KR20150044678A - 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 중의 수분을 제습하거나 가습하여 실내공기의 습도를 조절하고, 공기 중의 유해기체를 필터링 가능한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 항균기능을 가지는 금속이 첨착된 활성탄을 공기 중에서 열처리하여 비표면적이 증가된 활성탄을 만든 후, 비표면적이 증가된 활성탄을 수분을 흡수하거나 배출할 수 있는 다공성 필터에 코팅시켜 만든 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터에 관한 분야이다. 또한 상기 활성탄 필터를 바람직하게 제조하기 위한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 활성탄에 첨착된 항균성 금속이 공기 중에서 저온으로 열처리되면서 활성탄과 산화ㆍ환원반응을 지속적으로 진행되어 활성탄의 기공 내로 인입됨으로써, 활성탄은 산화되지 않고 활성탄의 비표면적은 증가되어 공기 중의 유해물질를 포함하는 유해기체를 보다 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있고, 항균성 금속을 활성탄에 첨착시킨 후 활성탄을 열처리할 때, 불활성 분위기에서 처리해야 하는 제조과정의 복잡성 및 경제적인 손실을 해결하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법{Air cleaning Carbon filter with function of humidification and manufacture method thereof}
본 발명은 공기 중의 수분을 제습하거나 가습하여 실내공기의 습도를 조절하고, 공기 중의 유해기체를 필터링 가능한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 항균기능을 가지는 금속이 첨착된 활성탄을 공기 중에서 열처리하여 비표면적이 증가된 활성탄을 만든 후, 비표면적이 증가된 활성탄을 수분을 흡수하거나 배출할 수 있는 다공성 필터에 코팅시켜 만든 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터에 관한 분야이다. 또한 상기 활성탄 필터를 바람직하게 제조하기 위한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터의 제조방법에 관한 분야이다.
활성탄은 환경 기능성 소재로서 비표면적과 미세기공이 잘 발달되어 있어 흡착능력 및 흡착속도가 우수할 뿐만 아니라 비표면적과 미세기공의 크기 및 구조를 그 사용목적에 따라 다양하게 변화를 줄 수 있어, 산업전반에 걸쳐 분리 및 정제, 용제 회수, 탈색을 위한 흡착제, 촉매 및 촉매 담체로서 널리 사용되고 있다. 현재 상업화되어 시판되고 있는 활성탄은 주로 야자각 (coconut shell), 톱밥 (saw dust), 석탄 (coal) 등을 원재료로 하여 제조되고 있으며 최근에는 왕겨, 볏짚 등과 같은 농업 부산물을 이용하거나 폐타이어나 커피폐기물과 같이 폐자원을 이용한 활성탄의 제조방법에 관한 특허들이 보고되고 있다.
아울러 종래의 공기정화와 가습을 동시에 하는 필터 제조방법으로는 일본특허 특개평 7-318117이 있다. 상기 종래기술은 기화식 가습제에 구리철사 등 금속과 탄소섬유 등을 이용하여 항균성 및 공기정화기능을 동시에 갖는 가습필터를 제조하였으나 이러한 방법으로 제조된 필터의 경우 구리가 수분에 의해 산화되는 문제가 있었다.
또한 국내공개특허 제10-2009-0067952호는 은 첨착 활성탄의 제조방법에 관한 것으로서, (a)활성탄을 질산은(AgNO3) 용액에 함침하는 단계; (b)상기 활성탄을 불활성 분위기 하에서 440~1200℃에서 1분~10시간 열처리하는 단계; 및 (c)상기 활성탄을 산소와 불활성 기체로 이루어진 혼합기체 분위기 하에서 200-800℃로 10분 내지 10시간 열처리함을 특징으로 하여 표면을 산화하는 단계;를 포함하는 구성을 하여, 종래의 산화제에 의한 화학적 처리방법을 거치지 않고, 물리적인 방법으로 활성탄 표면을 산화시켜 활성탄 표면에 은을 첨착시킴으로써, 액상처리용으로 사용하더라도 은이 용이하게 용출되지 않으며, 장기간 항균 효과가 지속되는 효과를 실현하였다.
하지만 상기 종래기술은 활성탄의 산화를 방지하기 위하여 불활성 분위기에서 열처리를 해야하는 문제가 발생하기 때문에, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 공기정화용 활성탄 필터에 관한 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 금속화합물을 활성탄에 첨착시켜 만든 공기정화용 활성탄 필터는 촉매기능, 흡착물질의 흡착량 조절, 흡착속도를 조절 또는 화학결합을 유도하기 위하여 금속화합물을 활성탄에 첨착시킨 것을 이용하였으나,
항균기능을 가지는 금속화합물을 활성탄에 첨착시킨 후 활성탄의 산화를 방지하기 위하여 불활성 분위기에서 열처리를 해야하는 문제가 발생하였고;
열처리 후에는 금속화합물이 활성탄의 기공을 막아 활성탄의 비표면적이 줄어들어 활성탄에 의한 공기정화능력이 저하되는 문제가 발생하였으며;
공기정화기능과 실내공기의 습도를 조절을 실현하기 위해서는, 항균기능을 가지는 금속산화물이 첨착된 활성탄 필터와 수분을 흡수ㆍ배출하는 기능을 가지는 다공성 필터를 별도로 구성해야 하는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
활성탄 60~99중량%에 항균성 금속 1~40중량%가 혼합됨으로써 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리한 후, 열처리한 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 만든 코팅제를 다공성 필터에 코팅시켜 만들어지는 공기정화용 활성탄 필터를 제시하고;
항균성 금속 1~40중량%와 활성탄 60~99중량%를 혼합하여 활성탄에 항균성 금속을 첨착시키는 첨착공정와; 상기 첨착공정 처리되어 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리하는 열처리공정와; 상기 열처리공정 처리된 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 코팅제를 만드는 코팅제 제조공정와; 상기 코팅제 제조공정 처리되어 만들어진 코팅제를 다공성 필터에 코팅시키는 코팅공정;를 포함하여 구성되는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 제조방법을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 활성탄 필터의 제조방법은 활성탄에 첨착된 항균성 금속이 공기 중에서 저온으로 열처리되면서 활성탄과 산화ㆍ환원반응을 지속적으로 진행되어 활성탄의 기공 내로 인입됨으로써, 활성탄은 산화되지 않고 활성탄의 비표면적은 증가되어 공기 중의 유해물질를 포함하는 유해기체를 보다 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있고, 항균성 금속을 활성탄에 첨착시킨 후 활성탄을 열처리할 때, 불활성 분위기에서 처리해야 하는 제조과정의 복잡성 및 경제적인 손실을 해결하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터의 제조방법을 나타내는 블럭도.
본 발명은 공기 중의 수분을 제습하거나 가습하여 실내공기의 습도를 조절하고, 공기 중의 유해물질를 포함하는 유해기체를 필터링 가능한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 활성탄 60~99중량%에 항균성 금속 1~40중량%가 혼합됨으로써 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리한 후, 열처리한 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 만든 코팅제를 다공성 필터에 코팅시켜 만들어지는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터에 관한 것이다.
또한 항균성 금속 1~40중량%와 활성탄 60~99중량%를 혼합하여 활성탄에 항균성 금속을 첨착시키는 첨착공정(S100)와; 상기 첨착공정(S100) 처리되어 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리하는 열처리공정(S200)와; 상기 열처리공정(S200) 처리된 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 코팅제를 만드는 코팅제 제조공정(S300)와; 상기 코팅제 제조공정(S300) 처리되어 만들어진 코팅제를 다공성 필터에 코팅시키는 코팅공정(S400);를 포함하여 구성되는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 본 발명의 활성탄은 활성탄소로 이루어진 일반적인 활성탄으로서, 항균성 금속의 첨착이 용이할 수 있도록 하고, 열처리된 후 바인더와 함께 혼합된 상태로 수분의 흡수 및 배출 기능을 가지는 다공성 필터에 용이하게 코팅될 수 있도록 입자상 형태의 것으로 이용되는 것이 바람직하다.
활성탄에 첨착되는 항균성 금속은 Zn, Cu, Ag와 같은 항균성을 가지는 일반적인 항균성 금속으로서, 입자성을 가지는 고형의 금속 또는 질산염, 황산염, 염화염 또는 탄산염 등과 같은 물질과 결합된 액형의 금속 등과 같은 어떠한 형태의 것을 이용하여도 무방하다.
또한 Zn, Cu, Ag와 같이 항균성을 가지는 항균성 금속의 첨착량은 활성탄 60~99중량%에 1~40중량%가 되는 양을 첨착하는 것이 좋으며, 바람직하게는 1~15중량%로 한다.
이때, 항균성 금속의 첨착량이 1중량% 미만이면 산화ㆍ환원 반응이 빠르게 진행되지 못하기 때문에 열처리 온도를 높이거나 열처리 시간을 길게 하여야 하기 때문에 경제성이 떨어지게 되며, 항균성 금속의 첨착량이 40중량%를 초과하면 과도하게 포함된 항균성 금속에 의하여 활성탄의 미세세공이 막혀 활성탄의 비표면적이 감소하여 공기 중의 유해기체 제거율이 떨어지게 된다.
아울러 항균성 금속을 포함하고 있는 활성탄은 일정의 온도에서 소정시간 동안 열처리를 한다. 열처리 온도는 첨착되는 항균성 금속의 종류에 따라 적절하게 설정하여야 한다.
이때, 활성탄에 첨착된 항균성 금속은 공기 중에서 열처리되는 동안 활성탄과 산화ㆍ환원반응을 지속적으로 진행함으로써, 활성탄의 표면에서 기공 내부로 인입되고, 항균성 금속의 내부로의 인입으로 인하여 활성탄의 비표면적은 증가되는 효과를 가진다.
상기와 연관하여, 활성탄은 탄소로 구성되기 때문에 열처리시에 고온(약 400℃ 초과)을 가하면 공기 중의 산소와 반응하여 산화되는 문제가 발생하고, 그 결과 종래에는 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 고온에서 열처리하기 위하여 산소가 차단된 불활성 분위기에서 진행해야 하는 문제가 발생하였으나, 본 발명은 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 저온에서 열처리하기 때문에 공기 중에서의 열처리가 가능한 효과를 실현하고, 항균성 금속을 활성탄 기공 내부로 인입시켜 활성탄의 비표면적을 증가시켜주는 효과를 실현하였으며, 비표면적이 증가된 활성탄으로 공기 중의 유해기체를 보다 효율적으로 제거할 수 있는 효과를 실현하였다.
아울러 열처리된 활성탄은 바인더 및 용제와 혼합된 코팅제로 만들어지고 수분의 흡수ㆍ배출능력을 가지는 다공성 필터에 코팅됨으로써, 본 발명에 의한 활성탄 필터가 항균성과 가습기능을 동시에 가질 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있도록 한다.
즉, 열처리한 활성탄은 코팅제에 10~50중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직하고, 열처리한 활성탄이 10중량% 미만으로 포함되면 제조완료된 활성탄 필터의 필터링 능력이 떨어지는 문제가 발생하고, 50중량%를 초과하여 포함되면 바인더 대비 활성탄의 조성이 과도하여 다공성 필터에 코팅되는 활성탄의 접착력이 떨어져 활성탄 입자가 날리는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 활성탄 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 열처리한 활성탄과 함께 코팅제에 혼합되는 바인더는 입자상의 활성탄을 다공성 필터에 접착시키기 위한 구성으로서, 활성탄과 혼합된 상태로 활성탄의 미세기공을 막지 않는 종류의 것을 이용할 수 있고, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티엔, 스티렌 아크릴로니트릴, 폴리메틸 메타아크릴, 폴리아세탈 또는 아크릴 에멀젼 중 어느 하나 이상의 것으로 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 바인더는 코팅제 전체의 0.1~ 40중량%, 바람직하게는 0.5~10중량%의 조성비로 혼합 사용된다. 바인더의 조성비가 0.1중량% 미만이면 활성탄이 다공성 필터에 잘 접착되지 않아 활성탄 입자가 날리게 되며, 바인더의 조성비가 40중량%를 초과하면 활성탄의 미세기공을 바인더가 막아 활성탄의 유해물질 필터링 효율이 떨어짐은 물론 제조완료된 활성탄 필터의 다공성 필터에 물을 흡수하는 것을 바인더가 방해하여 가습 특성이 저하되는 문제가 발생하기 때문에, 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.
아울러 코팅제에 포함되는 용제는 상기 바인더를 용이하게 용해시킬 수 있음과 동시에 열처리된 활성탄이 용이하게 분산될 수 있도록 하는 것이면 어떠한 종류의 것을 이용하여도 무방하나, 물 또는 알콜류 중 어느 하나 이상의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 용매의 조성비가 코팅제 전체의 10중량% 미만으로 혼합되면 코팅제의 점도가 지나치게 높아 다공성 필터에 대한 코팅제의 코팅이 원활하지 못한 문제가 발생하고, 70중량%를 초과하면 코팅제의 농도가 묽어지게 되어 코팅제에 포함된 활성탄의 밀도가 떨어져 제조완료된 활성탄 필터의 필터링 효과가 떨어지는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 열처리된 활성탄, 바인더 및 용제가 혼합되어 구성되는 코팅제는 조성물의 혼합시에 조성물들 간의 원활한 분산 혼합을 위하여 교반혼합하는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명에 의한 코팅제는 열처리된 활성탄, 바인더 및 용제와 더불어 활성탄의 분산을 용이하게 하기 위하여 분산제가 더 포함되는 구성을 할 수도 있고, 교반혼합 시에 생성되는 기포의 양을 줄이기 위하여 소포제가 더 포함되는 구성을 할 수도 있다. 이때, 코팅제에 혼합되는 분산제 또는 소포제는 코팅제 본연의 물성을 저해하지 않도록 코팅제에 포함되는 열처리된 활성탄 100중량부에 대하여 0.1~25중량부의 조성비를 유지하며 코팅제에 혼합되는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성의 코팅제가 코팅되는 다공성 필터는 본 발명에 의한 활성탄 필터가 가습기능을 가질 수 있도록 하기 위한 구성으로서, 수분을 흡수하거나 배출할 수 있는 능력을 가지고, 코팅제가 원활하게 코팅되고 코팅된 코팅제가 쉽게 떨어지지 않도록 코팅제와의 접착력을 가지며, 제조완료된 활성탄 필터의 형태를 형성할 수 있을 정도의 지지력을 가지는 것이면 어떠한 종류의 것을 이용하여도 무방하나, 물을 잘 흡수할 수 있는 친수성 성질을 가지고 있는 다공성 필터를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 친수성의 다공성 필터는 공기 중의 물을 흡수하거나 배출하여 자연 제습 및 가습을 시키는 효과를 발휘한다.
이때, 다공성 필터는 물티슈로 사용되는 펄프, 허니컴 형태의 종이지지체, 비스코스 레이온, 폴리비닐 아세틸계 스폰지 또는 초산 에틸 에스테르계 스폰지 등과 같은 것 중 어느 하나 이상의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
더불어 일반적인 가습기능을 위한 다공성 필터는 수분을 흡수하기 때문에 수분에 포함된 세균에 의하여 쉽게 오염되어 자주 교체를 해주어야 하고, 종래에는 다공성 필터의 세균에 의한 오염문제 때문에 공기정화를 위한 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 이용한 필터와 가습기능 수행을 위한 다공성 필터가 별도의 구성으로 분리되는 구성을 하였다.
하지만 본 발명에 의한 활성탄 필터는 가습기능을 가지는 다공성 필터를 지지체로 하여 가습기능을 수행하고, 코팅제에 포함된 활성탄에 첨착된 항균성 금속에 의한 항균력으로 다공성 필터에 대한 세균번식을 억제하는 기능을 수행하고, 코팅제에 포함된 활성탄을 통하여 공기 중의 유해기체를 정화하는 효과를 동시에 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 본 발명에 의한 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터의 제조방법은 항균성 금속 1~40중량%와 활성탄 60~99중량%를 혼합하여 활성탄에 항균성 금속을 첨착시키는 첨착공정(S100)와; 상기 첨착공정(S100) 처리되어 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리하는 열처리공정(S200)와; 상기 열처리공정(S200) 처리된 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 코팅제를 만드는 코팅제 제조공정(S300)와; 상기 코팅제 제조공정(S300) 처리되어 만들어진 코팅제를 다공성 필터에 코팅시키는 코팅공정(S400);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 첨착공정(S100)은 활성탄에 항균성 금속을 첨착시키는 과정으로서 일반적인 활성탄 첨착방법과 동일하게 수행가능하다.
아울러 열처리공정(S200)은 상기 첨착공정(S100) 처리되어 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리하는 과정으로서, 활성탄에 첨착된 항균성 금속을 안정화시킴과 동시에 항균성 금속이 활성탄과 산화ㆍ환원반응을 하며 활성탄의 기공 내부로 인입될 수 있도록 하는 공정이다.
즉, 항균성 금속을 포함하고 있는 활성탄은 150℃~400℃의 온도에서 1~5시간 동안 열처리된다. 열처리 온도는 첨착되는 항균성 금속의 종류에 따라 상기의 온도범위 내에서 적절하게 설정하여야 하고, 열처리 온도가 150℃ 미만일 경우 항균성 금속의 안정화가 미흡하고 항균성 금속이 활성탄의 기공 내부로 원활하게 인입되어 활성탄의 비표면적을 미흡하게 증가시킬 수 있고, 열처리 온도가 400℃를 초과할 경우 활성탄이 공기 중에서 산화되어 재가 되기 때문에 상기 범위 내의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 열처리 시간이 1시간 미만일 경우 항균성 금속과 활성탄 사이의 산화ㆍ환원 반응이 진행될 시간이 부족하여 활성탄의 비표면적이 넓어지지 않으며, 열처리 시간이 5시간을 초과할 경우 산화ㆍ환원 반응이 너무 진행되어 첨착활성탄의 수율이 낮아지는 현상이 발생된다.
이때, 열처리 분위기는 공기(air) 분위기에서 실시하는 것이 바람직한데, 열처리 분위기를 공기 중에서 수행하면, 활성탄에 첨착된 항균성 금속이 공기 중에서 열처리되는 동안 활성탄과 산화ㆍ환원반응을 지속적으로 진행함으로써 활성탄의 기공 내부로 침투되어 활성탄의 비표면적을 증가시켜 공기 중의 유해물질를 포함하는 유해기체를 보다 효율적으로 제거할 수 있는 효과를 실현한다.
또한 코팅제 제조공정(S300)은 상기 열처리공정(S200) 처리된 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 코팅제를 만드는 과정으로서, 바인더를 열처리된 활성탄에 혼합하여 활성탄이 다공성 필터에 코팅될 수 있도록 하기 위한 과정이다.
이때, 열처리공정(S200) 처리된 활성탄, 바인더 및 용제의 조성으로 구성된 코팅제는 혼합할 때에는 용제에 용해되지 아니하는 활성탄을 최대한 용제에 분산시키고, 일정의 점성을 가지는 바인더가 활성탄 입자에 골고루 묻을 수 있도록 하기 위하여 교반혼합하여 처리하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 설명한 바와 같이, 당업자의 판단에 따라 필요한 경우, 분산제 및 소포제를 코팅제에 더 혼합시킬 수 있다.
아울러 코팅공정(S400)은 상기 코팅제 제조공정(S300) 처리되어 만들어진 코팅제를 다공성 필터에 코팅시키는 과정으로서, 코팅제의 지지체 역할을 하고 수분의 흡수ㆍ배출 기능을 가지는 다공성 필터에 항균기능과 공기정화 기능을 가지는 코팅제를 코팅하는 과정이다.
이때, 코팅공정(S400)의 코팅방법은 피코팅물에 코팅제를 코팅하는 침적방법 또는 분사방법 등과 같은 일반적인 방법을 적절하게 이용할 수 있다.
또한 코팅공정(S400) 처리되어 코팅제가 코팅된 다공성 필터는 코팅제를 건조하기 위하여 건조공정이 더 처리될 수 있음은 자명할 것이다.
다음은 본 발명에 의하여 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터를 제조하는 바람직한 실시예 및 종래 방법에 의하여 활성탄 필터를 제조하는 비교예이다.
또한 하기 실시예는 본 발명에 의한 첨착공정(S100)와 열처리공정(S200)만을 우선 수행하여 유해기체 제거율을 시험하였고, 비교예 역시 본 발명의 첨착공정(S100)와 열처리공정(S200)와 대응하는 처리만을 수행하여 유해기체 제거율을 시험하였다.
15중량% Zn/AC(15중량% 아연 첨착 활성탄)를 제조한 후 Air 분위기 250℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
15중량% Zn/AC를 제조한 후 Air 분위기 300℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
15중량% Zn/AC를 제조한 후 Air 분위기 350℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
5중량% Zn/AC를 제조한 후 Air 분위기 350℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
[비교예 1]
15중량% Zn/AC를 제조한 후 N2 분위기 350℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
15중량% Cu/AC(15중량% 구리 첨착 활성탄)를 제조한 후 Air 분위기 250℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
15중량% Cu/AC를 제조한 후 Air 분위기 300℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
15중량% Cu/AC를 제조한 후 Air 분위기 350℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
5중량% Cu/AC를 제조한 후 Air 분위기 250℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
5중량% Cu/AC를 제조한 후 Air 분위기 300℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
5중량% Cu/AC를 제조한 후 Air 분위기 350℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
[비교예 2]
15중량% Cu/AC를 제조한 후 N2 분위기 250℃에서 2시간 열처리하여 활성탄을 제조한다.
[시험 1]
상기 실시예 1 내지 10에 의하여 제조된 활성탄의 비표면적을 평가하고, 유해기체 제거율을 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
이때, 유해기체 제거율을 산출하기 위한 시험은 실시예 및 비교예에 의한 0.1g의 활성탄 샘플을 5L 테들러백에 넣은 후 100 ppm 톨루엔 3L를 주입하여 2시간 후 검지관을 이용하여 흡착된 정도를 측정하였고, 그 측정값들을 활성탄 샘플을 넣지 않고 5L 테들러백에 100 ppm 톨루엔 3L를 주입하여 2시간 경과 후의 검지관 측정값과 비교하여 유해기체 제거율을 평가하였다.
구분
 열처리 분위기
 비표면적(m2/g) 유해기체 제거율(%)
실시예 1 공기 중 484.86 72
실시예 2 공기 중 515.95 77
실시예 3 공기 중 532.77 78
실시예 4 공기 중 754.38 86
비교예 1 질소 309.17 58
실시예 5 공기 중 546.65 79
실시예 6 공기 중 334.99 59
실시예 7 공기 중 298.17 65
실시예 8 공기 중 763.11 86
실시예 9 공기 중 790.47 87
실시예 10 공기 중 807.98 91
비교예 2 질소 447.55 69
[시험 2]
실시예 3 내지 5 및 10, 비교예 1, 2에서 제조된 활성탄 38g, 바인더 17g, 물 38g, 분산제 7.6g 및 소포제 3.8g을 혼합하여 강하게 교반하여 제조된 코팅제를 부직포에 코팅함으로써 활성탄 필터를 제작하여 성능시험을 행하였다.
활성탄 필터의 성능시험은 50cm × 50cm × 50cm 아크릴 챔버 내의 중앙이자 챔버 바닥에서 15cm 정도 떨어진 위치에 송풍팬을 설치하고, 상기 송풍팬 앞에 활성탄 필터를 끼워넣을 수 있게 아크릴 판으로 고정틀을 설치하였다. 상기 아크릴 고정틀에 10cm × 10cm 크기의 활성탄 필터를 끼워 넣고, 챔버를 닫은 후 챔버 내 톨루엔 농도를 10 ppm으로 맞춘 후 송풍팬을 가동시키면서 일정시간 동안 톨루엔 제거 실험을 진행하면서 검지관을 이용해 챔버 내의 톨루엔 농도를 측정하였다.
그 결과 30분 동안 유해기체 제거 효율은 다음의 표 2와 같다.
구분 유해기체 제거율(%)
실시예 3 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 87
실시예 4 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 91
비교예 1 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 76
실시예 5 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 86
실시예 10 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 95
비교예 2 활성탄으로 제조된 활성탄 필터 80
[결과]
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4에 의한 아연이 첨착되어 공기 중에서 열처리된 활성탄은 아연의 첨착농도에 따라 다소 차이는 있으나, 비교예 1에 의한 아연이 첨착되어 질소 분위기에서 열처리된 활성탄과 비교하여 비표면적이 확연히 넓은 것을 확인할 수 있고, 그에 따른 유해기체 제거율 역시 우수한 것을 알 수 있다.
또한 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 10에 의한 구리가 첨착되어 공기 중에서 열처리된 활성탄은 구리의 첨착농도에 따라 다소 차이는 있으나, 비교예 2에 의한 구리가 첨착되어 질소 분위기에서 열처리된 활성탄과 비교하여 비표면적이 넓은 것을 확인할 수 있고, 그에 따른 유해기체 제거율 역시 우수한 것을 알 수 있다.
또한 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 3 내지 5, 10에 의하여 제조된 활성탄 필터는 비교예 1, 2에 의하여 제조된 활성탄 필터와 비교하여, 유해기체 제거율이 우수한 것을 알 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
S100 : 첨착공정
S200 : 열처리공정
S300 : 코팅제 제조공정
S400 : 코팅공정

Claims (4)

  1. 활성탄 60~99중량%에 항균성 금속 1~40중량%가 혼합됨으로써 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리한 후, 열처리한 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 만든 코팅제를 다공성 필터에 코팅시켜 만들어진 것을 특징으로 하는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는,
    아크릴로니트릴 부타디엔 스티엔, 스티렌 아크릴로니트릴, 폴리메틸 메타아크릴, 폴리아세탈 또는 아크릴 에멀젼 중 어느 하나 이상의 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용제는,
    물 또는 알콜로 구성되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터.
  4. 항균성 금속 1~40중량%와 활성탄 60~99중량%를 혼합하여 활성탄에 항균성 금속을 첨착시키는 첨착공정(S100)와;
    상기 첨착공정(S100) 처리되어 항균성 금속이 첨착된 활성탄을 150~400℃의 온도로 1~5시간 동안 공기 중에서 열처리하는 열처리공정(S200)와;
    상기 열처리공정(S200) 처리된 활성탄 10~50중량%, 바인더 0.1~40중량% 및 용제 10~70중량%를 교반혼합하여 코팅제를 만드는 코팅제 제조공정(S300)와;
    상기 코팅제 제조공정(S300) 처리되어 만들어진 코팅제를 다공성 필터에 코팅시키는 코팅공정(S400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 가지는 공기정화용 활성탄 필터 제조방법.
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