KR20190103887A - 휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 그 제조방법 - Google Patents

휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

흡착 성능이 뛰어나고 흡착된 휘발성 유기화합물이 유출되는 것을 방지할 수 있는 휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 이의 제조방법이 제공된다. 합지 방식으로 흡착층 하부에 방수성 하부층을 형성함으로써 용이한 공정으로 흡착 패드를 형성할 수 있다.

Description

휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 그 제조방법{VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS ADSORPTION PAD AND THE MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 발명은 휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제올라이트와 활성탄을 포함하는 휘발성 유기화합물 흡착 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물(VOLATILE ORGANIC COMPOUND; VOC)은 공기 중으로 휘발될 수 있는 유기물을 총칭하는 것으로서, 이러한 휘발성 유기화합물의 범주에는 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 경유, 케로센, 아세톤, 에틸아세테이트, 디메틸포름아미드, 디메틸술폰, 포름알데히드, 테트라하이드로퓨란(THF) 또는 이들의 유도체 등 다양한 유기 용제 또는 유기화합물이 포함될 수 있다.
이러한 VOC는 인체 및 생태계에 미치는 영향이 커서 특정 대기 유해 물질로 분류되고 있으며, 광화학 반응을 통하여 오존 등과 같은 2차 오염물질을 생성시킬 수도 있으므로, 환경에 더욱 큰 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 이러한 휘발성 유기화합물에는 발암성 화학물질이 다수 포함되어 있다.
이러한 VOC의 유해성으로 인하여 이를 효과적으로 흡착 및 제거할 수 있는 흡착제에 관한 관심이 집중되고 있다. 현재 휘발성 유기화합물의 흡착제로 사용 가능한 것으로 알려진 소재로는 활성탄, 실리카겔, 알루미나 또는 제올라이트 등과 같은 다공성 무기입자들뿐 아니라 기능성 섬유 또는 이들 재료로부터 직조된 부직포(non-woven fiber mat), 전기방사섬유 부직포, 또는 기능성 고분자 필름 등이 있으며, 이외에도 다양한 흡착제에 관한 연구가 계속되고 있다.
한편, 이러한 VOC 흡착제는 새가구, 새집증후군 제거 또는 실험실, 병원 등에서 유출된 시약의 제거, 조직 삭정용 패드, 시약 보관장 및 검체 보관장 바닥에 사용되는 흡착 패드 형태로 다양하게 사용되고 있다.
흡착 패드로의 사용 편리성 및 흡착 성능 향상을 위하여, 흡착제를 포함하는 시트를 중심으로 아래 위쪽에 추가의 시트를 포함하는 형태의 패드가 알려져 있다.
이에 본 발명자들은 다양한 용도로 사용할 수 있으며, 제조가 간편하고 흡착신규 능력이 뛰어난 VOC 흡착 패드를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
대한민국 특허공개공보 제10-2016-0054467호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조가 간편하고 흡착 능력이 뛰어난 VOC 흡착 패드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 경질 상부층; 방수성 하부층; 및 상기 경질 상부층과 방수성 하부층 사이에 위치하는 흡착층을 포함하고, 상기 흡착층은 부직포와, 상기 부직포 상면에 코팅된 휘발성 유기 화합물 흡착제를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 흡착제 분말 및 접착제를 포함하는 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 부직포 상에 코팅하여 흡착층을 형성하는 단계; 상기 흡착층 하부에 폴리에틸렌 시트를 합지하여 방수성 하부층을 형성하는 단계; 및 상기 방수성 하부층이 형성된 흡착층 상부에 경질 상부층을 형성하는 단계를 포함하는, 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 휘발성 유기 화합물의 흡착 성능이 뛰어나고, 흡착된 휘발성 유기화합물이 유출되지 않으며, 다양한 용도에 활용 가능한 휘발성 유기 화합물 흡착 패드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 휘발성 유기 화합물의 흡착 패드의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 흡착 패드의 시간에 따른 포름알데히드 제거 정도를 나타낸 도면이다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드는 경질 상부층; 방수성 하부층; 및 상기 경질 상부층과 방수성 하부층 사이에 위치하는 흡착층을 포함하고, 상기 흡착층은 부직포와, 상기 부직포 상면에 코팅된 휘발성 유기 화합물 흡착제를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 개략도이다.
도 1에서 보듯이, 본 발명의 일 구현예에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드(4)는 경질 상부층(1)과 방수성 하부층(3) 사이에 위치한 흡착층(2)을 포함한다.
경질 상부층(1)은 흡착층(2)의 흡착 성능을 저하시키지 않으면서 경질인 재료이면 제한 없이 사용 가능하다. 경질 상부층(1)은 딱딱한 면을 형성하여 쉽게 구겨지지 않으며, 동물 조직을 올려놓고 삭정하거나 무거운 시약을 올려놓아도 형태의 변화가 없을 수 있다.
흡착층(2)은 본 발명의 일 구현예에 따른 흡착 패드(4)의 흡착 기능을 하는 부분으로, 기재로 작용하는 부직포(21)와, 상기 부직포(21) 상면에 코팅된 휘발성 유기화합물 흡착제(22)를 포함한다.
상기 휘발성 유기화합물 흡착제는 활성탄 분말과 제올라이트 분말을 6 : 4 내지 8 : 2의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 활성탄 분말과 제올라이트 분말을 혼합하는 경우, 흡착 패드의 흡착 성능이 향상될 수 있다.
부직포(21)는 특별히 제한되지는 않으나, 수분 흡수율이 뛰어난 펄프 부직포가 사용되는 경우, 흡착제가 상기 부직포에 잘 부착될 수 있고, 흡착 성능이 열화되는 것을 최소화할 수 있다.
방수성 하부층(3)은 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 특히, 방수 특성이 우수한 폴리에틸렌을 사용함으로써 흡착층에 흡수된 수분 또는 시약이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 제조방법은 흡착제 분말 및 접착제를 포함하는 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 부직포 상에 코팅하여 흡착층을 형성하는 단계; 상기 흡착층 하부에 폴리에틸렌 시트를 합지하여 방수성 하부층을 형성하는 단계; 및 상기 방수성 하부층이 형성된 흡착층 상부에 경질 상부층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물은 상기 흡착제 분말 100 중량부를 기준으로, 접착제 5 중량부 내지 50 중량부, 예를 들어 10 중량부 내지 40 중량부, 예를 들어 20 중량부 내지 30 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위 내 함량의 접착제를 사용하는 경우, 흡착 성능을 저하하지 않으면서도 흡착제가 부직포에 잘 부착되도록 할 수 있다.
상기 접착제의 종류는 특별히 제한되지는 않으나, 폴리우레탄 계열의 접착제가 사용될 수 있다.
상기 흡착제 분말은 활성탄 분말과 제올라이트 분말을 6 : 4 내지 8 : 2의 중량비로 포함할 수 있으며, 상기 범위 내에 드는 경우 원하는 흡착 성능을 얻을 수 있다.
상기 흡착제 분말에 포함되는 제올라이트 분말은 소듐 알루미네이트(sodium aluminate, NaAlO2), 및 쇼듐 실리케이트 (sodium silicate, Na2SiO3)를 NaOH 수용액에 첨가하여 용액을 제조하는 단계; 및 상기 용액을 수열 합성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
예를 들어, NaOH 수용액에 쇼듐 알루미네이트 (sodium aluminate, NaAlO2)를 혼합하여 제1혼합액을 제조하고, 별도로 NaOH 수용액에 쇼듐 실리케이트 (sodium silicate, Na2SiO3)를 혼합하여 제2혼합액을 제조한다. 이후, 상기 제1혼합액과 상기 제2혼합액을 1 : 2 내지 1 : 3의 비율로 혼합하여 200 rpm의 속도로 교반한다. 그런 다음, 상온 상태에서 일정 시간 숙성시킨 후 95 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 3 시간 내지 5 시간 고압 반응기(Autoclave)에서 수열 합성한다. 수열 합성단계를 거쳐 결정화가 끝나면, 수열 합성 결과물을 세척 및 건조함으로써 제올라이트 분말이 제조될 수 있다.
상기 흡착층을 형성하는 단계는 상기 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 상기 부직포 상에 코팅한 후 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 흡착제 조성물을 열처리함으로써 흡착 성능은 저하되지 않으면서 흡착제가 부직포에 잘 부착되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 흡착층을 형성하는 단계는 상기 휘발성유기 화합물 흡착제 조성물을 상기 부직포 상에 코팅하는 과정을 반복적으로 수행하여 이루어질 수도 있다.
상기 흡착층은 상기 부직포에 상기 흡착제 조성물을 그라비아 인쇄하여 형성할 수 있으며, 그라비아 인쇄 후 80 ℃ 내지 100℃의 온도에서 열처리하여 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 흡착층 형성과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다:
먼저, 제올라이트 분말과 활성탄 분말을 7 : 3 의 중량비로 혼합한 다음 기계적 밀링을 통하여 약 5 ㎛ 의 입도를 가지는 혼합 미세 분말로 이루어진 흡착제 분말을 제조한다.
그 다음, 상기 제조된 흡착제 분말에 친환경 접착제로서 폴리우레탄 계열의 접착제를 혼합하여 휘발성 유기화합물 흡착제 조성물을 제조한다.
이후, 상기 흡착제 조성물을 그라비아 인쇄 방식으로 부직포에 도포한다. 이 때, 상온에서 그라비아 인쇄를 하고, 80 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 건조시킨 후, 동일 부직포에 상온에서 인쇄를 하며, 80 ℃ 내지 100 ℃에서 건조시키는 과정을 반복하여 흡착층을 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 흡착 성능 테스트를 위하여 다음과 같이 실험하였다.
15 ppm 포름알데히드 3 L를 준비하고, 5 L 비닐백에 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 흡착 패드를 넣은 다음 상기 준비된 포름알데히드로 채웠다. 그런 다음, 시간 경과에 따른 포름알데히드의 농도를 측정하였으며, 그 결과는 도 2 및 하기 표 1에 나타내었다.
경과 시간
(시간)		 포름알데히드 제거율(%)
1 90.0
2 91.0
3 94.0
4 96.0
5 98.0
도 2 및 상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 일 구현예에 따른 흡착 패드는 휘발성 유기화합물의 일종인 포름알데히드 흡착율이 뛰어나므로, 약 5 시간이 경과하면 상기 포름알데히드가 약 98%까지 제거됨을 알 수 있다.
1 : 경질 상부층
2 : 흡착층
3 : 방수성 하부층
4 : 흡착 패드
21 : 부직포
22 : 유기화합물 흡착제

Claims (10)

  1. 경질 상부층;
    방수성 하부층; 및
    상기 경질 상부층과 방수성 하부층 사이에 위치하는 흡착층을 포함하고,
    상기 흡착층은 부직포와, 상기 부직포 상면에 코팅된 휘발성 유기 화합물 흡착제를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휘발성 유기화합물 흡착제는 활성탄 분말과 제올라이트 분말을 6 : 4 내지 8 : 2의 중량비로 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방수성 하부층은 폴리에틸렌을 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드.
  4. 흡착제 분말 및 접착제를 포함하는 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 부직포 상에 코팅하여 흡착층을 형성하는 단계;
    상기 흡착층 하부에 폴리에틸렌 시트를 합지하여 방수성 하부층을 형성하는 단계; 및
    상기 방수성 하부층이 형성된 흡착층 상부에 경질 상부층을 형성하는 단계를 포함하는, 휘발성 유기화합물 흡착 패드의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물은 상기 흡착제 분말 100 중량부 기준으로 접착제 5 중량부 내지 50 중량부를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 흡착제 분말은 활성탄 분말과 제올라이트 분말을 6 : 4 내지 8 : 2의 중량비로 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 흡착층을 형성하는 단계는 상기 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 상기 부직포 상에 코팅한 후 열처리하는 단계를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 흡착층을 형성하는 단계는 상기 휘발성 유기 화합물 흡착제 조성물을 상기 부직포 상에 코팅하는 과정을 반복적으로 수행하는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제올라이트 분말은 소듐 알루미네이트 (sodium aluminate, NaAlO2), 및 쇼듐 실리케이트 (sodium silicate, Na2SiO3)를 NaOH 수용액에 첨가하여 용액을 제조하는 단계; 및 상기 용액을 수열 합성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 흡착층은 상기 부직포에 상기 흡착제 조성물을 그라비아 인쇄하여 형성되는, 휘발성 유기 화합물 흡착 패드의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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