KR20170068423A - 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 자연환기가 가능하면서 비나 바람, 미세오염원이나 병원균, 악취, 곤충의 유입을 차단할 수 있는 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호에 관한 것이다.
본 발명의 자연 환기형 멤브레인은 섬유 성형성 고분자 물질로 이루어지며, 방사되어 직경 3㎛ 미만의 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹; 및 상기 나노섬유 웹층의 일측면 또는 양측면에 적층되어 나노섬유 웹을 지지하는 다공성 기재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자연 환기형 멤브레인은 섬유 성형성 고분자 물질로 이루어지며, 방사되어 직경 3㎛ 미만의 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹; 및 상기 나노섬유 웹층의 일측면 또는 양측면에 적층되어 나노섬유 웹을 지지하는 다공성 기재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호에 관한 것으로, 특히 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 자연환기가 가능하면서 비나 바람, 미세오염원이나 병원균, 악취, 곤충의 유입을 차단할 수 있는 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호에 관한 것이다.
실내환기를 위해 창문을 개방할 경우, 먼지나 빗방울 등이 실내로 유입되는 것을 차단할 수 없어 창문을 개방하지 못하고 있다. 이러한 점을 해결하고자 시스템 창호가 개발되었다.
일반적으로 시스템 창호는 외부의 빛을 실내로 유입시키는 역할과 실내 공기를 적절히 환기시키는 역할을 수행하며, 닫힘 상태에서는 실내와 실외의 열 흐름을 차단시켜서 실내의 냉, 난방 효과를 유지하는 역할을 수행한다.
이러한 시스템 창호에서 실내를 환기시키고자 할 때는 창문을 열어서 자연 환기시키거나 또는, 별도의 강제환기장치에 의해 강제환기시키는 방법을 취하고 있는데, 일반 가정에서는 주로 전자의 방법이 이용되고 있다.
그러나, 창문을 열어 실내를 환기시키는 방법은 실외공기에 포함된 먼지나 각종 해충, 꽃가루 등의 오염물이 유입되는 문제점이 있으며, 비가 오거나 안개가 낀 날에는 창문을 개방하지 못해 바람직하지 않다. 이에 따라, 종래에는 창짝프레임의 일부분에 개폐가 가능한 환기장치를 설치하여 환기 및 단열이 가능하도록 하고 있다.
또한, 환기장치를 사용하지 않고 공기청정기 등을 사용하는 경우, 동력원이 필요하고, 충분한 환기가 이루어지지 못하는 문제가 있다.
종래에 한국 등록특허 제10-851436호 등에는 환기장치가 설치된 시스템 창호는 창호 프레임과 창호 프레임에 개폐 가능하게 설치되며, 윈도우 글라스를 지지하는 창짝 프레임을 포함한다.
상기 창짝 프레임의 일 종단에 강제환기장치가 설치되는 바, 이러한 강제환기장치는 구조가 복잡하고, 유지비용이 소요되는 문제가 있다.
또한, 강제환기장치 대신에 자연환기장치를 구비한 경우에는 한국 공개특허 제10-2007-21010호에 제안된 바와 같이 환기량이 높지 않고, 창짝 프레임과 일체로 설치되어 있어 교체가 용이하지 않으며, 구조가 복잡한 문제점이 있었다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2011-4319호에는 상기한 환기장치를 구비하는 시스템 창호의 문제점을 고려하여, 창문을 개방시켜 이루어지는 자연환기시 공기정화를 동시에 수행할 수 있고, 환기량이 높고, 필터의 교체가 용이한 시스템 창호를 제안하고 있다.
즉, 한국 공개특허공보 제10-2011-4319호에 제안된 시스템 창호는 벽체에 고정되는 창호 프레임; 상기 창호 프레임에 개폐 가능하게 장착되고, 다수의 수직 및 수평 창짝 프레임 및 상기 창짝 프레임에 고정된 윈도우 글라스를 포함하는 창짝 유니트; 상기 창호 프레임의 실외 대응 영역에 착탈 가능하게 장착된 필터 프레임; 및 상기 필터 프레임에 장착된 적어도 하나 이상의 필터를 포함하고 있다.
그러나, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2011-4319호에 제안된 시스템 창호는 필터는 필터 프레임에 착탈 가능하게 장착되며, 에어 필터와 집진 필터로 구성되고, 상기 에어 필터는 외부에서 유입되는 공기를 1차적으로 정화하고, 상기 집진 필터는 공기에 포함된 먼지를 걸러내는 역할을 한다.
그러나, 상기한 종래의 필터는 에어 필터와 집진 필터의 2종류의 필터를 조합하여 사용하는 것이므로 비용이 비싸지고 지지구조가 복합해지는 단점을 가지고 있으며, 초미세 오염원이나 병원균, 냄새 등을 차단하는 데는 한계를 가지고 있다. 또한, 항균 기능을 부여하고자 에어 필터에 고가의 항균 필터를 사용하는 경우 비용이 크게 증가하는 문제가 있다.
미세먼지란 대기 중 장기간 떠다니는 직경 10㎛ 이하의 미세한 먼지를 말하는데, 일반적으로 PM(particulate matter)10으로 표기한다. 입자가 2.5㎛ 이하인 경우는 극미세먼지(PM2.5)라고 부른다. 또한, 스모그는 PM 0.3~2.5이고, 화분은 20㎛의 크기를 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
미세먼지는 입자가 작기 때문에 기관지를 통해 폐포 깊숙이 침투하게 되어 천식이나 기관지염, 만성폐쇄성폐질환, 기관지확장증 등의 호흡기 질환을 악화시킬 수 있고, 아토피피부염 등을 유발할 수 있다.
노약자나 호흡기질환자인 경우, 미세먼지농도가 81 ㎍/㎥ 이상일 때는 장시간의 야외 활동을 자제하는 것이 좋다. 건강한 일반인의 경우에도 미세먼지 농도가 121 ㎍/㎥ 이상일 때는 장시간의 야외활동은 자제하고, 특히 미세먼지 농도가 201 ㎍/㎥ 이상일 때는 실외활동을 하지 않는 것이 좋다. 한국에서는 2015년 PM 2.5의 기준을 적용할 예정이다.
한편, 종래의 필터는 자연 채광이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
상기한 종래의 시스템 창호에 구비된 환기장치 또는 필터는 입자가 큰 미세먼지, 화분, 곤충 등을 차단하는 것은 가능하나, 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하기 위해서는 고가의 필터 내지는 항균 필터를 구비해야 하는 점을 고려하여, 항균 기능이 구비된 나노섬유 웹을 적용하면 저렴하고 간단한 자연 환기형 멤브레인이 구성될 수 있는 점을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 별도의 동력 없이도 자연환기가 가능하면서 비나 바람, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균, 박테리아 및 곤충의 유입을 차단할 수 있으며, 박막 구조로 구현될 수 있는 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 창문을 개방시켜 이루어지는 자연환기시 공기정화를 동시에 수행할 수 있고, 환기량이 높고, 필터의 교체가 용이한 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자연 환기형 멤브레인에 은 나노물질이나 천연물을 담지하여 항균기능을 부여할 수 있으며, 복합막 내부나 외부에 은사 또는 금속사 등으로 구성된 망이나 필라멘트를 사용하여 항균이나 멸균 기능을 부여할 수 있는 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 자연환기가 가능하면서 비나 바람, 미세오염원이나 병원균, 냄새, 곤충의 유입을 차단할 수 있는 자연 환기형 멤브레인이 부착된 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자연 채광이 이루어질 수 있도록 투명 또는 반투명한 자연 환기형 멤브레인 및 이를 이용한 시스템 창호를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 섬유 성형성 고분자 물질로 이루어지며, 방사되어 직경 3㎛ 미만의 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹; 및 상기 나노섬유 웹층의 일측면 또는 양측면에 적층되어 나노섬유 웹을 지지하는 다공성 기재를 포함하는 자연 환기형 멤브레인을 제공한다.
상기 다공성 기재는 부직포, 직포 등으로 구성되어 나노섬유 웹을 지지하는 강도 보강층으로 나노섬유의 물리적 특성을 보완하고, 취급성을 향상시킬 수 있는 소재로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
상기 다공성 기재는 예를 들어, 소수성 고분자 물질인 PET, PE, PP, PVC 등으로 구성된 부직포나 직포를 사용할 수 있으며, 상기 나노섬유 웹의 양측면에 적층되는 경우, 동일소재로 구성되거나 이종소재로 구성할 수 있다.
상기 자연 환기형 멤브레인은 실외측에 배치되는 막이 소수성 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 나노섬유 웹을 형성하기 위해 방사되는 나노섬유의 함량(평량)은 방사용액 전체를 기준으로 0.5 ~ 20gsm(gram per square meter) 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 0.5gsm 미만의 경우 지나친 박막으로 취급성에 문제가 있고, 20gsm을 초과할 경우 사용상의 문제점은 없으나 고가의 재료비로 인해 공정비용이 상승하며, 차압상승으로 인해 적절한 환기가 곤란하게 된다. 따라서, 용매에 용해되는 상기 고분자 물질의 양은 얻어지는 나노섬유의 평량을 고려하여 결정된다.
또한, 나노섬유 웹의 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛, 섬유직경은 0.05~3㎛로 구성되며 가능한 한 공기저항을 최소화할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 고분자 물질은 천연 고분자 또는 합성 고분자 물질을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 전기방사에 의해 나노섬유를 형성할 수 있는 고분자 물질이면 특별한 제한은 없다.
또한, 상기 나노섬유를 구성하는 고분자 물질로는 천연 및 합성 고분자 물질 중에 소수성 성질을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 대표적인 소수성 성질을 갖는 고분자 물질로는 PVDF, PVC, PC, PU, PMMA, PS, Nylon 중 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 나노섬유 웹은 항균성을 부여하도록 은나노 물질 또는 천연물을 담지할 수 있다.
항균성을 갖는 나노섬유 웹은 섬유성형성 고분자 물질 및 은(Ag) 금속염을 용매에 용해하여 방사용액을 제조한 후, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 형성하고, 얻어진 나노섬유 웹에 자외선(UV)을 조사하여 은나노 입자의 표면을 환원시키는 방법으로 제조할 수 있다.
상기 은나노 전구체 금속염으로 질산은, 황산은, 염화은을 사용할 수 있으며, 상기 용매는 디메칠포름아마이드(dimethylformamide, DMF)나 디메칠아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc), THF(tetrahydrofuran), MC(Methylene chloride), 개미산(Formic acid), 아세톤, 알콜류(alcohol) 등의 유기용매를 단독 혹은 복합화하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 나노섬유 웹을 형성할 때, 섬유 성형성 고분자 물질을 2종 이상 혼합하여 블렌드(blend) 방사를 할 수 있으며, 이때 용매는 사용하는 고분자 물질에 대해 상용성을 갖는 것을 선택하여 1종 내지는 2종 이상 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 전기방사는 전기방사(electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning), nozzle-less 방사방법, 상향식, 하향식 등의 다양한 방식의 방사법을 포괄하는 의미로 사용되며, 이들 공정들 중에서 적절히 채택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인은 나노섬유 웹을 형성한 후, 열압착 또는 라미네이팅 방법에 의해 나노섬유 웹의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재와 복합화하여 형성한다.
상기 자연 환기형 멤브레인은 시스템 창호의 윈도우로 사용할 때, 이를 구성하는 나노섬유 웹과 다공성 기재가 모두 소수성 고분자 물질로 구성되어 있기 때문에 외부로부터 비나 습기가 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있게 된다. 또한, 나노섬유 웹은 직경 3㎛ 미만의 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 가지며, 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛이므로 공기저항을 최소화하면서도 물분자가 기공을 통하여 내부로 침투하는 것을 차단하는 방수 기능을 가진다.
더욱이, 자연 환기형 멤브레인은 별도의 동력 없이도 자연환기가 가능하면서 비나 바람은 물론, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균, 박테리아 및 곤충의 유입을 차단할 수 있는 다기능 필터 기능을 가지게 된다.
또한, 상기 자연 환기형 멤브레인은 나노섬유 복합막이 시스템 창호나 방충망 또는 방범창에 부착되어 비바람에 견딜 수 있도록 금속이나 플라스틱, 목재 등의 재질로 이루어지며, 비바람 등의 외부환경에 나노섬유 복합막을 보호하고 시스템 창호에 부착할 수 있는 형태로 지지층이 부가될 수 있다. 상기 지지층은 메쉬, 망, 기타 형태로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 메쉬나 망 형태의 지지층은 예를 들어, 은사 또는 금속사를 자연 환기형 멤브레인의 제조시에 내부에 매입하여 설치하거나 또는 외부에 설치함에 따라 항균 또는 멸균 기능을 부여할 수 있다.
본 발명은 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여 사용하거나 또는 시스템 창호를 구비하지 않고 단독으로 사용하는 것도 가능하다.
이 경우, 상기 단독 창호로 사용하는 경우 자연환기를 하고자 할 때 상하 또는 좌우로 선회 또는 슬라이딩 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 섬유 성형성 고분자 물질을 단일 또는 2종 이상의 혼합 유기용매에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계; 상기 방사용액을 전기방사하여 직경 3㎛ 미만의 나노섬유가 포집된 나노섬유 웹을 형성하는 단계; 및 상기 나노섬유 웹의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재를 복합화하여 자연 환기형 멤브레인을 형성하는 단계를 포함하는 자연 환기형 멤브레인의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 나노섬유 웹과 다공성 기재의 복합화는 나노섬유 웹을 다공성 기재(부직포나 직포 등)와 열융착이나 접착제 등을 사용하여 복합화하는 방법으로, 라미네이팅, 캘린더링, 열판 캘린더링, 초음파 본딩, 엠보싱, 핫멜트 본딩 등의 방법으로 나노섬유 웹(층)이 박리되지 않는 방법이라면 특별한 제한은 없다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 별도의 동력 없이도 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여, 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 자연환기가 가능하면서 비나 바람, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균, 박테리아 및 곤충의 유입을 차단할 수 있으며, 박막 구조로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 창문을 개방시켜 이루어지는 자연환기시 공기정화를 동시에 수행할 수 있고, 환기량이 높고, 구조가 간단하여 필터의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 자연 환기형 멤브레인에 은 나노물질이나 천연물을 담지하여 항균기능을 부여할 수 있으며, 자연 환기형 멤브레인 내부나 외부에 은사 또는 금속사 등으로 구성된 망이나 필라멘트를 사용하여 항균이나 멸균 기능을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전기방사된 나노섬유 웹과 부직포 또는 직포 등의 다공성 기재를 복합화하여 나노섬유 표면을 처리하여 취급성과 물성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 나노섬유 웹과 부직포 또는 직포 등의 다공성 기재를 복합화할 때, 각각 투명 또는 반투명한 재료를 사용함에 의해 자연 환기와 동시에 자연 채광이 이루어질 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호의 개략 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 제2실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호의 수직 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 모듈형 자연 환기형 멤브레인을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 제조공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 변형된 제조공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로 PVDF 나노섬유의 표면을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예로 PAN/PVDF 복합나노섬유의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예로 PVDF와 PET 부직포가 복합화된 복합 원단의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 타나낸다.
도 1b는 본 발명의 제2실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호의 수직 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 모듈형 자연 환기형 멤브레인을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 제조공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 변형된 제조공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로 PVDF 나노섬유의 표면을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예로 PAN/PVDF 복합나노섬유의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예로 PVDF와 PET 부직포가 복합화된 복합 원단의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 타나낸다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
첨부된 도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호의 개략 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 제2실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호의 수직 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호(1)는 벽체(도시하지 않음)에 고정되는 창호 프레임(11) 및 상기 창호 프레임(11)에 개폐 가능하게 장착되는 창짝 유니트(13,15)를 포함한다.
상기 창짝 유니트(13,15)는 각각 프레임 형태로 조립된 다수의 수직 및 수평 창짝 프레임(17a,17b) 및 이러한 수직 및 수평 창짝 프레임(17a,17b)에 고정된 자연 환기형 멤브레인(10)을 포함하며, 각 창짝 유니트(13,15)는 창호 프레임(11)에 슬라이딩, 턴 또는 틸트 방식으로 개폐 가능하게 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 창짝 유니트(13,15)의 윈도우는 도 2에 도시된 바와 같이 비, 바람 등의 자연 환경에서 자연 환기형 멤브레인(10)을 보호하면서 지지하도록 기존의 방충망(400)이 조합되어 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 이용한 시스템 창호는 도 1b에 도시된 제2실시예와 같이, 창호 프레임(11)이 프레임 형태로 조립된 다수의 수직 및 수평 창호 프로파일을 포함할 수 있고, 각 창호 프로파일은 실내 대응 영역 및 실외 대응 영역으로 구분될 수 있다.
창호 프로파일에서 실내 대응 영역 및 실외 대응 영역에는 그 개폐 방식에 대응되도록 각각 창짝 유니트가 설치될 수 있는 설치부가 마련되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 시스템 창호(1a)는, 실내 대응 영역에는 각각 창짝 프레임(27)의 중앙부에 이중 구조의 윈도우 글래스(21)가 설치된 창짝 유니트(23)가 창호 프레임(11)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 실내 창호(20)를 형성하고, 실외 대응 영역에는 각각 창짝 프레임(37)의 중앙부에 자연 환기형 멤브레인(10)이 설치된 창짝 유니트(33)가 창호 프레임(11)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 실외 창호(30)를 형성하고 있다.
상기 창짝 유니트(33)는 도 2에 도시된 바와 같이 비, 바람 등의 자연 환경에서 자연 환기형 멤브레인(10)을 보호하면서 지지하도록 기존의 방충망(400)이 자연 환기형 멤브레인(10)에 조합되어 구성될 수 있다.
이하에 상기한 제1 및 제2 실시예에 적용되는 자연 환기형 멤브레인(10)을 도 2a 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 모듈형 멤브레인을 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 제조공정도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인을 제조하는 변형된 제조공정도이다.
먼저 도 2a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)은 섬유 성형성 고분자 물질로 이루어지며, 방사되어 직경 3㎛ 미만의 나노섬유(150)에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹(200); 및 상기 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 적층되어 나노섬유 웹(200)을 지지하는 다공성 기재(100,300)를 포함한다.
상기 다공성 기재(100,300)는 부직포, 직포 등으로 구성되어 나노섬유 웹(200)을 지지하는 강도 보강층으로 나노섬유의 물리적 특성을 보완하고, 취급성을 향상시킬 수 있는 소재로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
상기 다공성 기재(100,300)는 예를 들어, 소수성 고분자 물질인 PET, PE, PP, PVC 등으로 구성된 부직포나 직포를 사용할 수 있으며, 상기 나노섬유 웹(200)의 양측면에 적층되는 경우, 동일소재로 구성되거나 이종소재로 구성할 수 있다.
상기 자연 환기형 멤브레인(10)은 실외측에 배치되는 막이 소수성 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)은 나노섬유 웹(200)과 다공성 기재(100,300)를 복합화할 때, 각각 투명 또는 반투명한 재료를 사용함에 의해 자연 환기와 동시에 자연 채광이 이루어질 수 있다. 다공성 기재(100,300)는 예를 들어, 다공성 아크릴 필름을 적용할 수 있다.
본 발명에서 나노섬유 웹(200)을 형성하기 위해 전기방사되는 나노섬유(150)의 함량(평량)은 방사용액 전체를 기준으로 0.5 ~ 20gsm(gram per square meter) 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 0.5gsm 미만의 경우 지나친 박막으로 취급성에 문제가 있고, 20gsm을 초과할 경우 사용상의 문제점은 없으나 고가의 재료비로 인해 공정비용이 상승하며, 차압상승으로 인해 적절한 환기가 곤란하게 된다. 따라서, 용매에 용해되는 상기 고분자 물질의 양은 얻어지는 나노섬유의 평량을 고려하여 결정된다.
또한, 나노섬유 웹(200)의 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛, 섬유직경은 0.05~3㎛로 구성되며 가능한 한 공기저항을 최소화할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 통기량 확보측면에서는 3㎛까지 가능하다.
나노섬유 웹(200)을 구성하는 섬유의 평균 직경은 웹의 기공도 및 기공크기 분포에 매우 큰 영향을 미친다. 섬유 직경이 작을수록 기공 크기가 작아지며, 기공 크기 분포도 작아진다.
본 발명에서는 나노섬유 웹(200)의 평균 기공크기가 0.2~10.0㎛인 것을 예시하고 있으나, 비, 곤충, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균 및 박테리아 중에서 차단하고자 하는 물질의 크기와 통풍량을 고려하여 나노섬유 웹(200)의 평균 기공크기를 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명에서는 PM(Particulate Matter) 2.5의 극미세먼지는 물론 PM 10의 미세먼지를 필터링할 수 있도록 나노섬유의 직경과 평균 기공크기를 제어할 수 있다.
전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는 통상 1㎛ 미만이나 3㎛까지 제작이 가능하다.
상기 고분자 물질은 천연 고분자 또는 합성 고분자 물질을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 전기방사에 의해 나노섬유(150)를 형성할 수 있는 고분자 물질이면 특별한 제한은 없다.
또한, 상기 나노섬유(150)를 구성하는 고분자 물질로는 천연 및 합성 고분자 물질 중에 소수성 성질을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 대표적인 소수성 성질을 갖는 고분자 물질로는 PVDF, PVC, PC, PU, PMMA, PS, Nylon 중 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 나노섬유 웹(200)은 항균성을 부여하도록 은나노 물질 또는 천연물을 담지할 수 있다.
항균성을 갖는 나노섬유 웹(200)은 섬유성형성 고분자 물질 및 은(Ag) 금속염을 용매에 용해하여 방사용액을 제조한 후, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹(200)을 형성하고, 바람직하게는 얻어진 나노섬유 웹(200)에 자외선(UV)을 조사하여 나노섬유(150)의 내외부에 함유된 은나노 입자의 표면을 환원시키는 것이 좋다.
상기 은나노 전구체 금속염으로 질산은, 황산은, 염화은을 사용할 수 있으며, 상기 용매는 디메칠포름아마이드(dimethylformamide, DMF)나 디메칠아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc), THF(tetrahydrofuran), MC(Methylene chloride), 개미산(Formic acid), 아세톤, 알콜류(alcohol) 등의 유기용매를 단독 혹은 복합화하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 나노섬유 웹(200)을 형성할 때, 섬유 성형성 고분자를 2종 이상 혼합하여 블렌드(blend) 방사를 할 수 있으며, 이때 용매는 사용하는 고분자 물질에 대해 상용성을 갖는 것을 선택하여 1종 내지는 2종 이상 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 전기방사는 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning), nozzle-less 방사방법, 상향식, 하향식 등의 다양한 방식의 방사법을 포괄하는 의미로 사용되며, 이들 공정들 중에서 적절히 채택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)은 나노섬유 웹(200)을 형성한 후, 열압착 또는 라미네이팅 방법에 의해 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재(100,300)와 복합화하여 형성한다.
또한, 상기 자연 환기형 멤브레인(10)은 시스템 창호(1,1a)의 윈도우로 사용할 때, 이를 구성하는 나노섬유 웹(200)과 다공성 기재(100,300)가 모두 소수성 고분자로 구성되어 있기 때문에 외부로부터 비나 습기가 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있게 된다. 또한, 나노섬유 웹(200)은 직경 3㎛ 미만의 나노섬유(150)에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 가지며, 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛이므로 공기저항을 최소화하면서도 물 분자가 기공을 통하여 내부로 침투하는 것을 차단하는 방수 기능을 가진다. 또한, 섬유의 직경이 작을수록 섬유의 비표면적이 증대되므로 방수성능도 증가하게 된다.
더욱이, 자연 환기형 멤브레인(10)은 별도의 동력 없이도 자연환기가 가능하면서 비나 바람은 물론, 미세먼지, 화분, 병원균, 박테리아, 냄새 및 곤충의 유입을 차단할 수 있는 다기능 필터 기능을 가지게 된다.
또한, 상기 자연 환기형 멤브레인(10)은 비바람에 견딜 수 있도록 금속이나 플라스틱, 목재 등의 재질로 이루어지며, 비바람 등의 외부환경에 자연 환기형 멤브레인(10)을 보호하고 시스템 창호(1,1a)에 부착할 수 있는 형태로 지지층(400)이 부가될 수 있다.
지지층(400)은 메쉬, 망, 필라멘트, 그리드, 기타 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 지지층(400)은 시스템 창호에 설치된 방충망 또는 방범창으로 구성될 수 있다.
상기 메쉬, 망 또는 필라멘트 형태의 지지층(400)은 예를 들어, 은사 또는 금속사를 사용하여 자연 환기형 멤브레인(10) 또는 나노섬유 웹(200)의 제조시에 내부에 매입하여 설치하거나 또는 외부에 설치함에 따라 항균 또는 멸균 기능을 부여할 수 있다.
본 발명의 자연 환기형 멤브레인(10)은 기존 방충망을 구비하는 시스템 창호에 부착하여 사용하거나 또는 시스템 창호를 구비하지 않고 단독으로 사용하는 것도 가능하다.
이 경우, 상기 단독 창호로 사용하는 경우 자연환기를 하고자 할 때 상하 또는 좌우로 선회 또는 슬라이딩 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.
이하에 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 섬유 성형성 고분자 물질을 방사 가능한 농도로 유기용매에 용해하여 방사용액을 제조한 후, 전기방사를 실시하여 직경 3㎛ 미만으로 구성된 고분자 나노섬유 웹(200)을 제조한다. 이렇게 제조된 고분자의 나노섬유 웹(200)은 나노섬유(150) 단독으로 열 압착 내지는 캘린더링을 하여 취급성이 향상되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 고분자를 단독(1종) 또는 2종 이상으로 혼합하여 블렌드(blend) 방사할 수 있으며, 이때 용매는 사용하는 고분자 물질에 대해 상용성을 갖는 용매를 단독 또는 2종 이상 복합화하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 취급성 및 물성을 향상시키도록 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재(100,300)로서, 예를 들어, 부직포나 직포를 복합화하여 복합막을 제조할 수 있다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여 각 공정 단계별로 자연 환기형 멤브레인(10)의 제조방법을 설명한다.
A. 섬유 성형성 고분자 물질의 방사용액 제조
섬유 성형성 고분자 물질을 유기 용매에 방사 가능한 농도로 용해하여 방사용액을 준비한다. 상기 방사용액의 농도는 방사시 섬유상 형태를 유지할 수 있는 농도가 적당하며, 방사용액(용매+고분자 물질)에서 고분자 물질은 약 5 내지 70wt%의 범위가 적당하다.
고분자 물질의 비율이 5wt% 미만인 경우 전기방사시 나노섬유를 형성하기 보다는 낮은 농도에 기인한 드롭(drop)이 형성되어 섬유를 형성하지 못하는 경우가 많으며, 70wt%를 초과하는 경우 고분자 물질의 함량이 너무 많아 방사 불량으로 나노섬유를 형성하지 못하는 경우가 발생한다. 따라서 사용하는 고분자 물질의 종류에 따라 섬유가 형성될 수 있는 적당한 농도 범위에서 방사용액을 제조할 필요가 있다.
특히, 두 성분 이상의 고분자 물질을 블렌드하여 방사할 경우, 고분자 물질과 용매는 상용성이 있어야 하며, 상분리 등이 발생하지 않는 조건을 만족할 필요가 있다. 또한, 용매는 1종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있으며, 용매의 휘발성이 지나치게 큰 경우 방사 트러블의 원인이 될 수 있으므로 용매의 휘발에 대해서도 충분히 고려하면서 방사용액을 제조하는 것이 바람직하다.
항균성을 갖는 나노섬유 웹(200)을 제조하는 경우, 섬유성형성 고분자 물질 및 은(Ag) 금속염을 용매에 용해하여 방사용액을 제조한 후, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹(200)을 형성하고, 후공정으로서 얻어진 나노섬유 웹(200)에 자외선(UV)을 조사하여 나노섬유(150)의 내외부에 함유된 은나노 입자의 표면을 환원시키는 것이 좋다.
B. 고분자 나노섬유 웹의 형성
제조된 방사용액을 정량펌프(metering pump)를 사용하여 방사노즐이 설치된 멀티-홀 노즐팩(22)으로 이송하고, 고전압 조절장치를 사용하여 방사노즐에 전압을 인가하여 전기방사를 실시한다. 사용 전압은 120kV 이하에서 방사가 가능한 전압으로 실시하며, 집전판(23)은 접지를 하거나 (-)극으로 대전하여 사용할 수 있다.
집전판(23)은 전기전도성 금속이나 박리지 등의 트랜스퍼 시트로 구성되는 것이 바람직하다. 집전판의 경우 방사시 섬유의 집속을 원활하게 하도록 포집장치(suction collector)를 부착하여 사용하는 것이 바람직하며, 방사노즐과 집전판까지의 거리는 5~50㎝ 범위에서 조절하여 사용하는 것이 좋다.
방사시 토출량은 정량펌프를 사용하여 홀당 0.01~5cc/holemin으로 트랜스퍼 시트에 토출하여 나노섬유 웹(200)을 형성하고, 트랜스퍼 시트로부터 나노섬유 웹(1)을 분리하여 나노섬유 웹(200)을 얻을 수 있다.
상기 전기방사는 방사시 온도 및 습도를 조절할 수 있는 방사 챔버 내에서 상대습도 30~70%의 환경에서 방사하는 것이 바람직하다. 특히, 취급성 향상을 위하여 나노섬유 웹(200)의 두께가 열압착 후 5㎛~200㎛ 정도가 되도록 방사하는 것이 바람직하다.
상기 나노섬유 웹(200)은 단일의 고분자 방사용액을 전기방사하여 형성하거나, 2종류의 고분자 방사용액을 준비한 후, 각각의 고분자 방사용액을 교차 전기방사하여 형성하는 것도 가능하다.
이 경우, 도 3과 같이, 멀티-홀 노즐팩(22)을 사용하여 예를 들어, 에어 전기방사(AES: Air-electrospinning) 방법으로 방사용액을 하측의 집전판(23)을 따라 이송되는 상기 다공성 기재(100,300)의 일측면에 초극세 나노섬유(150)를 전기방사하여 다공성 나노섬유 웹(200)을 형성하여 2층 구조의 적층체를 형성한다.
상기 에어 전기방사(AES) 방법은 고분자 용액이 방사되는 멀티-홀 노즐팩(22)의 방사노즐과 집전판(23) 사이에 90~120Kv의 고전압 정전기력을 인가함에 의해 집전판(23)에 나노섬유(150)가 방사되어 다공성 나노섬유 웹(200)을 형성하며, 이 경우 각 방사노즐마다 에어를 분사함에 의해 방사된 섬유가 집전판(23)에 포집되지 못하고 날리는 것을 잡아주는 방사방법이다.
또한, 전기방사된 나노섬유 웹(200)을 단독으로 형성하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 전사방법을 이용하여 멀티-홀 노즐팩(22)으로부터 방사용액을 하측의 집전판(23)을 따라 이송되는 트랜스퍼 시트(33)의 일측면에 초극세 나노섬유(150)를 전기방사하여 초극세 나노섬유로 이루어진 다공성 나노섬유 웹(200)을 형성한다.
상기 트랜스퍼 시트(33)는 예를 들어, 종이, 또는 방사용액의 방사시에 이에 포함된 용매에 의해 용해가 이루어지지 않는 고분자 재료로 이루어진 부직포, PE, PP 등의 폴리올레핀계 필름을 사용할 수 있다. 다공성 나노섬유 웹(200) 자체만으로 이루어진 경우 인장강도가 낮아서 높은 이송속도를 가지고 이송되면서 건조 공정, 캘린더링 공정 및 권선 공정이 이루어지는 것이 어렵다.
더욱이, 다공성 나노섬유 웹(200)을 제조한 후 후속된 다공성 기재(100,300)와의 복합화 공정을 높은 이송속도를 가지고 연속적으로 실행되기 어려우나 상기한 트랜스퍼 시트(33)를 이용하는 경우 충분한 인장강도를 제공함에 따라 공정처리 속도를 크게 높일 수 있다.
또한, 다공성 나노섬유 웹(200)만을 사용하는 경우 정전기로 인하여 타 물체에 들러붙는 현상이 발생하여 작업성이 떨어지게 되나, 트랜스퍼 시트(33)를 이용하는 경우 이러한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 부직포와 같은 다공성 기재에 바로 방사하여 캘린더링하는 경우 부직포의 녹는점 때문에 캘린더링 온도의 제어에 제한을 받는다. PVdF 섬유 사이의 결합온도는 약 150도이나, PE 부직포의 녹는점은 이보다 낮은 110~130℃이다. 따라서, 나노섬유의 나노섬유 웹을 종이에 방사하여 약 150℃에서 1차 캘린더링(calendaring)을 실시하고, 1차 캘린더링 온도보다 낮은 온도에서 2차 캘린더링에 의해 부직포와 합지가 이루어지면, 섬유와 섬유간의 견고한 결합을 만들 수 있어, 완성도 높은 다공성 나노섬유 웹(200)을 만들게 된다.
또한, 종이와 같은 트랜스퍼 시트(33)를 사용하여 나노섬유(150)의 나노섬유 웹(200)을 형성하는 경우, 종이는 나노섬유 웹(200)에 포함된 잔류용제(solvent)를 흡수함으로써 나노섬유(150)가 잔류용제에 의해 다시 녹는 현상을 막아주고 또한 잔류용제의 양을 적절하게 조절할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
C. 열압착 또는 열접합(캘린더링) 또는 라미네이션
전기방사된 나노섬유 웹(200)은 나노섬유(150) 상호간의 결합력이 약해 방사된 섬유가 탈리되거나 보푸라기가 발생하는 경우가 있어 취급성을 향상시킬 필요가 있다. 나노섬유 웹(200)의 취급성을 향상시키는 일반적인 방법으로는 사용하는 고분자 물질의 유리전이온도(Tg, glass transition temperature)와 용융온도(Tm, melting temperature) 사이의 온도범위에서 캘린더 장치(26)에 의해 열압착 내지는 캘린더링(calendering) 가공 등의 열처리를 통해 나노섬유와 나노섬유간 접촉면에서 융착이 일어나도록 하는 방법을 사용한다.
도 3과 같이, 다공성 기재(100,300)에 나노섬유 웹(200)이 적층된 적층체는 캘린더 장치(26)에서 캘린더링이 이루어져서 적층체의 두께 조절이 이루어지면, 다공성 나노섬유 웹(200)과 다공성 기재(100,300)로 이루어진 2층 구조의 다공성 복합막이 얻어진다.
이 경우, 다공성 기재(100)에 나노섬유 웹(200)을 직접 형성하는 경우, 캘린더 장치(26)에서 다공성 기재(300)를 합지하여 캘린더링함에 의해 3층 구조의 자연 환기형 멤브레인(10)을 형성할 수 있다.
또한, 도 4와 같이, 트랜스퍼 시트(33)에 나노섬유 웹(200)을 형성하는 경우, 나노섬유 웹(200)은 그 후 용매가 잔류하고 있는 상태에서 얻어진 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재(100,300)를 합지하여, 캘린더 장치(26)에서 캘린더링함에 의해 2층 또는 3층 구조의 자연 환기형 멤브레인(10)을 형성한다.
더욱이, 트랜스퍼 시트(33)에 나노섬유 웹(200)을 형성한 후, 나노섬유 웹(200)을 먼저 캘린더링하고, 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재(100,300)를 합지하는 것도 가능하다.
상기 트랜스퍼 시트(33)는 도 4와 같이 합지 공정 이전에 박리되어 제거된다.
D. 지지층 결합
상기 나노섬유 웹(200)의 일측면 또는 양측면에 다공성 기재(100,300)가 합지된 자연 환기형 멤브레인(10)은 메쉬, 망, 필라멘트, 그리드, 기타 형태의 지지층(400)과 결합되어 강도 보강이 이루어질 수 있다.
이 경우, 자연 환기형 멤브레인(10)은 필요에 따라 시스템 창호(1,1a)의 방충망에 부착하여 사용하거나 또는 시스템 창호를 구비하지 않고 단독으로 사용하는 것도 가능하다.
이 경우, 상기 단독 창호로 사용하는 경우 자연환기를 하고자 할 때 상하 또는 좌우로 선회 또는 슬라이딩 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 시스템 창호(1)는 평상시에 창짝 유니트(13,15)를 개방하지 않은 상태로 자연 환기형 멤브레인(10)을 이용하여 자연 환기를 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 시스템 창호(1a)는 실내 창호(20)에서 윈도우 글래스(21)가 설치된 창짝 유니트(23)를 개방하고, 실외 창호(30)에 설치된 창짝 유니트(33)의 자연 환기형 멤브레인(10)을 이용하여 자연 환기를 실시할 수 있다.
상기 자연 환기형 멤브레인(10)을 구성하는 나노섬유 웹(200)과 다공성 기재(100,300)의 복합막은 나노섬유(150)에 의해 집적되어 3차원 미세 기공에 의해 공기는 유출입이 가능하나, 빗방울이나 습기가 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있다. 또한, 나노섬유 웹(200)과 다공성 기재(100,300)를 모두 소수성 고분자 물질로 구성하는 경우, 수분 침투가 차단될 수 있다.
또한, 자연 환기형 멤브레인(10)은 나노섬유 웹(200)의 미세 기공에 의해 비나 바람은 물론, 미세먼지, 화분, 병원균, 박테리아 및 곤충의 유입을 차단할 수 있는 다기능 필터 기능을 가진다. 더욱이, 상기 자연 환기형 멤브레인(10)은 악취 등의 냄새 입자가 나노섬유 웹(200)의 미세 기공을 통과하는 것을 차단할 수 있어, 외부로부터 신선한 공기만을 실내로 통과시키는 역할을 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)은 외부에서 유입되는 공기를 단일 모듈의 슬림형 복합막에 의해 완벽하게 정화하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 자연 환기형 멤브레인(10)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 외곽에 금속재, 합성수지 또는 목재 등으로 이루어진 지지프레임(11a)에 의해 모듈형으로 제작될 수 있다.
상기 모듈형 자연 환기형 멤브레인(10)은 기존의 방충망 또는 창호 프레임(11) 등에 착탈 가능하게 고정시킬 수 있도록 지지프레임(11a)에 주지된 결합장치(11b)를 설치하여 사용할 수 있다. 결합장치(11b)는 예를 들어, 메직 테이프 결합구조나 볼트 체결, 기구적인 체결장치일 수 있다.
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 아래의 실시예들은 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
섬유 성형성 고분자 물질로 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinyliden fluoride, PVDF)를 DMAc(dimethylacetamide)/아세톤(acetone)의 혼합용매(혼합비는 wt.%로 7/3)에 15wt.%가 되도록 혼합하여 방사용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 방사용액을 방사노즐팩으로 이송하여 인가전압 25kV, 방사노즐과 집전체와의 거리 20㎝, 토출량 분당 0.05cc/ghole, 온도 30℃, 상대습도 60%의 방사 분위기에서 전기방사를 실시하여 평균 섬유직경 400㎚로 이루어진 PVDF 나노섬유 웹을 얻었다. 이렇게 제조된 PVDF 나노섬유 웹을 150℃로 가열된 롤러를 통해 섬유 간 열융착을 진행하였다.
도 5에 상기한 PVDF 나노섬유 웹의 표면 주사전자 현미경 사진을 나타냈다.
(실시예 2)
폴리아크릴로 나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)와 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinyliden fluoride, PVDF)를 50:50 중량%로 혼합하여 용매 DMAc에 15 wt.%가 되도록 용해하여 방사용액을 제조하였다. 제조된 방사용액은 상기 실시예 1의 방법과 동일하게 전기방사하여 PAN/PVDF 나노섬유 웹을 얻고, 얻어진 나노섬유 웹은 보푸라기가 발생하지 않도록 상기 실시예 1의 방법과 동일한 조건에서 열융착시켰다. 그 결과, 평균 직경 약 300㎛로 이루어진 PAN/PVDF 나노섬유 웹을 얻었다.
도 6에는 PAN/PVDF 나노섬유 웹의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타냈다.
(실시예 3)
실시예 1에서 제조된 PVDF 나노섬유 웹을 PET 부직포와 라미네이션하여 2 층(layer) 형태의 복합막을 얻었다. 이렇게 얻은 복합막의 단면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 7에 나타냈으며, 나노섬유 웹이 부직포 위에 적층된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명은 기존 방충망 형태의 시스템 창호에 자연 환기형 멤브레인을 부착하여 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 자연환기가 가능하면서 방수, 방충, 방오, 방취 및 병원균의 차단이 가능한 자연 환기형 멤브레인에 관한 것으로, 숨쉬는 시스템 창호 또는 단독 창호에 적용할 수 있다.
1,1a: 시스템 창호
10: 자연 환기형 멤브레인
11: 창호 프레임 11a: 지지프레임
11b: 결합장치 13,15,23,33: 창짝 유니트
17a,17b,27,37: 창짝 프레임 20: 실내 창호
21: 윈도우 글래스 30: 실외 창호
100,300: 다공성 기재 150: 나노섬유
200: 나노섬유 웹 400: 지지층
11: 창호 프레임 11a: 지지프레임
11b: 결합장치 13,15,23,33: 창짝 유니트
17a,17b,27,37: 창짝 프레임 20: 실내 창호
21: 윈도우 글래스 30: 실외 창호
100,300: 다공성 기재 150: 나노섬유
200: 나노섬유 웹 400: 지지층
Claims (12)
- 섬유 성형성 고분자 물질로 이루어지며, 방사되어 직경 3㎛ 미만의 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹; 및
상기 나노섬유 웹층의 일측면 또는 양측면에 적층되어 나노섬유 웹을 지지하는 다공성 기재를 포함하는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 나노섬유의 평량은 방사용액 전체를 기준으로 0.5 ~ 20gsm(gram per square meter) 범위로 설정되는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 나노섬유 웹의 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛, 섬유직경은 0.05~3㎛로 설정되는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 기재는 부직포 또는 직포인 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 항균성을 부여하도록 은나노 물질 또는 천연물을 담지한 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
항균성을 부여하도록 멤브레인의 내측에 매입되거나 멤브레인의 외측면에 은사로 이루어진 메쉬, 망 또는 필라멘트를 더 포함하는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 멤브레인을 둘러싸는 지지프레임을 더 포함하는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 지지프레임에 설치되어 멤브레인을 착탈 가능하게 고정시키는 결합장치를 더 포함하는 자연 환기형 멤브레인. - 제1항에 있어서,
상기 멤브레인은 투명 또는 반투명인 자연 환기형 멤브레인. - 벽체에 고정되는 창호 프레임;
상기 창호 프레임의 실내 대응 영역에 개폐 가능하게 장착되고, 다수의 수직 및 수평 창짝 프레임 및 상기 창짝 프레임에 고정된 윈도우 글라스를 포함하는 창짝 유니트;
상기 창호 프레임의 실외 대응 영역에 개폐 가능하게 장착되는 창짝 프레임; 및
상기 창짝 프레임에 장착된 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 자연 환기형 멤브레인을 포함하는 시스템 창호. - 벽체에 고정되는 창호 프레임; 및
상기 창호 프레임에 개폐 가능하게 장착되는 창짝 프레임에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 자연 환기형 멤브레인을 구비하는 창짝 유니트를 포함하는 시스템 창호. - 제10항에 있어서,
상기 자연 환기형 멤브레인은 방충망과 결합되어 설치되는 시스템 창호.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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