KR101317166B1 - 항바이러스성 부직포, 이를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터 및 이들의 제조방법 - Google Patents

항바이러스성 부직포, 이를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항바이러스성 부직포, 이를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 특정 효소를 부직포에 적용하는 방법 및 이렇게 제조된 항바이러스성 부직포를 적용한 캐빈에어필터에 관한 것이며, 이러한 본 발명은 항균성, 항바이러스성, 높은 공기투과도, 균제도, 높은 포집효율 압력 손실 등이 우수한 캐빈에어필터를 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.

Description

항바이러스성 부직포, 이를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터 및 이들의 제조방법{Antivirus non-woven fabrics, hybrid cabin air filter containing the same and manufacturing method thereof}
본 발명은 항바이러스성 부직포, 이를 이용한 하이브리드 캐빈에어필터 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
매년 슈퍼 박테리아 및 사스, 구제역 , 이상 페렴균 사망 파동 등 공기질 이슈 증가에 대응하기 위한 차세대 에어 필타 수요가 대두되고 있는 중이다.
특히, 자동차의 실내 공기 전화를 위하여 캐빈필터가 사용되고 있는데, 캐빈필터는 일반적인 미세먼지를 제거하는 필터와, 담배연기나 각종 VOC와 같은 유해가스를 동시에 제거하는 콤비네이션 필터로 구분된다.
유해균 및 유해 가스를 억제하기 위한 방법으로는 여과기능이 있는 부직포에 화학적 항균제 나 활성탄 또는 제오라이트, 이산화티탄 광촉매 등의 탈취분말들을 바인더를 이용하여 부착시키는 방법 등이 이용되고 있다. 즉, 스프레이법, 롤 코팅법, 딥 코팅법 등의 다양한 코팅법을 이용하여 화학적 항균제나 탈취분말들을 분산시킨 바인더 고분자 용액을 부직포의 적어도 일면에 고분자 용액을 도포한 다음 이를 건조시킴으로서, 항균제나 탈취분말들을 바인더 고분자에 의해 부직포에 고정시키고 있다. 그러나, 바인더 고분자 용액은 탈취분말들의 기공에 침투하여 기공을 막거나, 세균이나 바이러스 포집 후에 이것들이 자체 내에서 성장하여 2차 오염을 유발시키거나 항균제 자체의 독성 발생 문제 등을 야기하거나 탈취분말들의 탈취성능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 이와 같은 문제점에도 불구하고 바인더 고분자를 사용해야 하는 이유는 항균제나 탈취분말들이 부직포로부터 탈리되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 일반적 화학적 항균제 사용에 의한 세균, 바이러스 성장에 의한 2차 오염 방지 및 바인더 고분자의 사용을 배제하여 독성 제거 및 탈취분말들의 바이러스 흡착 및 제거 성능 저하를 최소화시킬 수 있는 방법이 필요하다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 2007-0035344호에는 고융점사와 저융점사가 접합된 단섬유들로 이루어진 웹을 준비하고, 웹의 일면에 열을 가하여 저융점사를 용융시킴으로서, 탈취분말이 웹의 하면을 통하여 탈리되지 않도록 제조한 복합필터의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 기술에 따라 제조된 복합필터는 탈취분말이 고정되어 있지 않아 진동 등 외부환경에 따라 웹 내부에서 유동함으로서, 웹의 하면으로 응집되는 단점이 있고 탈취 분말에 흡착된 세균 등이 포화되면 다시 배출되어 실내 공기를 2차로 오염시키는 치명적 단점을 갖고 있다.
한편, 대한민국 공개특허공보 2001-0109591호에는 활성탄소섬유와 핫멜트용 단섬유를 혼합한 웹을 제조하여 부직포 사이에 개재시킨 다음, 핫멜트용 단섬유를 융착시킨 복합 부직포의 제조방법이 개시되어 있다. 이 공개특허기술은 화학 및 수처리 분야에 사용되는 복합 부직포로서, 캐빈필터와는 그 용도가 다르다. 또한, 탈취성분으로서 활성탄소섬유를 이용하므로, 핫멜트용 단섬유와 혼합하여 웹 형성시 활성탄소섬유와 핫멜트용 단섬유가 서로 잘 분산되나, 캐빈필터와 같이 탈취분말을 이용하는 경우에는 웹 형성과정에서 탈취분말들이 핫멜트용 단섬유로부터 이탈되어 웹을 형성하기 어렵다. 또한, 부직포를 상하층 모두에 사용함으로서 캐빈필터에 적용시 압력손실이 높아지며, 유해가스 제거 속도가 저하되는 단점이 있다.
헤파필터(high efficiency particulate air filter, HEPA filter)는 공기로부터 미세한 입자를 제거하는 고성능 필터로 무균실(clean room)의 공조에 널리 사용되고 있는 필터로서, 최근 가정용, 자동차용 공기청정필터로 사용되고 있는 추세에 있다.
최근 헤파필터와 다른 필터를 이용한 콤비네이션 필터가 사용되고 있으며, 여기에 항균 기능 등을 부가적으로 부여하기도 하는데, 기존에는 항균 기능을 부가하기 위해 금속 또는 금속을 함유한 무기물 입자, 4급 암모늄염 및 유기실리콘 등을 프리필터에 적용시켜서 항균 효과를 부여하였다. 그러나, 이러한 필터에 사용되던 기존의 항균제 및 방법은 바이러스(H1N1 등)에 대한 살균 효과가 거의 없거나 낮았으며, 전술한 바와 같이 2차 오염 및 화학적 독성을 야기하여 오히려 인체에 해가 되는 화학적 항균제 사용 등도 대부분 수입에 의존하였고 변종 바이러스 등에 대한 항균 및 내 바이러스성 효과가 심각히 부족한 실정이다.
이에 본 발명자들은 한국의 자랑하는 음식인 김치를 숙성시켜 얻어진 유산균을 배양하여 얻은 김치효소가 변종 바이러스 등에 대한 항바이러스 효과가 우수함을 알게 되었고, 이러한 김치효소를 부직포에 적용할 수 있는 최적의 기술 및 이를 이용한 캐빈에어필터를 안출하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 항바이러스성 부직포에 관한 것으로서, 김치효소 항바이러스제; 수용성 고분자 수지; 및 부직포;를 포함하는 항바이러스성 부직포를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하이브리드 캐빈에어필터에 관한 것으로서, 상기 항바이러스성 부직포; 및 MB(melt-blown) 부직포 여재;를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 항바이러스액을 제조하는 단계; 부직포에 상기 항바이러스액을 침습시키는 단계; 및 건조시키는 단계;를 포함하는 항바이러스성 부직포의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 바이러스성 부직포를 제조하는 단계; 및 상기 항바이러스성 부직포를 MB 부직포 여재와 합지시키는 단계;를 포함하는 하이브리드 캐빈에어필터의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 항바이러스성 부직포는 인플루엔자 A 바이러스(influenza A virus) 등의 바이러스에 대한 항균 효과가 우수하며, 이러한 항바이러스성 부직포를 이용한 본 발명의 캐빈에어필터는 항균성, 공기투과도, 균제도, 포집효율 등이 우수할 뿐만 아니라, 압력손실이 낮은 캐빈에어필터를 제공할 수 있다.
도 1의 A 및 B는 실시예 1의 항바이러스성 부직포 제조시 사용한 전기방사 장치 사진이다.
도 2는 실험예 1에서 실시한 실험 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 제조예 1에서 제조한 본 발명의 하이브리드 캐빈에어필터의 사진이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "부직포"와 "항바이러스성 부직포"는 그 의미가 다르며, "부직포"는 항바이러스성이 없는 부직포를 의미하며, 항바이러스성 부직포의 구성 중 하나를 의미한다.
이하 본 발명을 더욱 자세하게 설명을 한다.
본 발명은 항바이러스성 부직포에 관한 것으로서, 특히 공기 청정용 필터에 사용될 수 있는 항바이러스성 부직포에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 항바이러스성 부직포는 김치효소 항바이러스제; 수용성 고분자 수지; 및 부직포;를 포함할 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 김치효소 항바이러스제 1 ~ 10 중량%, 수용성 고분자 수지 4 ~ 20 중량% 및 부직포 70 ~ 95 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 항바이러스성 부직포 전체 중량 중 김치효소 항바이러스제의 함유량이 1.0 중량% 미만이면 바이러스 등에 대한 항균효과가 낮으며 10 중량% 초과하여 사용하더라도 더 이상의 항바이러스 효과 증대가 없는 바, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 상기 김치효소 항바이러스제는 김치를 숙성시킨 후 얻어진 유산균을 배양하여 얻어진 효소로서, 상기 유산균은 매우 다양한 유산균을 포함하는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 류코노스톡 유산균(Leuconostoc sp.)종 중에서 선택된 1종 이상의 유산균을 배양하여 얻은 효소를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 김치효소의 전기방사(electro-spining) 및/또는 전기분무(electro-spray) 후에 부직포 기재 상에 용이하게 고착시키기를 위해 상기 수용성 고분자 수지를 포함하며, 항바이러스성 부직포 전체 중량 중 수용성 고분자 수지의 함유량이 4.0 중량% 미만이면 김치 효소가 부직포 기재 상에서 탈락하는 문제가 있을 수 있고, 20 중량%를 초과하면 필터로서 초기 압력 손실이 증가하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수용성 고분자 수지로서, 폴리비닐알코올(PVA) 수지, 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 수지 및 아크릴 수지 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 수용성 고분자 수지는 폴리비닐알콜 수지 또는 폴리에틸렌 옥사이드 수지를 사용하는 것이 물을 용제로 한 전기방사 및/또는 전기분무를 용이하게 하는 면에서 좋다.
그리고, 상기 수용성 고분자 수지로서, 폴리비닐알콜 수지를 사용하는 경우 중량평균분자량 40,000 ~ 200,000인 것을, 바람직하게는 45,000 ~ 180,000인 것을 사용하는 것이 부직포에 대한 전기 방사 침습면에서 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 부직포는 기존 폴리에스테르의 융점 260℃ 보다 낮은 융점 110℃ ~ 140℃에서, 바람직하게는 115℃ ~ 125℃ 에서 섬유끼리 녹여 융합시킨 저융점 폴리에스테르를 포함하며, PET(polyethylene terephthalate) 소재의 부직포를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 LM(low-melting: 저융점) PET 섬도가 2 ~ 20 데니어(denier)인 것을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 부직포는 50 ~ 120 gsm(grams per square meter)인 것을 사용하는 것이 좋은데, 50 gsm 미만인 것을 사용하면 절곡을 용이하지 못하게 하는 문제가 있을 수 있고, 120 gsm을 초과하는 것을 사용하면 필타의 초기 압력 손실을 증대시키는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 항바이러스 부직포의 제조방법에 대하여 설명을 한다.
본 발명의 항바이러스 부직포는 항바이러스액을 제조하는 단계; 부직포에 상기 항바이러스액을 침습시키는 단계; 및 건조시키는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 항바이러스액은 수용성 고분자 수지 10 중량% ~ 30중량%, 김치효소 항바이러스제 5 중량% ~ 20 중량% 및 물 50 중량% ~ 85 중량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 물은 부직포에 항바이러스액을 침습시킨 후 건조단계를 거치면 대부분 증발해 버리고, 부직포에 김치효소 항바이러스제와 수용성 고분자 수지가 남게 된다.
본 발명에 있어서, 항바이러스액을 제조하는 단계는 70℃ ~ 80℃ 하에서, 수용성 고분자 수지를 물에 용해시킨 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액을 20℃ ~ 30℃로 냉각시킨 후, 김치효소 항바이러스제를 냉각시킨 혼합액에 투입 및 교반시키는 단계;를 거쳐서 제조할 수 있는데, 김치효소가 열에 약하기 때문에 고온에서 수용성 고분자 수지를 물에 용해 및 냉각시킨 후에 김치효소 항바이러스제를 투입하는 것이 바람직하다. 상기 혼합액을 제조하는 단계에 있어서, 70℃ 미만에서 혼합액을 제조하면 수용성 고분자 수지가 물에 잘 용해되지 않기 때문에 제조시간이 너무 오래 걸리고, 80℃를 초과하는 온도에서 수용성 고분자 수지를 용해시키면 김치효소가 고온에서 사멸화 되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 수용성 고분자 수지를 물에 용해시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 혼합액을 상온, 바람직하게는 20℃ ~ 30℃로 냉각시킨 후, 김치효소 항바이러스제를 혼합액에 투입하는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 수용성 고분자 수지는 점도 100 ~ 3,000 cps인 것을, 바람직하게는 점도 500 ~ 3,000 cps인 것을 사용하는 것이 좋은데, 점도가 100cps 미만이면 입자상으로 전기 방사화하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 점도가 3,000 cps를 초과하면 항바이러스액을 부직포에 전기방사 등을 수행할 때 항바이러스액의 점도가 너무 높아서 뭉칠 수 있으므로 상기 범위 내의 점도를 갖는 수용성 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 항바이러스액을 부직포에 침습시키는 단계는 당업계에서 사용하는 일반적인 방법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 함침법, 전기방사(electro-spining)법, 전기분무(electro-spray)법 등을, 더욱 바람직하게는 전기방사법 또는 전기분무법으로 수행하는 것이 좋다.
상기 전기방사(electro-spining)법으로 수행하는 경우, 전기방사법은 전압 20 ~ 100 kV, 거리 10cm ~ 50cm, 온도 20℃ ~ 35℃ 및 상대습도 50% 이하, 바람직하게는 20% ~ 50%에서 그리고 점도 1,000~3,000cps를 갖는 항바이러스액을 200 ~ 5,000 nm 입자크기로 부직포에 방사시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 것이 좋다. 이때, 전압이 20 kV 미만이면 입자를 형성시키지 못하는 문제가 있을 수 있고, 100 kV를 초과하면 전기 방사자체가 안돼는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 전압 하에서 수행하는 것이 좋다. 또한, 항바이러스액을 200 ~ 5,000 nm 입자크기로, 바람직하게는 400 ~ 2,000 nm의 입자크기로 부직포에 방사하는 것이 침습면에서 좋다.
그리고, 본 발명에 있어서, 상기 전기방사법은 3 ~ 300개의 멀티노즐로 항바이러스액을 부직포에 전기방사 시켜서 부직포에 항바이러스액이 골고루 침습될 수 이 있도록 하는 것이 좋다.
또한, 상기 침습시키는 단계는 전기분무(electro-spray)법으로 수행하는 경우, 온도 20℃ ~ 35℃ 및 상대습도 50% 이하, 바람직하게는 20% ~ 50% 조건 하에서, 점도 500~1,000cps 를 갖는 항바이러스액을 200 ~ 5,000 nm 입자크기로, 바람직하게는 400 ~ 2,000 nm의 입자크기로 부직포에 방사시켜서 수행하는 것이 좋다. 이때, 전압이 20 kV 미만이면 입자를 형성시키지 못하는 문제가 있을 수 있고, 100 kV를 초과하면 전기 방사자체가 안 되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 전압 하에서 수행하는 것이 좋다. 또한, 항바이러스액을 200 ~ 5,000 nm 입자크기로, 바람직하게는 400 ~ 2,000 nm의 입자크기로 부직포에 방사하는 것이 침습면에서 좋다.
본 발명의 다른 태양은 하이브리드 캐빈에어필터에 관한 것으로서, 앞서 설명한 다양한 형태의 항바이러스성 부직포; 및 MB(melt-blown) 부직포 여재;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 MB 부직포 여재는 20gsm~50gsm의 멜트 블루운(MB) 부직포 여재를 사용하는 것이 좋으며, 상기 MB 부직포 여재는 BS EN 1822 및 BS EN 1823에 의거하여 측정시, 평균 유속 30L/Min,평균직경 0.2~0.4 ㎛를 갖는 NaCl입자의 제거 효율이, 바람직하게는 평균직경 0.3 ㎛ NaCl입자 제거 효율 30 ~ 50%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 하이브리드 캐빈에어필터는 항바이러스성 부직포를 제조하는 단계; 및 상기 항바이러스성 부직포를 MB 부직포 여재와 합지시키는 단계;를 포함하는 것을 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
여기서, 상기 합지시키는 단계는 당 업계에서 사용하는 일반적인 방법을 사용할 수 있으나, 핫-멜트법으로 항바이러스성 부직포와 MB 부직포 여재를 합지시키는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 핫-멜트법은 핫-멜트 용융온도 100℃~180℃, 핫-멜트 분사량 3 gsm ~ 10 gsm, 합지속도 5 mpm ~ 30 mpm(meters per minute) 조건 하에서 수행하는 것이 좋다.
이러한 본 발명의 하이브리드 캐빈에어필터는 KS K 0570에 의거하여 측정시 공기투과도 80 ~ 350 ㎤/㎠/sec를 가질 수 있다. 또한, KS K 0570에 의거하여 측정시 균제도 4 ~ 7 CV%를 가질 수 있다. 또한, KS C 9314에 의거하여 측정시 포집효율이 60% ~ 99.99%일 수 있으며, KS B 6740에 의거하여 측정시 압력손실이 1 ~ 5 mmH2O를 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명을 한다. 그러나 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 : 항바이러스성 부직포의 제조
75℃에서 폴리비닐알콜 수지(중량평균분자량 50,000, 점도 3,000 cps) 250g을 물 0.65 L에 용해시켜서 혼합액을 제조한 후, 이를 27℃까지 냉각시켰다. 다음으로 냉각된 혼합액에 김치효소 항바이러스제(제조사:주식회사 맑은기술, 상품명:김치효소 항바이러스액) 100 g을 투입 및 교반하여 폴리비닐알콜 수지 25 중량%, 김치효소 항바이러스제 10 중량% 및 물 65 중량%를 함유한 항바이러스액을 제조하였다.
다음으로 상기 항바이러스액을 도 1에 나타낸 5개의 노즐을 갖는 파이로트 전기방사기를 이용하여 PET 소재의 부직포 항바이러스액을 평균입자크기 2,000 nm 크기로 전기방사 시켰다. 이때, 전기방사 조건은 전압 20 kV, 거리 20 ㎝ 였다.
부직포에 항바이러스액을 침습시킨 후, 이를 간이 건조기를 이용하여 100℃하에서 건조를 수행하여 항바이러스성 부직포를 제조하였다.
여기서, 사용한 부직포는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 소재로서, LM PET 섬도가 10 데니어(denier)인 것을 사용하였다.
그리고, 제조한 항바이러스성 부직포는 김치효소 항바이러스제 3 중량%, 수용성 고분자 수지 7 중량% 및 부직포 90 중량%를 포함하고 있다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 항바이러스성 부직포의 제조하되, 폴리비닐알코올(중량평균분자량 170,000, 점도 2,000cps)인 것을 사용하였으며, 폴리비닐알콜 수지 27 중량%, 김치효소 항바이러스제 10 중량% 및 물 63 중량% 가 되도록 항바이러스액을 제조한 후, 이를 이용하여 항바이러스성 부직포를 제조하여 실시예 2를 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 항바이러스성 부직포의 제조하되, 폴리비닐알코올(중량평균분자량 170,000, 점도 500cps)인 것을 사용하였으며, 폴리비닐알콜 수지 17 중량%, 김치효소 항바이러스제 10 중량% 및 물 73 중량% 가 되도록 항바이러스액을 제조한 후, 이를 이용하여 항바이러스성 부직포를 제조하여 실시예 3을 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 항바이러스성 부직포의 제조하되, 폴리비닐알코올(중량평균분자량 170,000, 점도 3,000cps)인 것을 사용하였으며, 폴리비닐알콜 수지 15 중량%, 김치효소 항바이러스제 10 중량% 및 물 75 중량% 가 되도록 항바이러스액을 제조한 후, 이를 이용하여 항바이러스성 부직포를 제조하여 실시예 4를 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 사용한 동일한 부직포를 준비하였으며, 수용성 고분자 수지 및 김치효소 항바이러스제를 포함하는 항바이러스액을 부직포에 처리하지 않았다.
실험예 1 : 항바이러스성 부직포의 인플루엔자 A 바이러스에 대한 항균 측정 실험
상기 실시예 1 ~ 4에서 제조한 항바이러스성 부직포 및 비교예 1의 부직포를 전 세계에서 3개뿐인 공인 기관 중 하나인 일본 검사기관 키타사토 리서치 센터(KITASATO Research Center of Environmental Sciences)에서 인플루엔자 A 바이러스에 대한 항균 측정 실험을 수행하였으며, 실험방법은 아래와 같다.
(1) 테스트 바이러스
인플루엔자 A 바이러스(A/PR/8/34, H1N1)
(2) 테스트 바이러스 준비
인플루엔자 A 바이러스를 부화계란 달걀의 요막기공(allantoic cavity)에 접종시킨 후, 37℃에서 배양시켰다. 2일 후, 요막액(allantoic fluid)에서 증식된 바이러스를 설탕밀도기울기원심분리법으로 분리 및 정제시켰다.
(3) 실험방법
실험시편(40 mm×40 mm)을 도 2에 나타낸 바와 같이 페트리접시에 놓고 나서, 바이러스액(viral solution) 0.4 ml를 실험시편 표면에 떨어뜨렸다. 다음으로 25℃에서 1시간 배양시킨 후, 바이러스를 PBS(phosphate buffered saline)을 이용하여 회수하였다.
이때, 반응시간 0은 대상군(비교예 1의 순수한 부직포)에 바이러스액을 떨어뜨린 후, 즉시 바이러스를 회수한 시간을 의미한다.
(4) 전염력 측정(measurement of infectivity)
바이러스 감염역가(infectivity titer)는 MDCK 세포(Madin-darby canine kidney cells)에 인플루엔자 바이러스의 세포변성을 관찰하여 측정하였다.
각 샘플을 10배 희석한 50 ㎕ 및 MDCK 세포 현탁액 50 ㎕을 96-웰(well) 마이크로 플레이트로 옮겼다.
CO2 배양기에서 37℃ 하에서 4일간 배양시킨 후, 도립현미경(inverted microscope)로 세포변성된 바이러스를 관찰했다. 감역역가(TCID50/ml)는 리드-무엔치법(reed-muench method)에 의해 측정하였으며, 이러한 TCID50값은 [log10]을 LTV(Log reduction values)로 표현하였다.
(5) 실험 결과
실험 결과는 하기 표 1에 나타내었다. 바이러스를 27℃에서 1시간 동안 대상군에 노출시켰을 때, 초기 바이러스 감역역가가 5.5×106 TCID50/ml에서 4.5×104 TCID50/ml로 감소했다(LRV=2.1log10).
반면에, 실시예 1의 경우, 6.3×101 TCID50/ml(LRV=4.9log10)로 감소했으며, 실시예 2 ~ 실시예 4의 경우, 각각 8.4×101 TCID50/ml(LRV=4.8log10), 1.2×102 TCID50/ml(LRV=4.7log10) 및 1.5×102 TCID50/ml(LRV=4.6log10)로 감소하였다.
즉, 비교예 1과 실시예 1 ~ 4의 LRVs 차이는 각각 2.9log10 이상(99.87% 이상 감소율), 2.7log10 이상(99.81% 이상 감소율), 2.6log10 이상(99.73% 이상 감소율) 및 2.58log10 이상(99.66% 이상 감소율)임을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 본 발명의 항바이러스성 부직포의 인플루엔자 바이러스에 대한 항바이러스성, 항균성 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
구분 반응시간(hour) LRV
(Log reduction value)
0 시간 1 시간 0~1 시간1) 1시간 후2)
실시예 1 5.5×106
TCID50/ml		 < 6.3×101 TCID50/ml > 4.9 > 2.9
(> 99.87%)3)
실시예 2 8.4×101 TCID50/ml 4.8 2.7
(99.81%)
실시예 3 1.2×102 TCID50/ml 4.7 2.6
(99.73%)
실시예 4 1.5×102 TCID50/ml 4.6 2.58
(99.66%)
비교예 1 4.5×104 TCID50/ml 2.1 -
1) : Log10 (초기 바이러스 감염역가(viral infectivity)/각 반응시간 후 바이러스 감역역가)
2) : Log10 (비교예 1의 부직포/1시간 노출 후의 항바이러스성 부직포)
3) : 감소율, 1log10 감소는 90% 감소율을 의미함. 이의 측정방법은 아래와 같음.
[1-(1/10( log 감소수 ))]×100%
제조예 1 ~ 4: 하이브리드 캐빈에어필터의 제조방법
상기 실시예 1 ~ 4에서 제조한 각각의 항바이러스성 부직포와 MB(melt-blown) 부직포 여재를 핫-멜트로 170℃에서 용융시켜 5 gsm 분사 후, 합지속도 10 mpm로 합지시켜서 하이브리드 캐빈에어필터를 제조하였으며, 제조예 1에서 제조한 캐빈에어필터의 사진을 도 3에 나타내었다. 이를 차종별 절곡 평균높이(15 mm)와 평균폭(250mm), 평균절곡수(50山)에 따라 절곡을 한 다음, 사출기에 절곡수에 따라 삽입 후, 폴리프로필렌 수지로 160℃에서 2분간 사출을 하여 사출 타입의 캐빈에어필터 완제품을 제조하였다.
제조예 5
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 캐빈에어필터를 제조하되, 바이러스성 부직포와 MB 부직포 여재를 핫-멜트로 130℃에서 용융시켜 5 gsm 분사 후, 합지속도 10 mpm로 합지시켜서 하이브리드 캐빈에어필터를 제조하였다.
비교제조예 1
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 캐빈에어필터를 제조하되, 바이러스성 부직포와 MB(melt-blown) 부직포 여재를 핫-멜트를 190℃에서 용융시켜 10 gsm 분사 후, 합지속도 10 mpm로 합지시켜서 하이브리드 캐빈에어필터를 제조하였다.
비교제조예 2
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 캐빈에어필터를 제조하되, 바이러스성 부직포와 MB(melt-blown) 부직포 여재를 핫-멜트를 170℃에서 용융시켜 15 gsm 분사 후, 합지속도 10 mpm로 합지시켜서 하이브리드 캐빈에어필터를 제조하였다.
실험예 2 : 캐빈에어필터의 물성 측정
제조예 1 ~ 4에서 제조한 캐빈에어필터의 공기투과도, 균제도, 포집효율 및 압력손실를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 공기투과도 및 균제도는 KS K 0570에 의거하여 측정하였으며, 포집효율은 KS C 9314에 의거하여 측정하였고, 필터의 압력손실은 KS B 6740에 의거하여 측정하였다.
구분 공기투과도
(㎤/㎠/sec)		 균제도
(CV%)		 포집효율
(%)		 압력손실
(mmH2O)
제조예 1 83 4.5 95 1.50
제조예 2 121 5.0 85 1.35
제조예 3 198 5.5 65 1.19
제조예 4 297 6.0 62 1.0
제조예 5 85 6.6 93 1.57
비교제조예 1 81 6.8 95 1.69
비교제조예 2 80 7.0 96 2.10
상기 표 2의 물성 측정 결과를 살펴보면, 제조예 1 ~ 4의 본 발명은 공기투과도 80 ~ 350 ㎤/㎠/sec, 균제도 4 ~ 7 CV%이고, 포집효율이 60% ~ 99.99% 및 압력손실이 1 ~ 5 mmH2O를 만족하는 바, 물성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 비교제조예 1의 경우, 합지시 온도가 너무 높아서 균제도 및 접착성이 좋지 않았으며, 상대적으로 낮은 공기투과도로 인해 높은 압력손실을 보여 좋지 않은 결과를 보였으며, 비교제조예 2의 경우 분사량이 너무 많아서 초기 압력 손실이 높아 자동차의 모타(Fan)에 부하를 가져와서 금방 여재가 막혀 버리는 문제를 보였다.

Claims (21)

  1. 김치효소 항바이러스제;
    폴리비닐알코올(PVA) 수지, 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 수지 및 아크릴 수지 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 수용성 고분자 수지; 및
    부직포;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 김치효소 항바이러스제 1 ~ 10 중량%, 수용성 고분자 수지 4 ~ 20 중량% 및 부직포 70 ~ 95 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  3. 제1항에 있어서, 상기 김치효소 항바이러스제는 숙성된 김치의 유산균을 배양시킨 효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유산균은 김치 효소 중 항바이러스성을 갖는 류코노스톡 유산균을 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수용성 고분자 수지는 폴리비닐알콜 수지이고, 상기 폴리비닐알콜 수지는 중량평균분자량 40,000 ~ 200,000인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부직포는 110℃ ~ 140℃에서 섬유끼리 녹여 융합시킨 저융점 폴리에스테르를 포함하며,
    LM PET(low melting polyethylene terephthalate)의 섬도가 2 ~ 20 denier인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부직포는
    50 gsm ~ 120 gsm인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부직포는
    순도 99.99%의 은을 전기분해공법으로 해서 제조한 나노복합금속콜로이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포.
  9. 제1항 내지 제8항 중에서 선택된 어느 한 항의 항바이러스성 부직포; 및
    멜트 블로운(MB, melt-blown) 부직포 여재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터(cabin air filter).
  10. 제9항에 있어서, 상기 MB 부직포 여재는 20gsm ~ 50gsm이고, BS EN 1822 및 BS EN 1823에 의거하여 측정시, 평균 유속 30 L/min, 평균직경 0.3 ㎛의 NaCl입자 제거 효율이 30% ~ 50%인 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터.
  11. 제9항에 있어서, KS K 0570에 의거하여 측정시 공기투과도 80 ~ 350 ㎤/㎠/sec 및 균제도 4 ~ 7 CV%이고, KS C 9314에 의거하여 측정시 포집효율이 60% ~ 99.99%이며, KS B 6740에 의거하여 측정시 압력손실이 1 ~ 5 mmH2O인 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터.
  12. 항바이러스액을 제조하는 단계;
    부직포에 상기 항바이러스액을 전기방사법에 의해 침습시키는 단계; 및
    건조시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 항바이러스액은
    수용성 고분자 수지 10 중량% ~ 30중량%, 김치효소 항바이러스제 5 중량% ~ 20 중량% 및 물 50 중량% ~ 85 중량를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 항바이러스액을 제조하는 단계는
    70℃ ~ 80℃ 하에서, 수용성 고분자 수지를 물에 용해시킨 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 혼합액을 20 ~ 30℃로 냉각시킨 후, 김치효소 항바이러스제를 냉각시킨 혼합액에 투입 및 교반시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 수용성 고분자 수지는
    점도 100 ~ 3,000 cps인 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 침습시키는 단계는 전기방사(electro-spining)법으로 수행하며,
    상기 전기방사법은 전압 20 kV ~ 100 kV, 거리 10cm ~ 50cm 및 온도 20℃ ~ 35℃, 및 상대 습도 20% ~ 50% 및 항바이러스액 점도 1,000~3,000 cps의 조건 하에서, 항바이러스액을 200 nm ~ 5,000 nm의 평균입자크기로 부직포에 방사시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전기방사법은
    3 ~ 300 개의 멀티노즐로 항바이러스액을 부직포에 전기방사 시키는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 침습시키는 단계는 전기분무(electro-spray)법으로 수행하며,
    상기 전기분무법은 전압 20 kV ~ 100 kV, 거리 10cm ~ 50cm 및 온도 20℃ ~ 35℃, 상대 습도 20% ~ 50% 및 항바이러스액 점도 500~1,000 cps 하에서, 항바이러스액을 200 nm ~ 5,000 nm 평균입자크기로 부직포에 분무시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 항바이러스성 부직포의 제조방법.
  19. 제12항 내지 제18항 중에서 선택된 어느 한 방법으로 항바이러스성 부직포를 제조하는 단계; 및
    상기 항바이러스성 부직포를 MB 부직포 여재와 합지시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 합지시키는 단계는
    핫-멜트법으로 항바이러스성 부직포와 MB 부직포 여재를 합지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 핫-멜트법은
    핫-멜트 용융온도 100℃~180℃, 핫-멜트 분사량 3gsm~10gsm, 합지속도 5~30 mpm 조건 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 캐빈에어필터의 제조방법.
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