KR20230063569A - 필터 제조방법 - Google Patents

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KR20230063569A
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Abstract

본 발명은, 기존의　액상　항균 및 탈취제나　활성탄,　제올라이트 다공성 소재 등과　같은　고체형　소재　대비　탈취　효율이　높이고 지속력이 우수하며　제조　원가가　30% 이상　절감될 수 있어　가격　및　품질 면에서 경쟁력이　있으며, 종래의 탈취용 소재로 많이 사용되던 활성탄 필터를 대체할 수 있는, 필터 제조방법을 제공한다.

Description

필터 제조방법{Manufacturing method of filter}
본 발명은 무기질 복합형재 및 상기 무기질 복합형재에 반도체 기술인 이온화를 적용하여 조성되는 물질로 필터를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 기존의　액상　항균 및 탈취제나　활성탄,　제올라이트 다공성 소재 등과　같은　고체형　소재　대비　탈취　효율이　높고 지속력이 우수하며　제조　원가가　30% 이상　절감될 수 있어　가격　및　품질 면에서 경쟁력이　있으며, 종래의 활성탄 필터를 대체할 수 있는, 필터 제조방법에 관한 것이다.
최근 메르스를 시작으로 사스, 코로나 등에 이르는 바이러스 및 세균의 문제가 전 세계를 뒤흔들고 있는 상황에서, 이에 대항하기 위한 다양한 기술이 나오고 있으며, 이러한 기술을 활용한 상품이 다양한 형태로 나오고 있다.
특히 생활 환경, 직장 환경 등에 따라, 공기 중에는, 악취, 유해 가스 등의 각종 가스 상태 오염 물질이 존재하고 있으며, 이들 가스 상태 오염 물질을 제거하여, 쾌적한 환경을 얻는 것에 관심을 갖게 되었다.
예를 들어, 알데히드계 가스는, 담배의 연기, 체취(땀냄새, 구취 등), 애완 동물 냄새, 곰팡이 냄새, 도료 냄새, 인쇄 냄새 등의 각종 취기(臭氣)에 포함되어 있고, 인체에 대한 영향이 지적되고 있는 점에서, 근년, 실내, 차내 등에 있 어서, 알데히드계 가스를 포함하는 공기를 정화하기 위한 소취 여과재, 소취 필터 등이 제안되어 있다.
종래, 알데히드계 가스용의 소취 여과재로서, 화학 흡착 타입의 소취제가, 부직포, 종이 등에 접착되어 이루어지는 것이 알려져 있다. 또한, 이하의 문헌에서는, 「소취 필터(또는 탈취 필터)」라는 용어를, 소취 여과재 대신에 사용하고 있다
또한, 종래의 필터는 단순히 공기의 먼지만을 거르는 작용을 하며, 항균 기능을 내세우는 필터의 경우 대부분 활성탄을 사용하는 제품이지만, 단가 대비 지속력이 낮고 암모니아나 특정 유해 가스를 제거하는 기능 및 항균성에서 한계를 보이고 있다.
국내공개특허공보 제2014-0015005호
본 발명의 목적은, 무기질 신소재를 사용하여 인체에 무해하고, 악취 및 유해 가스에 대해서 각 분자간 고리를 이온화 기작을 통하여 끊어서 기능적 상실을 하도록 하는 이온화 물질을 사용하여, 각종 악취 및 유해 가스의 원인 물질을 분해하여 세균, 곰팡이, 바이러스의 번식을 원천적으로 방지하고, 냄새의 원인을 직접적으로 분해하여 제거할 수 있는, 필터 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 암모니아 및 특정 유해 가스의 흡착이 용이하며, 종래의 활성탄 필터를 대체할 수 있는, 필터 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면은, 흡착소재를 마련하는 단계; 상기 흡착소재와 바인더를 혼합하고 교반하여 증착용재료를 마련하는 단계; 부직포에 상기 증착용재료를 증착하여 표면에 필름이 형성된 필터원단을 마련하는 단계; 상기 필터원단을 주름이 지도록 절곡하는 단계; 주름이 형성된 필터원단의 가장자리에 지지부를 부착하는 단계; 및 상기 지지부가 부착된 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하는 단계; 를 포함하고, 상기 흡착소재를 마련하는 단계는, 믹서에 22 내지 25℃의 증류수(H2O)와 증류수 100중량부에 대하여 18 내지 22중량부의 이온촉진제인 Ca+를 넣고 60초간 혼합한 후, 증류수 100중량부에 대하여 72 내지 88중량부의 염화아연(ZnCl2)을 넣고 180초간 혼합하여 액상원료를 마련하는 단계; 활성탄과, 상기 활성탄 100중량부에 대하여 46.8 내지 57.2중량부의 산화마그네슘(MgO), 136.8 내지 167.2중량부의 알루미나(Al2O3), 46.8 내지 57.2중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 46.8 내지 57.2중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 분말원료를 마련하는 단계; 상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 3분간 수화 반응시키는 단계; 수화 반응물을 22℃, 습도30%의 분위기에서 판상으로 경화시켜 판상 경화물를 마련하는 단계; 상기 판상 경화물를 350℃에서 소성하는 단계; 소성된 경화물를 조분쇄물로 1차 분쇄하는 단계; 및 상기 조분쇄물을 4 내지 5㎛ 크기의 미세 분채로 2차 분쇄하는 단계; 를 포함하는, 필터 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 흡착소재를 마련하는 단계; 상기 흡착소재와 바인더를 혼합하고 교반하여 증착용재료를 마련하는 단계; 부직포에 상기 증착용재료를 증착하여 표면에 필름이 형성된 필터원단을 마련하는 단계; 상기 필터원단을 주름이 지도록 절곡하는 단계; 주름이 형성된 필터원단의 가장자리에 지지부를 부착하는 단계; 및 상기 지지부가 부착된 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하는 단계; 를 포함하고, 상기 흡착소재를 마련하는 단계는, 믹서에 22 내지 25℃의 증류수(H2O)와 증류수 100중량부에 대하여 18 내지 22중량부의 이온촉진제인 Ca+를 넣고 60초간 혼합한 후, 증류수 100중량부에 대하여 72 내지 88중량부의 염화아연(ZnCl2)을 넣고 180초간 혼합하여 액상원료를 마련하는 단계; 산화마그네슘(MgO)과, 상기 산화마그네슘 100중량부에 대하여 135 내지 165중량부의 알루미나(Al2O3), 90 내지 110중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 90 내지 110중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 분말원료를 마련하는 단계; 상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 90초간 수화 반응시키는 단계; 및 에멀젼 상태의 수화 반응물에 10mesh 평균 크기를 갖는 제올라이트를 4:5(수화반응물:제올라이트)의 비율로 혼합하고, 20℃, 습도10% 이하의 분위기에서 30 내지 40분간 자연 발열에 의해 상기 수화 반응물에 포함되어 있는 부산물 및 외부 습기를 제거하는 단계; 를 포함하는, 필터 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 흡착소재는, 상기 흡착소재와, 상기 흡착소재 100중량부에 대하여 225 내지 275중량부의 활성탄, 11.25 내지 13.75중량부의 이온촉진제인 Ca+ 및 11.25 내지 13.75중량부의 결합폴리머를 배합하고 가열 용융시키며 압출하여 혼합원료를 마련하는 단계; 및 상기 혼합원료를 다이스에서 절단하고, 압출공냉기에서 냉각시켜 활성탄 펠렛으로 만드는 단계; 를 더 포함하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 흡착소재는, 상기 활성탄 펠렛을 커팅하여 미세펠렛으로 만드는 단계; 를 더 포함하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 제1 원단에 주름을 형성하기 전에, 상기 필터층의 일면에 해파필터를 합지하는 단계를 실행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 순수 무기물 소재로 이루어진 이온 결합형의 우수한 항균, 항곰팡이, 항바이러스 기능을 가지는 필터를 제조할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 의해 제조된 필터는 이온화 된 촉매제로써 폴리머의 결합 소재를 주요 재료로 사용하여, 바이러스, 세균 및 곰팡이에 대한 자생을 못하도록 기작의 원인을 분해하고, 균에 대한 대응으로 -OH 라디칼을 발생시킴으로써 우수한 항균력, 항곰팡이력 및 항바이러스력을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일 실시 예에 의해 제조된 필터는 냄새 포집이 아닌 냄새 원인을 중화하고 분해하는 방식이므로 항균지속력이 반영구적으로 우수하고 아세트알데하이드, 4대 악취(황화수소, 트리메탈아민, 메틸메탄캅, 암모니아) 및 특정 유해 가스에 대한 흡착이 용이하여 탈취효과가 반영구적으로 지속되므로 종래의 활성탄 필터를 대체할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예의 필터 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 일 실시 예의 흡착소재 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 의한 필터는 인체에 무해한 무기 담지체 기반의 이온 물질인 흡착소재를 주재료로 하고, 상기 흡착소재는 여러　종류의　산화　무기물　이온　결합　방식을　갖고, 구성에　있어　양전하와　음전하를　두어　그　원소들이　대류를　이용하여　공기　중의　산소 및　H2O와 작용하여 해리시키고 분자 내의 자유 전자를 빼앗아 결합의 고리를 끊어 유해 물질이 공기 중으로 환원되는 방식으로 항균 및 소취 기능을 발휘하도록 하며, 이에 필터가 무독, 무취, 무균의 특성을 가져 인체에 무해하며, 우수한 항균, 항바이러스 및 탈취 기능을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예의 필터 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 필터는 다음과 같은 공정을 통해 제조할 수 있다.
먼저 흡착소재를 마련한다(S1). 본 발명의 필터에 사용되는 흡착소재에 대해서는 아래에서 더 자세히 설명하기로 한다.
다음으로, 흡착소재와 점착제의 역할을 하는 바인더를 혼합하고 교반하여 증착용재료를 마련한다(S2).
다음으로, 부직포에 증착용재료를 증착(deep-cotting)하는 방법으로 부직포의 표면에 필름이 형성된 필터원단을 마련한다(S3). 이때, 필터원단은 사각형상으로 이루어질 수 있으며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 부직포는 인체에 무해하고 우수한 통기성 및 여과기능, 항균성을 가지도록 폴리프로필렌과 폴리에스터를 방사한 후 열을 가해 접착해서 이루어지는 스판본드(spun-bonded favric)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 부직포는 MB(멜트블로운)필터로 구성될 수도 있다.
다음으로, 필터원단을 주름이 져 다수의 겹으로 이루어지며 각 겹 사이에 소정의 공간을 마련되도록 절곡한다(S4). 이때, 제조하는 필터의 용도에 따라 절곡되는 각도 및 절곡량을 조절하게 된다.
또한, 필요시 필터원단을 절곡하기 전에, 필터원단의 일면에 해파필터를 합지하는 단계(S7)를 실행할 수 있다.
다음으로, 주름이 형성된 필터원단의 가장자리에 절곡된 형상이 잘 유지되도록 보강층의 역할을 하는 지지부를 부착한다(S5).
다음으로, 지지부가 부착된 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하여(S6), 필터를 완성한다. 이는 조립 및 교환의 편의성을 위해 필터를 카트리지 방식으로 제조하기 위한 것이다.
케이스는 수지를 재료로 하여 금형을 이용한 몰딩을 통해 제조할 수 있으며, 필터원단을 사각형상으로 한 경우, 케이스도 사각 테두리 형상으로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 필터에 적용되는 흡착소재를 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 흡착소재는 필요시 활성탄을 포함할 수 있으며, 이때 필터의 용도에 따라 활성탄의 함량을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 의한 흡착소재는, 산화물 및 수산화기 물질로 이루어진 조성물을 마련하고, 기능적 상승을 위하여 상기 조성물을 이온화를 통하여 바인딩 한 후 이를 수화 반응을 통한 반응식에 의해 불안정 소재로 조성하고, 이를 촉매화 하는 과정을 통하여 제조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 흡착소재를 제조하기 위해서는, 먼저 믹서에 22 내지 25℃의 증류수(H2O)와 증류수 100중량부에 대하여 18 내지 22중량부의 이온촉진제인 Ca+를 넣고 60초간 혼합한다.
이때, 증류수의 온도가 22℃미만인 경우 불안전이온 결합의 문제가 발생할 수 있고, 증류수의 온도가 25℃를 초과하는 경우 결합 불안에 따른 경화공정의 미완성 상태가 되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, Ca+가 5중량부 미만인 경우 이온분포 확산성 미약의 문제가 발생할 수 있고, Ca+가 8중량부를 초과하는 경우 이온 과포화도가 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
여기서, Ca+는 전해성 물질로 이온화를 촉진하여 액상원료의 이온화계수와 전기전도성을 향상시키며, 이에 후술하는 중화 반응시 반응이 더 잘 일어나도록 하는 역할을 한다.
그리고, 믹서에 증류수 100중량부에 대하여 72 내지 88중량부의 염화아연(ZnCl2)을 더 넣고 180초간 혼합하여 이온화된 액상원료를 마련(S10)한다.
한편, 상기 액상원료는 더 바람직하게는 증류수 100중량부에 대하여 염화아연 80중량부와 이온촉진제 20중량부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 수산기 라디칼(-OH)를 만들기 위한 복합적 소재를 경합함에 있어 가장 중요한 부분은 이온화 결합 물질이 주요 원인 구성물이 된다는 것이다. 이를 위하여 염화아연(ZnCl2)을 기반으로 한 전기 분해를 통하여 액상원료는 직접적인 고체-액상-전위 반응에 의해 해리하여 얻게 된다.
이때, 염화아연이 72중량부 미만인 경우 분채와 결합상의 몰량 부족 불완전결합분이 발생할 수 있고, 염화아연이 88중량부를 초과하는 경우 해리상 분해된 염소가 액상에 과포화 상태로 남는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 활성탄과, 상기 활성탄 100중량부에 대하여 46.8 내지 57.2중량부의 산화마그네슘(MgO), 136.8 내지 167.2중량부의 알루미나(Al2O3), 46.8 내지 57.2중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 46.8 내지 57.2중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 분말원료를 마련(S20)한다.
상기 분말원료는 더 바람직하게는 활성탄 100중량부에 대하여 산화마그네슘 52중량부, 알루미나 152중량부, 이산화타이타늄 52중량부, 산화아연 52중량부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 활성탄은 평균 크기가 30㎛인 것을 사용할 수 있다.
여기서, 산화마그네슘은 탈산소를 통해 OH라디칼을 발생하며, 이온화 촉매를 위한 2가 알카리 토금속 마그네슘(Mg2+)을 얻기 위한 재료이다. 알루미나는 전기전도성 및 강도 유지를 위한 13족가의 알루미나(Al3+)를 얻기 위한 재료이다.
이산화타이타늄은 수산화이온의 발생 유도를 위한 4족가의 티타늄(Ti-)를 얻기 위한 것으로서, 이산화타이타늄을 이온화한 Ti4+가 H2O를 끌어당겨 수산기 라디칼을 만들고, 흡착소재의 살균력을 높이는 역할을 하게 된다.
이산화타이타늄은 광촉매로 사용되지만 일 실시 예에서는 이온으로 광촉매 이상의 정공 재결합을 일으키도록 하여 표면에 붙은 반응물과 수산기를 일으키는 역할을 할 수 있다. 이때, 비용이 비싼 단일 이온화를 사용하는 것이 아니라, 비용이 상대적으로 저렴한 이온중합 반응을 통하여 이온화를 하며, 이에 별도의 촉매가 없어도 선택적 기작이 가능해진다.
이러한 이산화타이타늄은 고유한 에너지띠간격(bandgap energy, Eg)과 같거나 더 큰 에너지(300 내지 400nm)를 받게 되면, 원자가띠(valence band, VB)의 전자가 여기되어 전도띠(conduction band, CB)로 전이되고, 원자가띠에는 정공이 생성되어 표면으로 이동 후 산소라디칼 및 과산소라디칼이 생성된다. 이때, 생성된 -OH가 유기화합물이나 바이러스 등을 산화 분해하게 된다.
다음으로, 상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 3분간 반응식 1로 수화 반응시켜 수화 반응물을 마련(S30)한다.
이때, 작용금속염인 Ti(OH)2, Al2(OH)3, Mg(OH)2가 생성될 수 있다. 또한, Zn(2+)와 Mg(2+)는 이온도와 원자 반경이 비슷하기 때문에 결정에서 일부 Zn(2+)원자가 Mg(2+)원자로 대체되어 결정 격자의 특성이 변경될 수 있다.
<반응 식 1> (n(H2O,Mg)Ca+) + ((Al,Ti,Zn)2O8)(OH)2) + n(C)
다음으로, 수화 반응물을 22℃, 습도30%의 분위기에서 판상으로 경화시켜 표면이 평평하게 된 판상 경화물을 마련(S40)한다.
다음으로, 상기 판상 경화물를 350℃에서 소성(S50)하여 상기 판상 경화물에 포함되어 있는 부산물 및 외부 습기를 제거한다.
다음으로 소성된 경화물를 소정 크기의 조분쇄물로 1차 분쇄(S60)한다.
다음으로, 상기 조분쇄물을 4 내지 5㎛ 크기(D50)의 미세 분채로 2차 분쇄(S70)하여, 미세 분채로 된 흡착소재를 제조할 수 있다. 이때, 2차 분쇄는 먼저 ACM 또는 브라인더를 통해 조분쇄물의 분쇄를 진행한 후, 이어서 Jet-Mill을 통해 한번 더 분쇄를 진행하여, 입경(D50)이 4 내지 5㎛의 크기를 가지는 미세 분채를 만들 수 있다.
종래의 필터는 물리 흡착, 음이온 또는 오존을 이용하여 세균과 냄새를 제거하였으나, 이러한 방식은 효율, 신뢰성 및 안정성이 낮고, 특히 활성탄의 경우 사용 후 오염 물질이 잔재하거나 내부에 세균이 번식할 수 있어 주기적으로 교체해줘야 하는 단점이 있다.
일 실시 예의 필터는 광화학적 분해 방식으로 세균과 유기물을 분해하여 효율, 신뢰성 및 안정성이 높고, 인체에 무해하며, 2차 오염이 없어 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
양전하를 띤 금속이온은 음전하를 띤 미생물 성분과 정전기적 상호작용을 하여 소수성 사슬을 세포벽에 침투시켜 미생물 세포를 파괴한다. 일 실시 예의 흡착소재는, 금속 양이온이 황, 산소, 질소와 같은 전자를 주는 그룹과 결합하여 미생물의 신진대사를 억제한다. 즉, 금속 양이온이 단백질과 결합하여 단백질 내 공유결합 고리를 절단한 후 단백질이 침전되어 DNA에 결합하는 효소 및 단백질의 생성을 억제하여 살균 작용을 하게 된다.
또한, 일 실시 예의 필터에 사용되는 흡착소재는, 기작된 금속 양이온의 산화 환원 반응을 통해 공기 중 수분과 작용하여 해리시키고, 분자 내의 자유 전자를 빼앗아 결합의 고리를 끊어 항균 및 소취 기능을 발휘할 수 있다.
구체적으로는 TiO2에 UV가 조사되면서 전자(e-)와 정공(h+)이 생성된다. 그리고, 공기 중의 O2와 전자(e-)가 반응하여 O2 -(슈퍼옥사이드이온)가 발생하고, 공기 중의 H2O와 정공(h+)이 반응하여 -OH(하이드록시라디칼)이 발생한다.
수산기(OH Radical/Hydroxyl Radical)는 자연계에 존재하는 강력한 산화 물질로서, 우수한 살균, 소독, 탈취 및 분해 능력을 가져, 대부분의 오염 물질의 살균, 소독, 화학적 분해 및 제거가 가능하다. 이러한 수산기의 산화력은 불소 다음으로 강력하고, 오존/염소보다 강력하며, 수산기는 불소, 염소 및 오존 등과 달리 인체에 독성이 있거나 환경에 유해하지 않은 천연 물질로서, 수산기에 의해 이온 분해된 오염 물질은 물, 산소, 이산화탄소 등으로 환원된다.
따라서, 일 실시 예의 필터는, O2 -의 환원 작용과 -OH의 산화 작용에 의해 강력한 살균(페렴균, 농녹균, 대장균, 살모넬라균, 코로나 바이러스 등) 및 유기물의 분해 작용을 하게 된다. 이러한 산화 환원 작용에 의해 이산화탄소와 물이 생성되며, 악취 물질인 암모니아, 황화수소, 메틸메르캅탄 또는 트리메탈아민 등은 질산염(NO3)과 황산염(SO4)으로 분해되어 파괴된다.즉, 일 실시 예의 흡착소재는, 악취를 유발하는 입자를 포집할 뿐만 아니라 동시에 바이러스, 유해물질(벤젠, 톨루엔, 자일렌, 포름알데하이드 등) 및 냄새입자와 접촉 반응시 인체에 무해한 상태로 변환시켜 다시 공기 중으로 환원하는 방식으로 바이러스와 악취 및 유해물질 등을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 필터에 사용되는 흡착소재는 다음과 같은 방법으로도 제조할 수 있다. 여기서, 앞서 설명한 실시 예와 동일하거나 유사한 내용의 경우 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다른 실시 예의 흡착소재를 제조하기 위해서는, 먼저 액상원료와 분말원료를 마련한다. 액상원료는 일 실시 예와 동일한 방법에 의해 마련할 수 있따.
분말원료는, 산화마그네슘(MgO)과, 상기 산화마그네슘 100중량부에 대하여 135 내지 165중량부의 알루미나(Al2O3), 90 내지 110중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 90 내지 100중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 마련할 수 있다.
상기 분말원료는 더 바람직하게는 산화마그네슘 100중량부에 대하여 알루미나 150중량부, 이산화타이타늄 100중량부, 산화아연 100중량부를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 90초간 반응식 2로 수화 반응시켜 수화 반응물을 마련한다.
<반응 식 2> (n(H2O,Mg)Ca+) + ((Al,Ti,Zn)2O16)(OH)2) + (Na12 [Al12Si12O48],27H2O)
다음으로, 에멀젼 상태의 수화 반응물에 10mesh 평균 크기를 갖는 제올라이트를 4:5(수화반응물:제올라이트)의 비율로 혼합(S40)하고, 20℃, 습도10% 이하의 분위기에서 30 내지 40분간 자연 발열(S50)에 의해 상기 수화 반응물에 포함되어 있는 부산물 및 외부 습기를 제거한다.
염소는 열에 약한데, 이와 같은 방법에 의하면, 별도의 소성 및 분쇄 공정이 필요하지 않아 염소의 이온화 계수가 낮아지는 것을 방지할 수 있고, 자연 발열 및 증발에 의해 소성 및 분쇄 공정을 거치지 않고도 미세 분채로 된 흡착소재를 제조할 수 있어서 제조비용을 크게 줄일 수 있다.
일 실시 예의 흡착소재를 사용하는 필터는 암모니아 및 아세트알데하이드 제거에 효과적이며, 항균력 테스트 결과, 황색포도상구균, 폐렴간균, 살모넬라균 및 대장균에 대한 테스트에서 24시간 후 세균감소율이 99.9% 이상으로 나타나 매우 우수한 항균력이 있음을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 흡착소재를 제조할 때 활성탄이 포함되도록 다음의 단계를 더 진행할 수 있다.
먼저 앞서 제조공정을 통해 제조된 미세 분채(흡착소재)와, 상기 미세 분채(흡착 소재) 100중량부에 대하여 225 내지 275중량부의 활성탄, 11.25 내지 13.75중량부의 이온촉진제인 Ca+ 및 11.25 내지 13.75중량부의 결합폴리머를 배합하고 교반한 후, 가열 용융시키며 압출하여 혼합원료를 마련(S80)한다.
이때, 활성탄의 함량은 필터의 용도 등을 고려하여 조절할 수 있다. 상기 혼합원료는 더 바람직하게는 미세 분채(흡착 소재) 100중량부에 대하여 활성탄 250중량부, 이온촉진제 12.5중량부 및 결합폴리머 12.5중량부를 포함할 수 있다.
상기 결합폴리머는 바람직하게는 PH200이라는 제품을 사용할 수 있고, 접착제로서의 역할을 한다. 그리고, 상기 활성탄은 평균 크기가 50mesh인 것을 사용할 수 있다.
상기 혼합원료는 각각의 재료를 혼합하고 교반한 후 메인피다로 이동시켜 시간당 투입량을 설정하여 압출기에 혼합물을 투입하고, 압출기에서는 설정된 온도로 혼합물을 가열 용융시켜 혼합한 후 다이스로 압출하며 마련할 수 있다.
다음으로, 상기 혼합원료를 펠렛 형태로 다이스에서 절단한다. 그리고, 다이스의 출구로 배출된 혼합원료는 압출공냉기로 이동되고, 이후 압출공냉기에서 공기에 의해 냉각되어 활성탄 펠렛으로 제조(S90)될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 흡착소재를 제조할 때, 상기 활성탄 펠렛을 소정 크기로 커팅하는 단계를 더 진행하여 미세 펠렛으로 만들 수 있다(S100). 이때, 스트랜드 커팅을 이용할 수 있으며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
활성탄이 포함된 흡착소재를 사용한 실시 예의 필터는 트리메탈아민, 메틸메탄캅 및 황화수소를 제거하는데도 효과적이며, 유해가스 제거 테스트 결과, 2시간 경과 후 탈취율이 암모니아에서는 95.0%, 톨루엔에서는 97.5%초과, 아세트산에서는 99.9%초과, 벤젠에서는 97.5%초과 및 포름알데히드에서는 96.4%로 나타나 우수한 탈취 효과가 있음을 알 수 있다. 그 외 자일렌, TVOC 등의 유해가스와 NOx 또는 각종 곰팡이 등을 제거하는데도 효과적이다.
이는 기존의 항균 기능을 가지는 소재인 구리, 은나노, 제올라이트에 비하여 우수한 결과를 보였으며, 물리적/전기적 OH 라디칼이 아닌 수화 반응을 통하여 발생한 무기질 고체형으로 개발된 OH라디칼 발생 촉매가 우수한 항균성을 제공하기 때문이다.
이와 같이 제조되는 필터는 실내용 항균필터, 실내 공조용 필터, 실내용 정화필터, 실내/실외 산업용 필터 등으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 자동차용 필터, 에어컨 필터, 공기청정기 필터, 청소기용 필터 등에 사용될 수 있다.본 발명은 상술한 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니다. 따라서, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
S1: 흡착소재 마련 단계;
S2: 증착용재료 마련 단계
S3: 필터원단 마련 단계
S4: 필터원단을 절곡하는 단계
S5: 필터원단에 지지부를 부착하는 단계
S6: 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하는 단계
S7: 해파필터를 합지하는 단계
S10: 액상원료 마련 단계
S20: 분말원료 마련 단계
S30: 수화반응 단계
S40: 경화 단계
S50: 소성 단계
S60: 1차 분쇄 단계
S70: 2차 분쇄 단계
S80: 혼합원료 마련 단계
S90: 펠렛 제조 단계
S100: 미세펠렛 제조 단계

Claims (5)

  1. 흡착소재를 마련하는 단계;
    상기 흡착소재와 바인더를 혼합하고 교반하여 증착용재료를 마련하는 단계;
    부직포에 상기 증착용재료를 증착하여 표면에 필름이 형성된 필터원단을 마련하는 단계;
    상기 필터원단을 주름이 지도록 절곡하는 단계;
    주름이 형성된 필터원단의 가장자리에 지지부를 부착하는 단계; 및
    상기 지지부가 부착된 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하는 단계; 를 포함하고,
    상기 흡착소재를 마련하는 단계는,
    믹서에 22 내지 25℃의 증류수(H2O)와 증류수 100중량부에 대하여 18 내지 22중량부의 이온촉진제인 Ca+를 넣고 60초간 혼합한 후, 증류수 100중량부에 대하여 72 내지 88중량부의 염화아연(ZnCl2)을 넣고 180초간 혼합하여 액상원료를 마련하는 단계;
    활성탄과, 상기 활성탄 100중량부에 대하여 46.8 내지 57.2중량부의 산화마그네슘(MgO), 136.8 내지 167.2중량부의 알루미나(Al2O3), 46.8 내지 57.2중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 46.8 내지 57.2중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 분말원료를 마련하는 단계;
    상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 3분간 수화 반응시키는 단계;
    수화 반응물을 22℃, 습도30%의 분위기에서 판상으로 경화시켜 판상 경화물를 마련하는 단계;
    상기 판상 경화물를 350℃에서 소성하는 단계;
    소성된 경화물를 조분쇄물로 1차 분쇄하는 단계; 및
    상기 조분쇄물을 4 내지 5㎛ 크기의 미세 분채로 2차 분쇄하는 단계; 를 포함하는, 필터 제조방법.
  2. 흡착소재를 마련하는 단계;
    상기 흡착소재와 바인더를 혼합하고 교반하여 증착용재료를 마련하는 단계;
    부직포에 상기 증착용재료를 증착하여 표면에 필름이 형성된 필터원단을 마련하는 단계;
    상기 필터원단을 주름이 지도록 절곡하는 단계;
    주름이 형성된 필터원단의 가장자리에 지지부를 부착하는 단계; 및
    상기 지지부가 부착된 필터원단의 둘레에 케이스를 설치하는 단계; 를 포함하고,
    상기 흡착소재를 마련하는 단계는,
    믹서에 22 내지 25℃의 증류수(H2O)와 증류수 100중량부에 대하여 18 내지 22중량부의 이온촉진제인 Ca+를 넣고 60초간 혼합한 후, 증류수 100중량부에 대하여 72 내지 88중량부의 염화아연(ZnCl2)을 넣고 180초간 혼합하여 액상원료를 마련하는 단계;
    산화마그네슘(MgO)과, 상기 산화마그네슘 100중량부에 대하여 135 내지 165중량부의 알루미나(Al2O3), 90 내지 110중량부의 이산화타이타늄(TiO2) 및 90 내지 110중량부의 산화아연(ZnO)을 혼합하여 분말원료를 마련하는 단계;
    상기 액상원료와 상기 분말원료를 5:4(액상원료:분말원료)의 비율로 중합반응기에 넣고 6 내지 8℃에서 90초간 수화 반응시키는 단계; 및
    에멀젼 상태의 수화 반응물에 10mesh 평균 크기를 갖는 제올라이트를 4:5(수화반응물:제올라이트)의 비율로 혼합하고, 20℃, 습도10% 이하의 분위기에서 30 내지 40분간 자연 발열에 의해 상기 수화 반응물에 포함되어 있는 부산물 및 외부 습기를 제거하는 단계; 를 포함하는, 필터 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡착소재를 마련하는 단계는,
    상기 흡착소재와, 상기 흡착소재 100중량부에 대하여 225 내지 275중량부의 활성탄, 11.25 내지 13.75중량부의 이온촉진제인 Ca+ 및 11.25 내지 13.75중량부의 결합폴리머를 배합하고 가열 용융시키며 압출하여 혼합원료를 마련하는 단계; 및
    상기 혼합원료를 다이스에서 절단하고, 압출공냉기에서 냉각시켜 활성탄 펠렛으로 만드는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 흡착소재를 마련하는 단계는,
    상기 활성탄 펠렛을 커팅하여 미세펠렛으로 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터원단을 절곡하기 전에, 상기 필터원단의 일면에 해파필터를 합지하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는, 필터 제조방법.
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