KR20190059700A - 휘발성 유기화합물 제거효율이 우수한 에어컨 필터 제조방법 - Google Patents

휘발성 유기화합물 제거효율이 우수한 에어컨 필터 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘발성 유기화합물 흡착능력이 우수한 공기정화 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기존 공기정화 필터의 유해가스 및 악취제거 효과를 유지하면서도 포름알데히드와 톨루엔 흡착 효율이 90% 이상으로 뛰어나기 때문에, 밀폐된 실내에서 발생되는 유기화합물 증기를 정화시키는데 효과가 우수하며, 기존 공기정화 필터는 활성탄을 주로 사용하여 사용초기에는 유해가스 흡착능력을 갖고 있으나 시간에 따른 흡착효율이 쉽게 떨어지는 단점이 있는 반면에 본 발명 활성탄소와 활성탄 일체형 필터는 흡착능력의 지속시간이 증가한다.

Description

휘발성 유기화합물 제거효율이 우수한 에어컨 필터 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING AN AIR CONDITIONER FILTER HAVING EXCELLENT EFFICIENCY OF REMOVING VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS}
본 발명은 휘발성 유기화합물 흡착능력이 우수한 공기정화 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
새집 증후군, 새차 증후군 등을 유발하는 원인은 휘발성 유기화합물로 알려져 있으며 이중 대표적인 원인물질은 포름알데히드, 톨루엔, 벤젠 등이 있다. 새차나 새집을 제작할 때 필수적으로 사용되는 방부제, 접착제의 원료성분에서 방출되고, 특히 염화비닐 성분의 내장재에서 많이 발생된다.
새집 증후군이나 새차 냄새는 아토피 피부염과 천식 등 알레르기 질환 유발을 유발시키고, 눈이 아프고 목이 따갑고 쉬거나, 기침, 두통 등의 질환을 야기 시킬 수 있다. 특히 알레르기 환자, 천식 환자, 영유아, 고령자의 건강에 매우 나쁜 영향을 줄 수 있다.
가정용 에어컨 필터나 차량용 에어컨 필터의 경우 대한민국 등록특허 10-1500464와 같이 미세먼지와 악취 및 유해가스 등에 대한 필터개발은 되어 있으나 새집증후군 및 새차증후군의 원인인 포름알데히드와 톨루엔에 대한 제거 효율이 높은 필터개발은 없는 실정이다.
본 발명은 새집증후군 및/또는 새차증후군 문제를 해결하기 위한 것으로, 포름알데히드 및 톨루엔과 같은 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 제거능력이 뛰어난 공기정화 필터 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이에, 본 발명의 목적은 휘발성유기화합물 제거용 공기정화 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 휘발성유기화합물 제거용 공기정화 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 휘발성 유기화합물 흡착능력이 우수한 공기정화 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 밀폐공간에서 유기용매를 사용할 때, 작업자의 유기화합물 흡입을 최소화할 수 있는 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 예는 휘발성 유기화합물 제거용 공기정화 필터 제조 방법에 관한 것이다.
상기 휘발성 유기화합물 제거용 공기정화 필터 제조 방법은 하기의 단계를 포함하는 것일 수 있다:
고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄을 포함하는 조성물을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하는 첨착 활성탄 도포 단계;
저농도 첨착 활성탄소섬유를 고기능성 부직포 층에 고정하는 단계; 및
전체 구조를 합지하는 합지 단계.
상기 첨착 활성탄 도포 단계는 접착제를 고밀도 부직포에 도포하는 접착제 도포 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
접착제 도포 단계를 실시 후 첨착 활성탄을 도포하면 고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄이 부착되는 효과가 있다.
상기 접착제는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 니트릴부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber; NBR) 및 스티렌부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber; SBR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 수지는 아크릴산 에스테르(Acrylic ester) 공중합체, 메타크릴산 에스테르(Methacrylic ester) 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 아크릴산 에스테르 공중합체인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄계 수지는 폴리우렌탄 수지 핫멜트(Polyurethane Hot Melt; TPU), 반응성 핫멜트 접착제(R-HM), 우레탄수지 애멀젼(Urethane emulsion) 및 우레탄수지 용제(Polyurethane solvent type)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 폴리우레탄 수지 핫멜트인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 활성탄과 접착제의 비율은 무게비로 1:0.1 내지 1:0.5의 범위인 것일 수 있으며, 접착제의 비율이 높을 경우에 첨착 활성탄의 기공 및 부직포 사이의 공극을 막기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고밀도 부직포에 도포되는 첨착 활성탄은 부직포 m2 당 150 내지 400 g, 150 내지 350 g, 150 내지 300 g, 200 내지 250 g, 200 내지 400 g, 200 내지 350 g, 200 내지 300 g 또는 200 내지 250 g, 예를 들어, 200 내지 250 g인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 활성탄을 포함하는 조성물은 첨착 활성탄 및 첨착하지 않은 활성탄을 포함하는 것일 수 있다.
상기 첨착 활성탄을 포함하는 조성물은 첨착 활성탄과 첨착하지 않은 활성탄을 6:4 내지 7:3의 중량비로 혼합한 것일 수 있으며, 상기 범위 내의 중량비로 혼합하면 경제적이며, 타겟 가스 흡착 효율이 증가하는 효과가 있다.
상기 첨착 활성탄은 하기의 단계로 제조된 것일 수 있다.
활성탄 표면의 활성화 및 이물질 제거하는 전처리 단계;
활성탄을 요오드 화합물 및 구리 화합물이 용해된 도금 용액으로 도금하는 무전해 도금 단계; 및
활성탄 세정 및 건조 단계;
상기 활성탄은 석탄계 또는 야자계를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전처리 단계는 활성탄을 산성 수용액, 염기성 수용액, 알코올 수용액 및 아세톤 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전처리 용액과 반응시키는 것일 수 있다.
상기 산성 수용액은 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4) 및 염산(HCl)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 용해된 수용액인 것일 수 있다.
상기 염기성 수용액은 수산화 칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 용해된 수용액인 것일 수 있다.
상기 알코올 용액은 메틸 알코올(CH3OH), 에틸 알코올(C2H5OH) 및 이소프로필 알코올(C3H7OH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 용해된 수용액인 것일 수 있다.
구체적일 일 실시예에서, 상기 전처리 용액은 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 용해된 수용액인 것일 수 있다.
상기 전처리 수용액의 농도는 20 내지 80 중량%인 것 수 있다. 상기 전처리 수용액의 농도가 20중량% 미만인 경우 탄소에는 표면에 표면 활성화가 잘 되지 못하고 이물질 또한 충분히 제거되지 못하여 활성탄 표면에 요오드반응기의 형성 분위기를 저하시키는 요인이 되며, 80중량% 초과인 경우에는 탄소 표면의 과다한 에칭에 의해 표면에 변형이 일어나고 공극 차단(pore blocking)이 나타나 흡착 비표면적이 감소하며, 도금액의 분해 반응을 초래하게 되어 효율적인 도금이 이루어지지 아니하는 문제가 있다.
상기 전처리 단계는 10 내지 120분간 수행하는 것일 수 있다. 상기 전처리 시간이 10분 이하인 경우 탄소에는 표면에 표면 활성화가 잘 되지 못하고 이물질 또한 충분히 제거 되지 못하여 활성탄 표면에 요오드반응기의 형성 분위기를 저하시키는 요인이 되며, 전처리의 시간이 2시간 이상인 경우에는 탄소표면의 과다한 에칭에 의해 표면에 변형이 일어나고 공극 차단(pore blocking)이 나타나 흡착 비표면적이 감소하며, 도금액의 분해 반응을 초래하게 되어 효율적인 도금이 이루어지지 아니하는 문제가 있다.
상기 무전해 도금 단계는 활성탄 표면에 요오드화구리 반응기 형성하는 단계인 것일 수 있다.
상기 요오드 화합물로은 요오드화 칼륨(KI), 요오드(I2), 요오드산 칼륨(KIO3) 및 요오드산 나트륨 (NaIO3)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 도금 용액 내 요오드 화합물의 농도는 0.001 내지 0.2몰인 것일 수 있다. 요오드 화합물의 농도가 0.001몰 미만인 경우에는 용액 중의 요오드 이온이 충분히 탄소표면에 결합하지 못하고 소량만 탄소표면에 결합하여 쉽게 기화되어 충분한 효과를 얻기 어려우며, 요오드 화합물의 농도가 0.2몰을 초과하면 요오드의 과다한 첨착으로 인해 탄소표면의 기공이 막히고, 흡착 비표면적이 감소하는 문제가 있다.
상기 구리 화합물은 황산구리(CuSO4), 질산구리(CuNO3) 및 초산구리(Cu(CH3COO)2)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 도금 용액 내 구리 화합물의 농도는 0.001 내지 0.2몰인 것일 수 있다. 상기 구리 화합물의 농도가 0.001몰 미만인 경우에는 구리-요오드반응기의 형성이 잘 이루어지지 아니하여 상기의 효과를 얻기 어려우며, 구리 화합물의 농도가 0.2몰을 초과하면 구리의 과다한 첨착으로 인해 탄소표면의 기공이 막히고, 흡착 비표면적이 감소하는 문제가 있다.
상기 무전해 도금 단계 전후의 활성탄의 흡착 비표면적의 차는 54 내지 119 m2/g 인 것일 수 있다.
상기 세정 및 건조 단계 후 비표면적 및 나노기공의 구조적 변화 없이 구리/요오드 화합물이 무전해 도금된 첨착 활성탄을 얻을 수 있다.
상기 첨착 활성탄은 다양한 휘발성 유기화합물을 효과적으로 제거할 수 있으므로, 이를 이용한 공기 정화 또는 수질 정화에 사용되는 필터로 제조될 수 있다.
상기 저농도 첨착 활성탄소섬유는 하기의 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
탄소섬유를 첨착 물질의 농도가 10% 이상 내지 30% 미만(m/v%)인 용액에 담지하는 단계.
상기 탄소섬유는 팬(PAN)계, 피치(Pitch)계 또는 레이온(Rayon)계 탄소섬유인 것일 수 있으며, 예를 들어, 피치계인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 물질은 1차 아민 계열(Aromatic Primary Amines)인 것일 수 있으며, 예를 들어, 타우린(Taurine), p-아미노벤조산(Para-Aminobenzoic acid; PABA), 에틸렌 아민(Ethylene Amine), 옥타데실아민(Octadecylanmine), 사이콜로헥실 아민(Cyclohexyl Amine), 술팜산(Sulfamic Acid) 및 술파닐산(Sulfanilic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.
탄소섬유는 종이형 또는 펠트형인 것일 수 있으며, 예를 들어, 종이형인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 일예는 하기의 단계를 포함하는 휘발성 유기화합물 제거용 공기정화 필터 제조 방법에 관한 것이다:
고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄을 포함하는 조성물을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하는 단계;
저농도 첨착 활성탄소섬유를 저밀도 부직포 층에 고정하는 단계;
고농도 첨착 활성탄소섬유를 고기능성 부직포 층에 고정하는 단계; 및
전체 구조를 합지하는 합지 단계.
상기 첨착 활성탄 도포 단계는 접착제를 고밀도 부직포에 도포하는 접착제 도포 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
접착제 도포 단계를 실시 후 첨착 활성탄을 도포하면 고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄이 부착되는 효과가 있다.
상기 접착제는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 니트릴부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber; NBR) 및 스티렌부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber; SBR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 수지는 아크릴산 에스테르(Acrylic ester) 공중합체, 메타크릴산 에스테르(Methacrylic ester) 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 아크릴산 에스테르 공중합체인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄계 수지는 폴리우렌탄 수지 핫멜트(Polyurethane Hot Melt; TPU), 반응성 핫멜트 접착제(R-HM), 우레탄수지 애멀젼(Urethane emulsion) 및 우레탄수지 용제(Polyurethane solvent type)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 폴리우레탄 수지 핫멜트인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 활성탄과 접착제의 비율은 무게비로 1:0.1 내지 1:0.5의 범위인 것일 수 있으며, 접착제의 비율이 높을 경우에 첨착 활성탄의 기공 및 부직포 사이의 공극을 막기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고밀도 부직포에 도포되는 첨착 활성탄은 부직포 m2 당 150 내지 400 g, 150 내지 350 g, 150 내지 300 g, 200 내지 250 g, 200 내지 400 g, 200 내지 350 g, 200 내지 300 g 또는 200 내지 250 g, 예를 들어, 200 내지 250 g인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 활성탄을 포함하는 조성물은 첨착 활성탄 및 첨착하지 않은 활성탄을 포함하는 것일 수 있다.
상기 첨착 활성탄을 포함하는 조성물은 첨착 활성탄과 첨착하지 않은 활성탄을 6:4 내지 7:3의 중량비로 혼합한 것일 수 있으며, 상기 범위 내의 중량비로 혼합하면 경제적이며, 타겟 가스 흡착 효율이 증가하는 효과가 있다.
상기 저농도 첨착 활성탄소섬유는 하기의 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
탄소섬유를 첨착 물질의 농도가 10% 이상 내지 30% 미만(m/v%)인 용액에 담지하는 단계.
상기 탄소섬유는 팬(PAN)계, 피치(Pitch)계 또는 레이온(Rayon)계 탄소섬유인 것일 수 있으며, 예를 들어, 피치계인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 물질은 1차 아민 계열(Aromatic Primary Amines)인 것일 수 있으며, 예를 들어, 타우린(Taurine), p-아미노벤조산(Para-Aminobenzoic acid; PABA), 에틸렌 아민(Ethylene Amine), 옥타데실아민(Octadecylanmine), 사이콜로헥실 아민(Cyclohexyl Amine), 술팜산(Sulfamic Acid) 및 술파닐산(Sulfanilic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.
탄소섬유는 종이형 또는 펠트형인 것일 수 있으며, 예를 들어, 종이형인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고농도 첨착 활성탄소섬유는 하기의 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
탄소섬유를 첨착 물질의 농도가 30% 이상(m/v%)인 용액에 담지하는 단계.
상기 탄소섬유는 팬(PAN)계, 피치(Pitch)계 또는 레이온(Rayon)계 탄소섬유인 것일 수 있으며, 예를 들어, 피치계인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨착 물질은 1차 아민 계열(Aromatic Primary Amines)인 것일 수 있으며, 예를 들어, 타우린(Taurine), p-아미노벤조산(Para-Aminobenzoic acid; PABA), 에틸렌 아민(Ethylene Amine), 옥타데실아민(Octadecylanmine), 사이콜로헥실 아민(Cyclohexyl Amine), 술팜산(Sulfamic Acid) 및 술파닐산(Sulfanilic Acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.
탄소섬유는 종이형 또는 펠트형인 것일 수 있으며, 예를 들어, 종이형인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일 예는 휘발성유기 화합물 제거용 필터에 관한 것이다.
상기 휘발성유기 화합물 제거용 필터는 순차적으로 고밀도 부직포 층, 첨착 활성탄 층, 저농도 첨착 활성탄소섬유 층 및 고기능성 부직포 층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 휘발성유기 화합물 제거용 필터는 저농도 첨착활성탄섬유 층과 고기능성 부직포 층 사이에, 순차적으로 저밀도 부직포 층 및 고농도 첨착 활성탄소섬유 층을 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 휘발성유기 화합물은 아세트알데히드(Acetaldehyde), 포름알데하이드(Formaldehyde), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 사이클로헥산(Cyclohexane), 자일렌(xylene) 및 스틸렌(Styrene) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 고밀도 부직포는 밀도가 50 내지 100g/m2 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 저밀도 부직포는 밀도가 30 내지 45g/m2인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고기능성 부직포 층의 고기능성은 미세먼지(PM 2.5이상) 95%이상 또는 초미세먼지(PM 2.5 미만)를 90% 이상 여과할 수 있는 것을 의미한다.
상기 휘발성유기 화합물 제거용 필터는 포름알데하이드의 흡착효율이 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상 또는 98% 이상, 예를 들어, 99% 이상인 것일 수 있다.
상기 휘발성유기 화합물 제거용 필터는 톨루엔의 흡착효율이 87% 이상, 88% 이상 또는 89% 이상, 예를 들어, 90% 이상인 것일 수 있다.
본 발명은 휘발성 유기화합물 흡착능력이 우수한 공기정화 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기존 공기정화 필터의 유해가스, 악취제거 효과를 유지하면서 포름알데히드와 톨루엔 흡착 효율이 90% 이상으로 뛰어나기 때문에 밀폐된 실내에서 발생되는 유기화합물 증기를 정화시키는데 효과가 우수하며, 기존 공기정화 필터는 활성탄을 주로 사용하여 사용초기에는 유해가스 흡착능력을 갖고 있으나 시간에 따른 흡착효율이 쉽게 떨어지는 단점이 있는 반면에 본 발명 활성탄소와 활성탄 일체형 필터는 흡착능력의 지속시간이 증가한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 제거용 공기정화 필터의 전체 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예의 공기정화 필터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 제거용 공기 정화 필터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성유기화합물 제거용 공기 정화 필터의 단면도이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 첨착 활성탄 제조
30 X 60 mesh 크기의 입자상 활성탄을 20 중량% 메틸알콜(CH3OH)용액으로 30분간 전 처리한 후 이를 세정 및 건조하였다. 그 다음, 물 1L에 15.9g(0.1몰)의 황산구리(CuSO4)를 용해시킨 황산구리 수용액을 제조한 뒤, 요오드화 칼륨(KI) 16.6g(0.1몰)을 첨가하여 용해시켰다. 그리고 전 처리한 활성탄을 상기 황산구리 및 요오드화 칼륨이 용해된 수용액에 10분 동안 담지하여 도금 처리하였다. 그 다음, 활성탄을 세정하고 100℃에서 2시간 동안 건조하여 첨착 활성탄을 수득하였다.
제조예 2. 저농도 첨착 활성탄소섬유 제조
피치계 탄소섬유를 커팅하여 단섬유를 만들어 물에 분산시킨 뒤 제작된 종이형 탄소섬유를 제작하였다. 그 다음, 파라아미노벤조닉에시드(para amino benzonic acid; PABA)를 수용액으로 희석하여 농도 10% 이상 내지 30% 미만(m/v%)의 용액을 제조한 후, 종이형 활성탄소섬유를 1시간 동안 담지한 후 꺼내어 저농도 점착 활성탄소섬유를 제조하였다.
제조예 3. 고농도 첨착 활성탄소섬유 제조
피치계 탄소섬유를 커팅하여 단섬유를 만들어 물에 분산시킨 뒤 제작된 종이형 탄소섬유를 제작하였다. 그 다음, 파라아미노벤조닉에시드(para amino benzonic acid; PABA)를 수용액으로 희석하여 농도 30%(m/v%) 이상 용액을 제조한 후, 종이형 활성탄소섬유를 1시간 동안 담지한 후 꺼내어 고농도 점착 활성탄소섬유를 제조하였다.
실시예 1. 휘발성유기화합물 제거용 공기정화 필터의 제조 1
1-1. 첨착 활성탄 층 생성
지지체인 고밀도 부직포에 폴리우레탄수지 계열 접착제를 도포한 후, 고밀도부직포 m2 당 200 내지 250 g의 첨착 활성탄을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하였다.
1-2. 저농도 첨착 활성탄소섬유 고정 (제1 고정)
그 다음, 저농도 첨착 활성탄소섬유를 저밀도 100g/m2 이하의 고기능성 부직포에 접착제로 고정하였다. 그 다음, 80 내지 120도에서 12 내지 20시간 동안 건조하여 생산하였다.
실시예 2. 휘발성유기화합물 제거용 공기정화 필터의 제조 2
2-1. 첨착 활성탄 층 생성
지지체인 고밀도 부직포에 폴리우레탄수지 계열 접착제를 도포한 후, 고밀도부직포 m2 당 200 내지 250 g의 첨착 활성탄을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하였다.
2-2. 저농도 첨착 활성탄소섬유 고정 (제1 고정)
그 다음, 저농도 첨착 활성탄소섬유를 100g/m2 이하의 저밀도 부직포에 접착제로 고정하였다. 그 다음, 80 내지 120도에서 12 내지 20시간 동안 건조하여 생산하였다.
2-3. 고농도 첨착 활성탄소섬유 고정 (제2 고정)
하였다. 그 다음, 고농도 첨착 활성탄소섬유에 고밀도 100g/m2 이상의 고기능성 부직포에 접착제로 고정하였다. 그 다음, 80 내지 120도에서 12 내지 20시간 동안 건조하여 생산하였다.
비교예 . 공기정화 필터의 제조
공기정화필 필터 중 현재 B사의 판매 중인 자동차 에어컨 히터 필터를 기반으로 하였으며, 이는 활성탄소섬유가 포함되어 있지 않고, 기존 활성탄소만 포함된 필터를 비교 대상으로 하였다.
실험예 1. 포름알데히드 흡착효율 측정
SPSKACA002-132 규격에 따라 밀폐공간 4 m3 챔버 내에서 공기청정기를 가동하였으며, 여기에 실시예의 공기 정화 필터를 장착하여 실험하였다. 구체적으로, 가스발생기를 사용하여 포름알데히드 가스를 생성시킨 뒤, 이 가스를 10ppm으로 주입하여 챔버 내부의 포름알데히드 농도를 유지시킨 후, 이에 대한 흡착능력을 평가하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[계산식]
제거효율(%) = ((유입농도 - 유출농도) / 유입농도) X 100
구분 포름알데히드(ppm) 흡착효율(%) 비고
대조군 10 30 - 35 25℃(±5℃) 이내
30분간 가동 후 분석
비교예 10 70 - 80
실시예 10 95 - 99
표 1에서 확인할 수 있듯이, 휘발성 유기화합물 중 포름알데히드 흡착 능력을 확인한 결과이며, 대조군은 첨착하지 않는 활성탄 도포된 공기정화 필터를 의미하며, 이 필터는 흡착 능력이 30 내지 50%로 확인하였다. 반면, 첨착 활성탄이 도포된 공기정화 필터(비교예)는 70 내지 80%로 나타났으며, 이는 대상 가스(Target)를 제거하기 위해서는 반드시 첨착 과정이 필요함을 동시에 말해 주고 있다. 더 효율을 높이기 위해서 활성탄소섬유와 활성탄이 도포된 공기정화 필터(실시예)는 95 내지 99% 제거 효율을 보였으며, 활성탄소섬유에 의해 여과 능력이 향상됨을 확인하였다.
실험예 2. 톨루엔 제거효율 측정
DIN 71460-2 규격에 따라, TOPAS 장비에 필터를 장착하였고 150㎥/h 유량으로 하여 실험하였다. 구체적으로, 가스발생기를 사용하여 톨루엔 가스를 생성시킨 뒤, 이 가스를 80ppm으로 주입하여 장비 내부의 톨루엔 농도를 유지시킨 후 1분, 5분에 도달했을 때의 제거효율을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[계산식]
제거효율(%) = ((유입농도 - 유출농도) / 유입농도) X 100
톨루엔(ppm) 흡착능력(%) 비고
대조군 80 30 - 40 23℃(±1℃) 이내
5분간 가동 후 분석
비교예 80 75 - 85
실시예 80 87 - 90
표 2에서 확인할 수 있듯이, 휘발성 유기화합물 중 톨루엔 흡착 능력을 확인한 결과, 대조군은 첨착하지 않는 활성탄 도포된 공기정화 필터를 의미하며, 이 필터는 흡착 능력이 30 내지 40%로 확인하였다. 반면, 첨착 활성탄이 도포된 공기정화 필터(비교예)는 75 내지 85%로 나타났으며, 표 2에서도 대상 가스(Target)를 제거하기 위해서는 반드시 첨착 과정이 필요함을 동시에 말해 주고 있다. 더 효율을 높이기 위해서 활성탄소섬유와 활성탄이 도포된 공기정화 필터(실시예)는 87 내지 97% 제거 효율을 보였으며, 활성탄소섬유에 의해 여과 능력이 향상됨을 확인하였다.
100: 고밀도 부직포 층(지지체 층)
200: 첨착 활성탄 층
300: 고기능성 부직포 층
400: 저농도 첨착 활성탄소섬유 층
500: 저밀도 부직포 층
600: 고농도 첨착 활성탄소섬유 층

Claims (10)

  1. 순차적으로 고밀도 부직포 층, 첨착 활성탄 층, 저농도 첨착 활성탄소섬유 층 및 고기능성 부직포 층을 포함하는 휘발성유기 화합물 제거용 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 휘발성유기 화합물 제거용 필터는 저농도 첨착활성탄섬유 층과 고기능성 부직포 층 사이에, 순차적으로 저밀도 부직포 층 및 고농도 첨착 활성탄소섬유 층을 추가적으로 포함하는 것인, 휘발성유기 화합물 제거용 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 휘발성유기화합물은 아세트알데히드(Acetaldehyde), 포름알데하이드(Formaldehyde), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 사이클로헥산(Cyclohexane), 자일렌(xylene) 및 스틸렌(Styrene)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 휘발성유기화합물 제거용 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 휘발성유기화합물 제거용 필터는 포름알데하이드의 흡착효율이 95% 이상이고, ?루엔의 흡착효율이 87% 이상인 것인, 휘발성유기화합물 제거용 필터.
  5. 하기의 단계를 포함하는 휘발성유기화합물 제거용 필터 제조방법.
    고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄을 포함하는 조성물을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하는 첨착 활성탄 도포 단계;
    저농도 첨착 활성탄소섬유를 고기능성 부직포 층에 고정하는 단계; 및
    전체 구조를 합지하는 합지 단계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 첨착 활성탄은 하기의 단계로 제조되는 것인, 휘발성유기화합물 제거용 필터 제조방법.
    활성탄 표면의 활성화 및 이물질 제거하는 전처리 단계;
    활성탄을 요오드 화합물 및 구리 화합물이 용해된 도금 용액으로 도금하는 무전해 도금 단계; 및
    활성탄 세정 및 건조 단계.
  7. 제5항에 있어서, 상기 도포는 고밀도 부직포 층 m2 당 200 내지 250g의 첨착활성탄 조성물을 도포하는 것인, 휘발성 유기화합물 제거용 필터 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 첨착 활성탄 조성물은 첨착 활성탄과 첨착하지 않은 활성탄을 6:4 내지 7:3의 중량비로 혼합한 것인, 휘발성 유기화합물 제거용 필터 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 휘발성유기화합물 제거용 필터는 포름알데하이드의 흡착효율이 95% 이상이고, ?루엔의 흡착효율이 87% 이상인 것인, 휘발성유기화합물 제거용 필터 제조방법.
  10. 하기의 단계를 포함하는 휘발성유기화합물 제거용 필터 제조방법.
    고밀도 부직포 층에 첨착 활성탄을 포함하는 조성물을 도포하여 첨착 활성탄 층을 생성하는 단계;
    저농도 첨착 활성탄소섬유를 저밀도 부직포 층에 고정하는 단계;
    고농도 첨착 활성탄소섬유를 고기능성 부직포 층에 고정하는 단계; 및
    전체 구조를 합지하는 합지 단계.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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