KR20220006386A - 항균 및 탈취용 에어컨 마스크 또는 난방용 부직포 필터 - Google Patents

항균 및 탈취용 에어컨 마스크 또는 난방용 부직포 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방기의 흡입구 외면에 부착되는 항균 및 탈취를 위한 냉난방기용 부직포 필터에 관한 것으로, 구체적으로는 냉난방기의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10); 및, 상기 부직포 필터부재(10)를 상기 냉난방기의 본체 외면에 고정하는 고정수단(20);을 포함하며, 상기 부직포 필터부재(10)는 항균 및 탈취용 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취를 위한 냉난방기용 부직포 필터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균 및 탈취를 위한 냉난방기용 부직포 필터는 원적외선을 방출할 뿐만 아니라 항균 및 탈취 효과가 있어 냉난방기로 흡입되는 공기를 살균하고 탈취하여 정화된 공기만을 냉난방기로 공급하고 그에 따라 난방 또는 냉방 공기를 안전하게 실내에 공급하는 효과가 있다. 또한, 항균 및 탈취용 부직포 필터부재를 적용하므로 저렴한 비용으로 실내 공기를 정화할 수 있고 다양한 종류의 냉난방기에 사용할 수 있으며, 또한 부직포 필터부재를 고정수단을 이용하여 냉난방기에 간편하고 견고하게 탈부착할 수 있어 사용자 편의성이 증진되는 효과가 있다.

Description

냉난방기용 항균 및 탈취용 부직포 필터{Antibacterial and deodorizing filter prepared of non-woven fabric for air conditioning and heating}
본 발명은 냉난방기의 흡입구 외면에 부착되는 냉난방기용 부직포 필터로서 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터에 관한 것이다.
냉난방기는 공기를 냉각하여 순환시키는 냉방 장치(에어컨), 공기를 가열하여 순환시키는 난방 장치(온풍기)를 포함하는 개념으로, 통상 흡입구와 배출구를 구비하는 본체의 내부에 순환팬이 구비되어, 흡입구를 통해 실내의 공기를 흡입하여 본체 내부에서 흡입된 공기를 냉각 또는 가열한 후 배출구를 통해 다시 실내로 배출하게 된다. 보통 냉방 장치와 난방 장치는 별도의 제품으로 제조 및 판매되나, 최근에는 하나의 장치로 냉방과 난방을 동시에 할수 있는 냉난방 장치가 사용되기도 한다. 본 명세서에서 사용되는 냉난방기는 냉방 장치, 난방 장치, 냉난방 장치를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
이러한 냉난방기의 본체 내부의 흡입구측에는 탈부착 가능한 필터가 내장되어 흡입되는 공기에 포함되는 먼지 등의 이물질을 걸러내는데, 이러한 필터는 보통 플라스틱(PP) 재질의 메쉬망 또는 그물망 형태가 적용된다.
최근에는 실내 공기 질에 관심이 높아서 냉방 장치나 난방 장치에도 공기 청정기에 사용되는 정밀필터(헤파 필터 또는 나노 필터 등)가 사용되기도 하나, 이 경우 비용이 고가이고 필터 세척이나 교환 등에 대한 번거로움이 있어, 별도의 공기 청정기를 구매하여 사용하는 것이 보통이다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 공기 순환기의 흡입구 외면에 부착되는 외장 필터가 개시되는데, 이 외장 필터는 헤파 필터나 활성탄 필터와 같은 필터부재가 복수의 흡입 구멍이 형성되는 판 형태의 지지 부재의 흡입 구멍 내면에 또는 지지부재 일측면에 열융착 등에 의해 긴밀하게 구비되고, 지지 부재의 타측면(흡입구를 향하는 면)에는 점착제가 구비되는 구조를 가지고 있다.
그런데 이와 같은 선행기술은 비교적 고가의 헤파 필터나 활성탄 필터와 같은 필터부재가 적용되고 또한 상기 필터부재를 열융착 등에 의해 지지부재에 고정해야 하므로 제조비용이 상승되는 문제가 있다. 또한 판 형상의 지지부재를 적용하므로 스탠드형 에어컨에는 비교적 부착이 용이하고 견고할 수 있으나 흡입구의 형상이 굴곡진 벽걸이형 에어콘에 적용시 부착이 어렵고 견고하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0018762호(2020.02.20. 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 가정이나 업소에서 사용되는 비교적 소형의 냉난방기에 저비용으로 간편하고 견고하게 탈부착할 수 있는 냉난방기용 항균 및 탈취용 부직포 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 냉난방기에 흡입되는 공기를 탈취 및 항균하여 탈취 및 항균된 공기가 냉난방기에 공급되고 냉각 또는 난방되어 배출하는 냉난방기용 항균 및 탈취용 부직포 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 냉난방기의 흡입구에 설치되고 일정 사용 기간 후에 쉽게 교체할 수 있는 냉난방기용 항균 및 탈취용 부직포 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉난방기용 항균 및 탈취용 부직포 필터는, 냉난방기의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10), 및 상기 부직포 필터부재(10)를 상기 냉난방기의 본체 외면에 고정하는 고정수단(20)을 포함한다. 이렇게 부직포 필터부재를 냉난방기의 흡입구 외면에 부착용하므로 저렴한 비용으로 실내 공기를 정화할 수 있고 다양한 종류의 냉난방기에 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 고정수단(20)은 상기 부직포 필터부재(10)의 적어도 네 곳의 모서리에 구비되는 환형고리(22), 및 전면에 상기 환형고리(22)가 걸리는 걸림고리(25)가 구비되고, 후면에 상기 냉난방기의 본체 외면체 부착되는 부착수단(26)이 구비되는 부착부재(24)를 포함한다. 이렇게 환형고리를 부직포 필터부재에 구비하고 환형고리가 걸리는 부착부재를 냉난방기에 부착함으로써 위치에 구애받지 않고 설치의 편의성을 높이고 부착의 견고함을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터부재(10)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 저융점(Low Melting) 섬유를 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 및 니들펀칭하여 부직포를 제조하는 제1공정, 및 상기 제1공정에서 제조된 부직포에 항균 및 탈취용 물질을 코팅하고 열처리하는 제2공정을 포함하는 공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 복합섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 저융점(Low Melting) 섬유가 8: 2의 혼합비로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 제1공정에 의하여 제조된 부직포는 밀도가 60 내지 80 g/m2인 것이 바람직하다.
상기 항균 및 탈취용 물질은 왕겨액과 규소 수용액을 추출 및 숙성시킨 후 여과하여 얻어진 여과수인 것을 특징으로 한다.
상기 왕겨액은 왕겨를 가열하여 탄화시킨 후 액화시켜 얻어진 것을 특징으로 하며, 상기 규소 수용액은 고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 정제수에서 숙성시킨 후 여과 또는 분획하여 얻어진 것을 특징으로 한다.
상기 여과수는 정제수와 1: 10 내지 30의 중량비로 혼합되어 상기 제1공정의 부직포에 코팅된 후 60 내지 95℃로 열처리하여 안정적으로 부직포에 흡착되는 것을 특징으로 한다.
상기 왕겨액 및 규소 수용액으로부터 제조된 여과수는 인체에 안전한 물질로서 항바이러스, 살균 및 항균력을 가지는 물질일 뿐만 아니라 탈취 효과 및 원적외선을 방출하는 효과가 우수하다.
또한, 상기 항균 및 탈취용 물질인 여과수가 코팅되어 열처리된 본 발명에 따른 부직포 필터부재는 항바이러스 효과, 항균 효과, 탈취 효과가 우수하여 냉난방기에 공급되는 공기를 정화하여 안전한 냉방 또는 난방 공기를 실내에 공급하게 된다.
본 발명에 의하면 항균 및 탈취용 부직포 필터부재를 적용하므로 저렴한 비용으로 실내 공기를 정화할 수 있고 일정 기간 사용 후 폐기하고 새로운 필터부재로 쉽게 교체할 수 있어 미생물 등의 환경 오염 방지 효과가 있으며, 다양한 종류의 냉난방기에 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 부직포 필터부재는 고정수단을 이용하여 냉난방기에 간편하고 견고하게 탈부착할 수 있어 사용자 편의성이 증진되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 부직포 필터부재에 코팅된 항균 및 탈취용 물질인 여과수가 항바이러스, 살균 및 항균력을 가지는 물질일 뿐만 아니라 탈취 효과가 있고 원적외선을 방출하는 물질이므로, 본 발명에 의한 부직포 필터 부재는 항균 및 탈취 효과가 있어 냉난방기로 흡입되는 공기를 살균하고 탈취하여 정화된 공기만을 냉난방기로 공급하고 그에 따라 난방 또는 냉방 공기를 안전하게 실내에 공급하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 부직포 필터 부재는 원적외선을 방출하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터가 스탠드형 냉난방기에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터가 벽결이형 냉난방기에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터의 고정수단의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 물질인 여과수의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕겨액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 수용액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 8은 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 물질인 여과수의 유해물질 여부를 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 측정한 시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 부직포 필터부재에 대한 항균 효과를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 부직포 필터부재에 대한 탈취 효과를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 부직포 필터부재의 원적외선 방출 효과를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터가 스탠드형 냉난방기(30)에, 도 3은 냉난방기용 부직포 필터가 벽결이형 냉난방기(30)에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉난방기용 부직포 필터는 냉난방기(30)의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10)와, 부직포 필터부재(10)를 냉난방기(30)의 본체 외면에 고정하는 고정수단(20)을 포함한다.
부직포 필터부재(10)는 대략 평면이 직사각형의 형상을 가지나 반드시 이에 한정되지 않는다. 그러나, 냉난방기(30)의 흡입구(32)가 대부분 직사각형 구조로 배치되므로 이를 덮는 부직포 필터부재(10) 역시 평면이 대략 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 냉난방기(30)의 흡입구(32) 전면이라 함은 냉난방기를 외부에서 바라볼 때의 외면을 의미한다.
따라서, 냉난방기가 작동하게 되면 실내의 공기는 부직포 필터부재(10)를 거쳐 흡입구(32)를 통해 냉난방기(30) 내부로 유입되고, 이 때 공기에 포함된 오염물질(예로, 미생물 및 냄새 등)이 부직포 필터부재(10)를 통해 걸러지게 된다. 부직포 필터부재(10)의 재질이나 성분 등에 관해서는 후술하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 고정수단(20)은 부직포 필터부재(10)의 네 곳의 모서리 부근에 구비되는 환형고리(22)와 부착부재(24)를 포함한다.
환형고리(22)는 원형이나 타원형 등 폐쇄구조를 갖는 고리를 의미한다. 본 발명의 실시예에서는 환형고리(22)가 부직포 필터부재(10)의 네 곳의 모서리 부근에 구비되는 것이 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 필요한 경우 예를 들어 직사각형 중 변이 긴 곳에 추가로 구비될 수 있다.
환형고리(22)의 재질은 특정의 재질에 한정되지 않으며 보통 끈과 같은 직물재질이 적용될 수 있으며, 또한 신축성 있는 탄성 재질(예를 들어 고무재질의 밴드)을 가질 수도 있다. 환형고리(22)가 신축성 있는 탄성 재질을 가질 경우 설치 편의성이 좋아지고, 부직포 필터부재(10)가 흡입구에 더 밀착되게 설치될 수 있다. 한편 환형고리를 일자형의 끈으로 하고 이를 매듭 등으로 묶어서 본 발명과 같이 폐쇄구조의 환형으로 만들 수 있으나, 이 경우 사용자가 불편을 느낄 수 있으므로 제조시 환형고리 형태로 만드는 것이 좋다.
부착부재(24)는 전면에 환형고리(22)가 걸리는 걸림고리(25)가 구비되고, 후면에 냉난방기(30)의 본체 외면에 부착되는 부착수단(26)이 구비된다. 부착수단(26)은 냉난방기의 본체에 부착될 수 있는 것이면 어느 것에 한정되지 않고 다양한 실시형태가 적용될 수 있는데, 예를 들어 자석이 적용되거나, 또는 접착테이프(스티커)나 접착물질이 도포되거나, 또는 흡착패드 등이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 고정수단은 부직포 필터부재(10)의 일측면 즉 냉난방기의 흡입구(32)와 대면하는 면의 네 곳의 모서리에 구비되는 양면테이프가 적용될 수 있다. 고정수단이 양면테이프(스티커)로 적용되는 경우 네 곳의 모서리 이외에 추가적인 곳에 더 설치될 수 있다. 그러나 고정수단(20)이 양면 테이프로 적용되는 경우 앞의 실시예에 비해 부착력이나 고정력이 약해질 수 있고, 또한 부착 위치가 제한적일 수 있는 가능성이 있으므로, 상기 고정수단은 도 1 내지 도 4에 예시된 고정수단이 적용되는 것이 바람직하다.
따라서, 사용자는 부직포 필터부재(10)를 냉난방기의 흡입구 전면에 개략적으로 배치하여 설치 위치를 정하고, 부직포 필터부재(10)가 늘어지지 않도록 그에 대응되게 적당한 위치에 부착부재(24)를 냉난방기 본체에 부착하여 고정시킨다. 그 후 환형고리(22)를 부착부재(24)의 걸림고리(25)에 걸면 설치가 완료된다. 이렇게 환형고리(22)를 부직포 필터부재(10)에 구비하고 환형고리(22)가 걸리는 부착부재를(24)를 냉난방기의 적절한 부착함으로써 위치에 구애받지 않고 설치의 편의성을 높이고 부직포 필터부재가 견고하게 부착될 수 있다.
본 발명의 부직포 필터부재(10)에 적용되는 부직포는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 저융점(Low Melting) 섬유를 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 및 니들펀칭하여 부직포를 제조하는 제1공정, 및 상기 제1공정에서 제조된 부직포에 항균 및 탈취용 물질을 코팅하고 열처리하는 제2공정으로 제조된 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제1공정은 단섬유를 카딩하여 웹을 제조하고 크로스랩핑한 다음, 니들펀칭하여 부직포를 제조하는 단계이다.
상기 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 및 니들펀칭하여 부직포를 제작하는 것은 종래의 기술이 많이 공지되어 있기 때문에 상세한 구성요소 및 방법에 대해서는 생략한다.
이때, 상기 단섬유는 PET와 LM을 포함한다. 상기 PET(폴리에스테르 테레프탈레이트)는 녹는점이 260℃이며, 3d, 51mm인 것을 특징으로 한다. 또한, LM(Low melting fiber)는 녹는점이 110℃ 이며, 5d, 51mm인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 PET과 상기 LM의 혼합비는 PET가 8, LM이 2인 것이 바람직하다.
상기 니들펀칭은 프리펀칭과 메인펀칭기로 구성되며, 웨브(web)의 수직 단방향으로 니들링하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 니들펀칭의 메인스트로크수는 1000~1400(stroke/min)이며, 바람직하게는 1200(stroke/min)인 것을 특징으로 한다.
상기 제1공정에 의하여 제조된 부직포는 60 내지 80 g/m2, 바람직하게는 65 내지 75g/m2, 보다 바람직하게는 68 내지 72 g/m2, 가장 바람직하게는 70 g/m2이다. 상기 부직포의 밀도가 60 g/m2 미만인 경우 냉난방기(30)의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10)를 통한 공기의 흡입 시 공기 내 유해 미생물이 일부 통과하여 본 발명의 목적을 달성하기 어려우며, 부직포의 밀도가 80 g/m2를 초과한 경우 냉난방기(30)의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10)를 통한 공기의 흡입이 충분히 이루어지지 않아 냉난방기에 과부하가 걸리는 문제가 있다.
상기 제2공정은 상기 제1공정에서 제조된 부직포에 항균 및 탈취용 물질을 코팅하고 열처리하는 단계이다.
상기 항균 및 탈취용 물질은 본 발명자가 새로이 개발한 물질로서, 왕겨액과 규소 수용액을 추출 및 숙성시킨 후 여과하여 얻어진 여과수를 말한다. 구체적으로는 상기 왕겨액은 왕겨를 가열하여 탄화시킨 후 액화시켜 얻어진 물질이며, 상기 규소 수용액은 고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 정제수에서 숙성시킨 후 여과 또는 분획하여 얻어진 물질이다. 상기 여과수는 유해물질을 함유하고 있지 않으면서 항균 및 탈취에 탁월한 효능이 있다.
하나의 구체적 예로, 본 발명에 따른 상기 여과수에 대하여 한국화학융합시원연구원에 유해물질 분석 측정을 의뢰한 결과, 납(Pb), 비소(As), 수은(Hg), 안티몬(Sb), 카드뮴(Cd), 디옥신, 포름알데하이드 및 녹농균과 황색포도상구균과 같은 병원균이 전혀 검출되지 않은 바, 신체에 무해함을 확인할 수 있었다(도 8 참조).
이하에서는 상기 언급한 왕겨액과 규소 수용액에 대해서 설명한다.
왕겨액은 왕겨를 가열하여 탄화시킨 후 액화시켜 얻어진 것으로, 주 원료인 왕겨는 벼의 ?周?질 또는 겉겨로 매조밋겨라고도 불린다. 이러한 왕겨가 탄화하는 과정을 거치게 되면 미세한 벌집 같은 무수한 구멍을 만드는데 그 표면적은 1g 당 200평 이상의 면적이 되고 왕겨 자체의 형태로 되어 있기 때문에 흡착성 및 통기성이 뛰어나다. 또한, 구조가 치밀하고 많은 공극을 가지므로 유해물질을 선택적으로 흡수한다. 즉, 왕겨의 세포벽이 타면서 수많은 미세한 구멍이 생기고, 이 구멍들은 강한 흡착력을 발휘함으로써 해로운 바이러스나 독소 등을 선택적으로 흡수하는 기능을 할 수 있다.
규소 수용액은 고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 정제수에 넣고 숙성시킨 후 여과 또는 분획하여 얻어진 것으로, 주 원료인 고령토는 암석 또는 토양 내에 있는 장석류의 광물이 탄산 또는 물에 의한 화학적 풍화를 받을 때 생성되며, 카올린(kaolin), 고릉토, 백도토 등 다양한 명칭으로 불린다. 가장 대표적으로 산출되는 광물종으로는 카올리나이트(kaolinite, Al2O3·2SiO2·2H2O)와 할로이사이트(halloysite, Al2O3·SiO2·4H2O)가 있고, 나크라이트(nacrite)와 딕카이트(dickites)의 형태도 드물기는 하지만 산출된다. 이러한 고령토는 사면체(tetrahedral)와 팔면체(octahedral) 자리에서 치환이 일어나지 않아 이론적인 결정구조식인 Al4Si4O10(OH)8에서 크게 벗어나지 않는 SiO2 46.54 %, Al2O3 39.50 %, H2O 13.96 %에 근접하는 화학조성을 갖으며, 주 원소 외에도 Fe, Ti, K, Mg이 검출되기도 하는데, 이들은 대부분 팔면체의 Al3+을 치환하는 것으로 알려져 있다. 카올리나이트는 하나의 사면체판과 팔면체판이 결합된 1: 1층이 반복되는 구조로 카올리나이트를 550 ℃이상의 고온으로 가열하면 탈수작용이 일어나면서 결정구조가 파괴되어 결정도가 낮은 상태가 되는 성질을 가진다. 그리고, 또 다른 주 원료인 점토(clay)는 주로 수화 알루미늄과 규소 산화물로 구성되며, 암석이 풍화 및 그 밖의 과정들을 거치면서 생성된 이차 광물(secondary mineral)이다. 이러한 점토는 결정 구조 내에 물을 함유할 수 있는 층상형(layered) 광물로서, 입자의 크기, 입자의 형상 및 수분 함량에 따라 형태를 만들기가 쉬운 가소성(plasticity) 좋은 물질이다. 그러나 건조하거나 열처리하면 그 특성을 잃어버리고 단단하고 부서지기 쉬운 물질로 바뀐다. 구조에 따라 화학적·물리적 성질이 매우 다양해 알루미늄과 규소 이외에도 철과 마그네슘 혹은 망가니즈와 같은 원소들도 포함되어 있다. 고령토 및 점토는 7: 1 내지 5의 중량비, 바람직하게는 7: 2 내지 4의 중량비, 보다 바람직하게는 7: 3의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 명세서에서 왕겨액 및 규소 수용액은 1: 1 내지 3의 중량비, 바람직하게는 1: 1.5의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있고, 본 발명의 부직포 필터 부재는 여과수의 효능 또는 활성을 달성하는데 충분한 양을 포함할 수 있으며, 과량 투여하여도 인체에 부작용 및 독성이 없으므로 여과수의 사용량에 대한 양적 상한은 당업자가 적절한 범위 내에서 조절하여 적용할 수 있다. 하나의 예로서, 본 발명에 따른 부직포 필터 부재에 코팅하는 여과수는 정제수를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이 경우 여과수와 정제수를 1: 10 내지 20의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 "여과수"는 상술한 바와 같이 왕겨액과 규소 수용액을 추출 및 숙성시킨 후 여과하여 얻어진 것으로, 예컨대, 여과수를 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 여과막을 통과시켜 수득된 분획, 다양한 크로마토그래피에 의한 분리 등 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 수득된 분획도 본 발명의 여과수에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 항균 및 탈취용 물질을 제조하는 방법은 왕겨액을 제조하는 단계(S10), 규소 수용액을 제조하는 단계(S20), 상기 왕겨액 및 규소 수용액을 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조하는 단계(S30), 상기 혼합액을 추출한 후 촉매를 첨가하여 숙성시키는 단계(S40) 및 상기 혼합액을 여과하는 단계(S50)를 포함한다.
여기서 상기 왕겨액을 제조하는 단계는 왕겨의 표면에 존재하는 불순물을 제거하는 단계(S11), 상기 왕겨를 가열하여 탄화시키는 단계(S12) 및 왕겨를 액화시키는 단계(S13)를 포함한다. 또한, 상기 규소 수용액을 제조하는 단계는 고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 세척하는 단계(S21), 상기 혼합물을 정제수에 넣고 숙성시키는 단계(S22), 및 상기 혼합물을 여과 또는 분획하는 단계(S23)를 포함한다.
이하에서는 상술한 항균 및 탈취용 물질을 제조하는 방법을 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 물질의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕겨액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 규소 수용액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 우선, 왕겨액을 제조한다(S10).
왕겨액을 제조하는 방법은 도 6에 도시된 바와 같이 왕겨의 표면에 존재하는 불순물을 제거한다(S11).
왕겨는 하기 후술할 탄화 및 액화 공정에 영향을 미치지 않도록 표면에 존재하는 흙, 모래, 돌가루 등과 같은 불순물을 에어를 분사하여 제거하거나 흐르는 물에 수차례 세척하여 준비할 수 있다. 또한, 볼 밀(Ball mill), 아크리션 밀(Attrition mill), 제트 밀(Jet mill), 회전밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 중 선택되는 어느 하나의 장비로 분쇄하여 준비하여도 무방하다.
그 후 왕겨를 가열하여 탄화시킨다(S12).
상기 S11단계에서 불순물이 제거된 왕겨를 600~1000 ℃, 바람직하게는 750~850 ℃로 가열하여 왕겨의 셀룰로오스(cellulose) 등의 목질계가 제거되도록 탄화시킬 수 있다. 탄화 온도가 600 ℃ 미만이면 섬유소인 셀룰로오스가 제거되기 어려울 수 있고, 1000 ℃를 초과하면 미네랄 성분들이 변성될 수 있다.
마지막으로 왕겨를 액화시킨다(S13).
상기 S12단계에서 탄화가 완료된 왕겨를 50~300 ℃, 바람직하게는 100~200 ℃의 조건에서 압력, 바람직하게는 5KG의 압력을 가해 액화시킬 수 있다. 온도가 50 ℃ 미만이면, 유효성분이 추출되기 어려울 수 있고, 300 ℃를 초과하면 유효성분이 열에 의해 변성될 수 있으므로 바람직하지 못하다.
그 후 규소 수용액을 제조한다(S20).
규소 수용액을 제조하는 단계는 도 6에 도시된 바와 같이 고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 세척한다(S21).
고령토 및 점토는 7: 1 내지 5의 중량비, 바람직하게는 7: 2 내지 4의 중량비, 보다 바람직하게는 7: 3의 중량비로 혼합한 후 하기 후술할 숙성 및 여과 또는 분획 공정에 영향을 미치지 않도록 표면에 존재하는 이물질을 흐르는 물에 수차례 세척하여 준비할 수 있다. 또한, 볼 밀(Ball mill), 아크리션 밀(Attrition mill), 제트 밀(Jet mill), 회전밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 중 선택되는 어느 하나의 장비로 분쇄하여 준비하여도 무방하다.
그 다음 혼합물을 정제수에 넣고 숙성시킨다(S22).
상기 S21단계에서 세척된 혼합물을 정제수에 부가하여 50~200 ℃, 바람직하게는 80~150 ℃의 온도에서 1~5일 간, 바람직하게는 2~4일 간 숙성시킬 수 있다. 상기 숙성 기간이 1일 미만이면, 0.2~0.6 나노의 입자 크기를 갖는 규산염 결정체를 수득하기 어려울 수 있고, 5일을 초과하면, 입자크기가 1.0~4.0 나노로 비대하게 커질 수 있으므로 바람직하지 못하다.
마지막으로 혼합물을 여과 또는 분획한다(S23).
상기 S22단계에서 숙성된 혼합물은 필터(filter)를 통한 여과 분리, 또는 원심 분리기 등을 이용한 고속 회전 분리 중 어느 하나의 방법으로 여과 또는 분획을 실시할 수 있다.
그 후 왕겨액과 규소 수용액을 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조한다(S30).
상기 S10단계에서 제조된 왕겨액과 상기 S20단계에서 제조된 규소 수용액을 1: 1~3의 중량비, 바람직하게는 1: 1.5의 중량비로 혼합한 후 20~40 RPM, 바람직하게는 25~35 RPM으로 12~36 시간, 바람직하게는 20~30 시간 동안 교반시킬 수 있다. 상기 규소 수용액의 비율이 1 미만이면, 살균 및 항균 효과가 저조할 수 있고, 3을 초과하면, 필요 이상의 규소 수용액의 첨가로 그에 따른 항바이러스 효과는 그다지 크지 않을 수 있다.
다음에 혼합액을 추출한 후 촉매를 첨가하여 숙성시킨다(S40).
상기 S30단계에서 제조된 혼합액을 가열 교반기, 고온 가압기, 압출기(가압 성형기) 중 선택되는 어느 하나의 장비를 이용하여 고압 액상 추출한 후 촉매를 첨가하여 1~3 일간, 바람직하게는 2일 간 숙성시킬 수 있다.
상기 촉매로는 백금, 알루미나, 이리듐, 또는 은 중의 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 은 촉매를 사용할 수 있다.
마지막으로 혼합액을 여과한다(S50).
상기 S40 단계에서 숙성된 혼합액을 120~200m의 속도로 여과재를 통과시키는 급속여과법, 완속여과법, 멸균거즈, 종이필터 또는 유리필터를 이용한 여과법, 원심 분리기 등을 이용한 고속 회전 분리 중 하나의 방법을 선택하여 여과를 실시할 수 있다.
이렇게 수득된 여과수는 불순물이 제거된 수용액으로 항바이러스, 살균 및 항균력을 가지는 물질일 뿐만 아니라 탈취 효과가 있고 원적외선을 방출하는 물질이다.
상기와 같은 방법으로 제조된 여과수, 즉 본 발명에 따른 항균 및 탈취용 물질은 제2공정으로 정제수에 10 내지 30배, 바람직하게는 10 내지 25배, 보다 바람직하게는 10 내지 20배 희석하여 코팅한다. 상기 코팅은 통상의 방법으로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 침지, 분사 등의 방법에 의한다.
상기 코팅된 부직포는 열처리를 하게 되는데, 상기 열처리는 60 내지 95℃, 바람직하게는 65 내지 95℃에서 1 내지 5분, 바람직하게는 1 내지 4분, 보다 바람직하게는 1 내지 3분 동안 열풍 등의 방법에 의하여 열처리한다.
이러한 코팅 및 열처리의 일련의 과정에 의하여 부직포에 항균 및 탈취용 물질이 잘 흡착되고 오랜 시간이 경과하더라도 항균 및 탈취용 물질이 부직포에서 제거되지 않고 그 효능을 유지할 수 있다.
상기 제2공정 이후에 추가로 제2공정에 의하여 제조된 부직포를 절단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 절단은 부직포를 목적하는 형상 및 크기로 제조하는 것으로, 예를 들면 사각형의 형상에 스탠드형 냉난방기의 흡입구를 커버할 수 있는 크기로 절단될 수 있다.
상기한 방법에 의하여 제조된 부직포 필터부재(10)는 그 흡착된 항균 및 탈취용 물질에 의하여 인체에 무해하면서 항균 효과 및 탈취 효과를 나타낸다.
구체적으로, 본 발명자는 상기 제조한 부직포 필터부재(10)를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 포도상구균 및 폐렴균에 대한 항균 실험을 한 결과 99.9% 이상의 항균 효과를 나타내었다(도 9 참조).
또한, 본 발명자는 상기 제조한 부직포 필터부재(10)를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 탈취 효과 실험을 한 결과 탈취율이 우수함을 확인할 수 있었다(도 10 참조).
또한, 본 발명자는 상기 제조한 부직포 필터부재(10)를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 원적외선 방출 효과를 실험한 결과 상기 부직포 필터부재(10)는 원적외선을 방출하는 것을 확인할 수 있었다(도 11 참조).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10. 부직포 필터부재 20. 고정수단
22. 환형고리 24. 부착부재
25. 걸림고리 26. 부착수단
30. 냉난방기 32. 흡입구

Claims (12)

  1. 냉난방기의 흡입구(32) 전면을 덮도록 설치되는 부직포 필터부재(10); 및,
    상기 부직포 필터부재(10)를 상기 냉난방기의 본체 외면에 고정하는 고정수단(20);을 포함하며,
    상기 부직포 필터부재(10)는 항균 및 탈취용 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정수단(20)은,
    상기 부직포 필터부재(10)의 적어도 네 곳의 모서리 부근에 구비되는 환형고리(22); 및,
    전면에 상기 환형고리(22)가 걸리는 걸림고리(25)가 구비되고, 후면에 상기 냉난방기의 본체 외면체 부착되는 부착수단(26)이 구비되는 부착부재(24);를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부직포 필터부재(10)는,
    폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 저융점(Low Melting) 섬유를 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 및 니들펀칭하여 부직포를 제조하는 제1공정, 및 상기 제1공정에서 제조된 부직포에 항균 및 탈취용 물질을 코팅하고 열처리하는 제2공정에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복합섬유는,
    폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유와 저융점(Low Melting) 섬유가 8: 2의 혼합비로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제1공정에 의하여 제조된 부직포는,
    밀도가 60 내지 80 g/m2인 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 항균 및 탈취용 물질은,
    왕겨액과 규소 수용액을 추출 및 숙성시킨 후 여과하여 얻어진 여과수인 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 왕겨액은,
    왕겨를 가열하여 탄화시킨 후 액화시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 규소 수용액은,
    고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 정제수에서 숙성시킨 후 여과 또는 분획하여 얻어진 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 항균 및 탈취용 물질은,
    왕겨액을 제조하는 단계;
    규소 수용액을 제조하는 단계;
    상기 왕겨액 및 규소 수용액을 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 혼합액을 추출한 후 촉매를 첨가하여 숙성시키는 단계; 및
    상기 혼합액을 여과하는 단계;를 포함하는 제조 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 왕겨액을 제조하는 단계는,
    왕겨의 표면에 존재하는 불순물을 제거하는 단계;
    상기 왕겨를 가열하여 탄화시키는 단계; 및
    상기 왕겨를 액화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 왕겨액을 제조하는 단계는,
    상기 규소 수용액을 제조하는 단계는,
    고령토 및 점토가 혼합된 혼합물을 세척하는 단계;
    상기 혼합물을 정제수에 넣고 숙성시키는 단계; 및
    상기 혼합물을 여과 또는 분획하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 왕겨액 및 규소 수용액은,
    1: 1~3의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취용 냉난방기용 부직포 필터.
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WO2023200165A1 (ko) * 2022-04-11 2023-10-19 주식회사 아룸 중금속, 이산화탄소 흡착 및 항균 기능을 갖는 냉난방기용 부직포 필터의 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 냉난방기용 부직포 필터

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