용액 탱크(10)에서 정량 펌프를 이용하여 방사부로 상기 나노섬유 형성용 조성물을 일정량으로 공급하고, 상기 방사부의 방사노즐(30)을 통해 상기 나노섬유 형성용 조성물을 토출한 후 비산과 동시에 응고 및 경화된 나노섬유(50)를 형성하고, 추가적으로 이러한 응고된 나노섬유(50)를 이형 재료(releasing material), 예를 들면, 알루미늄 호일, 폴리에스테르 종이 등을 갖는 콜렉터(collector, 60)에서 집속시켜 섬유 집합체를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 1, in the solution tank 10 in which the nanofiber forming composition 20 is stored, a predetermined amount of the composition for forming nanofibers is supplied to a radiation part by using a metering pump, 30 to form the coagulated and hardened nanofibers 50 at the same time as the scattered nanofibers 50 are dispersed, and then the coagulated nanofibers 50 are further coated with a releasing material, for example, , An aluminum foil, a polyester paper, or the like, to produce a fiber aggregate.

이때 노즐을 통한 나노섬유 형성용 조성물의 방출 속도는 0.25 내지 1.5l/hr인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.25 내지 1.2l/hr이다. At this time, the release rate of the composition for forming nanofibers through the nozzle is preferably 0.25 to 1.5 l / hr, more preferably 0.25 to 1.2 l / hr.

또한, 고전압 발생부(40)에 의해 상기 방사부와 컬렉터 사이에 전기장이 인가되는데, 이때 인가되는 전기장의 세기가 지나치게 낮을 경우 전기방사용 조성물이 연속적으로 토출되지 않기 때문에 균일한 두께의 나노섬유를 제조하기 어렵고, 또한 방사된 후 형성된 나노섬유가 컬렉터에 원활하게 집속될 수 없기 때문에 섬유 집합체의 제조가 어렵다. 반면, 상기 전기장의 세기가 지나치게 높을 경우 나노섬유가 컬렉터에 정확하게 안착되지 않기 때문에 정상적인 형태를 갖는 섬유 집합체를 얻기 어렵다. 이에 따라 상기 방사부와 컬렉터 사이에 인가되는 전기장의 세기는 20 내지 3500V/㎝, 바람직하게는 2000 내지 3000V/㎝인 것이 좋다. When the intensity of the electric field applied at this time is too low, the electric discharge composition is not continuously discharged, so that the nanofiber having uniform thickness can be used. And it is difficult to produce a fibrous aggregate because the nanofibers formed after spinning can not be smoothly focused on the collector. On the other hand, when the electric field strength is too high, it is difficult to obtain a fiber aggregate having a normal shape because the nanofibers are not accurately placed on the collector. Accordingly, the intensity of the electric field applied between the radiation part and the collector is preferably 20 to 3500 V / cm, and more preferably 2000 to 3000 V / cm.

또한 상기 방사공정은 상온에서, 30 내지 40%의 습도하에 실시되는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the spinning process is performed at room temperature and at a humidity of 30 to 40%.

상기 방사공정을 통해 균일한 섬유 직경, 구체적으로는 50nm 이상 1000nm 미만의 평균직경을 갖는 나노섬유가 제조되며, 상기 나노섬유는 콜렉터 위에 랜덤하게 배열되어 나노섬유가 3차원적으로 불규칙하고 불연속적으로 배열된 섬유 집합체, 즉 웹을 형성할 수도 있다.Through the spinning process, nanofibers having a uniform fiber diameter, specifically an average diameter of 50 nm or more and less than 1000 nm, are produced, and the nanofibers are randomly arranged on the collector so that the nanofibers are three-dimensionally irregular and discontinuous To form an ordered fibrous assembly, i. E., A web.

상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 흡수재는, 전기방사에 의해 형성된 나노섬유 또는 이들 나노섬유가 3차원 적으로 불규칙하고 불연속적으로 배열된 나노섬유의 웹을 포함한다. 또한 상기 나노섬유는 나노섬유 형성용 고분자와 함께 플라이애쉬를 포함한다. 이와 같이 나노섬유화된 플라이애쉬를 포함함으로써 플라이애쉬 자체로 필름화된 흡수재에 비해 오염물질과의 접촉 면적이 현저히 증가되고, 그 결과로 현저히 개선된 오염물질의 흡착능 및 제거능을 나타낼 수 있다.The absorber produced by the above-mentioned production method includes a nanofiber formed by electrospinning or a nanofiber web in which these nanofibers are three-dimensionally irregularly and discontinuously arranged. The nanofibers include fly ash together with the nanofiber forming polymer. By including the nanofibrous fly ash as described above, the area of contact with the pollutant is significantly increased as compared with the absorbent material filmed by the fly ash itself, and as a result, it can exhibit remarkably improved adsorbability and elimination ability of the pollutant.

또한, 상기 흡수재는 그 자체로 이용될 수도 있고, 복합재의 형태로 이용될 수도 있다. 구체적으로는 통상의 필터를 기재로 하여 필터 위에 형성될 수도 있다. In addition, the absorber may be used in its own form or in the form of a composite material. Specifically, it may be formed on a filter using a conventional filter as a base material.

본 발명에 따른 흡수재는 나노섬유내 전도성을 갖는 플라이애쉬를 포함함으로써 전도도를 나타내며, 고분자만으로 이루어진 나노섬유에 비해 개선된 기계적 강도를 갖는다. 흡수재의 전도도 및 기계적 강도는 플라이애쉬의 사용량에 의존하는데, 구체적으로는 0.1 내지 0.7ms/m의 전기전도도 및 2 내지 10MPa의 기계적 강도를 나타낸다.The absorber according to the present invention exhibits conductivity by including a fly ash having conductivity in the nanofiber, and has an improved mechanical strength as compared with a nanofiber composed of only a polymer. The conductivity and the mechanical strength of the absorber depend on the amount of fly ash used, specifically the electrical conductivity of 0.1 to 0.7 ms / m and the mechanical strength of 2 to 10 MPa.

본 발명에 따른 흡수재는 플라이애쉬를 2차 정제 처리 작업없이 이용함으로써 친환경성 자원 재활용을 통한 대기중 오염물질 저감 기술로, 공기중의 오염물질, 이중에서도 특히 휘발성 유기화합물, 이산화탄소 및 산화질소 제거에 우수한 효과를 나타내는 동시에 불연성 재료를 이용하기 때문에 화재시 유해가스 등으로 인한 질식사고를 방지할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 흡수재는 흡입필터 등의 필터류, 천정재, 자동차 캐빈(cabin)내의 계기판, 트림 등의 내부 시트 등의 자동차 부품에 적용될 수 있으며, 특히 자동차 실내 이산화탄소 저감용 흡수재 또는 자동차 내부 순환용 공기필터로서 유용하다. The absorber according to the present invention is a technology for reducing pollutants in the air through the recycling of eco-friendly resources by using fly ash without the second purification treatment, and it is possible to remove pollutants in air, especially volatile organic compounds, carbon dioxide and nitrogen oxides It shows excellent effect and uses noncombustible material, so it is possible to prevent the occurrence of suffocation due to noxious gas in case of fire. Accordingly, the absorber according to the present invention can be applied to automobile parts such as filters such as a suction filter, a ceiling material, an instrument panel in an automobile cabin, and an inner sheet such as a trim. Especially, And is useful as an air filter for air.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예 1Example 1

용매로서 디메틸포름아미드(DMF)와 메틸에틸케톤(MEK)의 혼합용매(혼합부피비 5:5) 10ml중에 폴리우레탄 수지 90중량% 및 평균직경 250nm 이하의 플라이애쉬 10중량%를 혼합하여 나노섬유 형성용 조성물을 제조하였다. 90% by weight of a polyurethane resin and 10% by weight of fly ash having an average diameter of 250 nm or less in 10 ml of a mixed solvent of dimethylformamide (DMF) and methyl ethyl ketone (MEK) (mixing volume ratio 5: 5) Lt; / RTI >

제조한 나노섬유 형성용 조성물을 용액탱크에 이송한 후 이를 정량 기어펌프를통해 전기장이 20V/㎝로 인가된 방사챔버로 공급하여 방사하였다. 이때 나노섬유 형성용 조성물의 공급량은 25ml/min 이었다. The prepared nanofiber forming composition was transferred to a solution tank, and then supplied to a spinning chamber having an electric field of 20 V / cm through a metering gear pump to be spun. At this time, the supply amount of the composition for forming nanofibers was 25 ml / min.

상기 전기방사의 결과로 평균직경 250nm의 나노섬유를 포함하는 흡수재를 제조하였다.
As a result of the electrospinning, an absorber comprising nanofibers having an average diameter of 250 nm was prepared.

실시예 2 내지 4Examples 2 to 4

나노섬유 형성용 조성물에 포함되는 플라이애쉬의 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 다양하게 변화시켜 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 흡수재를 제조하였다.
An absorbent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of fly ash contained in the composition for forming a nanofiber was varied as shown in Table 1 below.

비교예 Comparative Example

나노섬유 형성용 조성물의 제조시 플라이애쉬를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 흡수재를 제조하였다. An absorber was prepared in the same manner as in Example 1 except that fly ash was not used in the preparation of the nanofiber forming composition.

고분자
(중량%)
Polymer
(weight%)
플라이애쉬
(중량%)
Fly ash
(weight%)
점도(cP)Viscosity (cP)
실시예 1Example 1 폴리우레탄 수지
(90)
Polyurethane resin
(90)
플라이애쉬
(10)
Fly ash
(10)
422422
실시예 2Example 2 폴리우레탄 수지
(70)
Polyurethane resin
(70)
플라이애쉬
(30)
Fly ash
(30)
462462
실시예 3Example 3 폴리우레탄 수지
(50)
Polyurethane resin
(50)
플라이애쉬
(50)
Fly ash
(50)
508508
실시예 4Example 4 폴리우레탄 수지
(30)
Polyurethane resin
(30)
플라이애쉬
(70)
Fly ash
(70)
539539
비교예Comparative Example 폴리우레탄 수지
(100)
Polyurethane resin
(100)
-- 412412

상기 표 1에서 나노섬유 형성용 조성물의 점도는 점도측정기를 이용하여 측정하였다.In Table 1, the viscosity of the composition for forming nanofibers was measured using a viscosity meter.

시험예 1: 흡수재의 물성 평가Test Example 1: Evaluation of physical properties of an absorber

상기 실시예에서 사용되는 플라이애쉬, 그리고 비교예 및 실시예 1에서 제조한 흡수재를 원소분석기 및 투과전자현미경을 이용하여 분석 및 관찰하였다. 그 결과를 도 2a 내지 4b에 나타내었다.The fly ash used in the above examples, and the comparative example and the absorber prepared in Example 1 were analyzed and observed using an elemental analyzer and a transmission electron microscope. The results are shown in Figs. 2A to 4B.

도 2a는 플라이애쉬에 대한 주사형 전자현미경(Field emission scanning electronic microscope, FE-SEM) 관찰사진이고, 도 2b는 그 부분 확대도이며, 도 2c는 플라이애쉬에 대한 에너지 분산형 X선 분광기(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy; EDS)를 이용한 원소 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3은 비교예의 흡수재에 대한 주사형 전자현미경(FE-SEM) 관찰사진이다. 또한 도 4a는 실시예 1의 흡수재에 대한 투과전자 현미경 관찰사진(TEM)이고, 도 4b는 EDS 원소 분석결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 2A is a photograph of a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) observation of a fly ash, FIG. 2B is a partially enlarged view thereof, FIG. 2C is an energy dispersive X-ray spectrometer Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Fig. 3 is a scanning electron microscope (FE-SEM) observation image of the shock absorber of the comparative example. 4A is a TEM (transmission electron microscope) photograph of the absorber of Example 1, and FIG. 4B is a graph showing the results of EDS elemental analysis.

상기한 측정 결과들로부터, 본 발명에 따른 흡수재는 나노스케일의 섬유를 포함하며, 상기 나노섬유에는 플라이애쉬가 포함되어 있음을 확인하였다.From the above measurement results, it was confirmed that the absorber according to the present invention includes nanoscale fibers, and the nanofibers include fly ash.

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 흡수재, 그리고 참고예로서 플라이애쉬에 대하여 X선 회절(X-ray Diffraction, XRD) 패턴을 관찰하고 그 결과를 도 5에 나타내었다.X-ray diffraction (XRD) patterns were observed on the absorbers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example and fly ash as a reference example, and the results are shown in FIG.

도 5에 나타난 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 흡수재는 폴리우래탄의 나노섬유 내에 플라이애쉬가 포함됨으로써 기지의 폴리우레탄 구조와 비교하여 구조변화가 이루어졌음을 확인할 수 있다.From the results shown in FIG. 5, it can be confirmed that the absorbent materials of Examples 1 to 4 according to the present invention had fly ash contained in the nanofibers of the polyurethane, so that the structure was changed compared with the known polyurethane structure.

또한 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 흡수재, 그리고 참고예로서 플라이애쉬를 열중량 분석기(thermogravimetric analysis; TGA)를 이용하여 열적변화의 특성을 분석하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.The characteristics of the thermal changes were analyzed by using a thermogravimetric analysis (TGA) for the absorbers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples and for fly ash as a reference example. The results are shown in Fig.

도 6에 나타난 바와 같이, 온도변화에 따라 중량감소 즉 무게변화가 나타났음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the weight decrease, that is, the weight change, is caused by the temperature change.

또한 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 나노섬유에 대하여 점도측정기 및 인장강도 측정기을 이용하여 전도도 및 기계적 강도를 각각 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Conductivities and mechanical strengths of the nanofibers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples were measured using a viscometer and a tensile strength meter, respectively. The results are shown in Table 2 below.

전도도(ms/m)Conductivity (ms / m) 기계적 강도(MPa)Mechanical strength (MPa) 실시예 1Example 1 0.2480.248 8.18.1 실시예 2Example 2 0.3360.336 7.27.2 실시예 3Example 3 0.4450.445 4.14.1 실시예 4Example 4 0.520.52 3.23.2 비교예Comparative Example 0.1570.157 6.76.7

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 플라이애쉬의 함량이 증가할수록 전도도가 증가한 반면, 기계적 강도는 감소하였다. 또한 폴리우레탄 나노섬유만으로 이루어진 비교예의 흡수재와 비교시 플라이애쉬의 포함으로 전도도는 향상되었지만, 기계적 강도 면에서는 플라이애쉬의 함량이 일정 수준 이상으로 포함될 경우 오히려 감소됨을 확인할 수 있다.
As shown in Table 2, as the fly ash content increased, the conductivity increased while the mechanical strength decreased. In addition, the conductivity is improved by the inclusion of fly ash as compared with the comparative example of the absorbent material comprising only the polyurethane nanofiber, but it can be confirmed that the mechanical strength is reduced when the fly ash content is higher than a certain level.

시험예 2: 흡수재의 휘발성 유기 화합물에 대한 흡수 및 제거 효과 평가Test Example 2 Evaluation of Absorption and Removal Efficiency of Volatile Organic Compounds

본 발명에 따른 흡수재의 휘발성 유기 화합물에 대한 흡수 및 제거 효과를 평가하기 위하여, 상기 실시예 2에서 제조한 흡수재를 다양한 종류의 휘발성 유기 화합물을 포함하는 반응기내에 1 시간 동안 놓아둔 후 반응기내 휘발성 유기 화합물의 감소 정도를 측정하였다. 동일한 실험과정을 3회 반복실시하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.In order to evaluate the absorption and removal effects of the absorber according to the present invention on the volatile organic compound, the absorber prepared in Example 2 was placed in a reactor containing various kinds of volatile organic compounds for 1 hour, The degree of reduction of the compound was measured. The same experimental procedure was repeated three times. The results are shown in Fig.

도 7에 나타난 바와 같이, 실시예 2에서 제조된 흡수재는 반복적인 실험을 통해 다양한 휘발성 유기 화합물에 대해 흡수 및 제거 효과를 나타내었다.
As shown in FIG. 7, the absorbing material prepared in Example 2 exhibited absorption and removal effects on various volatile organic compounds through repeated experiments.

상기와 동일한 방법으로 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 흡수재에 대해서도 휘발성 유기 화합물에 대한 흡수 및 제거 효과를 평가하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.In the same manner as described above, the absorption and removal effects of volatile organic compounds were also evaluated for the absorbent materials prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples. The results are shown in Fig.

도 8에 나타난 바와 같이, 플라이애쉬를 포함하는 실시예 1 내지 4의 흡수재는 고분자만으로 이루어진 비교예의 흡수재에 비해 우수한 휘발성 유기화합물 제거 효과를 나타내었으며, 특히 플라이애쉬를 10중량% 및 20중량%로 포함하는 실시예 1 및 2의 흡수재는 비교예에 비해 3배 이사의 흡수효율을 나타내었다. 이 같은 결과는 전기방사 공정에 의한 흡수재의 비표면적 증대와 흡수능력이 우수한 플라이애쉬의 적용으로 인한 것이다.
As shown in FIG. 8, the absorbent materials of Examples 1 to 4 including fly ash showed excellent volatile organic compound removal effect as compared with the absorbent material of Comparative Example made of only polymer, and in particular, the fly ash was contained at 10% by weight and 20% by weight The absorbing materials of Examples 1 and 2, which were included, exhibited the absorption efficiency of three times of moving compared to the comparative example. This result is due to the application of the fly ash, which has excellent absorptive surface area and absorption ability by the electrospinning process.

실시예 5Example 5

상기 실시예 2에서 제조한 나노섬유의 웹을 에어컨용 필터 위에 라미네이팅하여 기재필터의 일면에 흡수재가 위치하는 공기필터를 제조하였다.The web of nanofibers prepared in Example 2 was laminated on an air-conditioner filter to produce an air filter having an absorber on one side of the base filter.

제조한 공기필터의 표면을 FE-SEM으로 관찰하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.The surface of the manufactured air filter was observed by FE-SEM. The results are shown in Fig.

도 9에 나타난 바와 같이, 플라이애쉬를 포함하는 미세한 나노섬유가 거미줄형의 구조로 기재필터 위에 형성되어 있음을 확인할 수 있으며, 이로부터 휘발성 유기화합물, 산화질소 및 이산화탄소에 대해 보다 우수한 흡수력을 나타냄을 예상할 수 있다.
As shown in FIG. 9, it can be seen that fine nanofibers including fly ash are formed on the base filter in a spider-like structure, and this shows better absorbency against volatile organic compounds, nitrogen oxides and carbon dioxide Can be expected.

시험예 3: 흡수재의 이산화탄소 저감 효과 평가Test Example 3: Evaluation of carbon dioxide reduction effect of the absorber

본 발명에 따른 흡수재의 이산화탄소 저감효과를 평가하기 위하여 상기 실시예 5에서 제조한 공기필터를 차량내 에어컨에 장착하고, 3인이 탑승한 상태에서 50분동안 주행을 실시한 후 차량내 이산화탄소의 농도 변화를 관찰하였다.In order to evaluate the carbon dioxide reduction effect of the absorber according to the present invention, the air filter manufactured in Example 5 was mounted on the air conditioner in the vehicle, and after running for 50 minutes while the three persons were aboard, the concentration of carbon dioxide Respectively.

그 결과, 실험전 차량내 이산화탄소의 농도가 4000ppm 이었으나, 이후 2000ppm으로 감소함을 확인하였다.
As a result, it was confirmed that the concentration of carbon dioxide in the vehicle before the experiment was 4000 ppm, but then decreased to 2000 ppm.

또한 상기 실시예 2에서 제조한 흡수재의 이산화탄소 저감 효과를 종래 흡수재와의 비교 평가하였다. 이때 효과 비교를 위하여 종래 흡수재로서 제올라이트, 활성탄 및 플라이애쉬를 사용하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다. The carbon dioxide reducing effect of the absorbent prepared in Example 2 was compared with the conventional absorbent. At this time, zeolite, activated carbon and fly ash were used as conventional absorbent materials for comparison of effects. The results are shown in Fig.

도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수재는 종래 흡수재들과 비교하여 단시간에 현저히 우수한 이산화탄소 저감효과를 나타내었다.
As shown in FIG. 10, the absorbing material according to the present invention showed remarkably excellent carbon dioxide reducing effect in a short time as compared with the conventional absorbing materials.

추가적으로, 플라이애쉬를 흡수재 총 중량에 대하여 60중량%로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 흡수재를 제조하고, 도 11에 나타난 바와 같이 전기 차량 실내에서와 같은 조건으로 제작한 이산화탄소 저감 효과 평가 모의 실험실 내에 상기에서 제조한 흡수재를 위치시킨 후, 경과시간에 따른 CO2 저감 효과를 관찰하였다. 동일한 방법으로 2회 반복실시하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. In addition, an absorbent material was prepared in the same manner as in Example 1 except that fly ash was used in an amount of 60% by weight based on the total weight of the absorbent material, and as shown in FIG. 11, Evaluation of CO 2 Reduction Effectiveness The CO 2 reduction effect was observed according to elapsed time after placing the absorber prepared in the simulation room. The same procedure was repeated twice, and the results are shown in Table 3 below.

구분division CO2 주입 후 경과시간Elapsed time after CO 2 injection 0분0 minutes 5분5 minutes 10분10 minutes 15분15 minutes 20분20 minutes 25분25 minutes 30분30 minutes CO2 농도
(ppm)
CO 2 concentration
(ppm)
1회측정One measurement 48944894 36383638 33263326 32323232 32213221 32063206 32053205
2회측정2 measurements 32383238 29642964 27962796 27412741 27212721 -- --

상기 표 3에 나타난 바와, CO2 주입 후 시간의 경과에 따라 CO2 의 농도가 현저하게 감소되었다.As shown in Table 3, the concentration of CO 2 was remarkably decreased with the passage of time after CO 2 injection.

또한, 흡수재의 제조시 플라이애쉬의 함량을 흡수재 총 중량에 대하여 40중량% 및 60중량%로 다양하게 변경시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 흡수재를 제조하고, 이를 도 11에 나타난 것과 방법으로 실시하여 흡수재내 플라이애쉬 함량에 따른 CO2 저감효과를 비교 평가하였다. 그 결과를 도 12에 나타내었다. In addition, an absorber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of fly ash was variously changed to 40 wt% and 60 wt% with respect to the total weight of the absorber in the production of the absorber, 11, the CO 2 reduction effect of the fly ash content in the absorber was compared and evaluated. The results are shown in Fig.

도 12에 나타난 바와 같이, 플라이애쉬의 함량이 높을수록 단시간내 보다 우수한 CO2 저감효과를 나타내었다. As shown in FIG. 12, the higher the fly ash content, the better the CO 2 reduction effect than the shorter time.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

10 탱크 20 나노섬유 형성용 조성물
30 방사 노즐 40 고전압 발생부
50 나노섬유 60 콜렉터
100 전기방사 장치
10 TANK 20 NANO FIBER FORMING COMPOSITION
30 Spinning nozzle 40 High voltage generator
50 nanofiber 60 collector
100 electrospinning device

Claims (15)

전기방사에 의해 제조된 나노섬유를 포함하며,
상기 나노섬유는 플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자를 포함하는 것인 공기중 오염물질 제거용 흡수재.
And nanofibers produced by electrospinning,
Wherein the nanofibers include fly ash and polymers for forming nanofibers.
제1항에 있어서,
상기 플라이애쉬는 50 내지 500nm의 평균 입경을 갖는 것인 흡수재.
The method according to claim 1,
Wherein the fly ash has an average particle size of 50 to 500 nm.
제1항에 있어서,
상기 플라이애쉬는 흡수재 총 중량에 대하여 10 내지 50중량%로 포함되는 것인 흡수재.
The method according to claim 1,
Wherein the fly ash is contained in an amount of 10 to 50% by weight based on the total weight of the absorbent material.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유 형성용 고분자는 폴리우레탄 또는 폴리아미드인 흡수재.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer for forming nanofibers is polyurethane or polyamide.
제1항에 있어서,
상기 흡수재는 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, CaCO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것인 흡수재.
The method according to claim 1,
The absorbent material to the absorbent material comprises an additive selected from the group consisting of a mixture of SiO 2, TiO 2, ZnO, Al 2 O 3, CaCO 3 and mixtures thereof more.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 50nm 이상 1000nm 미만의 직경을 갖는 것인 흡수재.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofibers have a diameter of 50 nm or more and less than 1000 nm.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 3차원적으로 불규칙적이고 불연속적으로 배열되어 웹을 형성하는 것인 흡수재.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofibers are three-dimensionally irregularly and discontinuously arranged to form a web.
플라이애쉬 및 나노섬유 형성용 고분자를 포함하는 나노섬유 형성용 조성물을 제조하는 단계; 그리고
상기 나노섬유 형성용 조성물을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계
를 포함하는 공기중 오염물질 제거용 흡수재의 제조방법.
Preparing a composition for forming nanofibers including a fly ash and a polymer for forming nanofibers; And
The step of preparing nanofibers by electrospunning the composition for forming nanofibers
And removing the contaminant from the air.
제8항에 있어서,
상기 나노섬유 형성용 조성물은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, CaCO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것인 제조방법.
9. The method of claim 8,
The method of producing for the nano fiber forming composition further comprises an additive selected from the group consisting of a mixture of SiO 2, TiO 2, ZnO, Al 2 O 3, CaCO 3 and mixtures thereof.
제8항에 있어서,
상기 나노섬유 형성용 조성물은 300 내지 700cP의 점도를 갖는 것인 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the composition for forming nanofibers has a viscosity of 300 to 700 cP.
제8항에 있어서,
상기 전기방사는 20 내지 3,500V/㎝의 전기장 인가하에 실시되는 것인 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the electrospinning is carried out under application of an electric field of 20 to 3,500 V / cm.
제8항에 있어서,
상기 전기방사는 나노섬유 형성용 조성물을 0.25 내지 1.5l/hr의 속도로 방출하여 실시되는 것인 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the electrospinning is carried out by discharging the composition for forming nanofibers at a rate of 0.25 to 1.5 l / hr.
제1항에 따른 공기중 오염물질 제거용 흡수재를 포함하는 공기필터.An air filter comprising an absorber for removing pollutants in the air according to claim 1. 제13항에 있어서,
상기 공기필터는 기재 필터 및 상기 필터의 적어도 일면에 위치하는 상기 공기중 오염물질 제거용 흡수재를 포함하는 것인 공기필터.
14. The method of claim 13,
Wherein the air filter includes a base filter and an absorber for removing contaminants in the air located on at least one side of the filter.
제1항에 따른 공기중 오염물질 제거용 흡수재를 포함하는 자동차 내부순환용 공기필터.An air filter for circulating inside an automobile, comprising an absorber for removing pollutants in the air according to claim 1.
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KR20210151492A (en) 2020-06-05 2021-12-14 한국과학기술연구원 Adsorption filter for removing hydrogen sulfide comprising red mud, apparatus for removing hydrogen sulfide comprising the same and method for manufacturing same

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