KR102289041B1 - 세라믹 담체와 유효성분을 포함하는 필터 및 부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균필터의 제조방법 및 이로부터 제조된 항균필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 세라믹 담체를 준비하는 단계; (b) 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계; (c) 상기 개질된 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하는 단계; 및 (d) 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 항균필터의 제조방법 및 이로부터 제조된 항균필터에 관한 것이다.
본 발명은 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하고, 상기 코팅된 세라믹 담체를 사용하여 필터를 제조함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 화산송이, 감귤숯, 실리카 등의 세라믹 담체의 기공 내에 금속입자 및/또는 천연 추출물을 흡착시켜 사용 중에 금속입자 및 천연 추출물이 지속적으로 방출되도록 함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터를 제공할 수 있다.

Description

세라믹 담체와 유효성분을 포함하는 필터 및 부직포{A filter and non-woven fabric comprising ceramic carrier and active ingredient}
본 발명은 항균필터의 제조방법 및 이로부터 제조된 항균필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 세라믹 담체를 준비하는 단계; (b) 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계; (c) 상기 개질된 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하는 단계; 및 (d) 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 항균필터의 제조방법 및 이로부터 제조된 항균필터에 관한 것이다.
산업화가 진행되면서 메르스 등 신종 바이러스, 미세먼지, 황사 등 환경적으로 인체에 유해한 미세입자들이 증가하고 있으며, 이러한 미세입자들의 인체 유입을 차단하기 위해 다양한 기능성 필터가 개발되고 있다.
특히 2015년에 메르스 환자가 급증하면서 이를 예방하기 위한 기능성 필터에 대한 관심이 집중된 경험이 있다.
최근 자동차의 급증과 유류 및 유기용제의 소비로 발생되는 휘발성 유기화합물에 의한 대기오염이 매우 심각하며, 특히 벤젠류는 발암물질로서 인체의 면역체계에 심각한 피해를 끼치므로 배출 이전에 반드시 제거되어야 한다.
또한 봄철에는 황사와 미세먼지 차단을 위한 기능성 필터의 판매량이 급증하며, 식약처 및 안전보건공단의 인증을 받은 고기능성 필터를 찾는 고객은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.
기능성 필터와 관련하여 한국등록실용신안 제20-0365133호 등은 다양한 용도의 필터를 개시하고 있다.
그러나 상기 문헌에 개시된 기술은 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성, 항균성 등이 열등하여 고기능성 필터를 필요로 하는 소비자의 요구를 충족시킬 수 없다.
한국등록실용신안 제20-0365133호
본 발명은 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하고, 상기 코팅된 세라믹 담체를 사용하여 필터를 제조함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 화산송이, 감귤숯, 실리카 등의 세라믹 담체의 기공 내에 금속입자 및/또는 천연 추출물을 흡착시켜 사용 중에 금속입자 및 천연 추출물이 지속적으로 방출되도록 함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 세라믹 담체를 준비하는 단계;
(b) 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계;
(c) 상기 개질된 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하는 단계; 및
(d) 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 항균필터의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 세라믹 담체는 화산송이, 감귤숯 및 실리카에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 개질된 세라믹 담체 및 금속 전구체를 혼합한 후, 상기 금속 전구체를 금속입자로 환원시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 천연 추출물은 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물, 감초 추출물, 오미자 추출물, 황련 추출물, 브로콜리 추출물, 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 항균필터를 제공한다.
본 발명은 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하고, 상기 코팅된 세라믹 담체를 사용하여 필터를 제조함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 화산송이, 감귤숯, 실리카 등의 세라믹 담체의 기공 내에 금속입자 및/또는 천연 추출물을 흡착시켜 사용 중에 금속입자 및 천연 추출물이 지속적으로 방출되도록 함으로써, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성이 우수한 항균필터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 필터의 제조방법을 나타낸다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 (a) 세라믹 담체를 준비하는 단계;
(b) 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계;
(c) 상기 개질된 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하는 단계; 및
(d) 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 항균필터의 제조방법에 관한 것이다(도 1).
상기 (a) 단계는 세라믹 담체를 준비하는 단계로서, 상기 세라믹 담체는 다공성 물질로서, 화산송이, 감귤숯, 실리카, 이산화티탄, 알루미나, 산화아연, 산화지르코늄, 산화망간, 산화철, 산화바나듐, 산화주석, 산화텅스텐, 산화세륨, 카본블랙, 활성탄, 백탄, 열탄, 검탄, 코코넛숯 및 대나무숯에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있으며, 화산송이, 감귤숯, 실리카 등이 사용되는 것이 바람직하다,
상기 세라믹 담체는 볼 밀링 등의 방법으로 분쇄되어 미세입자의 형태로 사용되는 것이 바람직하며, 세라믹 담체의 입경은 0.02~10㎛ 인 것이 좋다.
상기 (b) 단계는 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계로서, 상기 세라믹 담체를 산(아세트산 등), 염기(탄산수소나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 암모니아 등), 오존, 플라즈마 등으로 표면처리할 수 있다.
상기 표면처리에 의하여 세라믹 담체에 존재하는 불순물을 제거할 수 있고, 세라믹 담체의 표면적이 증가하며 세라믹 담체의 표면에 수산화기, 카르복실기, 에테르기, 에스테르기 등이 도입되어 금속, 천연 추출물 등이 효과적으로 결합할 수 있으며, 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 세라믹 담체의 표면을, 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체로 추가적으로 처리할 수 있다.
상기 공중합체는 세라믹 담체의 표면에 도입된 관능기와 결합할 수 있으며, 이를 통해 세라믹 담체의 표면에 다수의 카르복실기를 추가적으로 도입할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 중량비는 10~30:70~90인 것이 바람직하며, 중량비가 10:90 미만이면 세라믹 담체와의 결합력이 저하되고, 30:70을 초과하면 표면특성이 저하된다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체는 세라믹 담체 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 1중량부 미만인 경우 결합력 향상이 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 세라믹 담체의 표면특성이 저하된다.
또한 본 발명은 상기 세라믹 담체의 표면을, 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체로 추가적으로 처리할 수 있다.
상기 공중합체는 세라믹 담체의 표면에 도입된 관능기와 결합할 수 있으며, 이를 통해 세라믹 담체의 표면에 다수의 하이드록실기를 추가적으로 도입할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 20~40:60~80인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 결합력이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 세라믹 담체 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 표면특성이 저하된다.
또한 본 발명은 상기 세라믹 담체의 표면을, 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체로 추가적으로 처리할 수 있다.
상기 공중합체는 세라믹 담체의 표면에 도입된 관능기와 결합할 수 있으며, 이를 통해 세라믹 담체의 표면에 다수의 카르복실기 및 하이드록실기를 추가적으로 도입할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 2~10:100:20~50인 것이 바람직하며, 상기 수치 범위에서 결합력 및 표면특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 세라믹 담체 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 표면특성이 저하된다.
상기 (c) 단계는 상기 개질된 세라믹 담체를 금속입자 및/또는 천연 추출물로 코팅하는 단계이다.
상기 세라믹 담체는 화산송이, 감귤숯 및 실리카에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 개질된 화산송이는 금속입자로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 금속입자는 화산송이의 표면, 특히 화산송이의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 화산송이의 표면에 존재하는 금속입자는 중금속, 유해가스, 미세먼지, 바이러스 등을 흡착하여 제거할 수 있고, 항균성을 개선할 수 있다.
또한 화산송이의 기공 내에 존재하는 금속입자는 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 금속으로서는 금, 은, 구리, 코발트, 니켈, 아연, 백금 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 금속입자를 형성하기 위해 금속 전구체가 사용될 수 있으며, 질산금, 황산금, 금아세틸아세토네이트, 금아세테이트, 금카보네이트, 금클로라이드, 질산은, 황산은, 은아세틸아세토네이트, 은아세테이트, 은카보네이트, 은클로라이드, 질산구리, 황산구리, 구리아세틸아세토네이트, 구리아세테이트, 구리카보네이트, 구리클로라이드, 소듐 테트라클로로 플레티네이트, 포타슘 테트라클로로 플레티네이트, 백금 클로라이드 등이 사용 가능하다.
상기 화산송이의 기공 내에 금속입자를 담지하기 위해, 화산송이 및 금속 전구체를 혼합하는데, 이때 전자빔 또는 마이크로파가 사용될 수 있다. 상기 전자빔 또는 마이크로파는 금속 전구체를 금속입자로 환원시키며, 생성된 금속입자를 안정화시켜 화산송이의 기공 내에 금속입자가 안정적으로 흡착될 수 있도록 한다.
이때 전자빔의 조사량은 10~100kGy인 것이 바람직하고, 전자빔의 조사시간은 30~150초인 것이 바람직하다. 전자빔의 조사량 및 조사시간이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자가 화산송이의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 금속 전구체의 환원을 위해 NaBH4, CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide), PVP(polyvinyl pyrrolidone) 등의 환원제를 추가로 사용할 수도 있다.
상기 금속입자는 화산송이 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자의 함량이 1중량부 미만인 경우 흡착특성 및 항균성이 저하되고, 10중량부를 초과하는 경우 가공성이 저하된다.
또한 상기 개질된 화산송이는 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 천연 추출물은 화산송이의 표면, 특히 화산송이의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 천연 추출물은 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물, 감초 추출물, 오미자 추출물, 황련 추출물, 브로콜리 추출물, 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 천연 추출물로서 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물 및 감초 추출물이 사용될 수 있으며, 이때 감귤 추출물 100중량부에 대하여 녹차 추출물 50~150중량부, 레몬 추출물 50~150중량부, 생강 추출물 50~150중량부 및 감초 추출물 50~150중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 화산송이의 기공 내에 존재하는 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 화산송이 100중량부에 대하여 천연 추출물 1~10중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 천연 추출물이 화산송이의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 상기 개질된 화산송이는 금속입자 및 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 금속입자 및 천연 추출물은 화산송이의 표면, 특히 화산송이의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 화산송이의 기공 내에 존재하는 금속입자 및 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 화산송이 100중량부에 대하여 금속입자 1~10중량부 및 천연 추출물 1~5중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자 및 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자 및 천연 추출물이 화산송이의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 감귤숯은 다공성의 입자로서 표면에 많은 기공을 보유하고 있으며, 피지, 노폐물 및 중금속 흡착특성이 우수하다. 또한 감귤숯은 펙틴, 카로틴, 비타민C 등의 성분을 포함하고 있어 보습 및 탄력을 강화하고 피부 트러블을 개선하는 효과가 있다.
상기 감귤숯은 감귤의 박피를 탄화시켜 제조될 수 있으며, 구체적으로는 감귤 과피를 불활성기체 분위기 하에서 200~800℃의 온도로 1~6시간 동안 가열하여 탄화공정을 진행하는 것이 바람직하다. 상기 탄화공정을 통해 과피에 함유된 수분이 탈수됨과 동시에 불활성기체와 결합하여 제거되며, 과피 중 일부 성분이 산소와 결합하여 산화함으로써 과피 내에 상기 성분들 또는 수분들이 제거됨에 따른 기공이 형성될 수 있다.
상기 탄화공정을 진행한 후에는 가열을 멈추고 반응로 내부의 가스를 완전히 배출시킨 다음, 다시 반응로 내에 불활성기체를 주입하고 동일 온도 범위에서 10분 내외로 재가열하여 감귤 과피를 완전히 탄화시키는 것이 좋다. 가열이 끝나면, 상기 과피를 상온에서 충분히 냉각시킨 후, 건조시킴으로써 감귤숯을 제조할 수 있다.
상기 개질된 감귤숯은 금속입자로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 금속입자는 감귤숯의 표면, 특히 감귤숯의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 감귤숯의 표면에 존재하는 금속입자는 중금속, 유해가스, 미세먼지, 바이러스 등을 흡착하여 제거할 수 있고, 항균성을 개선할 수 있다.
또한 감귤숯의 기공 내에 존재하는 금속입자는 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 금속으로서는 금, 은, 구리, 코발트, 니켈, 아연, 백금 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 금속입자를 형성하기 위해 금속 전구체가 사용될 수 있으며, 질산금, 황산금, 금아세틸아세토네이트, 금아세테이트, 금카보네이트, 금클로라이드, 질산은, 황산은, 은아세틸아세토네이트, 은아세테이트, 은카보네이트, 은클로라이드, 질산구리, 황산구리, 구리아세틸아세토네이트, 구리아세테이트, 구리카보네이트, 구리클로라이드, 소듐 테트라클로로 플레티네이트, 포타슘 테트라클로로 플레티네이트, 백금 클로라이드 등이 사용 가능하다.
상기 감귤숯의 기공 내에 금속입자를 담지하기 위해, 감귤숯 및 금속 전구체를 혼합하는데, 이때 전자빔 또는 마이크로파가 사용될 수 있다. 상기 전자빔 또는 마이크로파는 금속 전구체를 금속입자로 환원시키며, 생성된 금속입자를 안정화시켜 감귤숯의 기공 내에 금속입자가 안정적으로 흡착될 수 있도록 한다.
이때 전자빔의 조사량은 10~100kGy인 것이 바람직하고, 전자빔의 조사시간은 30~150초인 것이 바람직하다. 전자빔의 조사량 및 조사시간이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자가 감귤숯의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 금속 전구체의 환원을 위해 NaBH4, CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide), PVP(polyvinyl pyrrolidone) 등의 환원제를 추가로 사용할 수도 있다.
상기 금속입자는 감귤숯 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자의 함량이 1중량부 미만인 경우 흡착특성 및 항균성이 저하되고, 10중량부를 초과하는 경우 가공성이 저하된다.
또한 상기 개질된 감귤숯은 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 천연 추출물은 감귤숯의 표면, 특히 감귤숯의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 천연 추출물은 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물, 감초 추출물, 오미자 추출물, 황련 추출물, 브로콜리 추출물, 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 천연 추출물로서 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물 및 감초 추출물이 사용될 수 있으며, 이때 감귤 추출물 100중량부에 대하여 녹차 추출물 50~150중량부, 레몬 추출물 50~150중량부, 생강 추출물 50~150중량부 및 감초 추출물 50~150중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 감귤숯의 기공 내에 존재하는 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 감귤숯 100중량부에 대하여 천연 추출물 1~10중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 천연 추출물이 감귤숯의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 상기 개질된 감귤숯은 금속입자 및 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 천연 추출물 및 금속입자는 감귤숯의 표면, 특히 감귤숯의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 감귤숯의 기공 내에 존재하는 금속입자 및 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 감귤숯 100중량부에 대하여 금속입자 1~10중량부 및 천연 추출물 1~5중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자 및 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자 및 천연 추출물이 감귤숯의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 실리카는 다공성의 입자로서 표면에 많은 기공을 보유하고 있으며, 피지, 노폐물 및 중금속 흡착특성이 우수하다.
상기 개질된 실리카는 금속입자로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 금속입자는 실리카의 표면, 특히 실리카의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 실리카의 표면에 존재하는 금속입자는 중금속, 유해가스, 미세먼지, 바이러스 등을 흡착하여 제거할 수 있고, 항균성을 개선할 수 있다.
또한 실리카의 기공 내에 존재하는 금속입자는 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 금속입자는 실리카 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자의 함량이 1중량부 미만인 경우 흡착특성 및 항균성이 저하되고, 10중량부를 초과하는 경우 가공성이 저하된다.
또한 상기 개질된 실리카는 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 천연 추출물은 실리카의 표면, 특히 실리카의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 천연 추출물은 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물, 감초 추출물, 오미자 추출물, 황련 추출물, 브로콜리 추출물, 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 천연 추출물로서 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물이 사용될 수 있으며, 이때 미역 추출물 100중량부에 대하여 다시마 추출물 20~50중량부, 톳 추출물 20~50중량부, 감태 추출물 20~50중량부 및 파래 추출물 20~50중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 실리카의 기공 내에 존재하는 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 실리카 100중량부에 대하여 천연 추출물 1~10중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 천연 추출물이 실리카의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 상기 개질된 실리카는 금속입자 및 천연 추출물로 코팅되어 사용될 수 있으며, 이때 상기 천연 추출물 및 금속입자는 실리카의 표면, 특히 실리카의 기공 내에서 물리적 또는 화학적 흡착을 할 수 있다.
상기 실리카의 기공 내에 존재하는 금속입자 및 천연 추출물은 사용 중에 지속적으로 방출될 수 있어, 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
이때 실리카 100중량부에 대하여 금속입자 1~10중량부 및 천연 추출물 1~5중량부가 사용되는 것이 바람직하고, 금속입자 및 천연 추출물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자 및 천연 추출물이 실리카의 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 세라믹 담체로서 화산송이, 감귤숯 및 실리카를 모두 사용할 수 있다. 이때 화산송이 100중량부에 대하여 감귤숯 30~60중량부 및 실리카 10~30중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 수치범위를 만족하는 경우, 금속입자 및 천연 추출물이 기공 내에 안정적으로 흡착되어 미세먼지 제거특성 및 항균성을 장시간 유지할 수 있다.
상기 (d) 단계는 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하여 필터를 제조하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계이다.
상기 고분자 및 고분자 섬유의 소재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴 수지 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 고분자 섬유는 고분자 섬유의 집합체, 즉 부직포, 매트, 웹, 직물, 필터 등도 포함할 수 있다.
상기 조성물을 용융방사, 용액방사, 전기방사 등의 방법으로 방사하여 섬유를 제조한 후 이로부터 필터를 제조할 수 있다.
이때 상기 조성물은 고분자 100중량부에 대하여 상기 코팅된 세라믹 담체 1~20중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또는 고분자 섬유를 상기 용액에 함침하거나 상기 용액을 고분자 섬유에 분무하여 필터를 제조할 수 있다.
이때 상기 용액은 증류수, 알코올, 케톤 등의 용매를 포함할 수 있으며, 상기 용매 100중량부에 대하여 상기 코팅된 세라믹 담체 1~20중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 항균필터에 관한 것이다.
본 발명의 항균필터는 유해가스 제거 특성, 미세먼지 제거 특성, 항균성 등이 우수하여 마스크, 공기정화기, 공조설비 등에 사용될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
화산송이 입자를 탄산수소나트륨 수용액에 48시간 동안 침지하여 표면처리하였다.
상기 표면처리된 화산송이 및 금아세테이트 용액을 혼합한 후, 전자빔을 조사하여 화산송이를 금 입자로 코팅하였다. 이때 전자빔의 조사량은 50kGy 이고, 조사시간은 100초 이며, 화산송이 100중량부에 대하여 금 입자 5중량부를 사용하였다.
상기 금 입자로 코팅된 화산송이 입자 및 용융 상태의 폴리프로필렌(GS칼텍스)을 혼합하여 방사용액을 제조하였으며, 이때 폴리프로필렌 100중량부 및 화산송이 5중량부를 혼합하였다. 상기 방사용액을 210℃의 온도로 설정된 방사구금으로부터 수집체로 토출하되, 방사 시 공기 공급속도는 40m/s, 직경이 600㎜인 원통 망상형태의 수집체의 회전속도는 100㎜/s, 수집체의 좌우 이동 속도는 300㎜/s로 설정하여 필터를 제조하였다.
(실시예 2)
감귤숯 입자를 탄산수소나트륨 수용액에 48시간 동안 침지하여 표면처리하였다.
상기 표면처리된 감귤숯을 감귤 추출물로 코팅하였다. 이때 감귤숯 100중량부에 대하여 감귤 추출물 5중량부를 사용하였다.
금 입자로 코팅된 화산송이 대신에, 상기 감귤 추출물이 코팅된 감귤숯을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
(실시예 3)
감귤 추출물 0.5중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
(실시예 4)
감귤 추출물 12중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
(실시예 5)
감귤숯 입자를 탄산수소나트륨 수용액에 48시간 동안 침지하여 표면처리하였다.
상기 표면처리된 감귤숯, 금아세테이트 용액 및 감귤 추출물을 혼합한 후, 전자빔을 조사하여 감귤숯을 금 입자 및 감귤 추출물로 코팅하였다. 이때 전자빔의 조사량은 50kGy 이고, 조사시간은 100초 이며, 감귤숯 100중량부에 대하여 금 입자 5중량부 및 감귤 추출물 3중량부를 사용하였다.
금 입자로 코팅된 화산송이 대신에, 상기 금 입자 및 감귤 추출물이 코팅된 감귤숯을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
(실시예 6)
실리카 입자를 탄산수소나트륨 수용액에 48시간 동안 침지하여 표면처리하였다.
상기 표면처리된 실리카를 천연 추출물로 코팅하였다. 이때 실리카 100중량부에 대하여 천연 추출물 5중량부를 사용하였다. 또한 상기 천연 추출물은 미역 추출물 100중량부, 다시마 추출물 30중량부, 톳 추출물 30중량부, 감태 추출물 30중량부 및 파래 추출물 30중량부를 사용하였다.
금 입자로 코팅된 화산송이 대신에, 상기 천연 추출물이 코팅된 실리카를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
(비교예 1)
표면처리되지 않은 감귤숯을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 필터의 항균성, 탈취율 및 미세먼지 제거효율을 측정하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
항균성은 공기 중의 미생물을 필터 표면에 채취한 후, 액체배지에 필터를 넣고 흔들어 꺼낸 다음 그 액체배지를 64시간 동안 배양하여 액체배지에 대한 셀카운트를 측정하여 미생물의 증식여부를 확인하였다.
탈취율은 암모니아 계수 측정 장비를 이용하여 필터를 밀폐된 탱크 안에 방치하고, 이 상태에서 NH4OH 용액을 첨가하여 탱크 안의 암모니아의 농도를 가스 검지관을 사용하여 측정하였다.
탱크 안에 방치된 시료에 암모니아 용액이 흡착, 분해하는 과정에서 탱크 안의 암모니아 농도를 측정하였다.
미세먼지 제거효율은 직경이 2.5㎛ 이하의 먼지를 필터에 통과시켜 여과 전후의 농도를 측정하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1
Visible cell count(×107) at 720분 0 0 25 19 0 0 680
탈취율(%) 96.4 97.6 91.5 92.2 99.5 97.3 82.1
제거효율(%) 87.3 91.2 80.5 81.2 95.9 90.8 65.7
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 6의 필터는 항균성, 탈취율 및 미세먼지 제거효율이 우수함을 알 수 있다. 특히 실시예 1, 2, 5 및 6은 상기 특성이 가장 우수하다.
반면 비교예 1은 상기 특성이 실시예에 비하여 열등함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. (a) 세라믹 담체를 준비하는 단계;
    (b) 상기 세라믹 담체를 개질하는 단계;
    (c) 상기 개질된 세라믹 담체를 천연 추출물로 코팅하는 단계; 및
    (d) 고분자 및 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 조성물을 방사하거나 또는 고분자 섬유의 표면에 상기 코팅된 세라믹 담체를 포함하는 용액을 코팅하여 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 항균필터의 제조방법에 있어서,
    상기 세라믹 담체는 화산송이, 감귤숯, 실리카, 알루미나 및 이산화티탄에서 선택되는 하나 이상이 사용되고,
    상기 (b) 단계는 상기 세라믹 담체의 표면을, 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체로 처리하고,
    상기 공중합체는 세라믹 담체 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 항균필터의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 천연 추출물은 감귤 추출물, 녹차 추출물, 레몬 추출물, 생강 추출물, 감초 추출물, 오미자 추출물, 황련 추출물, 브로콜리 추출물, 미역 추출물, 다시마 추출물, 톳 추출물, 감태 추출물 및 파래 추출물에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 항균필터의 제조방법.
  4. 제1항의 제조방법으로 제조되는 항균필터.
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