KR20220149816A - 실험실용 유해가스 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실험실용 유해가스 제거장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치는 하우징 내측 하부에 설치된 필터(30); 상기 하우징 내측 상부에 위치하되, 상기 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 외부 공기가 유입되고, 상기 필터(30)를 통과하면서 정화된 공기를 하우징 상부에 관통되어 형성된 배출구(10)를 통하여 외부로 배출시키는 동력을 제공하는 송풍팬(40);을 포함하고, 상기 필터(30)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성된 제1 필터(100), 및 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 원통형으로 형성된 제2 필터(200)를 포함하며, 상기 제1 필터(100)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성되고, 2중의 막으로 구성된 스테인리스망(110, 120), 상기 스테인리스망(110, 120) 내부에 삽입되어 수용된 부직포필터(130), 및 상기 부직포필터(130) 사이에 위치하는 활성탄(140)을 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치는 실험실 또는 연구실에서 발생될 수 있는 유해가스, 악취물질 및 미세먼지 등을 제거하여 실험실 또는 연구실에서 연구를 수행하는 연구원 등의 건강을 보호함과 동시에 실내공기를 정화하여 쾌적하고 안전한 실내환경을 조성할 수 있다.

Description

실험실용 유해가스 제거장치{LABORATORY HARMFUL GAS REMOVAL DEVICE}
본 발명은 실험실용 유해가스 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 효율로 실험실의 공기 정화가 가능하고 유해가스 뿐만 아니라 미세먼지 및 악취를 제거할 수 있는 실험실용 유해가스 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 실험실 또는 연구실은 여러 종류의 약품을 혼합하여 다양한 실험을 하게 되고, 또한 실험에서 얻어진 시료를 분석 또는 배양 등의 연구작업을 수행하게 된다.
이러한 실험실 또는 연구실의 시약이나 배양물 등은 별도의 시약장에 보관하여 적정한 온도 및 습도가 유지되도록 하고 있으나, 실험 과정 또는 배양 과정에서 발생될 수 있는 유해가스 및 미세먼지, 기타 바이러스 등이 실내 공기에 포함될 수 있고, 이로 인해 실험실 또는 연구실에서 연구를 수행하는 연구원 등의 건강을 위협할 우려가 있다.
예를 들어, 대표적인 유해 및 악취물질로는 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethyl amine), 아세트알데히드(acetaldehyde), 메틸메르캅탄(Methanthiol), 황화메틸(methyl sulfide), 이황화메틸(dimethyl disulfide), 황화수소(hydrogen sulfide), 산화질소(nitric oxide), 이산화질소(nitrousoxide), 스티렌(styrene), 휘발성 유기물질 (VOCs) 등이 있다.
특히, 황화수소, 암모니아, 아민류 등은 사람의 후각을 자극하여 인간의 쾌적한 생활과 건강 생활에 피해를 주는 물질로서 한 가지 성분으로 되어 있는 것이 아니라 다양한 성분의 복합가스로 이루어져 있으며, 성분이 서로 혼합되어 악취의 강도를 상승시키기도 하며, 상쇄 또는 중화시키는 경우도 발생한다.
따라서, 실험실 또는 연구실에서 발생될 수 있는 유해가스, 악취물질 및 미세먼지 등을 제거하여 실험실 또는 연구실에서 연구를 수행하는 연구원 등의 건강을 보호함과 동시에 실내공기를 정화하여 쾌적하고 안전한 실내환경을 조성할 수 있는 실험실용 유해가스 제거장치의 개발이 절실한 실정이다.
국내공개특허 제10-2021-0039134호(2021년 04월 09일 공개) 국내등록특허 제10-2235864호(2021년 03월 30일 등록) 국내등록특허 제10-0959634호(2010년 05월 17일 등록)
본 발명은 높은 효율로 실험실의 공기 정화가 가능하고 유해가스 뿐만 아니라 미세먼지 및 악취를 제거할 수 있는 실험실용 유해가스 제거장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 실험실 또는 연구실에서 발생될 수 있는 유해가스, 악취물질 및 미세먼지 등을 제거하여 실험실 또는 연구실에서 연구를 수행하는 연구원 등의 건강을 보호함과 동시에 실내공기를 정화하여 쾌적하고 안전한 실내환경을 조성할 수 있는 실험실용 유해가스 제거장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치는 하우징 내측 하부에 설치된 필터(30); 상기 하우징 내측 상부에 위치하되, 상기 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 외부 공기가 유입되고, 상기 필터(30)를 통과하면서 정화된 공기를 하우징 상부에 관통되어 형성된 배출구(10)를 통하여 외부로 배출시키는 동력을 제공하는 송풍팬(40);을 포함하고, 상기 필터(30)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성된 제1 필터(100), 및 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 원통형으로 형성된 제2 필터(200)를 포함하며, 상기 제1 필터(100)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성되고, 2중의 막으로 구성된 스테인리스망(110, 120), 상기 스테인리스망(110, 120) 내부에 삽입되어 수용된 부직포필터(130), 및 상기 부직포필터(130) 사이에 위치하는 활성탄(140)을 포함한다.
상기 부직포필터(130)는, 폴리프로필렌 칩을 준비하고, 상기 폴리프로필렌 칩과 살충성 물질 및 천연추출물을 혼합하며, 상기 혼합된 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물을 모두 압출기에 투입하고, 상기 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물이 투입된 압출기에 열을 가하여 용용시켜 혼합수지를 제조한 후, 상기 혼합수지를 교반하여 혼합수지칩을 제조하고, 상기 혼합수지칩을 냉각하여 절단함으로써 마스터 배치 칩을 제조하며, 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 부직포를 제조하고, 상기 부직포를 코팅액에 침지한 후 건조시켜 상기 부직포 표면에 코팅층을 형성하며, 상기 코팅층이 형성된 부직포를 압축 성형하여 제조될 수 있다.
상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지, TPV 수지, 겔라이트(Ge-lite), 과산화물(peroxide), 괭생이 모자반 추출물, 구리분말, 소르빈산, 산화방지제 및 탈취제로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지 25 내지 35 중량부, TPV 수지 10 내지 20 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 2 내지 4 중량부, 과산화물(peroxide) 1 내지 3 중량부, 괭생이 모자반 추출물 0.1 내지 0.3 중량부, 구리분말 0.1 내지 0.3 중량부, 소르빈산 0.1 내지 1 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1 중량부 및 탈취제 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 제2 필터(200)는 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 상기 제1 필터(100) 내부에 다수개의 편백나무블록(210)을 충진하여 형성되되, 상기 편백나무블록(210) 표면에는 항균코팅액이 도포되어 형성된 항균층이 형성되고, 항균코팅액은 TPO 수지, 박하추출물, 무기추출물, 자몽종자추출물, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 항균코팅액은 TPO 수지 80 내지 120 중량부, 박하추출물 1 내지 3 중량부, 무기추출물 0.5 내지 2.5 중량부, 자몽종자추출물 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 5 내지 10 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.5 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치는 높은 효율로 실험실의 공기 정화가 가능하고 유해가스 뿐만 아니라 미세먼지 및 악취를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치는 실험실 또는 연구실에서 발생될 수 있는 유해가스, 악취물질 및 미세먼지 등을 제거하여 실험실 또는 연구실에서 연구를 수행하는 연구원 등의 건강을 보호함과 동시에 실내공기를 정화하여 쾌적하고 안전한 실내환경을 조성할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치의 단면을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 사용되는 필터를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 사용되는 필터의 단면 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치의 단면을 개략적으로 보여주는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 사용되는 필터를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 사용되는 필터의 단면 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치(1)는 유해가스 제거장치(1)의 외부를 구성하는 하우징 내측 하부에 필터(30)가 설치되고, 하우징 내측 상부에 송풍팬(40)이 구비되는데, 상기 송풍팬(40)은 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 유해가스가 포함된 외부 공기가 유입되고, 상기 필터(30)를 통과하면서 정화된 공기를 하우징 상부에 관통되어 형성된 배출구(10)를 통하여 외부로 배출시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치(1)에서는 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 유해가스가 포함된 외부 공기가 유입되고, 상기 유해가스가 포함된 외부 공기는 상기 필터(30)를 통과함에 따라 상기 외부 공기에 포함된 유해가스가 제거되어 정화되고, 상기 정화된 공기는 상기 하우징 상부에 관통되어 형성된 배출구(10)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
상기 필터(30)는 상기 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 유입된 외부 공기를 정화하기 위하여 구비되는데, 상기 필터(30)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성된 제1 필터(100), 및 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 원통형으로 형성된 제2 필터(200)를 포함한다.
상기 제1 필터(100)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성되고, 2중의 막으로 구성된 스테인리스망(110, 120), 상기 스테인리스망(110, 120) 내부에 삽입되어 수용된 부직포필터(130), 및 상기 부직포필터(130) 사이에 위치하는 활성탄(140)을 포함한다.
상기 부직포필터(130)는 하기의 방법으로 제조된 부직포필터(130)가 사용될 수 있다.
상기 부직포필터(130)를 제조하기 위하여, 먼저, 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 칩을 준비할 수 있다.
상기 단계에서 상기 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 칩은 부직포를 제조하기 위한 원료로 사용되는 것으로, 상기 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 수지는 석유화학공장에서 얻어지는 열가소성 수지로서, 일반적으로 폴리프로필렌은 일반 생활용품에서 산업용 부품에 이르기까지 다양하게 사용되어 인체 친화형 소재로 불린다.
다음으로, 상기 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 칩과 살충성 물질 및 천연추출물을 혼합할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 칩 100 중량부에 대해 살충성 물질 1 내지 3 중량부 및 천연추출물 2 내지 4 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있는데, 상기 살충성 물질이 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상기 폴리프로필렌 칩으로 제조되는 부직포에서 충분한 살충, 살균 효과가 나타나기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 3 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 제조되는 부직포의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 단계에서 상기 살충성 물질은 오리사스트로빈(Orysastrobin) 20 내지 80 중량% 및 티아메톡삼(Thiamethoxam) 20 내지 80 중량%의 중량 비율로 혼합되어 살충성 물질을 구성할 수 있다.
또한, 상기 천연추출물은 오염 물질, 진드기류, 해충 등에 대한 살충, 항균, 항충 효과가 있는 천연식물을 이용하여 제조될 수 있는데, 예를 들어, 상기 천연식물로는 은행나무, 자귀나무, 오동나무, 단풍나무, 소태나무, 어성초 및 쇠비름으로 이루어진 천연식물이 이용될 수 있고, 상기 천연식물은 은행나무, 자귀나무, 오동나무, 단풍나무, 소태나무, 어성초 및 쇠비름이 각각 1:1:1:1:1:1:1의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.
상기 은행나무는 학명 Ginkgo biloba L로 표기하고, 은행나무과에 속하는 낙엽송 교목으로, 예로부터 정원수나 가로수로 사용되었고, 그 열매인 은행은 식용 또는 약용으로 이용되어 왔다.
특히, 은행나무의 잎은 예로부터 한방에서 고혈압, 파킨스병 및 당뇨병 등의 치료제로 널리 처방되어져 왔으며, 최근에는 은행잎으로부터 추출한 독특한 플라보노이드성분을 이용한 약제가 고혈압, 노인성 치매증 및 당뇨병 등 성인병치료에 탁월한 효과가 있는 것으로 밝혀지고 있으며, 화장품이나 기능성 식품의 원료로서도 널리 이용되고 있다. 또한, 최근에는 은행나무를 이용하여 항균 소재를 처리하는 것에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다.
상기 자귀나무(Albizzia julibrissin Durazzini)는 중국, 대만, 일본, 한국 등 아시아에 분포하고 있으며, 우리나라에서는 마당의 정원수로 많이 이용한다. 자귀나무 수피는 대한약전외 한약규격집에 합환피로 수록되어 있으며, 초여름에 채취한 나무껍질을 말려서 사용한다. 원통모양 또는 반원통 모양으로 바깥면은 회갈색 또는 갈색이며, 안쪽 면은 연한 황갈색 또는 황백색이다. 냄새가 없고 맛이 담담하며 떫고 혀를 약간 자극한다. 기존 연구에서 탄닌과 사포닌, 시토스테롤 등의 파이토케미칼이 풍부하게 함유된 것으로 알려져 있다. 효능으로는 간장, 흥분, 이뇨, 구충, 진해, 진통작용이 있는 것으로 알려져 있다.
상기 오동나무(Paulownia coreana Uyeki)는 현삼과의 오동나무속에 속하는 낙엽교목으로 한국 특산종이다. 오동나무의 높이는 15m 정도이며, 나무 껍질은 연한 갈색으로 짙은 갈색의 줄이 세로로 나있다. 오동나무의 껍질은 동피라고 하는데 기관지 폐렴, 세균성 설사, 급성 장염, 급성 결막염 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 오동나무 잎은 동엽이라고 하는데 안면 홍조, 농포 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
상기 단풍나무(Acer　palmatum)는 무환자나무과(Sapindaceae)의 식물로 산지의 계곡에서 자란다. 높이는 10m에 달하고, 작은 가지는 털이 없으며 붉은빛을 띤 갈색이다. 잎은 마주나고 손바닥 모양으로 5~7개로 깊게 갈라진다. 갈라진 조각은 넓은 바소 모양이고 끝이 뾰족하며 가장자리에 겹톱니가 있고 길이가 5~6cm이다. 잎자루는 붉은 색을 띠고 길이가 3~5cm이다. 단풍나무는 주로 관상용으로 심으며 땔감으로 쓰인다. 한방에서 뿌리 껍질과 가지를 계조축(鷄爪)이라는 약재로 쓰는데, 무릎관절염으로 통증이 심할 때, 물에 넣고 달여서 복용하고, 골절상을 입었을 때 오가피를 배합해서 사용하며, 소염 작용과 해독 효과가 있다.
상기 소태나무(picrasma quassioides)는 매우 쓴맛인 콰신(quassin)을 함유하고 있으며 나무껍질에 황색의 피복이 있고 높이는 약 20m 정도까지 자란다. 잎은 우상복엽으로 작은 잎은 광난형이고 밑은 둥글고 끝은 날카롭다. 꽃은 황록색의 자웅 이주로 5~6월경에 취산화서 형태로 액출하고 열매는 핵과로서 타원상 구형이고 9월경에 적색으로 익는다. 잎, 나무껍질, 줄기, 뿌리 등 각 부분을 약재로 사용하는데, 청열조습, 건위, 살충, 해독의 효능이 있어 소화불량, 세균성하리, 위장염, 담도감염, 편도선염에 효과가 있으며, 민간에서 건위제, 소화불량, 위염 및 식욕부진 등 주로 위장을 다스리는 약으로 이용되어 왔다.
상기 어성초(Houttuynia cordata Thunb)의 줄기는 길이 20~35cm, 지름 2~3mm로 세로로 주름이 있고 마디가 명료하다. 밑의 마디에는 가는 뿌리가 남아 있고 질은 무르며 꺽어지기 쉽다. 잎은 말리거나 쭈구러져 있으나 펴면 심장형으로 되어 있다. 잎은 길이 3~5cm, 너비 3~4cm이고 끝은 뾰족하다. 주요성분으로는 아피질린, 베타시토스테롤 등이 있다. 약리작용으로는 강심, 이뇨, 항균이 있으며 폐에 작용하며 해열과 해독작용을 가지고 있으며 종기를 없애고 고름을 제거하는 작용이 있다. 따라서 모든 열독과 종기에 효과가 있다.
상기 쇠비름은 1년생 잡초로서 오행초(五行草), 장명채(長命采), 마치채(馬齒菜) 등으로 불리기도 하는데, 주로 길가, 텃밭 등에서 자생하며, 약 15~30cm 높이의 줄기는 갈적색으로 땅 위로 비스듬히 퍼져 자란다. 쇠비름에 함유된 성분으로 특이한 것은 식물체임에도 불구하고 오메가-3-지방산이나 노르아드레날린(noradrenaline), 도파민(dopamine) 같은 물질이 많이 들어 있다는 것이며, 왁스나 펙틴질을 포함한 수용성 다당류나 각종 비타민류 및 아미노산, 유기산, 배당체 성분 등이 다량 함유되어 있다. 이러한 쇠비름은 양념 등에 버무려 식용하거나 약재로도 사용되고 있으며 최근에는 항산화 효과나 항암(dopamine의 역할), 심장병 (K+ 이온의 작용), 항염증(오메가-3-지방산의 역할), 당뇨(오메가-3-지방산에 의한 혈당조절) 등에도 효과가 좋은 것으로 보고 되고 있다.
상기 천연추출물은 상기 은행나무, 자귀나무, 오동나무, 단풍나무, 소태나무, 어성초 및 쇠비름으로 이루어진 천연식물의 유용성분을 추출하여 제조될 수 있는데, 예를 들어, 상기 천연식물의 추출은 열수 추출법, 유기용매 추출법, 초음파 추출법, 초임계 추출법 등 공지된 다양한 추출법이 이용될 수 있고, 상기 천연식물의 추출은 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
그 다음으로, 상기 혼합된 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물을 모두 압출기에 투입하고, 상기 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물이 투입된 압출기에 열을 가하여 용용시켜 혼합수지를 제조한 후, 상기 혼합수지를 교반하여 혼합수지칩을 제조하고, 상기 혼합수지칩을 냉각하여 절단함으로써 마스터 배치 칩을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 압출기는 상기 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물이 용융되어 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위하여 250 내지 300℃의 온도로 열이 가해질 수 있고, 상기 냉각은 냉각기에서 진행되고, 30 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다.
이어서, 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 부직포를 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 용융, 방사, 냉각 등과 같은 통상적인 공정을 거쳐 부직포를 제조할 수 있는데, 이러한 구성은 공지의 기술인 바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 상기 부직포를 코팅액에 침지한 후 건조시켜 상기 부직포 표면에 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 코팅층은 상기 부직포 표면에 형성되어 상기 부직포에 물리적인 강성, 내화학성, 탈취력 및 항균력 등의 물성을 제공할 수 있는데, 상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지, TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지, 겔라이트(Ge-lite), 과산화물(peroxide), 괭생이 모자반 추출물, 구리분말, 소르빈산, 산화방지제 및 탈취제로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조될 수 있다.
즉, 상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지 25 내지 35 중량부, TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지 10 내지 20 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 2 내지 4 중량부, 과산화물(peroxide) 1 내지 3 중량부, 괭생이 모자반 추출물 0.1 내지 0.3 중량부, 구리분말 0.1 내지 0.3 중량부, 소르빈산 0.1 내지 1 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1 중량부 및 탈취제 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 바이오매스 폴리우레탄 수지는 하기의 방법으로 제조된 바이오매스 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다.
상기 바이오매스 폴리우레탄 수지를 제조하기 위하여, 먼저, 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 및 폴리올(Polyol)을 준비하여 혼합한 후 축합반응을 진행하여 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol)을 합성할 수 있다.
상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid)은 아디픽산(Adipic Acid) 또는 숙신산(Succinic Acid) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 폴리올(Polyol)은 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 1,3-프로판디올(1,3-Propanediol) 및 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol)은 상기 디카르복실산(Dicarboxylic Acid) 1 몰(mol) 및 폴리올(Polyol) 1.5 내지 2.0 몰(mol)의 비율로 준비하여 혼합한 후 250 내지 300℃의 온도에서 10 내지 20시간 동안 축합반응을 진행함으로써 생성될 수 있다.
다음으로, 상기 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol), 유기용제, 바이오 다관능 폴리올 화합물 및 이소시아네이트(Isocyanate)에 라디칼 개시제를 투입하고 반응시켜 바이오매스 폴리우레탄 수지(Biomass Polyurethane Resin)를 제조할 수 있다.
상기 유기용제는 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 아세톤(Acetone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 바이오 다관능 폴리올 화합물은 수산기를 함유하지 않고 있는 바이오매스 자원 유래의 동식물 기름에서 합성을 통하여 수산기를 포함하는 바이오 다관능 폴리올로 합성하는 화학적인 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 바이오 다관능 폴리올 화합물의 화학적인 제조방법으로는 동식물 기름의 불포화 지방산사슬에 탄소이중결합을 에폭시화(epoxidation)와 고리열림(ring opening) 반응을 통해 수산기를 도입하는 에폭시화 제조방법과, 에폭시화와 마찬가지로 탄소 이중결합에 하이드로포밀화(hydroformylation) 후 수소첨가(hydrogenation) 반응을 통해 수산기를 도입하는 하이드로포밀화 제조방법과, 오존(O3)을 이용하여 탄소이중결합을 절단한 후 수소첨가를 통해 수산기를 도입 오존분해(ozonolysis)를 통한 제조방법 등이 있다.
상기 에폭시화 제조방법으로 도입된 수산기는 2차 알코올로써 1차 알코올에 비해 이소시아네이트와의 반응성이 낮다는 단점이 있고, 하이드로포밀화 제조방법으로 도입된 수산기는 에폭시화 제조방법과 같이 수산기가 지방산 사슬 중간에 생성되기는 하나 1차 알코올을 생성하므로 이소시아네이트와 반응성이 비교적 더 높아진다. 오존분해를 통한 제조방법으로 도입된 수산기는 사슬 말단에 위치하여 이소시아네이트와 반응성이 높다는 장점이 있다.
본 발명에서 상기 바이오 다관능 폴리올 화합물은 상기와 같이 제조된 공지의 바이오 다관능 폴리올 화합물을 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 바이오 다관능 폴리올 화합물은 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)이 3,000 내지 6,000g/mol인 바이오 다관능 폴리올 화합물이 사용될 수 있다.
또한, 상기 이소시아네이트(Diisocyanate)는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 라디칼 개시제는 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide; BPO) 또는 아조비스이소부티로나이트릴(azobisisobutyronitrile; AIBN) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 바이오매스 폴리우레탄 수지(Biomass Polyurethane Resin)는 상기 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol) 60 내지 80 중량부, 유기용제 10 내지 20 중량부, 바이오 다관능 폴리올 화합물 20 내지 30 중량부 및 이소시아네이트(Isocyanate) 5 내지 15 중량부에 라디칼 개시제 0.1 내지 0.5 중량부를 투입하고 130 내지 150℃의 온도에서 질소를 퍼징(N2 gas purging)하면서 5 내지 7시간 동안 반응시켜 제조되고, 상기 바이오매스 폴리우레탄 수지(Biomass Polyurethane Resin)는 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)이 30,000 내지 50,000g/mol일 수 있다.
상기 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지는 절연성, 내열성, 내한성이 우수한데, 상기 TPV 수지는 열가소성과 고무 탄성을 동시에 갖는 수지로서, 가교된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)와 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 조성물을 일컫는다.
일반적으로 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지는 탄성체의 가교도에 따라, 가교 성분이 전혀 없이 고무성분이 단순 혼합된 단순 블렌드형 열가소성 탄성체(TPO)와, 부분적으로 가교가 이루어진 부분 가교형 열가소성 가교 탄성체(TPR)과, 완전 가교가 이루어진 완전 가교형 열가소성 가교탄성체(TPV)로 분류된다.
또한, 이러한 가교도는 TPV 수지 중의 고무성분의 미세 분산성에 영향을 미치며, 결국 인장강도나 영구신장줄음율 및 영구압축줄음율 등의 탄성적 물성에 영향을 미친다. 구체적으로는 가교가 전혀 되지 않은 TPO나 가교도가 낮은 TPR의 경우 전단응력에 의해 고무상을 균일한 미세 분산상으로 하는 것에 한계가 있으며, 특히 고무의 함량이 많아질수록 미세 분산상을 얻는 것이 더욱 어려워진다. 이러한 이유로, 열가소성과 우수한 탄성이 요구되는 소재에서는, 가교가 진행될 때 전단응력에 의해 고무상을 미세 입자로 물리적으로 분쇄시키는 동적가교를 행하게 된다.
상기 겔라이트(Ge-lite)는 포졸란이라고 불리우며, 게르마늄이 약 2.0ppm 함유되어 있고 다량의 원적외선과 음이온을 함유하고 있는 것으로 대표적으로는 화산재, 규산백토, 규산토 등이 있다. 즉, 상기 겔라이트는 황토의 약 180배에 해당하는 원적외선을 방출하여 식물의 성장을 촉진하고 습도조절기능이 있으며, 음이온과 인체 활성에너지를 방출하고 유해 전자파 차단 기능이 있고, 탈취 및 살균효과와 중금속 중화 효과도 제공한다.
상기 과산화물(peroxide)은 가교 특성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있는데, 예들 들어, 상기 과산화물(peroxide)은 디쿠밀퍼옥사이드(DCP), 1,1-디-(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산 [1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane], 디-(2-tert-부티-퍼옥시이소프로필)-벤젠 [di-(2-tert-buty-peroxyisopropyl)-benzene], 부틸-4,4-비스(tert-부틸디옥시)발러레이트 [Butyl 4,4-bis(tert-butyldioxy) valerate], 디-(2,4-디클로로벤조일)-퍼옥사이드 [Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxi de], 디-(2,4-디클로로벤조일)-퍼옥사이드 [Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide], 디벤조일 퍼옥사이드 (Dibenzoyl peroxide], tert-부틸 퍼옥시벤조에이트 (tert-Butyl peroxybenzoate), tert-부틸쿠밀퍼옥사이드 (tert-Butylcumylperoxide), 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)-헥산 [2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexane], 디-tert-부틸퍼옥사이드(Di-tert-butylperoxide) 및 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥심-3 [2,5-dimethyl-2,5-di(tertbutylperoxy)hexyme-3]으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 괭생이 모자반 추출물은 괭생이 모자반으로부터 추출될 수 있는데, 상기 괭생이 모자반(Sargassum horneri)은 생물학적으로 식물계 갈조식물군 갈조강 모자반목 모자반과로 분류되고, 북태평양 서안에 주로 분포하고 있으며, 조간대 하부에서 자란다. 국내 연안에서는 간조시에 몸의 일부분이 수면에 부표하는 것이 쉽게 관찰되며, 가장 흔한 해중림 구성 종이나, 어린 개체는 식용하고, 봄철에 암반에서 탈락되어 뜬말의 형태로 연안에 떠다닌다.
상기 괭생이 모자반(Sargassum horneri)은 황갈색이며 단추 모양의 뿌리에서 나온 줄기는 외가닥으로 길어지거나 가끔 두 갈래로 갈라지며 윗 부분에서 가지를 낸다. 현재 아토피 억제 효과, 항염증 효과, 중금속 흡착 효과에 대해 보고가 되어 있으며, 스크리닝 실험을 통해 항산화, 지방세포 생성 억제 효과, 암세포 증식 억제 효과, 항 혈액 응고 효과 등이 보고되어 있다.
상기 괭생이 모자반 추출물은 공지된 다양한 추출법을 이용하여 제조될 수 있는데, 예를 들어, 상기 괭생이 모자반 추출물은 열수 추출법, 유기용매 추출법, 초음파 추출법, 초임계 추출법 등 다양한 추출법을 이용하여 추출될 수 있다. 본 발명에서 상기 괭생이 모자반을 이용하여 괭생이 모자반 추출물을 제조하는 구성은 당해 기술분야에서는 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 구리분말은 나노 크기를 갖는 구리나노입자가 사용될 수 있고, 상기 구리나노입자는 항균성과 소취성을 부여할 수 있는데, 상기 구리나노입자는 세균이 번식하는 것을 스스로 억제시키고 각종 미생물의 신진대사를 방해하여 불쾌한 냄새의 원인을 제거하는 등 항균성 및 소취성을 부여할 수 있다.
예를 들어, 상기 구리나노입자는 산화구리나노입자가 사용될 수 있는데, 상기 산화구리나노입자는 1 내지 200nm 입자 크기를 가지는 산화구리 분말 100 중량부에 대하여, 실란 0.1 내지 2 중량부를 교반하여 표면 개질시켜 제조된 산화구리나노입자가 사용될 수 있다.
즉, 산화구리 분말의 표면은 일반적으로 친수성이므로 OH기에 의해 수지 내에서 분산되지 못하고 상호 응집될 수 있으나, 본 발명에서는 상기와 같이 실란으로 산화구리 분말의 표면을 개질함에 따라 실란의 SIOH 그룹과 산화구리 분말 표면의 OH 그룹 간에 가수분해를 일으켜 결합함으로써, 실란 중 소수성인 OR 그룹이 산화구리 분말의 표면으로 위치하여 OR 그룹 간의 반발력, 즉 산화구리 분말 간의 반발력으로 인해 분산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실란은 상기와 같이 분산성을 향상시키기 위하여 비닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane), 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane) 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란(Vinyltri(2-methoxyethoxy)silane)을 사용할 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 실란의 사용이 가능하다.
상기 소르빈산(sorbic acid)은 대표적인 합성 보존료로서, 가공식품의 보존에 흔히 사용된다. 벤조산과 그 염과 함께 대표적인 합성 보존료로 꼽히고 있다. 이 물질은 각종 미생물의 생육 억제에 효과가 뛰어나며, 빙초산이나 다양한 유기 용매에 잘 녹는다. 식품에 사용할 때는 아세트산, 젖산, 알코올 등과 혼합하여 사용하거나, 소르빈산칼륨이나 소르빈산칼슘 등과 같은 염 형태로 사용할 수 있는데, 소르빈산을 첨가할 경우 항균성이 향상될 수 있고, 항균 활성을 상승시켜 우수한 항균, 탈취 기능을 가질 수 있게 된다.
상기 산화방지제는 가공중 열화를 방지하고 오염을 최대한 방지하며 항균필름의 제품 수명을 연장시키기 위하여 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 산화방지제는 Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite 및 1,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoly) hydrazine로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 탈취제는 유해가스나 악취 등을 제거하기 위하여 포함될 수 있는데, 상기 탈취제는 하기의 방법으로 제조된 탈취제가 사용될 수 있다.
상기 탈취제를 제조하기 위하여, 먼저, 정제수에 푸마르산나트륨, 차아염소산나트륨, 호박산 및 제올라이트를 혼합한 후 교반하여 제1 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 정제수 100 중량부에 대해, 푸마르산나트륨 10 내지 20 중량부, 차아염소산나트륨 5 내지 15 중량부, 호박산 1 내지 10 중량부 및 제올라이트 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 교반하여 제1 용액을 제조할 수 있다.
상기 푸르미산나트륨, 차아염소산나트륨은 탈취 효과를 향상시키고 안정성을 높이기 위하여 포함되고, 상기 호박산은 황화합물계 물질의 악취 제거 효율을 높이기 위하여 포함되며, 상기 제올라이트는 암모니아, 포름알데히드, 톨루엔 등과 같은 자극성이 강한 악취 제거 효율을 높이기 위하여 포함될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 용액에 정제수 및 죽염을 혼합하여 제2 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 제1 용액 10 내지 20 중량부, 정제수 80 내지 100 중량부 및 죽염 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 40 내지 45℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 교반함으로써 상기 제1 용액, 정제수 및 죽염이 균일하게 혼합된 제2 용액을 제조할 수 있다.
그 다음으로, 정제수에 과산화초산 및 글리세린을 혼합한 후 교반하여 제3 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 정제수 100 중량부에 대해, 0.07(w/w)% 농도의 과산화초산 60 내지 80 중량부 및 글리세린 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 20 내지 40분 동안 교반하여 제3 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 과산화초산(Peroxyacetic acid)은 분자식이 CH3COOOH로 표현되며, 반응성이 높고 옥시젠 라디칼(Oxygen radical)에 의해 단 몇 방울로도 다양한 종류의 세균을 박멸하는 성질을 가진 것으로 알려져 있다. 과산화초산의 탄화수소 말단은 박테리아 등의 미생물 세포에 쉽게 침투하여 미생물의 내부 및 외부의 S-S 및 S-H 결합을 분해하여 신속하고 효과적인 항균활성을 유도한다.
과산화초산이 유기물과 접촉되었을 때, 하기 반응식 1과 같이 원자상의 옥시젠 라디칼이 발생되고, 발생된 옥시젠 라디칼은 접촉된 유기물을 산화시켜 살균효과를 발휘한다.
[반응식 1]
CH3COOOH + H2O ↔ CH3COOH + ·O2
따라서, 일반적으로 과산화초산은 병원성 미생물을 제거하기 위한 의료기기용 세정제로 많이 사용되고 있고, 에어컨 필터 및 조리기구 세정제, 손 세정제 등 다양한 분야에 사용된다.
이어서, 상기 제2 용액에 정제수를 혼합한 후 교반하여 제4 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 제4 용액은 상기 제2 용액 10 내지 20 중량부 및 정제수 80 내지 120 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 동안 교반하여 제조될 수 있다.
다음으로, 상기 제3 용액에 정제수를 혼합한 후 교반하여 제5 용액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 제5 용액은 상기 제3 용액 10 내지 20 중량부 및 정제수 150 내지 200 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 10 내지 30분 동안 교반하여 제조될 수 있다.
그 다음으로, 상기 제4 용액과 제5 용액을 혼합한 후 교반하여 탈취제를 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 제4 용액 및 제5 용액을 1:2의 중량 비율로 혼합한 후 30 내지 35℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 교반함으로써 탈취제를 제조할 수 있다.
그 다음으로, 상기 코팅층이 형성된 부직포를 압축 성형하여 부직포필터(130)를 제조할 수 있다.
상기 단계에서 코팅층이 형성된 부직포를 압축 성형하여 부직포필터(130)를 제조하는 구성은 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 제2 필터(200)는 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 원통형으로 형성될 수 있는데, 상기 제2 필터(200)는 상기 제1 필터(100) 내부에 다수개의 편백나무블록(210)을 충진함으로써 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 편백나무블록(210)은 육면체 형상으로 구성되고, 외부에서 유입되는 공기의 유동을 용이하게 하기 위하여 원형 홀(220)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 제2 필터(200)는 제1 필터(100)를 통과한 외부의 공기가 상기 편백나무블록(210)에 형성된 원형 홀(220)을 원활하게 통과함으로써, 오염된 공기의 접촉 면적을 넓혀 정화 작용을 촉진할 수 있고 많은 양의 외부 공기의 정화 작용을 수행할 수 있다.
상기 제2 필터(200)를 구성하는 상기 편백나무블록(210)은 편백나무로 형성될 수 있는데, 상기 편백나무(Chamaecyparis obtusa)는 노송나무라고도 하며, 겉씨식물 구과목 측백나무과의 상록교목으로서, 일본이 원산지이지만 개발을 통해 우리나라 남부 지방에서 조림수종으로 널리 재배되고 있는데, 편백나무 특유의 향으로 인해 탈취제, 항균제 등으로 사용되고 있다.
상기 편백나무에서 생산되는 피톤치드는 식물의 자기방어물질로써, 병원균 및 해충, 곰팡이 등에 저항하기 위해 식물이 내뿜거나 분비하는 물질로 그 자체에 살균, 살충성분이 포함되어 있다. 피톤치드의 구성물질은 테르펜을 비롯한 페놀 화합물, 알칼로이드 성분, 글리코시드 등으로 이루어진 유기화합물이며, 항균작용, 진정작용, 탈취작용, 스트레스 해소작용 등을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 피톤치드는 화학합성 물질이 아닌 천연물질이고, 인간의 신체에 무리 없이 흡수되며, 인간에게 해로운 균들을 선택적으로 살균한다.
또한, 피톤치드는 항균작용, 소취작용, 진정작용 및 스트레스 해소 작용 등 수많은 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 피톤치드는 뛰어난 살균, 항균, 세정작용으로 피부를 깨끗하게 하고 보습작용도 하며, 체내의 면역기능을 강화한다.
상기 제2 필터(200)를 구성하는 상기 편백나무블록(210) 표면에는 항균, 탈취성 등을 향상시키기 위하여 항균층이 형성될 수 있는데, 상기 항균층은 항균코팅액을 상기 편백나부블록(210) 표면에 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다.
상기 항균코팅액은 TPO(Thermo Plastic Polyolefine; 열가소성 폴리올레핀계 탄성체) 수지, 박하추출물, 무기추출물, 자몽종자추출물, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함한다.
또한, 상기 항균코팅액은 TPO(Thermo Plastic Polyolefine; 열가소성 폴리올레핀계 탄성체) 수지 80 내지 120 중량부, 박하추출물 1 내지 3 중량부, 무기추출물 0.5 내지 2.5 중량부, 자몽종자추출물 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 5 내지 10 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.5 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 TPO(Thermo Plastic Polyolefine; 열가소성 폴리올레핀계 탄성체) 수지는 인장강도, 가공성이 우수한데, 상기 TPO 수지는 우수한 내후성과, 저온에서의 우수한 유연성, 탁월한 융착성 및 작업시 유해물질이나 냄새, 먼지 발생이 없고, 방수성과 내풍성이 뛰어나고, 무엇보다도 친환경 열가소성 소재로, 높은 기계적 강도를 갖는다.
예를 들어, 상기 TPO(Thermoplastic Polyolefine) 수지는 PE(Polyethylene) 수지, PP(Polypropylene) 수지, 폴리부틸렌(Polybutylene) 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 및 에틸렌-비닐알코올 공중합체 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 수지가 사용될 수 있다.
상기 박하추출물은 박하의 잎 및 줄기를 사용하여 제조될 수 있는데, 예를 들어, 상기 박하추출물은 하기의 방법으로 제조된 박하추출물이 이용될 수 있다.
상기 박하 추출물을 제조하기 위하여, 먼저, 동량의 박하의 잎 및 줄기를 채취하여 1 내지 3(w/w)% 농도 범위 및 33 내지 37℃의 온도를 가지는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이 용해된 정제수로 1 내지 5분 동안 세척하여 박하의 잎 및 줄기에 부착되어 있는 이물질을 제거할 수 있다.
상기 박하(Mentha arvensis var piperascens)는 쌍떡잎식물 통화식물목 꿀풀과의 여러해 살이 숙근초로서, 식물자체에 방향성을 가지고 있고 직립하여 상부에서 분지되어있다. 박하의 주요성분으로는 알파-피넨(alphapinene(+, -)), 아니스알데히드(anisaldehyde), 다우코스테롤(Daucosterol), 유제놀(Eugenol), 리날롤(Linalool), 멘톤(Menthone), (+)-네오멘톨((+)-Neomenthol) 등이 있다.
이러한 박하는 청량하면서도 산뜻한 향을 발산하고, 피부나 두피에 존재하는 습진, 옴 등을 일으키는 병원성 진균, 대장균, 포도상구균 등의 미생물에 대해서 살균 및 항균작용을 갖는다.
또한, 박하는 피부의 점막과 혈관을 수축하는 작용, 신경말초를 마비시키는 작용, 통증을 멎게 하는 작용, 소양감을 멈추게 하는 작용 등이 있어서 피부에 특유의 청량감을 주어 피부병을 개선하고 피부 진정작용과 항산화 효과를 가지는 것으로 알려져 있으며, 박하의 주성분인 멘톨은 도포제, 진통제, 흥분제, 또는 건위제 등으로 약용되며 치약, 사탕, 잼, 화장품, 담배 등에 향료나 청량제로서 사용된다.
다음으로, 상기 세척된 박하의 잎 및 줄기를 수증기로 증숙할 수 있다.
상기 단계에서 상기 증숙은 상기 세척된 박하의 잎 및 줄기를 3 내지 4kgf/cm2의 압력에서 120 내지 130℃ 온도의 수증기로 30 내지 40분 동안 가열함으로써 수행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 증숙된 박하의 잎 및 줄기를 건조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 건조는 햇빛 건조시 상기 박하의 잎 및 줄기의 엽록소나 유용 성분이 휘발되는 것을 방지하기 위하여, 상기 박하의 잎 및 줄기를 15 내지 20℃의 온도 및 55 내지 60%의 습도에서 20 내지 30시간 동안 건조할 수 있다.
이어서, 상기 건조된 박하의 잎 및 줄기를 가열하여 덖음한 후 냉각할 수 있다.
상기 단계에서 상기 덖음은 상기 건조된 박하의 잎 및 줄기를 가열 용기에 투입한 후 70 내지 75℃의 온도에서 3 내지 5분 동안 1차 덖음하고, 상기 1차 덖음된 박하의 잎 및 줄기를 120 내지 130℃의 온도에서 10 내지 40초 동안 2차 덖음하며, 상기 2차 덖음된 박하의 잎 및 줄기를 20 내지 30℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 냉각하는 과정으로 진행될 수 있다.
다음으로, 상기 덖음 후 냉각된 박하의 잎 및 줄기를 추출하여 박하 추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 덖음 후 냉각된 박하의 잎 및 줄기는 열수 추출법, 유기용매 추출법, 초음파 추출법, 초임계 추출법 등 다양한 추출법을 이용하여 추출할 수 있다.
상기 무기추출물은 항균, 원적외선 방사, 탈취 효과가 있는 물질들을 이용하여 제조할 수 있는데, 상기 무기추출물은 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기추출물이 이용될 수 있다.
또한, 상기 무기추출물은 흑운모 추출물 1 내지 10 중량부, 황토석 추출물 5 내지 15 중량부 및 일라이트 추출물 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합되어 포함될 수 있다.
상기 흑운모 추출물은 흑운모로부터 추출될 수 있는데, 상기 흑운모(biotite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로서 화학성분은 K(Mg, Fe)3(OH)2AlSi3O12이다. 판상 또는 인상((鱗狀)을 이루면 흔히 육각형 또는 능면체를 나타낸다. 밑면에 쪼개짐이 완전하고 박편은 탄성을 가지는데 금운모(金雲母)에 비하여 작다. 흑색, 갈흑색, 녹흑색 등을 띠며, 쪼개짐면은 진주광택이 있고, 때로는 금속광택을 가진다. 굳기는 25 ~ 30이고, 비중은 27 ~ 31이다. 분포는 매우 넓고 많은 화성암, 변성암에서 산출되며, 퇴적암에도 드물지 않게 산출된다. 페그마타이트에서는 거대한 흑운모 결정을 얻을 수 있다고 알려져 있다.
상기 흑운모는 토양을 정화하고 이온교환작용에 의한 산소공급을 원활히 해서 작물생육을 활성화시키고, 토양의 활력을 증진시켜 토양의 산성화를 방지하고 유해가스를 흡착하여 토양의 오염을 방지하며, 뛰어난 정화능력으로 산성화된 토지를 중화시키는 특성을 가진다.
상기 황토석 추출물은 황토석으로부터 추출될 수 있는데, 상기 황토석은 황토에서 나오는 원적외선은 일반열의 80배나 깊숙이 피하사층에 스며들어 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어주어 세포조직의 생명 활동을 보다 왕성하게 해주고, 혈액순환을 촉진시켜 체내 노폐물, 중금속을 배출하고 스트레스, 성인병, 부인병 질병을 예방하고, 천연 황토석은 다공성이 있어 숨을 쉬므로 습도조절 능력이 탁월하며, 항균 성능 또한 매우 우수하고, 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 성질을 지니고 있다.
황토원석은 3억년 이상 퇴적되어 고압으로 형성된 고대 원시의 자연을 그대로 간직한 건강석으로 소성되거나 가공된 흙이 아닌 중금속 등 불순물이 거의 없는 천연의 황토원석으로 황토원석은 원적외선 방사율이 우수하여 건강에 좋고 탈취효과가 뛰어나고 항균, 항곰팡이 성능이 탁월하며, 특히 다공질의 퇴적암이므로 습도조절 능력이 우수하며, 일반석재는 차가워서 바닥에 직접 앉을 경우 한기가 침습하지만 천연황토석은 황토의 성분을 그대로 가지고 있으므로 오히려 한기를 차단시키는 효과가 있다.
상기 일라이트 추출물은 일라이트(illite)로부터 추출될 수 있는데, 상기 일라이트(illite)는 대표적인 천연 점토 광물질로써 다공성 운모 미네랄로 정의되며 얇은 판상(sheel)의 구조로 요곡성과 탄성을 가지고 있어 탄성과 흡착성이 다른 광물보다 뛰어난 특성을 가지고 있다.
일라이트(illite) 광물의 주 성분은 모공속의 노폐물 및 과일 피지를 제거하는 산화규소(SiO2) 57.5%, 혈액순환을 촉진 작용을 하는 산화알루미늄(Al2O3) 23.3%, 콜라겐 결합작용을 하는 산화철(Fe2O3) 6.76%, 해독작용, 스트레스 억제 및해소 작용을 하는 산화칼슘(C2O) 0.1%, 삼투압 조절 및 수분 조절 기능을 제공하는 산화나트륨(Na2O) 1.21%, 산화마그네슘(MgO) 0.38%, 산화칼륨(K2O) 6.43%, 이산화티타늄(TiO2), MnO, Li, Cr, Zn, Sr 등 4.32%가 포함되어 있으며, 주요 기능으로는 물속의 부유물질을 흡착하고, 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발하여, 물의 정화기능, 특정 방사성물질에 대한 흡착/분해 능력이 뛰어나고, 물/토양/대기 중에서 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해하고, 세포를 활성화시키고, 면역을 증강시키며, 수중에서 다량의 용존산소를 발산하며, 물 분자를 활성화하고, 일라이트 자체에서 음이온을 다량 발생하고, 40℃에서 93%의 원적외선을 방사하고, 바이러스/박테리아/곰팡이 등의 정균 작용, 피부에 묻어있는 각종 중금속/유기물질/독성물질 등을 흡착 분해하고, 탄성이 좋고 덩어리지지 않으므로 부착성이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
상기 무기추출물은, 예를 들어, 하기의 방법으로 제조된 무기추출물이 이용될 수 있다.
먼저, 흑운모, 황토석 및 일라이트를 준비한 후 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트를 일정한 입도로 분쇄할 수 있다.
상기 단계에서 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트는 볼 밀링(ball milling) 장치와 같은 공지된 분쇄기를 이용하여 분쇄할 수 있다.
다음으로, 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 가열하여 열처리할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 가열함으로써 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트에 포함되어 있는 불순물과 잔류 유기물을 제거할 수 있는데, 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트의 가열은 1500 내지 1700℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 진행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 가열된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 세척하여 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 표면에 부착되어 있는 열처리시 생성된 연소 잔류물들을 제거한 후, 상기 세척된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 정제수에 침지시켜 숙성시킬 수 있다.
상기 단계에서 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 세척은 50 내지 60℃의 정제수로 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 표면을 세척함으로써 진행될 수 있고, 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 숙성은 상기 세척된 흑운모, 황토석 및 일라이트 100 중량부에 대해 30 내지 50℃ 온도의 정제수 400 내지 600 중량부를 혼합한 후, 3 내지 6일 동안 밀봉하여 보관함으로써 진행될 수 있다.
이어서, 상기 숙성된 흑운모, 황토석, 일라이트 및 정제수의 혼합물에서 흑운모, 황토석 및 일라이트를 분리하여 제거한 후, 상기 정제수를 원심분리할 수 있다.
상기 단계에서 상기 정제수에는 흑운모, 황토석 및 일라이트의 유효성분들이 침출되어 있는데, 상기 정제수를 원심분리함으로써, 흑운모, 황토석 및 일라이트의 미세입자들이 위치하는 하층액과, 상기 하층액 상부에 위치하는 중층액 및 상층액으로 위치적으로 구분하여 분리할 수 있다.
다음으로, 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 상기 중층액 및 상층액을 가열하여 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 130 내지 150℃ 온도의 열원으로 가열하여 수분을 제거함으로써 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기추출물을 제조할 수 있다.
상기 자몽종자추출물(GSE, Grapefruit seed extract)은 항균, 항진균, 항산화 효과가 있고, 독성 실험에서는 독성이 없는 것으로 확인되었다. 특히, 상기 자몽종자추출물의 성분 중 ascorbic acid, ascorbyl palmitate 및 tocopherol 등이 부패성 및 병원성 미생물의 세포벽 및 세포막의 기능을 약화시키고 효소활성을 억제하며, DNA/RNA에서 비롯되는 세포증식 기작을 방지하여 세균, 효모 및 곰팡이 등에 살균 효과를 나타나며 곰팡이의 생육 및 독소합성에 저해효과를 가진다.
상기 에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 경화 전에는 유동성 및 작업성을 향상시키고, 경화 후에는 물리적, 화학적 성능을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
상기 분산제는 항균코팅액의 침전을 방지하고 분산 특성을 갖도록 하기 위하여 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 분산제로는 폴리에스터 폴리디메틸실록산 공중합체(Polyether-polydimethylsiloxane copolymer), 디메틸올 부타논산(DMBA), 디메틸올 프로피온산(DMPA), 메틸렌디에탄올아민 및 폴리에틸렌옥사이드 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 이소시아네이트(isocyanate)는 경화제로 기능할 수 있는데, 예를 들어, 상기 이소시아네이트(isocyanate)는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI) 및 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI) 중에서 선택된 1종 이상의 이소시아네이트가 사용될 수 있고, 바람직하게는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI)가 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실험실용 유해가스 제거장치에 대하여 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다.
< 실시예 >
필터에 사용되는 부직포필터를 제조하여 준비하였다.
상기 부직포필터는 폴리프로필렌 칩으로 제조된 부직포에 코팅액을 도포한 후 건조함으로써, 코팅층이 형성된 부직포필터를 제조하였다.
이때, 상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지 30 중량부, TPV 수지 15 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 3 중량부, 과산화물(peroxide) 2 중량부, 괭생이 모자반 추출물 0.2 중량부, 구리분말 0.2 중량부, 소르빈산 0.5 중량부, 산화방지제 0.5 중량부 및 탈취제 2 중량부의 중량 비율로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조되었다.
< 비교예 >
필터에 사용되는 부직포필터를 제조하여 준비하였는데, 비교예에서는 코팅층을 형성하지 않고, 폴리프로필렌 칩으로 제조된 부직포필터를 제조하였다.
< 실험예 >
300cc의 삼각 플라스크에 하기에 기재된 농도를 나타내는 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소의 악취원을 넣고, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 부직포필터를 절단하여 원단 시편을 각각 20g씩 넣고 시험액을 각각 5cc씩 첨가 및 밀폐한 후 방치하였고, 이후 일정한 시간 간격으로 악취원의 농도를 측정하였다.
1. 암모니아 소취 시험
28% 암모니아수를 4배 부피의 물에 희석하여 희석액을 제조하였고, 상기 희석액 0.15cc를 넣어 암모니아 농도가 160ppm이 되도록 하여 소취 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.
암모니아 소취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
3분 후 92 148
5분 후 76 141
10분 후 54 135
30분 후 38 129
60분 후 30 123
2. 메틸메르캅탄 소취 시험
30% 메틸메르캅탄-메탄올용액을 200배로 물에 희석하여 희석액을 제조하였고, 상기 희석액 중에서 0.2cc를 덜어내어 암모니아와 동일하게 처리하였다. 이때, 메틸메르캅탄 농도가 170ppm이 되도록 하여 소취 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기의 [표 2]에 나타내었다.
메틸메르캅탄 소취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 48 101
2시간 후 30 95
3시간 후 18 90
3. 황화수소 소취 시험
정제수 1에 황화수소 3을 상온에서 용해하여 용해액을 제조하였고, 상기 용해액을 5배로 희석한 것을 0.5cc 덜어내어 암모니아와 동일하게 처리하였다. 이때, 황화수소 농도가 310ppm이 되도록 하여 소취 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.
황화수소 소취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 118 218
2시간 후 75 201
3시간 후 48 182
4. 메틸메르캅탄 소취 시험
200cc 플라스크에, [메탄올에 30% 용해한 메틸메르캅탄 알코올 용액 10 : 물 1000]을 0.1cc 덜어 밀폐 교반하여 메틸메르캅탄 소취 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다.
메틸메르캅탄 소취 시험 (단위 : ppm)
구분 실시예 비교예
1시간 후 58 112
2시간 후 37 101
3시간 후 24 96
5. 각종 악취에 대한 소취 시험
실시예에 따라 제조된 부직포필터를 하기와 같이 각각의 악취원의 첨가량을 1L의 플라스크에 담아, 부직포필터를 일정량씩 추가하면서 관능테스트로 완전 소취되었다고 판단한 시점의 소요량을 측정하였고, 그 결과를 하기의 [표 5]에 나타내었다.
악취원 첨가량 사용량 악취원 첨가량 사용량
28% 암모니아 0.2cc 14.8g 가솔린 0.2cc 12.8g
35% 포르말린 0.2cc 16.1g 메틸에틸케톤 0.2cc 8.5g
아세트알데히드 0.2cc 10.8g 초산부틸 0.2cc 15.5g
30% 트리메틸아민 0.2cc 9.5g 톨루엔 0.2cc 9.3g
이소프로판올 0.2cc 6.5g 소변 5.0g 6.2g
6. 트리메틸아민에 대한 소취 시험
200cc 플라스크에, [트리메틸아민 1 : 물 400]을 0.3cc 덜어 밀폐 교반하였다.
트리메틸아민에 대한 소취 시험
결과 30분 후에 거의 0 ppm임을 확인하였음
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1; 실험실용 유해가스 제거장치
10; 배출구 20; 유입구
30; 필터 40; 송풍팬
100; 제1 필터 110, 120; 스테인리스망
130; 부직포필터 140; 활성탄
200; 제2 필터 210; 편백나무블록
220; 원형 홀

Claims (5)

  1. 하우징 내측 하부에 설치된 필터(30);
    상기 하우징 내측 상부에 위치하되, 상기 하우징 하부에 관통되어 형성된 유입구(20)를 통하여 외부 공기가 유입되고, 상기 필터(30)를 통과하면서 정화된 공기를 하우징 상부에 관통되어 형성된 배출구(10)를 통하여 외부로 배출시키는 동력을 제공하는 송풍팬(40);을 포함하고,
    상기 필터(30)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성된 제1 필터(100), 및 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 원통형으로 형성된 제2 필터(200)를 포함하며,
    상기 제1 필터(100)는 내측이 중공된 튜브 형상으로 구성되고, 2중의 막으로 구성된 스테인리스망(110, 120), 상기 스테인리스망(110, 120) 내부에 삽입되어 수용된 부직포필터(130), 및 상기 부직포필터(130) 사이에 위치하는 활성탄(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실험실용 유해가스 제거장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포필터(130)는, 폴리프로필렌 칩을 준비하고, 상기 폴리프로필렌 칩과 살충성 물질 및 천연추출물을 혼합하며, 상기 혼합된 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물을 모두 압출기에 투입하고, 상기 폴리프로필렌 칩, 살충성 물질 및 천연추출물이 투입된 압출기에 열을 가하여 용용시켜 혼합수지를 제조한 후, 상기 혼합수지를 교반하여 혼합수지칩을 제조하고, 상기 혼합수지칩을 냉각하여 절단함으로써 마스터 배치 칩을 제조하며, 상기 마스터 배치 칩을 이용하여 부직포를 제조하고, 상기 부직포를 코팅액에 침지한 후 건조시켜 상기 부직포 표면에 코팅층을 형성하며, 상기 코팅층이 형성된 부직포를 압축 성형하여 제조되고,
    상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지, TPV 수지, 겔라이트(Ge-lite), 과산화물(peroxide), 괭생이 모자반 추출물, 구리분말, 소르빈산, 산화방지제 및 탈취제로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 실험실용 유해가스 제거장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 코팅액은 바이오매스 폴리우레탄 수지 25 내지 35 중량부, TPV 수지 10 내지 20 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 2 내지 4 중량부, 과산화물(peroxide) 1 내지 3 중량부, 괭생이 모자반 추출물 0.1 내지 0.3 중량부, 구리분말 0.1 내지 0.3 중량부, 소르빈산 0.1 내지 1 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1 중량부 및 탈취제 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 이루어진 조성물을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 실험실용 유해가스 제거장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 필터(200)는 상기 제1 필터(100) 내부에 삽입되어 위치하고 상기 제1 필터(100) 내부에 다수개의 편백나무블록(210)을 충진하여 형성되되,
    상기 편백나무블록(210) 표면에는 항균코팅액이 도포되어 형성된 항균층이 형성되고, 항균코팅액은 TPO 수지, 박하추출물, 무기추출물, 자몽종자추출물, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 실험실용 유해가스 제거장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 항균코팅액은 TPO 수지 80 내지 120 중량부, 박하추출물 1 내지 3 중량부, 무기추출물 0.5 내지 2.5 중량부, 자몽종자추출물 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 5 내지 10 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.5 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 실험실용 유해가스 제거장치.
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