KR20220143238A - Antimicrobial filter and preperation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an antibacterial filter and a method for manufacturing the same.
최근 미세먼지, 황사 등과 같은 대기 오염 문제가 심각해지면서 실내의 공기를 여과하는 공기 청정이 바람직하면서도 필수가 되었다. 공기 청정기와 같은 공기 정화 장치는 다양한 형태의 필터 시스템을 이용하여 공기 중에 포함되어 있는 오염 먼지나 인체에 해로운 유해 물질 등을 여과하여 신선한 공기를 제공할 수 있다. Recently, as air pollution problems such as fine dust and yellow dust have become serious, air purification that filters indoor air has become both desirable and essential. An air purifier such as an air purifier may provide fresh air by filtering polluting dust or harmful substances harmful to the human body, etc. contained in the air using various types of filter systems.
일반적으로, 먼지 등과 같은 오염 물질은 1차적으로 먼지를 제거하는 에어필터에 의해 여과될 수 있지만, 진드기, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물은 마이크론 이하의 크기를 가지므로 일반적인 에어필터에 의해 여과되기 어렵다. 마이크론 이하의 미생물을 여과할 수 있는 미세 기공을 갖는 필터를 추가로 적용할 수 있으나, 이러한 미세 기공 필터는 여과된 미생물들이 필터의 표면에서 증식하여 다시 실내로 유입되거나 악취를 발생시키는 문제가 있다. In general, contaminants such as dust can be filtered by an air filter that primarily removes dust, but microorganisms harmful to the human body, such as mites, bacteria, mold, viruses, etc., have a size of less than microns. difficult to filter by A filter having micropores capable of filtering micro-organisms of microns or less may be additionally applied, but these micropore filters have a problem in that the filtered microbes proliferate on the surface of the filter and re-introduce into the room or generate an odor.
따라서, 먼지나 미생물을 효과적으로 여과할 수 있으면서, 항균 특성이 우수하여 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터의 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 필터 손상 방지 효과, 내구성 및 항균의 지속성과 같은 특성도 우수한 항균 필터의 개발이 필요한 실정이다. Therefore, while being able to effectively filter dust and microorganisms, it has excellent antibacterial properties and can effectively prevent microorganisms harmful to the human body such as bacteria, mold, viruses, etc. It is necessary to develop an antibacterial filter with excellent characteristics such as durability.
본 발명의 실시예들은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.Embodiments of the present invention are designed to solve the problems of the prior art.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 항균 필터에 항균 물질인 구리 입자를 균일하고 고르게 분산시킴으로써, 항균성이 우수하여 필터의 표면에 미생물의 증식 및 오염을 방지할 수 있는 항균 필터를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide an antibacterial filter capable of preventing the proliferation and contamination of microorganisms on the surface of the filter with excellent antibacterial properties by uniformly and evenly dispersing copper particles, which are antibacterial substances, in the antibacterial filter.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 항균 필터의 제조방법을 제공하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing the antibacterial filter.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 항균 필터의 제조에 사용하는 마스터 배치를 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a master batch used for manufacturing the antibacterial filter.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 항균 필터를 포함하는 공기 청정기를 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an air purifier including the antibacterial filter.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분산된 구리 입자를 포함하는 항균 필터로서, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며, 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며, 하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하인, 항균 필터를 제공한다:According to an embodiment of the present invention, an antibacterial filter including dispersed copper particles, the average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm, and the copper particles are 2 to 10 based on the total weight of the antibacterial filter. It provides an antibacterial filter, including weight %, with a deviation (D) of 5% or less for the content of copper particles calculated by the following formula 1:
[식 1][Equation 1]
편차(D) = 
상기 식에서,In the above formula,
NA는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이고,N A is the content per total unit area of the copper particles contained in the antibacterial filter (ppm / ㎟),
NR은 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이다.N R is the content per unit area of copper particles (ppm/mm 2 ) measured in an arbitrary divided area when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 .
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 고분자 수지 펠렛; 및 상기 고분자 수지 펠렛의 표면에 증착된 구리 입자를 포함하고, 상기 고분자 수지 펠렛 및 상기 구리 입자의 함량비가 85 : 15 내지 98 : 2 중량비인, 마스터 배치를 제공한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, polymer resin pellets; and copper particles deposited on the surface of the polymer resin pellets, wherein the content ratio of the polymer resin pellets and the copper particles is 85: 15 to 98: 2 weight ratio, it provides a master batch.
아울러, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자를 증착시켜 마스터 배치를 얻는 제 1 단계; 상기 마스터 배치를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 혼합물을 얻는 제 2 단계; 및 상기 혼합물을 용융 방사하는 제 3 단계;를 포함하는 항균 필터의 제조방법으로서, 상기 항균 필터가 분산된 구리 입자를 포함하고, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며, 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며, 하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하인, 항균 필터의 제조방법을 제공한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a first step of obtaining a master batch by depositing copper particles on the surface of the first polymer resin pellets; a second step of obtaining a mixture by mixing the master batch with a second polymer resin pellet; and a third step of melt spinning the mixture, wherein the antibacterial filter includes dispersed copper particles, and the average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm, and the It includes 2 to 10% by weight of copper particles based on the total weight of the antibacterial filter, and provides a method for manufacturing an antibacterial filter, wherein the deviation (D) for the content of copper particles calculated by the following Equation 1 is 5% or less.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 항균 필터를 포함하는 공기 청정기를 제공하는 것이다.Furthermore, according to another embodiment of the present invention, it is to provide an air purifier including the antibacterial filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터는 특정 범위의 구리 입자의 함량, 평균 입경 및 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)를 만족함으로써, 항균 효과를 구현하는 최적의 함량으로 상기 구리 입자가 상기 항균 필터에 균일하고 고르게 분산될 수 있고, 이로 인해 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로, 항균 성능과 항균 지속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. The antibacterial filter according to an embodiment of the present invention satisfies the content of copper particles in a specific range, the average particle diameter, and the deviation (D) for the content of copper particles, so that the copper particles are It can be uniformly and evenly dispersed in the antibacterial filter, thereby effectively preventing microorganisms harmful to the human body, such as bacteria, fungi, and viruses, from multiplying on the filter surface, thereby further improving antibacterial performance and antibacterial lasting performance.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 항균 필터의 제조방법은, 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자가 증착된 마스터 배치를 제조하고, 이를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 복합 용융 방사함으로써, 경제적이고 효율적인 방법으로 상기 효과를 갖는 항균 필터를 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing an antibacterial filter according to an embodiment of the present invention is economical by preparing a master batch in which copper particles are deposited on the surface of a first polymer resin pellet, and mixing it with a second polymer resin pellet to composite melt spinning. An antibacterial filter having the above effect can be manufactured in an efficient and efficient way.
나아가, 상기 항균 필터를 공기 청정기에 적용하는 경우, 정화된 공기를 공급함과 동시에, 필터의 내구성 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Furthermore, when the antibacterial filter is applied to an air purifier, it is possible to supply purified air and further improve durability and lifespan characteristics of the filter.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 배치의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자가 증착된 마스터 패치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터의 제조 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 1, 및 실시예 1과 2의 항균 필터의 표면에 대한 전자현미경 이미지, 항균 필터의 맵 스펙트럼 및 구리의 함량의 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 3 및 비교예 2의 항균 필터의 표면에 대한 전자현미경 이미지, 항균 필터의 맵 스펙트럼 및 구리 입자의 함량에 대한 분석 결과를 나타낸 것이다.1 schematically shows a manufacturing process of a master batch according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a master patch in which copper particles are deposited on the surface of a polymer resin pellet according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an antibacterial filter according to an embodiment of the present invention.
4 is an electron microscope image of the surface of the antibacterial filter of Comparative Example 1 and Examples 1 and 2, a map spectrum of the antibacterial filter, and analysis results of the copper content.
5 is an electron microscope image of the surface of the antibacterial filter of Example 3 and Comparative Example 2, a map spectrum of the antibacterial filter, and analysis results for the content of copper particles.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the content disclosed below and may be modified in various forms as long as the gist of the invention is not changed.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.It should be understood that all numbers and expressions indicating amounts of ingredients, reaction conditions, etc. described herein are modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.
또한, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not fully reflect the actual size.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. In this specification, like reference numerals refer to like elements.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터를 설명한다. Hereinafter, an antibacterial filter according to an embodiment of the present invention will be described.
항균 필터antibacterial filter
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터는 분산된 구리 입자를 포함하는 항균 필터로서, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며, 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며, 하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하이다.The antibacterial filter according to an embodiment of the present invention is an antibacterial filter including dispersed copper particles, and the average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm, and the copper particles are 2 based on the total weight of the antibacterial filter. to 10% by weight, and the deviation (D) for the content of copper particles calculated by the following formula 1 is 5% or less.
[식 1][Equation 1]
편차(D) = 
상기 식에서,In the above formula,
NA는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이고,N A is the content per total unit area of the copper particles contained in the antibacterial filter (ppm / ㎟),
NR은 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이다.N R is the content per unit area of copper particles (ppm/mm 2 ) measured in an arbitrary divided area when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 .
본 명세서에서 용어 "항균"이란, 필터에 포집된 진드기, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물의 증식을 억제하거나, 상기 미생물들을 붕괴 및 사멸시키는 기능을 의미한다. As used herein, the term “antibacterial” refers to a function of inhibiting the growth of microorganisms harmful to the human body, such as mites, bacteria, fungi, viruses, etc., collected in the filter, or destroying and killing the microorganisms.
따라서, 상기 항균 필터를 공기 청정기에 적용 시, 정화된 공기를 공급함과 동시에, 부유 미생물로부터 필터의 오염을 방지할 수 있어서, 필터의 내구성 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, when the antibacterial filter is applied to the air purifier, it is possible to supply purified air and prevent contamination of the filter from airborne microorganisms, thereby further improving durability and lifespan characteristics of the filter.
본 발명의 실시예에 따른 항균 필터는 항균 물질로서 구리 입자를 포함한다.An antibacterial filter according to an embodiment of the present invention includes copper particles as an antibacterial material.
상기 구리는 바이러스, 곰팡이 또는 박테리아뿐만 아니라 조류(藻類), 이끼, 포자, 원생동물 등을 살균 제거하는 것으로 알려져 있다. 특히 구리는 접촉 살균을 통해 바이러스, 곰팡이 또는 박테리아, 예컨대 대장균 등을 99.9% 이상 사멸할 수 있어서, 항균 효과를 제공하는 데에 유리한 이점이 있다.The copper is known to sterilize and remove viruses, fungi, or bacteria as well as algae, moss, spores, protozoa, and the like. In particular, copper can kill 99.9% or more of viruses, fungi, or bacteria, such as E. coli, through contact sterilization, and thus has an advantageous advantage in providing an antibacterial effect.
구체적으로, 상기 구리 입자에서, 구리 이온은 산소와 반응해 과산화수소를 만들고, 다시 과산화수소와 반응해 반응성이 아주 강한 수산화 라디칼(radical)을 만든 수 있다. 상기 수산화 라디칼은 세균 세포의 지질, 단백질, 핵산 성분을 파괴 또는 변화를 유도하여 생리대사를 방해함으로써 항균 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 구리 이온이 바이러스, 곰팡이 또는 박테리아를 만나면 이들의 세포막 및 단백질 껍질을 파괴하여 사멸시켜 항균 효과를 부여할 수 있다. Specifically, in the copper particles, copper ions may react with oxygen to form hydrogen peroxide, and then react with hydrogen peroxide to form highly reactive hydroxyl radicals. The hydroxyl radical may exhibit an antibacterial effect by disrupting physiological metabolism by destroying or inducing changes in lipid, protein, and nucleic acid components of bacterial cells. That is, when copper ions meet viruses, fungi, or bacteria, they destroy and kill their cell membranes and protein shells, thereby imparting an antibacterial effect.
또한, 상기 구리 입자는 항균 효과를 구현하는 방법이 광촉매 활동에 의한 살균 효과가 아닌, 바이러스나 박테리아의 신진대사를 저해시킴으로써 이를 고사시켜 제거하는 메커니즘에 의한다. 나노 사이즈의 상기 구리 입자는 항균 필터가 공기 중의 수분과 접촉하게 될 때, 특히 필터 섬유 표면에서 존재하는 구리 성분이 이온화되어 용출되면서 박테리아 등의 유해균에 항균 물질로서 작용하게 된다.In addition, the method for implementing the antibacterial effect of the copper particles is not the sterilization effect by the photocatalytic activity, but the mechanism of killing and removing them by inhibiting the metabolism of viruses or bacteria. When the antibacterial filter comes into contact with moisture in the air, the nano-sized copper particles act as an antibacterial material against harmful bacteria such as bacteria as the copper component present on the filter fiber surface is ionized and eluted.
그러나, 상기 항균 필터가 상기 구리 입자를 포함하더라도, 구리 입자의 크기, 함량, 구리 입자의 코팅 방법 및 분산도에 따라 항균 수준이 달라질 수 있고, 항균 기능의 지속성도 차이가 날 수 있다.However, even if the antibacterial filter includes the copper particles, the antibacterial level may vary depending on the size and content of the copper particles, the coating method of the copper particles and the degree of dispersion, and the durability of the antibacterial function may be different.
본 발명은 실시예에 따라, 특정 범위의 구리 입자의 함량, 평균 입경 및 분산도, 즉 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)를 만족함으로써, 항균 효과를 구현하는 최적의 함량으로 상기 구리 입자가 상기 항균 필터에 균일하고 고르게 분산될 수 있고, 이로 인해 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로, 항균 성능과 항균 지속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 구리 입자의 표면 코팅에 의해 바이러스 및 박테리아의 전파를 차단하는 것도 가능하다. According to an embodiment, the present invention satisfies the content of copper particles in a specific range, average particle diameter and dispersion, that is, the deviation (D) for the content of copper particles, so that the copper particles are It can be uniformly and evenly dispersed in the antibacterial filter, thereby effectively preventing microorganisms harmful to the human body such as bacteria, fungi, viruses, etc. from multiplying on the filter surface, thereby further improving antibacterial performance and antibacterial lasting performance. . In addition, it is possible to block the spread of viruses and bacteria by the surface coating of the copper particles.
상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 예컨대 10 내지 30 nm, 예컨대 12 내지 28 nm, 예컨대 15 내지 25 nm일 수 있다. 상기 구리 입자의 평균 입경이 상기 범위를 만족함으로써 고른 입도 분포를 구현할 수 있다. 나아가 나노 사이즈의 구리 입자를 사용함으로써, 상대적으로 적은 함량으로 필터 전체에 고르게 구리 입자를 분산시킬 수 있으며, 입경이 큰 구리 입자를 사용하는 경우에 비해 경제적이고 효과적으로 항균 성능 및 항균 지속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.The average particle diameter (D50) of the copper particles may be, for example, 10 to 30 nm, for example, 12 to 28 nm, for example, 15 to 25 nm. When the average particle diameter of the copper particles satisfies the above range, an even particle size distribution may be implemented. Furthermore, by using nano-sized copper particles, copper particles can be evenly dispersed throughout the filter with a relatively small content, and the antibacterial performance and antibacterial lasting performance are further improved economically and effectively compared to the case of using copper particles with a large particle size. can do it
본 명세서에서 평균 입경이란 전체 부피를 100%로 한 입도의 누적분포 곡선에서 50부피%에 해당하는 누적 평균 입경(D50)을 의미한다. 상기 평균 입경은 당업자에게 널리 공지된 방법으로 측정될 수 있으며, 예를 들어, 입도 분석기(particle size analyzer)로 측정하거나, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 또는 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM) 사진으로부터 측정할 수도 있다. 다른 방법의 예를 들면, 동적광산란법(dynamic light-scattering)을 이용한 측정장치를 이용하여 측정한 후, 데이터 분석을 실시하여 각각의 사이즈 범위에 대하여 입자 수가 카운팅되며, 이로부터 계산을 통하여 평균 입경을 쉽게 얻을 수 있다. 본 발명은 실시예에 따라, 상기 평균 입경은 구리 진공증착 입자로부터 확인하였다.In the present specification, the average particle diameter means a cumulative average particle diameter (D50) corresponding to 50% by volume on a cumulative distribution curve of particle size with 100% of the total volume. The average particle diameter can be measured by a method well known to those skilled in the art, for example, it is measured with a particle size analyzer, scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscopy (transmission electron microscopy, It can also be measured from a TEM) photograph. As an example of another method, after measurement using a measuring device using dynamic light-scattering, data analysis is performed to count the number of particles for each size range, and from this, the average particle diameter is calculated can be obtained easily. According to the embodiment of the present invention, the average particle diameter was confirmed from the copper vacuum-deposited particles.
상기 항균 필터는 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함할 수 있다. 이때, 상기 항균 필터는 하우징을 제외한 필터를 의미한다. 구체적으로, 상기 항균 필터는 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 예컨대 2 내지 8 중량%, 예컨대 2 내지 6 중량%, 또는 예컨대 2 내지 5 중량% 포함할 수 있다. 상기 구리 입자의 함량이 상기 범위를 만족함으로써, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로 항균성이 우수함은 물론, 필터 손상 방지 효과가 우수하여 필터의 내구성 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.The antibacterial filter may include 2 to 10% by weight of the copper particles based on the total weight of the antibacterial filter. In this case, the antibacterial filter means a filter excluding the housing. Specifically, the antibacterial filter may include, for example, 2 to 8% by weight, such as 2 to 6% by weight, or, for example, 2 to 5% by weight of the copper particles based on the total weight of the antibacterial filter. When the content of the copper particles satisfies the above range, it is possible to effectively prevent microorganisms harmful to the human body, such as bacteria, fungi, and viruses, from proliferating on the filter surface, so that the filter has excellent antibacterial properties and excellent filter damage prevention effect. Durability and lifespan characteristics can be further improved.
한편, 하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)는 예컨대, 5% 이하, 예컨대 4% 이하, 예컨대 3% 이하, 예컨대 2% 이하, 또는 예컨대 1% 이하일 수 있다:On the other hand, the deviation (D) for the content of copper particles calculated by the following formula (1) may be, for example, 5% or less, such as 4% or less, such as 3% or less, such as 2% or less, or, for example, 1% or less:
[식 1] 편차(D) = 
여기서, 상기 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)에 대한 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)과 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NR)의 차의 절대값의 비율에 대한 백분율(퍼센터, %)로 나타낼 수 있다. Here, the deviation (D) for the content of the copper particles is the total unit of copper particles included in the antibacterial filter with respect to the content per total unit area (ppm/mm 2 ) (N A ) of the copper particles included in the antibacterial filter Content per area (ppm/mm 2 ) (N A ) and when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 , the content per unit area of copper particles measured in any divided area (ppm/mm 2 ) (N R ) can be expressed as a percentage (percentage, %) of the absolute value of the difference.
상기 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)는 예컨대 1 내지 5%, 예컨대 2 내지 5%, 또는 예컨대 2 내지 4%일 수 있다. The deviation (D) for the content of the copper particles may be, for example, 1 to 5%, such as 2 to 5%, or, for example, 2 to 4%.
본 발명은 상기 항균 필터의 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)를 5% 이하로 제어함으로써, 상기 구리 입자가 상기 항균 필터에 균일하고 고르게 분산되어 있어서, 항균 필터의 항균 성능 및 항균 지속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.The present invention controls the deviation (D) of the content of copper particles of the antibacterial filter to 5% or less, so that the copper particles are uniformly and evenly dispersed in the antibacterial filter, thereby improving the antibacterial performance and antibacterial lasting performance of the antibacterial filter. can be further improved.
예컨대, 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)이 약 300 ppm/㎟인 경우, 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NR)은 약 285 ppm/㎟ 내지 315 ppm/㎟일 수 있다. 구체적으로, 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)이 약 300 ppm/㎟인 경우, 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NR)은 약 288 ppm/㎟ 내지 312 ppm/㎟, 약 290 ppm/㎟ 내지 310 ppm/㎟, 또는 약 292 ppm/㎟ 내지 308ppm/㎟일 수 있다.For example, when the content per total unit area (ppm/mm2) ( NA ) of the copper particles contained in the antibacterial filter is about 300 ppm/mm2, the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 When dividing the divided The content (ppm/mm 2 ) (N R ) of the copper particles measured in an arbitrary region may be about 285 ppm/mm 2 to 315 ppm/mm 2 . Specifically, when the content per total unit area (ppm/mm2) ( NA ) of the copper particles contained in the antibacterial filter is about 300 ppm/mm2, the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 When dividing, The content (ppm/mm2) (N R ) of copper particles per unit area measured in an arbitrary region is about 288 ppm/mm2 to 312 ppm/mm2, about 290 ppm/mm2 to 310 ppm/mm2, or about 292 ppm It may be /mm2 to 308ppm/mm2.
또 다른 실시예로, 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)이 약 500 ppm/㎟인 경우, 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NR)은 약 475 ppm/㎟ 내지 525 ppm/㎟일 수 있다. 구체적으로, 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NA)이 약 500 ppm/㎟인 경우, 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)(NR)은 약 480 ppm/㎟ 내지 520 ppm/㎟, 약 485 ppm/㎟ 내지 515 ppm/㎟, 또는 약 488 ppm/㎟ 내지 512 ppm/㎟일 수 있다.In another embodiment, when the total content per unit area (ppm/mm2) ( NA ) of copper particles included in the antibacterial filter is about 500 ppm/mm2, dividing the antibacterial filter into 1 X 1 mm 2 In this case, the content (ppm/mm 2 ) (N R ) of the copper particles per unit area measured in the divided arbitrary region may be about 475 ppm/mm 2 to 525 ppm/mm 2 . Specifically, when the content per total unit area (ppm/mm2) ( NA ) of the copper particles contained in the antibacterial filter is about 500 ppm/mm2, the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 When dividing, The content (ppm/mm2) (N R ) of copper particles per unit area measured in an arbitrary region is about 480 ppm/mm2 to 520 ppm/mm2, about 485 ppm/mm2 to 515 ppm/mm2, or about 488 ppm It may be /mm2 to 512 ppm/mm2.
즉, 표면에 항균 입자가 증착된 고분자 수지 펠렛을 마스터 배치로 이용하여 필터를 제조함으로써, 마스터 배치의 함량에 따라 구리 입자의 함량을 용이하게 조절 가능하며, 필터 내에 항균 입자를 고르게 분포시킴으로써, 필터 전체 면적에 걸쳐 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 증식하는 것을 효과적으로 방지하고, 항균 성능 및 항균 지속 성능을 향상시킬 수 있다.That is, by manufacturing a filter using a polymer resin pellet having antibacterial particles deposited on the surface as a master batch, the content of copper particles can be easily adjusted according to the content of the master batch, and by evenly distributing the antibacterial particles in the filter, the filter It is possible to effectively prevent the growth of microorganisms harmful to the human body, such as bacteria, fungi, viruses, etc. over the entire area, and to improve antibacterial performance and antibacterial lasting performance.
한편, 상기 항균 필터는 고분자 수지로부터 형성된 섬유를 포함할 수 있다.Meanwhile, the antibacterial filter may include a fiber formed from a polymer resin.
상기 고분자 수지는 섬유상을 형성할 수 있는 합성 수지로서, 섬유로 사용될 수 있는 모든 종류의 합성수지를 사용할 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 고분자 수지는 예를 들어, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 수지는 멜트 블로운 부직포 소재인 폴리프로필렌(PP)을 포함할 수 있다.The polymer resin is a synthetic resin capable of forming a fibrous shape, and any kind of synthetic resin that can be used as a fiber may be used, and is not particularly limited. The polymer resin is, for example, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylate (polyacrylate), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC) ), polymethyl methacrylate (PMMA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polycarbonate (PC), polyamide (polyamide), and may include at least one selected from the group consisting of a silicone-based resin. The polymer resin may include at least one selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene terephthalate (PET). For example, the polymer resin may include polypropylene (PP), which is a melt blown nonwoven fabric material.
상기 고분자 수지 및 구리 입자의 중량비는 1 : 0.02 내지 0.5일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지 및 구리 입자의 중량비는 예컨대 1 : 0.02 내지 0.4, 예컨대 1 : 0.02 내지 0.3, 예컨대 1 : 0.02 내지 0.1, 예컨대 1 : 0.02 내지 0.08 예컨대 1 : 0.02 내지 0.07, 또는 예컨대 1 : 0.02 내지 0.06일 수 있다. 상기 구리 입자의 함량이 상기 범위를 만족함으로써, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터의 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로 항균성이 우수함은 물론, 필터 손상 방지 효과가 우수하여 필터의 내구성 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. The weight ratio of the polymer resin and the copper particles may be 1: 0.02 to 0.5. Specifically, the weight ratio of the polymer resin and the copper particles is, for example, 1: 0.02 to 0.4, such as 1: 0.02 to 0.3, such as 1: 0.02 to 0.1, such as 1: 0.02 to 0.08, such as 1: 0.02 to 0.07, or, for example, 1: It may be 0.02 to 0.06. When the content of the copper particles satisfies the above range, it is possible to effectively prevent microorganisms harmful to the human body, such as bacteria, mold, viruses, etc. from multiplying on the surface of the filter, so that the filter has excellent antibacterial properties and excellent filter damage prevention effect. durability and lifespan characteristics can be further improved.
또한, 상기 항균 필터를 가로 30 cm 및 세로 30 cm의 크기로 샘플링하여 국립환경과학원 고시 제2019-70호에 규정된 방법으로 측정 시, 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96 시간 후의 구리 방출량은 70 mg 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 구리의 방출량은 50 mg 이하, 40 mg 이하, 30 mg 이하, 20 mg 이하, 10 mg 이하, 8 mg 이하, 또는 5 mg 이하 일 수 있고, 0.01 mg 내지 70 mg, 0.05 mg 내지 50 mg, 0.1 mg 내지 40 mg, 0.2 mg 내지 30 mg, 0.5 mg 내지 20 mg, 0.8 mg 내지 10 mg, 0.9 mg 내지 8 mg, 또는 0.9 mg 내지 5 mg일 수 있다. 또한, 상기 구리의 방출량은 0.01 mg 내지 5 mg, 0.01 mg 내지 3 mg, 0.01 mg 내지 2 mg, 또는 0.01 mg 내지 1 mg일 수 있다.In addition, when the antibacterial filter is sampled with a size of 30 cm in width and 30 cm in length and measured by the method specified in the National Institute of Environmental Sciences Notice No. 2019-70, at a temperature of 20±5℃ and a humidity of 65±10% At an operating flow rate of 10 m 3 /min, the copper release after 96 hours may be 70 mg or less. For example, the copper release amount may be 50 mg or less, 40 mg or less, 30 mg or less, 20 mg or less, 10 mg or less, 8 mg or less, or 5 mg or less, 0.01 mg to 70 mg, 0.05 mg to 50 mg, 0.1 mg to 40 mg, 0.2 mg to 30 mg, 0.5 mg to 20 mg, 0.8 mg to 10 mg, 0.9 mg to 8 mg, or 0.9 mg to 5 mg. In addition, the amount of copper released may be 0.01 mg to 5 mg, 0.01 mg to 3 mg, 0.01 mg to 2 mg, or 0.01 mg to 1 mg.
일반적으로, 필터 시스템의 항균성을 향상시키기 위해 유기 물질 또는 무기 물질 등이 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 유기 물질 또는 무기 물질이 공기 중에 방출됨으로써, 인체에 해로운 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터는 항균 물질인 구리의 방출량이 70 mg 이하로 매우 적으므로, 안전성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 항균성을 지속적으로 유지시킬 수 있다. In general, an organic material or an inorganic material may be applied to improve the antibacterial properties of the filter system. However, there is a problem harmful to the human body as these organic or inorganic substances are released into the air. However, since the antibacterial filter according to an embodiment of the present invention emits a very small amount of copper, which is an antibacterial material, of 70 mg or less, safety is very good, and antibacterial properties can be continuously maintained.
이러한 필터의 인체 유해성으로 인해, 국립환경과학원에서는 '안전확인대상생활화학제품 시험·검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정'을 통해 공기정화용 항균처리 필터의 화학물질의 농도를 측정하기 위한 절차(환경부고시 제2019-45호)를 마련하고 있다. Due to the harmfulness of these filters to the human body, the National Academy of Environmental Sciences has established a procedure for measuring the concentration of chemical substances in antibacterial filters for air purification through the 'Regulations on Standards and Methods for Testing and Inspection of Household Chemicals Subject to Safety Confirmation' (Ministry of Environment). Notice No. 2019-45) is being prepared.
예를 들어, 상기 구리의 방출량은 국립환경과학원 고시 제2019-70호에 규정된 방법으로 측정할 수 있으며, 상기 항균 필터를 가로 30 cm 및 세로 30 cm로 샘플링하여 측정 장치에 장착하고, KS A 0006에 규정된 표준상태인 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96시간 연속 가동하여, 구리의 방출량(βCR)을 하기 식 2에 따라 계산할 수 있다. 이때, 상기 항균 필터의 샘플 3개에 대해 상기 방출량 측정 실험을 각각 진행하고, 산출된 구리의 방출량으로부터 평균값을 계산한다.For example, the amount of copper emission can be measured by the method stipulated in National Institute of Environmental Sciences Notice No. 2019-70, and the antibacterial filter is sampled with a width of 30 cm and a length of 30 cm and mounted on a measuring device, and KS A The copper emission (βCR) can be calculated according to Equation 2 below by continuously operating for 96 hours at an operating flow rate of 10 m 3 /min at a temperature of 20±5℃ and a humidity of 65±10%, which are the standard conditions specified in 0006. can At this time, the emission amount measurement experiment is performed on the three samples of the antibacterial filter, and an average value is calculated from the calculated copper emission amount.
[식 2][Equation 2]
ΔCR = C0 - C1 ΔCR = C 0 - C 1
상기 식 2에서,In Equation 2 above,
C0은 초기 구리의 함량(mg)이고, C 0 is the initial copper content (mg),
C1은 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96시간 연속 가동한 후 필터 내에 남아 있는 구리의 함량(mg)이다. C 1 is the copper content (mg) remaining in the filter after continuous operation for 96 hours at an operating flow rate of 10 m 3 /min at a temperature of 20±5℃ and a humidity of 65±10%.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항균 필터는 하기 식 3에 따른 박테리아 감소율이 95% 이상이다. The antibacterial filter according to another embodiment of the present invention has a bacterial reduction rate of 95% or more according to Equation 3 below.
[식 3][Equation 3]
BR(%)= 
상기 식 3에서,In Equation 3 above,
BT1은 구리 입자를 포함하지 않은 폴리프로필렌 멜트 블로운 부직포에 28±2℃에서 18시간 동안 박테리아를 배양한 후의 박테리아 균의 수이고, BT1 is the number of bacteria after culturing bacteria at 28±2° C. for 18 hours on a polypropylene melt-blown nonwoven fabric containing no copper particles,
BT2는 상기 항균 필터에서 동일조건으로 박테리아를 배양한 후의 박테리아 균의 수이다. BT2 is the number of bacteria after culturing the bacteria under the same conditions in the antibacterial filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터는 공기에 대해서 우수한 통기성을 가지면서, 미세한 분진까지도 여과할 수 있는 여과부로서의 역할을 할 수 있는 것으로, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터의 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 항균성이 우수하다. The antibacterial filter according to an embodiment of the present invention can serve as a filtration unit that can filter even fine dust while having excellent air permeability, and filters microorganisms harmful to the human body such as bacteria, fungi, viruses, etc. It has excellent antibacterial properties as it can effectively prevent proliferation on the surface of
구체적으로, 상기 항균 필터의 상기 식 3에 따른 박테리아 감소율은 96% 이상, 97% 이상, 99% 이상, 99.5% 이상 또는 99.9% 이상일 수 있다. 항균 필터의 박테리아 감소율이 상기 범위를 만족함으로써, 상기 항균 필터의 항균성이 우수하다. Specifically, the bacterial reduction rate according to Equation 3 of the antibacterial filter may be 96% or more, 97% or more, 99% or more, 99.5% or more, or 99.9% or more. When the bacteria reduction rate of the antibacterial filter satisfies the above range, the antibacterial property of the antibacterial filter is excellent.
상기 식 3에 따른 박테리아 감소율은 KS K 0693-2001에 규정된 방법에 의하여 측정될 수 있다. The bacterial reduction rate according to Equation 3 can be measured by the method specified in KS K 0693-2001.
구체적으로, 상기 박테리아 감소율은 대장균(예를 들어, Escherichia coli NBRC 3301)을 이용하여 측정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the bacterial reduction rate may be measured using Escherichia coli (eg, Escherichia coli NBRC 3301), but is not limited thereto.
예컨대, 뉴트리언트(Nutrient) 배지를 이용하여 균주를 배양하고 이를 흡광광도계를 이용하여 660 nm에서 O.D.(Optical density)값을 측정하여 생균수를 계산하고, 이것을 희석한 뉴트리언트 배지로 초기 균의 수의 수가 조절된 균액을 접종원으로 사용할 수 있다. 상기 항균 필터를 뚜껑이 있는 유리 용기 안에 넣고, 상기 접종원을 골고루 살포한 다음 28±2℃에서 18시간 동안 배양한 후, 균의 수를 측정하고, 상기 식 3에 따라 박테리아 감소율(%)을 측정하였다. For example, the number of viable cells is calculated by culturing the strain using a Nutrient medium and measuring the O.D. (Optical density) value at 660 nm using an absorbance spectrophotometer. A bacterial solution whose number has been adjusted can be used as an inoculum. Put the antibacterial filter in a glass container with a lid, evenly spray the inoculum, and then incubate for 18 hours at 28 ± 2 °C, measure the number of bacteria, and measure the bacterial reduction rate (%) according to Equation 3 did.
상기 식 3에서, 상기 BT1은 구리 입자를 포함하지 않은 폴리프로필렌 멜트 블로운 부직포에 28±2℃의 온도에서 18시간 동안 박테리아를 배양했을 때의 박테리아 균의 수로서 대조군일 수 있고, 상기 BT2는 상기 항균 필터에서 동일 조건으로 박테리아를 배양한 후의 박테리아 균의 수로서 실험군일 수 있다. In Equation 3, the BT1 may be a control as the number of bacteria when incubating the bacteria for 18 hours at a temperature of 28±2° C. on a polypropylene melt-blown nonwoven fabric containing no copper particles, and the BT2 is The number of bacteria after culturing the bacteria under the same conditions in the antibacterial filter may be an experimental group.
한편, 상기 항균 필터는 항균성을 손상시키지 않는 범위에서 대전방지제, 유연제, 흡수제, 흡습제, 탈취제, 발수제, 방오재, 방염재 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the antibacterial filter may further include additives such as an antistatic agent, a softening agent, an absorbent, a moisture absorbent, a deodorant, a water repellent, an antifouling material, and a flame retardant in a range that does not impair the antibacterial properties.
마스터 배치masterbatch
본 발명은 구리 입자를 포함하는 마스터 배치를 제공한다.The present invention provides a master batch comprising copper particles.
본 발명의 실시예에 따른 마스터 배치는 고분자 수지 펠렛; 및 상기 고분자 수지 펠렛의 표면에 증착된 구리 입자를 포함한다.The master batch according to an embodiment of the present invention comprises: polymer resin pellets; and copper particles deposited on the surface of the polymer resin pellets.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 마스터 배치를 이용하여 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 복합 용융 방사하여 항균 필터를 제조하는 경우, 경제적이고 효율적으로 구리 입자를 항균 필터에 균일하고 고르게 분산시킬 수 있으며, 이로 인해 항균 성능과 항균 지속 성능이 우수한 항균 필터를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the case of manufacturing an antibacterial filter by mixing with polymer resin pellets using the master batch and performing composite melt spinning, it is possible to economically and efficiently disperse copper particles in the antibacterial filter uniformly and evenly. Therefore, it is possible to provide an antibacterial filter with excellent antibacterial performance and antibacterial lasting performance.
상기 고분자 수지 펠렛에서, 상기 고분자 수지는 상술한 바와 같다. 예를 들어, 상기 고분자 수지 펠렛은 멜트 블로운 부직포 소재인 폴리프로필렌(PP) 펠렛을 포함할 수 있다.In the polymer resin pellet, the polymer resin is as described above. For example, the polymer resin pellets may include polypropylene (PP) pellets, which are melt blown nonwoven fabrics.
상기 마스터 배치는 고분자 수지 펠렛 100 중량부에 대하여 상기 구리 입자를 1 내지 12 중량부의 비율로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지 펠렛 100 중량부에 대하여 상기 구리 입자를 예컨대 2 내지 12 중량부, 2 내지 11 중량부, 예컨대 3 내지 10 중량부의 비율로 포함할 수 있다.The master batch may contain the copper particles in a ratio of 1 to 12 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin pellets. Specifically, the copper particles may be included in an amount of, for example, 2 to 12 parts by weight, 2 to 11 parts by weight, for example 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer resin pellet.
구체적으로, 상기 고분자 수지 펠렛과 상기 구리 입자의 함량비는 85 : 15 내지 98 : 2, 예컨대 88 : 12 내지 97 : 3, 또는 예컨대 90 : 10 내지 97 : 3일 수 있다. 상기 구리 입자의 함량이 상기 범위를 만족함으로써, 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등과 같이 인체에 해로운 미생물이 필터의 표면에 증식하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로 항균성이 우수함은 물론, 필터 손상 방지 효과가 우수하여 필터의 내구성 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. Specifically, the content ratio of the polymer resin pellets and the copper particles may be 85: 15 to 98: 2, such as 88: 12 to 97: 3, or, for example, 90: 10 to 97: 3. When the content of the copper particles satisfies the above range, it is possible to effectively prevent microorganisms harmful to the human body, such as bacteria, mold, viruses, etc. from multiplying on the surface of the filter, so that the filter has excellent antibacterial properties and excellent filter damage prevention effect. durability and lifespan characteristics can be further improved.
도 2를 참조하면, 상기 마스터 배치(10)는 고분자 수지 펠렛(11)의 표면에 나노 사이즈의 구리 입자(12)가 균일하게 증착되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
이때, 상기 고분자 수지 펠렛(11)의 입경(d)에 대한 상기 구리 입자(12)의 평균 입경(s)의 비(s/d)는 0.000001 내지 0.00005일 수 있다. 또는, 상기 고분자 수지 펠렛(11)의 입경(d)에 대한 상기 구리 입자(12)의 평균 입경(s)의 비(s/d)는 예컨대 0.000002 내지 0.00004, 또는 예컨대 0.000003 내지 0.00003일 수 있다. 상기 고분자 수지 펠렛(11)과 상기 구리 입자(12)의 입경(d)은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 입자에 대해 단축을 기준으로 측정한 입경으로 정의하였다. 즉, 상기 고분자 수지 펠렛의 입경(d)과 상기 구리 입자의 입경(s)은 각각 외곽선 상에 있는 임의의 점 2개를 직선으로 연결할 때 길이가 가장 짧은 직선의 길이(Lmin)를 의미할 수 있다.In this case, the ratio (s/d) of the average particle diameter (s) of the
또한, 상기 구리 입자의 평균 입경이란 전체 부피를 100%로 한 입도의 누적분포 곡선에서 50부피%에 해당하는 누적 평균 입경(D50)을 의미한다.In addition, the average particle diameter of the copper particles means the cumulative average particle diameter (D50) corresponding to 50% by volume in the cumulative distribution curve of the particle size with 100% of the total volume.
상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 예컨대 10 내지 30 nm, 예컨대 12 내지 28 nm, 예컨대 15 내지 25 nm일 수 있다. The average particle diameter (D50) of the copper particles may be, for example, 10 to 30 nm, for example, 12 to 28 nm, for example, 15 to 25 nm.
상기 고분자 수지 펠렛의 입경은 예컨대 2 mm 내지 3 mm, 예컨대 2.2 mm 내지 3 mm, 또는 예컨대 2.2 mm 내지 2.8 mm일 수 있다.The particle diameter of the polymer resin pellets may be, for example, 2 mm to 3 mm, such as 2.2 mm to 3 mm, or, for example, 2.2 mm to 2.8 mm.
상기 구리 입자의 평균 입경 및 상기 고분자 수지 펠렛의 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 항균 필터의 제조 공정 시 혼합 및 방사 공정에 더욱 유리할 수 있다. 특히, 상기 구리 입자의 평균 입경이 상기 범위를 만족함으로써 고른 입도 분포를 구현할 수 있으며, 상기 마스터 배치를 이용하여 항균 필터를 제조함으로써 항균 성능 및 항균 지속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.When the average particle diameter of the copper particles and the particle diameter of the polymer resin pellets satisfy the above ranges, it may be more advantageous for the mixing and spinning process during the manufacturing process of the antibacterial filter. In particular, since the average particle diameter of the copper particles satisfies the above range, an even particle size distribution can be implemented, and antibacterial performance and antibacterial lasting performance can be further improved by manufacturing an antibacterial filter using the master batch.
항균 필터의 제조 방법Method of manufacturing antibacterial filter
본 발명은 상기 항균 필터의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing the antibacterial filter.
본 발명의 실시예에 따른 항균 필터의 제조 방법은 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자를 증착시켜 마스터 배치를 얻는 제 1 단계; 상기 마스터 배치를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 혼합물을 얻는 제 2 단계; 및 상기 혼합물을 용융 방사하는 제 3 단계;를 포함하고, 항균 필터가 분산된 구리 입자를 포함하고, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며, 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며, 상기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하이다. A method for manufacturing an antibacterial filter according to an embodiment of the present invention comprises: a first step of obtaining a master batch by depositing copper particles on the surface of a first polymer resin pellet; a second step of obtaining a mixture by mixing the master batch with a second polymer resin pellet; and a third step of melt-spinning the mixture, wherein the antibacterial filter includes dispersed copper particles, the average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm, and the total weight of the copper particles in the antibacterial filter It contains 2 to 10% by weight, and the deviation (D) for the content of copper particles calculated by Equation 1 is 5% or less.
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자가 증착된 마스터 배치를 이용하여, 이를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 복합 용융 방사함으로써, 효율적인 방법으로 항균 성능과 항균 지속 성능이 우수한 항균 필터를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 항균 물질인 구리를 직접 방사할 수 있고, 이렇게 얻은 섬유에 항균 물질이 균일하고 고르게 포함되어 부유 미생물로부터 발생하는 필터의 오염 등을 효과적으로 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by using a master batch in which copper particles are deposited on the surface of the first polymer resin pellet, it is mixed with the second polymer resin pellet and composite melt-spinning, and antibacterial performance and antibacterial lasting performance in an efficient way This excellent antibacterial filter can be provided. That is, according to the present invention, copper, which is an antibacterial material, can be directly spun, and the antibacterial material is uniformly and evenly included in the thus obtained fiber, thereby effectively preventing contamination of the filter caused by airborne microorganisms.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터의 제조 공정의 흐름도(S100)를 나타낸 것이다.Figure 3 shows a flow chart (S100) of the manufacturing process of the antibacterial filter according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 항균 필터의 제조방법은 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자를 증착시켜 마스터 배치를 얻는 단계(S110)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the method for manufacturing the antibacterial filter may include depositing copper particles on the surface of the first polymer resin pellet to obtain a master batch ( S110 ).
상기 제 1 고분자 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 제 1 고분자 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 고분자 수지 펠렛은 멜트 블로운 부직포 소재인 폴리프로필렌(PP) 펠렛을 사용할 수 있다.The first polymer resin is polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylate (polyacrylate), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), It may include at least one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polycarbonate (PC), polyamide, and a silicone-based resin. The first polymer resin may include at least one selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene terephthalate (PET). For example, the first polymer resin pellet may be a melt blown non-woven fabric material, polypropylene (PP) pellets.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 마스터 배치의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows a manufacturing process of a master batch according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면(11)에 구리 입자(12)를 증착시키기 위해, 교반기(16) 상부에 동판을 배치시킬 수 있다. 상기 동판에 의해 구리 입자를 증착시키는 방법은 비용면에서 경제적이고, 가공이 용이하며, 독성이 없고 항균성 및 탈취성을 제공할 수 있는 이점이 있다.Referring to FIG. 1 , in order to deposit
상기 동판은 두께가 0.5 cm 내지 1.5 cm, 가로 15 내지 20 cm, 세로 7 내지 10 cm인 동판을 사용할 수 있다. 그러나, 상기 동판의 크기 및 두께는 제조하고자 하는 항균 필터의 크기에 따라 다양하게 변경시킬 수 있다. As the copper plate, a copper plate having a thickness of 0.5 cm to 1.5 cm, a width of 15 to 20 cm, and a length of 7 to 10 cm may be used. However, the size and thickness of the copper plate may be variously changed according to the size of the antibacterial filter to be manufactured.
상기 교반기(16)에 상기 제 1 고분자 수지 펠렛(11)을 넣고 교반하면서, 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용하여 상기 제 1 고분자 수지 펠렛의 표면에 구리 입자를 증착시켜 마스터 배치를 얻을 수 있다.A master batch can be obtained by depositing copper particles on the surface of the first polymer resin pellets using an electric plasma while putting the first
상기 증착은 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용하여, 10-4 내지 10-8 torr, 예컨대 10-3 내지 10-8 torr의 진공하에서, 50 내지 80 Kw, 예컨대 55 내지 75 Kw의 전력으로 수행될 수 있다.The deposition may be performed using an electric plasma, under a vacuum of 10 -4 to 10 -8 torr, such as 10 -3 to 10 -8 torr, at a power of 50 to 80 Kw, such as 55 to 75 Kw. can
또한, 상기 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용한 증착은 35 내지 100 kg, 예컨대 35 내지 80 kg의 상기 제 1 고분자 수지 펠렛을 20 내지 30 kg/hr, 예컨대 20 내지 30 kg/hr 속도로 교반하면서 수행될 수 있다.In addition, the deposition using the electric plasma (electro plasma) is carried out while stirring 35 to 100 kg, for example, 35 to 80 kg of the first polymer resin pellets at a rate of 20 to 30 kg / hr, for example 20 to 30 kg / hr. can be
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스터 배치는 대전방지제, 유연제, 흡수제, 흡습제, 탈취제, 발수제, 방오재, 방염재 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 상기 제 1 고분자 수지 펠렛 100 중량부 기준으로 0.01 내지 5 중량부 범위로 첨가될 수 있다According to an embodiment of the present invention, the master batch may further include additives such as an antistatic agent, a softening agent, an absorbent, a moisture absorbent, a deodorant, a water repellent, an antifouling material, and a flame retardant. The additive may be added in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the first polymer resin pellet.
이렇게 얻은 마스터 배치의 조성 및 형태 등의 특성은 상술한 바와 같다.The properties such as composition and shape of the thus obtained master batch are as described above.
상기 항균 필터의 제조방법은 상기 마스터 배치를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 혼합물을 얻는 단계(S120)를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the antibacterial filter may include a step (S120) of obtaining a mixture by mixing the master batch with a second polymer resin pellet.
상기 제 2 고분자 수지 펠렛은 상기 제 1 고분자 수지와 동일한 종류 및 크기를 가질 수 있다. The second polymer resin pellets may have the same type and size as the first polymer resin.
상기 마스터 배치와 상기 제 2 고분자 수지 펠렛의 혼합 중량비는 1:0.01 내지 0.1, 예컨대 1:0.02 내지 0.1, 예컨대 1:0.03 내지 0.1일 수 있다.The mixing weight ratio of the master batch and the second polymer resin pellets may be 1:0.01 to 0.1, such as 1:0.02 to 0.1, such as 1:0.03 to 0.1.
또한, 상기 교반은 상온에서 1 시간 이상, 예컨대 2 시간 내지 10 시간, 예컨대 2 시간 내지 8 시간, 예컨대 3 시간 내지 6 시간 동안 수행될 수 있다.In addition, the stirring may be performed at room temperature for 1 hour or more, such as 2 hours to 10 hours, such as 2 hours to 8 hours, such as 3 hours to 6 hours.
상기 항균 필터의 제조방법은 상기 혼합물을 용융 방사하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the antibacterial filter may include melt spinning the mixture (S130).
상기 용융 방사는 이중화 컴포넌트(component) 복합 방사 또는 단순 방사 방법을 사용하여 방사 공정을 수행할 수 있다. 또한 단섬유(fiber)로의 생산도 가능하다. 항균 효과를 극대화하기 위해서 방사시 고분자 수지의 흐름성을 좋게 유도하고, 만들어지는 섬유가 연신 효과를 가질 수 있도록 어느 정도 연신을 유도할 수 있다.The melt spinning may be performed using a spinning process using a double component composite spinning or a simple spinning method. It is also possible to produce it as a short fiber (fiber). In order to maximize the antibacterial effect, it is possible to induce good flowability of the polymer resin during spinning, and to induce stretching to some extent so that the produced fiber can have a stretching effect.
상기 복합 용융 방사를 통해 항균 섬유를 얻을 수 있다.An antibacterial fiber can be obtained through the composite melt spinning.
방사된 항균 섬유의 형태는 장섬유인 멀티필라멘트 및 모노필라멘트, 및 단섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The form of the spun antibacterial fiber may include at least one selected from the group consisting of long fibers, multifilaments and monofilaments, and short fibers.
예컨대, 상기 항균 섬유는 상기 혼합물을 한국생산기술원 보유 멜트 블로운 부직포 섬유 제조 설비를 통해 150℃ 내지 250℃ 온도로 용융하고 방사시켜 얻을 수 있다. For example, the antibacterial fiber may be obtained by melting and spinning the mixture at a temperature of 150° C. to 250° C. through a melt blown nonwoven fabric manufacturing facility possessed by the Korea Institute of Industrial Technology.
상기 항균 필터의 제조에 있어서, 항균 성능을 저해하지 않은 범위에서, 후 가공에 의해 대전방지제, 유연제, 흡수제, 탈취제, 발수제, 방오제, 방염제, 방진드기제 등을 부여할 수 있으며, 투습 방수 가공을 하는 것도 가능하다.In the manufacture of the antibacterial filter, in the range that does not impair the antibacterial performance, an antistatic agent, a softener, an absorbent, a deodorant, a water repellent, an antifouling agent, a flame retardant, an anti-mite agent, etc. can be given by post-processing, and moisture-permeable waterproofing It is also possible to do
이와 같이 얻어진 항균 섬유는 상기 구리 입자가 균일하고 고르게 분포하여 집진 효율은 물론 우수한 항균 성능을 나타낼 수 있으므로, 항균 집진 필터로 유용하게 사용될 수 있다.Since the obtained antibacterial fiber can exhibit excellent antibacterial performance as well as dust collection efficiency because the copper particles are uniformly and evenly distributed, it can be usefully used as an antibacterial dust collecting filter.
상기 항균 섬유를 이용하여 항균 필터, 구체적으로 항균 집진 필터를 얻을 수 있다.An antibacterial filter, specifically, an antibacterial dust collecting filter can be obtained by using the antibacterial fiber.
구체적으로, 상기 항균 필터는 상기 항균 섬유를 이용한 항균 필터 여재를 절곡하여 형성될 수 있다. Specifically, the antibacterial filter may be formed by bending the antibacterial filter media using the antibacterial fiber.
또한, 절곡된 필터 여재를 포함하는 상기 항균 필터는 하우징 내부에 배치될 수 있으며, 상기 하우징은 상기 항균 필터 여재를 지지하는 프레임(frame) 역할을 할 수 있는 것으로, 상기 항균 필터 여재가 적절하게 배치되어 안착할 수 있도록 조립 또는 성형될 수 있다. 상기 하우징의 형상이나 구조는 사용 목적 또는 사용 환경에 따라 임의로 설정될 수 있다. In addition, the antibacterial filter including the bent filter media may be disposed inside a housing, and the housing may serve as a frame for supporting the antibacterial filter media, and the antibacterial filter media may be appropriately disposed It can be assembled or molded to be seated. The shape or structure of the housing may be arbitrarily set according to the purpose of use or the use environment.
상기 하우징의 재료는 집진 필터에 사용되는 통상적인 하우징의 재료를 채용할 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징의 재료로서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌공중합체(ABS: acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), 폴리프로필렌(PP), 종이, 부직포, 폴리카보네이트(PC) 및 엘라스토머계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. The material of the housing may be a material of a conventional housing used in a dust collecting filter. Specifically, as a material of the housing, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polypropylene (PP), paper, non-woven fabric, polycarbonate (PC) and an elastomer-based resin consisting of One or more selected from the group may be used.
더욱 구체적으로, 상기 하우징의 재료로서 ABS 또는 PP가 사용될 수 있으며, 치수 정밀도의 확보가 용이하고 사용 시의 변형도 억제할 수 있는 점에서 ABS가 바람직할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 ABS는 서로 접착성이 높으므로, 상기 항균 필터 여재로 PET가 사용되고, 상기 하우징으로 ABS가 사용되는 경우, 항균 필터 여재와 하우징의 박리 방지 효과를 향상시킬 수 있다. More specifically, ABS or PP may be used as the material of the housing, and ABS may be preferable in that it is easy to secure dimensional accuracy and can also suppress deformation during use. In addition, since polyethylene terephthalate (PET) and ABS have high adhesion to each other, when PET is used as the antibacterial filter medium and ABS is used as the housing, the anti-bacterial filter medium and the peeling prevention effect of the housing can be improved. .
상기 항균 필터 여재는 성형에 의해 상기 하우징의 내부에 배치될 수 있다. The antibacterial filter media may be disposed inside the housing by molding.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 항균 필터 여재는 절곡되어 상기 하우징 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 항균 필터 여재는 굴곡되어 주름이 형성된 구조일 수 있다. 상기 주름의 형상은 지그재그 방식의 각진 굴곡 또는 라운드형 굴곡 등 다양할 수 있으며, 그 주름의 형상 및 크기는 특별히 제한되지 않는다. According to an embodiment of the present invention, the antibacterial filter media may be bent and disposed inside the housing. Specifically, the antibacterial filter media may have a structure in which wrinkles are formed by bending. The shape of the wrinkle may be various, such as zigzag angular flexure or round flexure, and the shape and size of the wrinkle are not particularly limited.
상기 항균 필터 여재가 절곡되어 집진 필터에 형성되는 경우, 여과 면적이 넓어 압력손실을 낮출 수 있고 필터의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 항균 필터 여재가 절곡되어 집진 필터에 형성되는 경우, 그 구조가 견고하여 내구성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다. When the antibacterial filter media is bent and formed in the dust collecting filter, the filtration area is wide, so that the pressure loss can be reduced and the lifespan of the filter can be increased. In addition, when the antibacterial filter media is bent and formed in the dust collecting filter, the structure is strong and durability and lifespan characteristics can be improved.
공기 청정기air cleaner
본 발명은 상기 항균 필터를 포함하는 공기 청정기를 제공할 수 있다.The present invention may provide an air purifier including the antibacterial filter.
상기 공기 청정기는 오염된 공기를 흡입하는 흡입구; 정화된 공기를 토출하는 토출구; 및 상기 흡입구와 상기 토출구 사이에 배치되는 필터부를 포함하고, 상기 필터부는 항균 필터를 포함하고, 상기 항균 필터는 분산된 구리 입자를 포함하는 항균 필터로서, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며, 상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며, 상기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하이다.The air purifier may include: an inlet for sucking polluted air; an outlet for discharging purified air; and a filter unit disposed between the suction port and the discharge port, wherein the filter unit includes an antibacterial filter, and the antibacterial filter is an antibacterial filter including dispersed copper particles, wherein the average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm, and contains 2 to 10% by weight of the copper particles based on the total weight of the antibacterial filter, and the deviation (D) for the content of copper particles calculated by Equation 1 is 5% or less.
상기 항균 필터에 대한 설명은 전술한 바와 같다. 또한, 상기 공기 청정기는 상기 항균 필터가 장착될 수 있다. The description of the antibacterial filter is the same as described above. In addition, the air purifier may be equipped with the antibacterial filter.
상기 공기 청정기는 전면에 실내 공기를 흡입하는 흡입구가 구비되고, 상부에 정화된 공기가 토출되는 토출구가 형성되며, 내부에는 상기 공기 청정필터를 포함하는 필터부가 구비될 수 있다.The air purifier may be provided with an intake port for sucking indoor air on a front side, a discharge port through which purified air is discharged, and a filter unit including the air cleaning filter therein may be provided.
또한, 상기 공기 청정기는 송풍부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 공기 청정기의 송풍부는 회전력에 의해 실내 공기를 흡입하고 정화된 공기를 다시 실내로 토출하는 송풍팬을 구비할 수 있다. 상기 송풍팬에 의해 공기가 전방의 흡입구로 흡입되어 상방의 토출구로 토출될 수 있다. 상기 토출구에는 촘촘한 격자 형상의 토출 그릴이 설치될 수 있고 이에 따라 회전하는 송풍팬에 의해 사용자의 신체가 다치지 않도록 할 수 있다.In addition, the air purifier may include a blower. Specifically, the blower of the air purifier may include a blower fan that sucks in indoor air by rotational force and discharges the purified air back into the room. Air may be sucked into the front suction port by the blower fan and discharged through the upper discharge port. A discharge grill having a dense grid shape may be installed at the discharge port, thereby preventing the user's body from being injured by the rotating blower fan.
상기 필터부는 상기 항균 필터 외에도 추가적인 필터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 비교적 큰 먼지, 곰팡이, 머리카락, 애완 동물의 털 등을 제거하기 위한 프리 필터, 및/또는 공기 중의 수분을 제거하기 위하여 다수의 기공이 형성된 제습 필터를 더 포함할 수 있다.The filter unit may further include an additional filter in addition to the antibacterial filter. For example, it may further include a pre-filter for removing relatively large dust, mold, hair, pet hair, and/or a dehumidifying filter having a plurality of pores to remove moisture in the air.
본 발명의 실시예에 따른 항균 필터는 상기 공기 청정기용 필터 이외에, 공조기용 필터, 공기정화용 필터, 또는 에어컨 필터로 다양하게 활용될 수 있다.The antibacterial filter according to an embodiment of the present invention may be variously used as a filter for an air conditioner, a filter for air purification, or an air conditioner filter in addition to the filter for an air purifier.
상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the examples is not limited thereto.
[실시예][Example]
실시예 1Example 1
두께 1.5 cm, 가로 20 cm, 세로 10 cm의 동판이 상부에 장착된 교반기에 제 1 고분자 수지로서 약 2 mm의 입경을 갖는 폴리프로필렌(PP) 수지 펠렛(제 1 고분자 수지) 약 40 kg을 넣었다. 이를 20 kg/hr의 속도로 교반하면서, 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용하여, 약 10-7 torr의 진공 하에서, 70 kW의 전력의 증착 속도로 수행하여 폴리프로필렌(PP) 수지 펠렛의 표면에 구리 입자를 증착시켜, 약 2 mm의 직경을 갖는 마스터 배치를 제작하였다. About 40 kg of polypropylene (PP) resin pellets (first polymer resin) having a particle diameter of about 2 mm as the first polymer resin were put into a stirrer equipped with a copper plate having a thickness of 1.5 cm, a width of 20 cm, and a length of 10 cm. . While stirring this at a rate of 20 kg/hr, using an electric plasma, under a vacuum of about 10 -7 torr, and at a deposition rate of 70 kW of power, it was applied to the surface of the polypropylene (PP) resin pellets. Copper particles were deposited to fabricate a master batch having a diameter of about 2 mm.
표 1에 기재된 혼합비로, 상기 마스터 배치 및 제 2 고분자 수지로서 약 2 mm의 입경을 갖는 폴리프로필렌(PP) 수지 펠렛과 혼합하여, 상온에서 약 2시간 동안 교반하여 혼합물을 얻었다. At the mixing ratio shown in Table 1, the master batch and the second polymer resin were mixed with polypropylene (PP) resin pellets having a particle diameter of about 2 mm, and stirred at room temperature for about 2 hours to obtain a mixture.
상기 혼합물을 한국생산기술원 보유 멜트 블로운 부직포 섬유 제조 설비를 통해 180℃ 온도로 용융하고 방사시켜 항균 섬유를 얻었고, 이를 이용하여 항균 필터(항균 집진 필터)를 제작하였다.The mixture was melted and spun at a temperature of 180° C. through a melt-blown non-woven fabric manufacturing facility owned by the Korea Institute of Industrial Technology to obtain an antibacterial fiber, and an antibacterial filter (antibacterial dust filter) was manufactured using this.
실시예 2 및 3Examples 2 and 3
표 1에 기재된 바와 같이, 항균 필터에 포함된 구리 입자의 함량을 달리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 항균 필터를 제조하였다.As shown in Table 1, an antibacterial filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of copper particles included in the antibacterial filter was changed.
비교예 1Comparative Example 1
구리 입자를 증착하는 단계를 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 항균 필터를 제조하였다.An antibacterial filter was prepared in the same manner as in Example 1, except for depositing copper particles.
비교예 2Comparative Example 2
항균 물질로 나노 사이즈 산화아연 파우더 입자(SH에너지화학 주식회사, 산화아연, 1차 입경 5~15 nm, 비표면적 47 ㎡/g)를 해쇄기를 통해 2차 입경 1.7 μm 내외로 유지하여, 이를 폴리프로필렌(MI-800 제품)과 고압 압출기(한국생산기술원 보유 기자재)를 통해 얻은 마스터배치를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 항균 필터를 제조하였다.As an antibacterial material, nano-sized zinc oxide powder particles (SH Energy Chemical Co., Ltd., zinc oxide, primary particle diameter of 5 to 15 nm, specific surface area of 47 m2/g) are maintained with a secondary particle diameter of around 1.7 μm through a crusher, and this is polypropylene An antibacterial filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that the masterbatch obtained through (MI-800 product) and a high-pressure extruder (equipment owned by the Korea Institute of Industrial Technology) was used.
[실험예] [Experimental example]
실험예 1: 구리 입자의 평균 입경 측정Experimental Example 1: Measurement of average particle diameter of copper particles
구리 입자의 평균 입경(D50)은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 입자에 대해 단축을 기준으로 측정한 입경이다. 즉, 상기 구리 입자의 입경(d)은 외곽선 상에 있는 임의의 점 2개를 직선으로 연결할 때 길이가 가장 짧은 직선의 길이(Lmin)이다. The average particle diameter (D 50 ) of the copper particles is a particle diameter measured based on the minor axis of the particles observed with a scanning electron microscope (SEM). That is, the particle diameter (d) of the copper particles is the length of the shortest straight line (L min ) when two arbitrary points on the outline are connected by a straight line.
또한, 상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 전체 부피를 100%로 한 입도의 누적분포 곡선에서 50부피%에 해당하는 누적 평균 입경(D50)을 의미한다.In addition, the average particle diameter (D50) of the copper particles means the cumulative average particle diameter (D50) corresponding to 50% by volume in the cumulative distribution curve of the particle size with 100% of the total volume.
실험예 2: 구리 입자의 함량에 대한 편차 측정Experimental Example 2: Deviation measurement for the content of copper particles
하기 식 1의 계산에 따라 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)를 산출하였다:The deviation (D) for the content of copper particles was calculated according to the calculation of Equation 1 below:
[식 1][Equation 1]
편차(D) = 
상기 식에서,In the above formula,
NA는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이고,N A is the content per total unit area of the copper particles contained in the antibacterial filter (ppm / ㎟),
NR은 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이다.N R is the content per unit area of copper particles (ppm/mm 2 ) measured in an arbitrary divided area when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 .
실험예 3: 항균 필터의 표면 및 구리 입자 함량 분석Experimental Example 3: Analysis of surface and copper particle content of antibacterial filter
실시예 및 비교예의 항균 필터 표면을 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDX) 분석하였고, 그 결과를 도 4 및 5에 나타내었다. The surfaces of the antibacterial filters of Examples and Comparative Examples were analyzed with a scanning electron microscope (SEM Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDX), and the results are shown in FIGS. 4 and 5 .
도 4는 비교예 1, 및 실시예 1과 2의 항균 필터의 표면을 100 배율에서 분석한 사진이고, 도 5는 실시예 3의 항균 필터의 표면을 100 배율 및 1,000 배율에서, 비교예 2의 항균 필터의 표면을 100 배율에서 분석한 사진이다. 4 is a photograph of the surface of the antibacterial filter of Comparative Example 1 and Examples 1 and 2 analyzed at 100 magnification, and FIG. 5 is the surface of the antibacterial filter of Example 3 at 100 magnification and 1,000 magnification, Comparative Example 2 This is a photograph of the surface of the antibacterial filter analyzed at 100 magnification.
한편, 상기 항균 필터에 포함된 금속 성분을 알아보기 위해 맵 스펙트럼 분석을 실시하였고, 실시예 1 내지 3의 항균 필터 및 비교예 2의 항균 필터의 구리 입자 또는 아연 입자의 함량은 유도결합 플라즈마 질량분석기(Agilent 7500, Aglient Technologies Inc., 미국)를 이용하여 분석하였다. On the other hand, map spectrum analysis was performed to determine the metal component contained in the antibacterial filter, and the content of copper particles or zinc particles in the antibacterial filters of Examples 1 to 3 and the antibacterial filter of Comparative Example 2 was measured by an inductively coupled plasma mass spectrometer. (Agilent 7500, Aglient Technologies Inc., USA).
도 4 및 5에서 보듯이, 실시예 1 내지 3의 항균 필터는 나노 미터 크기의 구리 입자가 균일하고 고르게 분포되어 있고, 구리 입자가 약 2.3 중량% 내지 4.3 중량%의 양으로 포함되어 있다. 4 and 5, in the antibacterial filters of Examples 1 to 3, nanometer-sized copper particles are uniformly and evenly distributed, and copper particles are contained in an amount of about 2.3 wt% to 4.3 wt%.
실험예 4: 구리의 방출량Experimental Example 4: Emission amount of copper
상기 실시예 및 비교예의 항균 필터에 대하여, 국립환경과학원 고시 제2019-70호에 규정된 방법으로 구리의 방출량을 측정하였다. With respect to the antibacterial filters of the Examples and Comparative Examples, the amount of copper emission was measured by the method specified in the National Institute of Environmental Sciences Notice No. 2019-70.
구체적으로, 상기 실시예 및 비교예의 항균 필터를 가로 30 cm 및 세로 30 cm로 샘플링하여 측정 장치에 장착하고, KS A 0006에 규정된 표준상태인 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96 시간 연속 가동하여 구리의 방출량(βCR)을 하기 식 2에 따라 계산하였다. Specifically, the antibacterial filters of the Examples and Comparative Examples were sampled with a width of 30 cm and a length of 30 cm and mounted on a measuring device, and the standard condition stipulated in KS A 0006 was a temperature of 20±5° C. and a humidity of 65±10%. Under the condition, the copper emission amount (βCR) was calculated according to Equation 2 below by continuously operating for 96 hours at an operating flow rate of 10 m 3 /min.
하기 표 2에 기재된 방출량은 항균 필터의 샘플 3개에 대해 상기 방출량 측정 실험을 각각 진행하고 산출된 구리의 방출량으로부터 평균값을 계산하였다.The emission amount described in Table 2 below was calculated by performing the emission measurement experiment for three samples of the antibacterial filter, and calculating an average value from the calculated copper emission amount.
비교예 2의 필터에 대해서는, 상기 구리 대신 아연의 방출량을 산출하여 평균값을 계산하였다.For the filter of Comparative Example 2, an average value was calculated by calculating the emission amount of zinc instead of copper.
[식 2][Equation 2]
ΔCR = C0 - C1 ΔCR = C 0 - C 1
상기 식 2에서,In Equation 2 above,
C0은 초기 구리의 함량(mg)이고, C 0 is the initial copper content (mg),
C1은 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96시간 연속 가동한 후 필터 내에 남아 있는 구리의 함량(mg)이다. C 1 is the copper content (mg) remaining in the filter after continuous operation for 96 hours at an operating flow rate of 10 m 3 /min at a temperature of 20±5℃ and a humidity of 65±10%.
실험예 5: 항균성Experimental Example 5: Antibacterial
상기 실시예 및 비교예의 항균 필터에 대하여, KS K 0693-2001에 규정된 방법에 의하여 항균성을 실험하였으며, 사용 균주, 배지 및 시약은 하기와 같다. For the antibacterial filters of Examples and Comparative Examples, antibacterial properties were tested according to the method specified in KS K 0693-2001, and the strains, media and reagents used are as follows.
1. 사용 균주: 대장균(Escherichia coli NBRC 3301) 1. Used strain: Escherichia coli NBRC 3301
2. 배지 및 시약2. Medium and Reagents
- 뉴트리언트(Nutrient)배지- Nutrient badge
펩톤(BACTO-Peptone Ehsms Thiotone) 5 g과 쇠고기 추출물(Beef Extract) 3 g을 증류수 1000 ml에 용해시킨 후 0.1M NaOH로 pH를 6.8±0.2(25℃)로 조정한 후 고압 멸균기를 이용하여 1055 g/㎠의 증기압력 및 120±2℃의 온도에서 20분 동안 멸균하였다. After dissolving 5 g of Peptone (BACTO-Peptone Ehsms Thiotone) and 3 g of Beef Extract in 1000 ml of distilled water, the pH was adjusted to 6.8±0.2 (25℃) with 0.1M NaOH and then 1055 using a high-pressure sterilizer. It was sterilized at a vapor pressure of g/cm 2 and a temperature of 120±2° C. for 20 minutes.
- 생리식염수- Physiological saline
Nacl 5 g을 증류수 1000 ml에 용해시킨 후 고압 멸균기를 이용하여 1055 g/㎠의 증기압력 및 120±2℃의 온도에서 20분 동안 멸균하였다.5 g of Nacl was dissolved in 1000 ml of distilled water and then sterilized for 20 minutes at a vapor pressure of 1055 g/cm 2 and a temperature of 120±2° C. using a high-pressure sterilizer.
- 중화용액- Neutralization solution
NaCl 5 g과 계면활성제(Tween 80) 2 g을 증류수 1000 ml에 용해시킨 후 고압 멸균기를 이용하여 1055 g/㎠의 증기압력 및 120±2℃의 온도에서 20분 동안 멸균하였다.5 g of NaCl and 2 g of a surfactant (Tween 80) were dissolved in 1000 ml of distilled water and then sterilized at a vapor pressure of 1055 g/cm 2 and a temperature of 120±2° C. for 20 minutes using a high pressure sterilizer.
먼저, 상기 뉴트리언트 배지 20 ml를 삼각 플라스크에 넣은 후, 상기 균주를 접종하여 37±1℃에서 20시간 동안 배양하였다. 배양된 균액을 흡광광도계를 이용하여 660 nm에서 O.D.(Optical density)값을 측정하여 생균수를 계산하고, 이것을 20 배로 희석한 뉴트리언트 배지로 초기 균의 수가 3.0 Х 104가 되도록 조제한 균액 0.2 ml를 접종원으로 준비하였다. First, 20 ml of the nutrient medium was placed in an Erlenmeyer flask, and then the strain was inoculated and cultured at 37±1° C. for 20 hours. The number of viable cells was calculated by measuring the OD (Optical density) value at 660 nm using a spectrophotometer, and 0.2 ml of the cultured broth prepared so that the initial number of bacteria was 3.0 Х 10 4 with a nutrient medium diluted 20 times. was prepared as an inoculum.
이후, 상기 실시예 및 비교예의 항균 필터를 0.4 g으로 각각 샘플링하였다. 이때, 구리 입자를 증착하지 않은 비교예 1을 대조군으로 하였다. Thereafter, the antibacterial filters of Examples and Comparative Examples were sampled at 0.4 g, respectively. At this time, Comparative Example 1 in which copper particles were not deposited was used as a control.
상기 실시예 및 비교예의 항균 필터의 샘플링을 각각 뚜껑이 있는 30 ml 유리 용기 안에 넣고, 상기 접종원을 골고루 상기 샘플링에 살포한 다음 28±2℃에서 18시간 동안 배양한 후, 균의 수를 측정하고, 하기 식 3에 따라 박테리아 감소율(BR,%)을 측정하였다.The samples of the antibacterial filters of Examples and Comparative Examples are placed in a 30 ml glass container with a lid, respectively, and the inoculum is evenly sprayed on the sampling, and then incubated at 28±2° C. for 18 hours, and the number of bacteria is measured and , The bacterial reduction rate (BR, %) was measured according to Equation 3 below.
[식 3][Equation 3]
BR(%)= 
상기 식 3에서,In Equation 3 above,
BT1은 구리 입자를 포함하지 않은 폴리프로필렌 멜트 블로운 부직포에 28±2℃에서 18시간 동안 박테리아를 배양한 후의 박테리아 균의 수이고, BT2는 상기 항균 필터에서 동일조건으로 박테리아를 배양한 후의 박테리아 균의 수이다. BT1 is the number of bacteria after culturing bacteria for 18 hours at 28±2°C on a polypropylene melt-blown nonwoven fabric containing no copper particles, and BT2 is the number of bacteria after culturing bacteria in the antibacterial filter under the same conditions. is the number of
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 항균 필터의 경우, 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이내로 분산성이 우수하였고, 항균성이 매우 우수하였다. As can be seen from Table 1, in the case of the antibacterial filter of Example 1, the dispersion (D) with respect to the content of copper particles was excellent within 5%, and the antibacterial property was very good.
10: 마스터 배치
11: 고분자 수지 펠렛
12: 구리 입자
15: 동판
16: 교반기
d: 고분자 수지 펠렛의 입경
s: 구리 입자의 입경10: Masterbatch
11: Polymer Resin Pellets
12: copper particles
15: copper plate
16: agitator
d: particle size of polymer resin pellets
s: particle size of copper particles
Claims (12)
상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며,
상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며,
하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하인, 항균 필터:
[식 1]
편차(D) =
상기 식에서,
NA는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이고,
NR은 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이다.
An antibacterial filter comprising dispersed copper particles, comprising:
The average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm,
2 to 10% by weight of the copper particles based on the total weight of the antibacterial filter,
An antibacterial filter having a deviation (D) of 5% or less for the content of copper particles calculated by the following formula 1:
[Equation 1]
Deviation (D) =
In the above formula,
N A is the content per total unit area of copper particles contained in the antibacterial filter (ppm/mm2),
N R is the content per unit area of copper particles (ppm/mm 2 ) measured in an arbitrary divided area when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 .
상기 항균 필터를 가로 30 cm 및 세로 30 cm의 크기로 샘플링하여 국립환경과학원 고시 제2019-70호에 규정된 방법으로 측정 시, 20±5℃의 온도 및 65±10%의 습도 조건에서 10 m3/min의 운전 유량으로 96 시간 후의 구리 방출량이 70 mg 이하인, 항균 필터.
The method of claim 1,
When the antibacterial filter is sampled with a size of 30 cm in width and 30 cm in height and measured by the method specified in National Institute of Environmental Sciences Notice No. 2019-70, 10 m at a temperature of 20±5℃ and a humidity of 65±10% An antibacterial filter with a copper release of 70 mg or less after 96 hours at an operating flow rate of 3 /min.
상기 항균 필터는 고분자 수지로부터 형성된 섬유를 포함하고,
상기 고분자 수지 및 상기 구리 입자의 중량비가 1: 0.02 내지 0.5인, 항균 필터.
The method of claim 1,
The antibacterial filter comprises a fiber formed from a polymer resin,
The weight ratio of the polymer resin and the copper particles is 1: 0.02 to 0.5, antibacterial filter.
상기 고분자 수지 펠렛의 표면에 증착된 구리 입자를 포함하고,
상기 고분자 수지 펠렛 및 상기 구리 입자의 함량비가 85 : 15 내지 98 : 2 중량비인, 마스터 배치.
polymer resin pellets; and
Containing copper particles deposited on the surface of the polymer resin pellets,
The content ratio of the polymer resin pellets and the copper particles is 85: 15 to 98: 2 weight ratio, the master batch.
상기 고분자 수지 펠렛의 입경(d)에 대한 상기 구리 입자의 평균 입경(s)의 비(s/d)가 0.000001 내지 0.00005인, 마스터 배치.
5. The method of claim 4,
The ratio (s/d) of the average particle diameter (s) of the copper particles to the particle diameter (d) of the polymer resin pellets is 0.000001 to 0.00005, the master batch.
상기 구리 입자는 10 내지 30 nm의 평균 입경을 갖고,
상기 고분자 수지 펠렛은 2 mm 내지 3 mm의 입경을 갖는, 마스터 배치.
6. The method of claim 5,
The copper particles have an average particle diameter of 10 to 30 nm,
The polymer resin pellets have a particle diameter of 2 mm to 3 mm, master batch.
상기 고분자 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide) 및 실리콘계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 마스터 배치.
5. The method of claim 4,
The polymer resin is polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylate (polyacrylate), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polymethyl A master batch comprising at least one selected from the group consisting of methacrylate (PMMA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polycarbonate (PC), polyamide (polyamide), and a silicone-based resin.
상기 마스터 배치를 제 2 고분자 수지 펠렛과 혼합하여 혼합물을 얻는 제 2 단계; 및
상기 혼합물을 용융 방사하는 제 3 단계;를 포함하는 항균 필터의 제조방법으로서,
상기 항균 필터가 분산된 구리 입자를 포함하고,
상기 구리 입자의 평균 입경(D50)은 10 내지 30 nm이며,
상기 구리 입자를 항균 필터 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량% 포함하며,
하기 식 1로 계산되는 구리 입자의 함량에 대한 편차(D)가 5% 이하인, 항균 필터의 제조방법:
[식 1]
편차(D) =
상기 식에서,
NA는 상기 항균 필터 내에 포함된 구리 입자의 전체 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이고,
NR은 상기 항균 필터를 1 X 1 mm2로 분할하는 경우, 분할된 임의의 영역에서 측정된 구리 입자의 단위면적 당 함량(ppm/㎟)이다.
A first step of obtaining a master batch by depositing copper particles on the surface of the first polymer resin pellets;
a second step of obtaining a mixture by mixing the master batch with a second polymer resin pellet; and
A third step of melt spinning the mixture; as a method of manufacturing an antibacterial filter comprising:
The antibacterial filter contains dispersed copper particles,
The average particle diameter (D50) of the copper particles is 10 to 30 nm,
2 to 10% by weight of the copper particles based on the total weight of the antibacterial filter,
A method of manufacturing an antibacterial filter, wherein the deviation (D) for the content of copper particles calculated by the following formula 1 is 5% or less:
[Equation 1]
Deviation (D) =
In the above formula,
N A is the content per total unit area of copper particles contained in the antibacterial filter (ppm/mm2),
N R is the content per unit area of copper particles (ppm/mm 2 ) measured in an arbitrary divided area when the antibacterial filter is divided into 1 X 1 mm 2 .
상기 제 1 단계의 증착은 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용하여, 10-4 내지 10-8 torr의 진공 하에서, 50 내지 80 kW의 전력으로 수행되는, 항균 필터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The deposition of the first step is performed using an electric plasma, under a vacuum of 10 -4 to 10 -8 torr, with a power of 50 to 80 kW, the method of manufacturing an antibacterial filter.
상기 전기 플라즈마(electro plasma)를 이용한 증착은 35 내지 100 kg의 상기 제 1 고분자 수지 펠렛을 20 kg/hr 내지 30 kg/hr의 속도로 교반하면서 수행되는, 항균 필터의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The deposition using the electric plasma (electro plasma) is carried out while stirring the 35 to 100 kg of the first polymer resin pellets at a rate of 20 kg / hr to 30 kg / hr, the method of manufacturing an antibacterial filter.
상기 제 2 단계는 마스터 배치와 상기 제 2 고분자 수지 펠렛을 1:0.01 내지 0.1 중량비로 혼합하여, 상온에서 1 시간 이상 교반이 수행되는, 항균 필터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In the second step, the master batch and the second polymer resin pellet are mixed in a weight ratio of 1:0.01 to 0.1, and stirring is performed at room temperature for at least 1 hour.
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