WO2017026870A1 - 휴대용 정수 파우치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a portable purified water pouch, and more particularly, it is excellent in filtration efficiency against foreign substances such as bacteria, harmful bacteria, etc. in the water to be treated only by its own weight without having a separate pressurizing means for filtering the water to be treated.
  • the present invention relates to a portable purified water pouch which is remarkably excellent in water permeability, capable of obtaining a large amount of drinking water in a short time, and having excellent portability as it has a pouch shape.
  • Water purifier is a device that filters water by filtering various foreign substances contained in the water. Recently, due to population growth and environmental pollution, there is a shortage of drinking water around the world. have. Especially in the third world countries such as Africa and Southeast Asia, there is a lot of casualties due to the lack of drinking water, and the dirty sewage of the surrounding rivers or reservoirs is used as drinking water or living water without going through the water purification process. In addition, with increasing interest in health in developed countries, water purifiers have become a necessity not only for general households but also for restaurants.
  • a portable water bottle is a container that can carry a certain amount of water to carry.
  • Portable water bottles are widely used because they can be easily stored in any place without restrictions.
  • environmental pollution is intensifying and water pollution is becoming a social problem. Therefore, interest in water bottles is increasing to store and drink clean water.
  • the portable purifiers include a pressurizing means that requires a separate energy source for filtering the water to be treated. There is a problem in that cost.
  • a large amount of drinking water can be easily purified without a pressurizing means requiring energy in a short time through water that can be obtained outdoors, and it is urgent to develop a portable water purifier excellent in portability.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned point, and it is excellent in filtration efficiency against foreign substances such as bacteria and harmful bacteria in the water to be treated with only its own weight without having to provide a separate pressurizing means for filtering the water to be treated. Since the water permeability is remarkably excellent, a large amount of drinking water can be obtained in a short time, and the purpose of the present invention is to provide a portable purified water pouch having excellent portability as it has a pouch shape.
  • the present invention provides a pouch-type body including an inlet portion into which the water to be treated flows in and a discharge portion through which the drinking water filtered out is treated; And a pouch-type filter media provided in the body to support and filter the water to be introduced into the body and including a fibrous web layer of a three-dimensional network structure formed of nanofibers.
  • the outer surface of at least one open end of the outer surface of the pouch-type filter media may be fixed to the inner surface of the body.
  • the pouch-type filter media may further include a support layer that is at least partially melted and thermally fused to one or both surfaces of the fibrous web layer including the nanofibers.
  • the pouch-type filter media further includes a support layer, wherein the fibrous web layer is disposed on both sides of the support layer, and at least a portion of the support layer may be melted and thermally fused with the fibrous web layer.
  • the support layer may include any one or more of a nonwoven fabric, a knit fabric and a fabric.
  • any one or more of the nonwoven fabric, knitted fabric and woven fabric may include a polyolefin-based low melting point composite fiber or a polyester-based low melting point composite fiber.
  • one region of the fibrous web layer in contact with the support layer may include a fusion formed by penetration of at least a portion of the support layer into pores included in one region of the fibrous web layer, and an average of the fusion portion based on a thickness direction of the fibrous web layer.
  • the height may be at least 1/50 of the fibrous web layer thickness.
  • the average height of the fusion portion based on the thickness direction of the fibrous web layer may be 1/50 ⁇ 1/25 of the thickness of the fibrous web layer.
  • the cross-sectional thickness of the filter medium may be 10 ⁇ 300 ⁇ m.
  • the thickness of the fibrous web layer is 5 ⁇ 20 ⁇ m
  • basis weight may be 1 ⁇ 10 g / m 2 .
  • the fiber web layer has a porosity of 70 to 90%, the average pore diameter may be 0.2 ⁇ 0.5 ⁇ m.
  • the diameter of the nanofibers may be 0.3 ⁇ 0.7 ⁇ m.
  • the nanofibers may include a fiber forming component including polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF), and a nonionic emulsifier to improve the miscibility and sacrificial properties of the fiber forming component.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a nonionic emulsifier to improve the miscibility and sacrificial properties of the fiber forming component.
  • the portable purified water pouch may include a porous carbon filler for deodorization of the drinking water filtered by the filter medium and adsorbing foreign substances, and an encapsulant encapsulating the porous carbon filler.
  • the portable purified water pouch may further include an external carbon filter unit connected to the discharge unit through a built-in carbon filter or a connection member provided in at least one of the inside of the body and the discharge unit.
  • the carbon-based filtration unit provided on the outside of the body may further include a discharge portion for discharging the re-filtered drinking water.
  • the drinking water filtered by the filter medium may be further included, the drinking pipe coupled to one side of the discharge portion.
  • the apparatus may further include a carbon-based filter unit including a porous carbon filler for deodorizing drinking water and adsorbing foreign substances between the one end and the other end of the drinking tube, and a sealing material encapsulating the porous carbon filler.
  • a carbon-based filter unit including a porous carbon filler for deodorizing drinking water and adsorbing foreign substances between the one end and the other end of the drinking tube, and a sealing material encapsulating the porous carbon filler.
  • the inlet may be formed by opening at least a portion of one side of the body.
  • Another aspect of the present invention provides a portable purified pouch.
  • the portable purified water pouch is opened so that at least a portion of one side of the portable purified water pouch is opened, the first area on which the treated water is supported, and the drinking water filtered out by the treated water are discharged, and the discharged filtered water is discharged.
  • a pouch-shaped body including an additional second region;
  • a pouch-type filter media provided in the body to partition the first and second regions and including a fibrous web layer of a three-dimensional network structure formed of nanofibers.
  • the portable purified water package is a portable purified water pouch of the present invention.
  • a beverage storage container including a container and a lid having the portable purified water pouch and the drinking tube therein.
  • the drinking pipe may further include a carbon-based filtration unit between one end and the other end.
  • one end may further include a carbon-based filtration unit coupled to the portable purified water pouch and the other end coupled to the drinking tube.
  • the purified water pouch having nanofibers as a filter medium may have a higher amount of mechanical strength, chemical resistance, and higher hydrophilicity to obtain a greater amount of drinking water.
  • the thickness is remarkably thin when carrying, and the weight is light, so the portability is very excellent.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portable purified water pouch according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view and an enlarged cross-sectional view of a pouch-type filter medium included in an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A is a view illustrating a case in which a fiber web layer is formed on one surface of a support layer and the fiber web layer is disposed inside the pouch
  • 2B is a view showing a case where support layers are formed on both sides of the fibrous web layer
  • FIG. 2C is a view showing a case where the fiber web layers are formed on both sides of the support layer;
  • FIG. 3 is a SEM photograph of the fibrous web layer provided in the pouch-type filter medium included in one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram of an electrospinning apparatus that can be produced through a continuous process of the filter medium included in an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a carbon-based filtration unit included in an embodiment of the present invention
  • Figure 5a is a view that is disposed inside the body so that the carbon crab filtration unit is in direct contact with the outside of the filter medium
  • Figure 5b is a carbon crab filtration unit
  • Figure 5 is a view disposed inside the body to the lower side of the filter medium
  • Figure 5c is a view disposed inside the discharge portion provided in the carbon-based filtration unit
  • FIG. 6 is a perspective view of an integer pouch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a drinking tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the carbon-based filtration unit included in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a photograph of a carbon-based filtration unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a photograph of a portable purified water pouch according to an embodiment of the present invention.
  • the portable purified water pouch 100 includes a pouch-type body 110 and a filter medium 120 inside the body 110.
  • the pouch-type body 110 includes an inlet 130 through which one side is fully open, and an inflow portion 140 through which the water to be treated is discharged, and a drinking portion 140 through which the water to be filtered is discharged.
  • the filter media 120 has a pouch shape in which all of the side surfaces except for one side are joined to support the water to be treated introduced from the inlet 130, and one side of the open filter media 120 is introduced into the body.
  • the filter medium 120 may be disposed inside the body 110 to pass through the unit 130.
  • the pouch-shaped body 110 will be described.
  • the pouch-type body 100 may be used without limitation in the case of a material of a known water storage container.
  • the pouch-type body 100 is light and easily foldable in consideration of portability and does not discharge harmful substances such as environmental hormones into drinking water.
  • the material can be used without limitation.
  • the body may be molded including one or more materials selected from the group consisting of PET, PE, nylon.
  • One end surface thickness of the body 110 may be 100 ⁇ 500 ⁇ m, the internal volume may be 500 ⁇ 5000 cm 3 but is not limited thereto, depending on the purpose is smaller or more It can be manufactured large.
  • the shape of the body may be any shape as long as it can be manufactured with a pouch. The body 110 is extruded into a desired pouch shape or extruded into a sheet shape, and then through the method of sealing the open edge through heat, pressure and / or adhesive except for one side where the inlet 130 will be located It may be prepared, but is not limited thereto.
  • the body 110 includes an inlet 130 through which the water to be treated is introduced.
  • the inlet 130 may be employed without limitation the configuration of the inlet provided in the known portable water purification device, the present invention is not particularly limited to this, but preferably portability through the folding of the body, lightweight, etc. At least a portion of one side of the body 110 may be opened to increase the width, and more preferably, all of one side may be opened (see FIG. 1).
  • the inlet portion formed by opening at least a portion of one side of the body 110 is leaked out of the body during the filtering process after the inflow of the water to be treated into the body, and inside and outside the body to prevent foreign substances from entering the body.
  • a binding member 131 such as a fitted plastic member for isolation.
  • the body 110 includes a discharge portion 140 for discharging the drinking water filtered out the water to be treated.
  • the discharge unit 140 may be used without limitation in the case of the discharge unit configuration that can be provided in a conventional portable water purifier or portable water bottle, the present invention is not particularly limited thereto.
  • the discharge unit 140 may include an opening and closing member for discharging the drinking water stored inside the body to the outside at one end, as shown in Figure 1, easily drinking water without a container such as a cup It may be formed to protrude long to drink.
  • the body 110 is more affected by the weight of the water to be carried in the filter medium 120, which will be described later, and fixed to the portable bag while moving the portable purified water pouch in the filtration process It may include a hook member (not shown) or a hook opening 150 as shown in Fig. 1 or 9 to facilitate or secure to a fixture such as a tree, a wall of a building.
  • the filter medium 120 has a pouch shape having one end opened as shown in FIG. 2, and the specific shape is not limited, but may be preferably the same as the pouch shape of the body 110 described above.
  • the filter media also has a structure in which both sides opposite to each other that are not opened similarly to the shape of the body are bent inwardly. In this case, there is an advantage that more flow rate can be obtained as the effective filtration area is increased.
  • the outer surface (A 1 ) of at least one open end of the outer surface of the pouch-type filter media 120 may be fixed to the inner surface of the body, or the outside of the open one end
  • the surface A 1 and the outer surfaces A 2 and A 3 on both sides may be fixed to the inner surface of the body.
  • the method of fixing the filter media 120 to the inside of the body 110 may fuse the outer surface of the filter media 120 to be fixed with an insoluble adhesive or heat and / or pressure and the inner surface of the body 120.
  • the pouch-type filter media 120 includes a fibrous web layer 120a having a three-dimensional network structure formed of nanofibers as shown in FIG. 2A, and further includes a support layer 120b formed on one surface of the fibrous web layer. It may include a fibrous web layer 121a of a three-dimensional network structure formed of nanofibers as shown in 2b, and may further include support layers 121b and 121b 'formed on both sides of the fibrous web layer. Alternatively, as shown in FIG. 2C, the filter medium 122 may further include a support layer 122b, and the fibrous web layers 122a and 122a ′ may be disposed on both surfaces of the support layer 122b.
  • the fibrous web layer 120a may be provided in the body so as to be in direct contact with the water to be treated, and the support layer 120b is in contact with the drinking water.
  • the fiber web layer is exposed to the area where the treated water is stored, it is easy to clean, and thus, the user may wash and reuse the portable purified water pouch.
  • the nanofibers are stacked perpendicular to the spin plane, the fusion at the part abutting between the fiber surface of the nanofibers stacked due to the remaining solvent contained in the spinning solution that did not evaporate into the air during spinning (A ) Can be formed to form a three-dimensional network structure, and this structure can be further deepened by primary calendering in the manufacturing method described below.
  • a filter medium when a fibrous web layer having a three-dimensional network structure is provided, the filtration process is carried out using only its own weight without the use of a separate pressurizing means or an energy source, as compared with other shapes or different kinds of separation membranes, for example, hollow fiber membranes. It can be made, and the water permeability is excellent, there is an advantage that can secure a large flow rate.
  • the fibrous web layers 120a, 121a, 122a, and 122a 'included in one embodiment of the present invention may have a thickness of 0.5 to 100 ⁇ m, porosity of 40 to 90%, and an average pore size of 0.1. ⁇ 0.5 ⁇ m. If the average pore size is more than 0.5 ⁇ m, bacteria or harmful bacteria cannot be filtered out. If the average pore size is less than 0.1 ⁇ m, it may be difficult to obtain a desired flow rate based on its own weight.
  • the basis weight of the fibrous web layer (120a, 121a, 122a, 122a ') may be 0.5 to 50 g / m 2 but is not limited thereto, and may be appropriately changed in consideration of the desired water permeability and filtration efficiency.
  • the nanofibers forming the fibrous web layer may have a diameter of 0.05 to 2 ⁇ m, and an aspect ratio may be 1000 to 100000, but is not limited thereto.
  • fibrous web layers 120a, 121a, 122a, 122a ' may be provided in one or more layers in the filter media, and the porosity, pore size, basis weight, and / or thickness of each fibrous web layer may be different.
  • the nanofibers constituting the fibrous web layer (120a, 121a, 122a, 122a ') can be formed into a fiber, and can be used without limitation in the case of a fiber forming component suitable for a conventional method for producing a nanofiber, so the present invention It does not specifically limit.
  • the fiber forming component may be polyvinylidene fluoride (PVdF), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), perfuluropolymer, polyvinylchloride, polyvinylidene chloride Or copolymers thereof, polyethylene glycol derivatives including polyethylene glycol dialkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, polyoxides including poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene), polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyvinyl Polyacrylonitrile including acetates, poly (vinylpyrrolidone-vinylacetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers, polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers Copolymer, Polymethylmethacrylate, Polymethylmethacrylate Balls Copolymer or a mixture thereof.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • the nanofibers included in one embodiment of the present invention may include polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the fiber forming component, and the miscibility of the fiber forming component and It may further include a nonionic emulsifier to improve the detergency.
  • the PVDF can secure the mechanical strength and chemical resistance of the nanofibers due to the properties of the material, and the PAN has a high hydrophilic property to prevent hydrophobization of the nanofibers due to the PVDF and to improve the hydrophilicity of the nanofibers. It is possible to express improved water permeability when provided.
  • the PVDF is not particularly limited in the present invention as the known one can be selected without limitation.
  • the weight average molecular weight of the PVDF may be 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000 to 800,000.
  • the PAN can be selected without any known polymerization of acrylonitrile and comonomer is not particularly limited in the present invention with respect to the mole% of the copolymer, the type of comonomer, and the like.
  • the comonomer methylacrylate, methyl methacrylate (Methylmethacrlyate), vinyl acetate (Vinylacetate), itaconic acid, acrylic acid (acrylic acid) and methacrylic acid ( Methacrylic acid) may be used one or more selected from the group consisting of.
  • the weight ratio may be 60 to 99.9: 40 to 0.01.
  • the PAN may include alkoxycarbonyl or alkanonoxy in the ethylene skeleton and the side chain.
  • the weight average molecular weight of the PAN may be 3,000 to 500,000, preferably 5,000 to 100,000. If the weight average molecular weight is less than 3,000 it may be difficult to express the desired degree of hydrophilicity in the nanofiber, and if the weight average molecular weight exceeds 500,000, there is a problem that the radioactivity may be significantly reduced.
  • the above-mentioned PVDF and PAN may be included in the fiber forming component with 5 to 20 parts by weight of PAN based on 100 parts by weight of PVDF. If the PAN content is less than 5 parts by weight, the water permeability of the membrane may be remarkably lowered when the nanofibers are not made to express the desired level of hydrophilicity. As the water permeability of the separator may increase with improvement, the mechanical strength and chemical resistance of the nanofibers may be remarkably reduced, and the sacrificial property may be degraded, thereby causing problems in mass production.
  • the nonionic emulsifier improves the miscibility and the sacrificial properties of the fiber forming component, and at the same time serves to further improve the hydrophilicity of the nanofibers.
  • PVDF and PAN are both dissolved in a specific daily solvent as the fiber forming component described above, the two components are not uniformly mixed in the dissolving solution due to their different properties, but only temporarily mixed even if mixed by a method such as stirring. The separation of the two components from the solution is easy, and when the solution is used as a spinning solution, the electrospun nanofibers are not mixed with each other.
  • the nanofibers may be arranged or repeat one structure in which one component is contiguous and the other one component is contiguous, so that the desired hydrophilicity, mechanical strength and chemical resistance cannot be simultaneously expressed, and the PAN-concentrated nanofiber portion may be easily broken. In this case, there is a problem that the durability of the prepared membrane can be significantly reduced. Accordingly, two components having different properties should be mixed to form fibers in a form in which the two components are evenly dispersed in the nanofibers, and a nonionic emulsifier is necessary for this purpose. If only other properties are used without the use of nonionic emulsifiers, for example cationic emulsifiers, anionic emulsifiers, etc., the radioactivity may be significantly lowered or not itself.
  • the nonionic emulsifier may be used without limitation in the case of known nonionic emulsifiers, and as a non-limiting example, an ethoxylate compound synthesized by adding ethylene oxide to a hydrophobic compound such as a linear aliphatic hydrocarbon (Ex. Alkylphenol polyethylene oxide condensates), esterified compounds of polyfunctional hydroxyl groups, adducts obtained by adding ethylene oxide to the above esterified products, adducts added by adding ethylene oxide to fatty acids, and the like.
  • a hydrophobic compound such as a linear aliphatic hydrocarbon (Ex. Alkylphenol polyethylene oxide condensates), esterified compounds of polyfunctional hydroxyl groups, adducts obtained by adding ethylene oxide to the above esterified products, adducts added by adding ethylene oxide to fatty acids, and the like.
  • the nonionic emulsifiers include sugar alcohol fatty acid esters such as sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and sucrose fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyglycerol fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, and polyethylene glycols.
  • Ether type or ester type surfactant, laurin such as polyhydric alcohol fatty acid ester, such as fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene copolymer, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene hardened castor oil, etc.
  • Fatty acid alkanolamide such as acid diethanolamide, etc. can be used together 1 or more types.
  • the nonionic emulsifier included in the nanofibers included in the embodiment of the present invention may have a hydrophile-lipophile balance (HLB) of 10 to 18, and preferably 12 to 19 It may be satisfied, even more preferably 13 to 17, and more preferably 14 to 16 may be satisfied. If the hydrophilization-lipophilic ratio is less than 10, the improvement of the hydrophilicity through the desired nonionic emulsifier may be insignificant, the miscibility of PVDF and PAN may be significantly reduced, and the nonionic emulsifier is agglomerated on the PVDF unmiscible can do.
  • HLB hydrophile-lipophile balance
  • the nonionic emulsifier is a hydrophile-lipophile balance (HLB) may be a hydrophilic-lipophile ratio of the component when one non-ionic emulsifier is included, if two or more non-ionic When the emulsifier is mixed, it may be a value of the final calculated hydrophilization-lipophilic ratio in consideration of the content of each of the corresponding components and the respective hydrophilization-lipophilic ratio.
  • HLB hydrophile-lipophile balance
  • the nonionic emulsifier included in the nanofibers included in the embodiment of the present invention may include 0.5 to 8 parts by weight of the nonionic emulsifier based on 100 parts by weight of the fiber forming component. If the nonionic emulsifier is included in less than 0.5 parts by weight, the miscibility of PVDF and PAN may be significantly lowered, the beads may be significantly increased on the surface of the spun nanofibers, and may contain more than 8 parts by weight. In this case, there may be a problem that it is difficult to implement the desired pore size due to the increase in the diameter of the fiber.
  • PVDF and PAN additionally may further include a cationic emulsifier, an anionic emulsifier and / or an amphoteric emulsifier, even if included, it is preferable to minimize the content in terms of radioactivity.
  • the support layers 120b, 121b, 121b ', and 122b are not particularly limited as long as they generally serve as a support for the separator, but may preferably be a woven fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric.
  • the fabric means that the fibers included in the fabric has a longitudinal direction, the specific structure may be plain weave, twill weave, etc., the density of the warp and weft is not particularly limited.
  • the knitted fabric may be a known knit structure, but may be a knitted fabric, a warp knitted fabric, and the like, but is not particularly limited thereto.
  • the nonwoven fabric may be a dry nonwoven fabric such as a chemical bonding nonwoven fabric, a thermal bonding nonwoven fabric, an airlay nonwoven fabric, a known nonwoven fabric such as a wet nonwoven fabric, a spanless nonwoven fabric, a needle punching nonwoven fabric, or a melt blown fabric, and the pore size, porosity,
  • the basis weight may vary depending on the desired water permeability, filtration efficiency, mechanical strength, and the present invention is not particularly limited thereto.
  • the support layers 120b, 121b, 121b ', and 122b are not limited in their materials.
  • synthetic fibers are preferably selected from the group consisting of polyester, polypropylene, nylon and polyethylene; Or natural fibers containing cellulose can be used.
  • the separation between the support layer and the fibrous web layer is prevented during the filtration process of the treated water by improving the binding force with the aforementioned fibrous web layers 120a, 121a, 122a, and 122a ', and the water permeability decreases due to the use of a separate adhesive component.
  • the material of the support layer includes a low melting point polymer compound such as known low melting point polyester and low melting point polyethylene, which can be thermally fused.
  • a low melting point polymer compound such as known low melting point polyester and low melting point polyethylene, which can be thermally fused.
  • the melting point of the low melting polymer compound may be 60 to 180.
  • the thicknesses of the support layers 120b, 121b, 121b ', and 122b may be 10 to 200 ⁇ m, but are not limited thereto.
  • At least a portion of the support layers 120b, 121b, 121b ', and 122b is melted in one region of the fibrous web layers 120a, 121a, 122a, and 122a' that contact the support layers 120b, 121b, 121b ', and 122b. It may include a fusion formed by penetrating the pores included in one region of the fibrous web layer.
  • the fusion portion is based on an interface between the fibrous web layer 120a and the support layer 120b. It can be formed in the direction.
  • the fibrous web layer direction is based on each interface where the respective support layers 121b and 121b' and the fibrous web layer 121a come into contact with each other. In this case, two fusion portions may be formed in one fibrous web 121a.
  • a fusion portion is formed in the respective fibrous web layers 122a and 122a' which are in contact with both sides of the support layer 122b.
  • one fusion portion may be formed in each of the fibrous web layers 122a and 122a '.
  • the support layer 122b and the fibrous web layers 122a and 122a ' can be attached without a separate adhesive, there is an advantage in that the adhesive is dissolved during the filtration process of the filtered water to contaminate the drinking water. have.
  • the average height of the fusion portion in the vertical cross section of the fibrous web layer may be 1/50 or more of the thickness of the fibrous web layer.
  • the average height of the fusion unit means an average of fusion unit heights measured based on one interface between the fiber web layer and the support layer in the vertical section of the fiber web layer, and as shown in FIG.
  • the average height means the average height of any one welded portion formed based on the interface between the fibrous web layer 121a and one of the two support layers 121b and 121b '.
  • the bonding force between the support layer and the fibrous web layer is weakened, so that the filtration efficiency may be reduced as the support layer and the fibrous web layer are separated.
  • the average height of the fusion may be 1/50 ⁇ 1/25 of the thickness of the fibrous web layer. In this case, when the average height of the fusion portion exceeds 1/25 of the thickness of the fibrous web layer, the back surface transmittance of water passing through the filter medium may be lowered.
  • the fibrous web layer and the filter medium including the same may be manufactured through a known method, and thus the present invention does not particularly limit the manufacturing method thereof.
  • the filter media 120 included in one embodiment of the present invention may be manufactured through a discontinuous process manufactured by the filter media 120 after the nanofibers are manufactured separately, followed by fabrication of the fibrous web layer.
  • the manufacturing process from the manufacturing process to the filter medium 120 may be manufactured through a continuous continuous process.
  • the portable purified water pouch according to an embodiment of the present invention as shown in Figure 5 porous carbon filler 161 and the porous carbon filler for deodorization of the drinking water filtered by the filter medium 120 and adsorbing foreign matter ( It may further include a carbon-based filtration unit 160 including an encapsulant 162 encapsulated 161.
  • Drinking water that first filtered the water to be treated through the above-described filter medium 120 may contain a foreign substance that has not been filtered by the filter medium 120 or may have a smell that may be refusal to drink with drinking water. As such, this problem can be solved through the carbon-based filtration unit 160.
  • the carbon-based filtration unit 160 may be provided outside the body by being connected to the discharge unit through the inside of the body of the portable purified water pouch, the discharge portion provided in the body or a connecting member.
  • the carbon-based filtration unit 160 may have a carbon-based outer surface and a carbon-based filter media as shown in FIG. 5A.
  • the filler 161 may be provided by being encapsulated by the encapsulant 162 while supporting the carbon-based filler 161 in a predetermined space so as to directly contact the filler 161.
  • the carbon-based filtration unit 160 ′ is provided with the outer surface C contacting the body 110 at the lower end of the filter medium 120 to be treated with water.
  • the primary filtered water A 1 filtered by the filter medium 120 may be purified as drinking water A 2 through the carbon-based filtration unit 160 ′.
  • the carbon-based filtration unit 160 ′′ may be provided inside the discharge unit 140 provided in the body, and through this, the primary filtration water filtered by the filter medium 120.
  • the carbon-based filtration unit 160 ′′ may be consumed at the same time.
  • Carbon-based fillers (161, 161 ', 161 ", 1610 included in the carbon-based filtration unit (160, 160', 160", 1600) can be used without limitation in the case of conventional porous carbon material, preferably Activated carbon with excellent deodorization and filtration can be used.
  • the encapsulant 162, 162 ′, 162 ′′, and 1620 carrying the carbon fillers 161, 161 ′, 161 ′′, and 1610 do not spill the carbon filler, and are filtered by a filter medium.
  • the present invention is not particularly limited thereto.
  • FIG. 6 is a portable purified water package according to an embodiment of the present invention
  • the portable purified water pouch 100, and the drinking pipe 180 is embedded in the beverage storage container 200 including a container and a lid It may be in the form.
  • drinking water purified from the portable purified water pouch 100 may be stored in the beverage storage container 200 for drinking or the drinking pipe 180 may be directly connected to the portable purified water pouch 100 to apply drinking water.
  • the drinking tube 180 may have a predetermined length through which liquid passes.
  • One end of the drinking tube 200 is connected to the discharge unit 140, and the user can drink the liquid from the discharge unit 140 in response to the suction of the drink.
  • the drinking pipe 180 may be manufactured to include a flexible material. When the drinking tube 180 is manufactured to include a flexible material, the portability of the drinking tube 180 is improved. Thus, when carrying the drinking pipe 180 in a state connected with the discharge unit 140, by drawing only the drinking pipe 180 without having to withdraw the portable purified water pouch separately in a separate storage space such as a bag Drinking is possible.
  • the portable purified water package may further include a carbon filter. As shown in FIG. 7, the carbon-based filtration unit may be disposed between one end and the other end of the drinking tube 180. At this time, the liquid introduced from the discharge portion of the portable purified water pouch 100 is secondary filtered through the carbon-based filtration unit 161 ''. Thus, the drinker can drink more purified liquid.
  • the carbon-based filtration unit included in the embodiment of the present invention includes a coupling member that can be coupled to the discharge unit 140 of the body 110 of the portable water purifier pouch 100 as shown in FIG. 8, and a filter And a primary filtrate inlet 1110 through which the primary filtrate filtered by the filter medium 120 is introduced, and a discharge part 1200 through which the secondary filtrate filtered by the carbon-based filter 1600 is discharged.
  • It may include a storage body 1000, the carbon-based filtration unit 1600 may be provided in the storage body (1000).
  • the drinking pipe 180 may be coupled to the discharge part 1200, so that the drinker may directly drink the second filtered liquid from the carbon-based filter part 1600.
  • the portable integer pouch in order from the left, the storage container 200, the integer pouch 100, which may be built into the storage container 200, Carbon-based filtration unit 160, and may include a drinking pipe (180).
  • one end of the carbon-based filtration unit 160 is coupled to the discharge unit 140 of the purified water pouch 100, the other end is connected to one end of the drinking pipe 180 is discharged from the discharge unit 140
  • the liquid can be filtered secondary.
  • the carbon-based filtration unit 160 and the discharge unit 140 or the drinking pipe 180 may be coupled by interference fit, but is not limited to this and various coupling methods under the condition that the filtered liquid does not leak. Can be combined through.
  • the mixed solution was cooled to room temperature, and then, a nonionic emulsifier (anti-crystallization gold, Tween80, hydrophilic-lipophilic ratio: 15) was included at 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the fiber forming component to prepare a spinning solution.
  • the spinning solution was put into a solution tank of an electrospinning apparatus and discharged at a rate of 15 ⁇ l / min / hole.
  • the temperature of the spinning section is 28, the humidity is 40%, the distance between the collector and the spinneret tip is 18 cm, the polyethylene having a melting point of 125 as a support layer on the top of the collector, and the melting point of 155 poly
  • a non-woven fabric (Namyang nonwoven fabric, CCP40) having a thickness of 190 ⁇ m and a basis weight of 40 g / m 2 is formed of a low-melting composite fiber having a propylene core, and a spin nozzle pack is prepared using a high voltage generator.
  • a fibrous web having a pore diameter of 0.4 mu m, basis weight 6 g / m 2 , and thickness 10 mu m was prepared.
  • a non-woven fabric is subjected to a calendaring process by applying a temperature of 185 and a pressure of 1 kgf / cm 2 to the nonwoven fabric and the nanoweb.
  • the filter media in the form of laminated nanowebs was prepared.
  • the water treatment filters according to Examples 1 to 4 of the present invention exhibit excellent filtration efficiency and back surface water permeability.

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Abstract

휴대용 정수 파우치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치는 피처리수가 유입되는 유입부 및 상기 피처리수가 여과된 음용수가 배출되는 배출부를 포함하는 파우치형 몸체 및 상기 몸체 내부로 유입된 피처리수를 담지 및 여과시키기 위하여 상기 몸체의 내부에 구비되고, 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 포함하는 파우치형 필터여재를 포함한다. 이에 의하면, 피처리수를 여과시키기 위한 별도의 가압수단을 구비하지 않고도 자중 또는 가볍게 손으로 피처리수에 압력을 가하는 것만으로도 피처리수에 있는 박테리아, 유해성 세균 등의 이물질을 현저히 우수한 효율로 여과시키는 뛰어난 동시에 많은 유량의 음용수를 단시간내 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유를 필터여재로 구비하는 정수 파우치는 기계적 강도, 내화학성이 뛰어나고 친수성이 높아 더욱 많은 양의 음용수를 수득할 수 있다. 나아가, 형상이 파우치임에 따라서 휴대시 두께가 현저히 얇고, 무게가 가벼워서 휴대성이 매우 뛰어나다.

Description

휴대용 정수 파우치
본 발명은 휴대용 정수 파우치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피처리수를 여과시키기 위한 별도의 가압수단을 구비하지 않고도 자중만으로도 피처리수에 있는 박테리아, 유해성 세균 등의 이물질에 대한 여과효율이 뛰어난 동시에 수투과도가 현저히 우수하여 많은 유량의 음용수를 단시간내 수득할 수 있고, 파우치 형상임에 따라서 휴대성이 매우 우수한 휴대용 정수 파우치에 관한 것이다.
정수기란 물에 포함된 각종 이물질을 걸러내어 물을 정수하는 기구를 말하며, 최근에는 인구증가와 환경오염 문제로 전 세계적으로 식수부족 현상이 나타나 질 좋은 물을 얻기 위한 정수기술에 대한 관심이 많아지고 있다. 특히 아프리카나 동남아시아와 같은 제3세계 국가에서는 극심한 식수 부족으로 많은 인명 피해가 있으며, 주변 강이나 저수지의 더러운 오수를 정수과정을 거치지 않고 식수나 생활용수로 쓰고 있는 실정이다. 또한, 선진국에서는 건강에 대한 관심도가 높아짐에 따라 일반가정은 물론이고 식당 등에서도 정수기는 필수품이 되었다.
한편, 휴대용 물병은 일정량의 물을 담아 휴대할 수 있도록 하는 통이다. 휴대용 물병은 물을 장소에 제약없이 용이하게 보관할 수 있어 널리 사용된다. 산업화가 진전됨에 따라 환경오염이 심화되어 수질 오염이 사회적 문제로 대두되고 있다. 따라서, 깨끗한 물을 보관하고 마시기 위해 물병에 대한 관심이 높아지고 있다.
또한, 최근에는 낚시나 등산을 즐기는 야외 여가 활동 인구도 증가함에 따라서 단순히 깨끗한 물을 보관하기 위한 물통의 기능을 넘어서서 야외에서도 정수된 물의 음용을 원하는 수요가 현저히 증가하고 있다.
나아가 군대의 야외 작전시나 오지탐험시에 질 좋은 식수를 구하는 일이 중요한데, 정수된 물을 미리 챙겨가기에는 부피나 무게 부담이 커서 그 양에 한계가 있고, 야외에서 구할 수 있는 물은 환경 오염의 심화, 박테리아 등 각종 유해성 세균의 번식으로 식수로 사용할 수 없는 경우가 많아 이를 그대로 음용수에 이용하기에는 한계가 있다.
최근에는 이와 같은 수요에 맞춰서 각종 휴대용 정화장치가 개발되고 있으나 상기 휴대용 정화장치에는 피처리수를 여과시키기 위한 별도의 별도의 에너지원이 소요되는 가압수단을 포함함에 따라서 휴대성에서 현저히 저하되고 정수과정에 비용이 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라서 야외에서 구할 수 있는 물을 통해 많은 양의 음용수를 단시간 내에 별도의 에너지를 요하는 가압수단 없이도 손쉽게 정화시킬 수 있고, 휴대성이 뛰어난 휴대용 정수장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 피처리수를 여과시키기 위한 별도의 가압수단을 구비하지 않고도 자중만으로도 피처리수에 있는 박테리아, 유해성 세균 등의 이물질에 대한 여과효율이 뛰어난 동시에 수투과도가 현저히 우수하여 많은 유량의 음용수를 단시간내 수득할 수 있고, 파우치 형상임에 따라서 휴대성이 매우 우수한 휴대용 정수 파우치를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 피처리수가 유입되는 유입부 및 상기 피처리수가 여과된 음용수가 배출되는 배출부를 포함하는 파우치형 몸체; 및 상기 몸체 내부로 유입된 피처리수를 담지 및 여과시키기 위하여 상기 몸체의 내부에 구비되고, 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 포함하는 파우치형 필터여재;를 포함한다.
또한, 상기 파우치형 필터여재의 외부면 중 적어도 개방된 일끝단부의 외부면이 몸체의 내부면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 파우치형 필터여재는 나노섬유를 포함하는 섬유웹층의 일면 또는 양면에 적어도 일부 용융되어 열융착된 지지층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 파우치형 필터여재는 지지층을 더 포함하여 상기 지지층의 양면에 섬유웹층이 배치되며, 상기 지지층의 적어도 일부가 용융되어 상기 섬유웹층과 열융착될 수 있다.
또한, 상기 지지층은 부직포, 편물 및 직물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 부직포, 편물 및 직물 중 어느 하나 이상은 폴리올레핀계 저융점 복합섬유 또는 폴리에스테르계 저융점 복합섬유를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지층에 맞닿는 섬유웹층의 일영역에는 상기 지지층의 적어도 일부가 용융 후 상기 섬유웹층의 일영역에 포함된 기공에 침투하여 형성된 융착부를 포함하고, 섬유웹층 두께방향을 기준으로 상기 융착부의 평균높이는 섬유웹층 두께의 1/50 이상일 수 있다.
또한, 상기 섬유웹층 두께방향을 기준으로 상기 융착부의 평균높이는 섬유웹층 두께의 1/50 ~ 1/25일 수 있다.
또한, 상기 필터여재의 단면두께는 10 ~ 300 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 섬유웹층의 두께는 5 ~ 20 ㎛이고, 평량은 1 ~ 10 g/m2일 수 있다.
또한, 상기 섬유웹층은 기공도는 70 ~ 90%이고, 평균공경은 0.2 ~ 0.5 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 나노섬유의 직경은 0.3 ~ 0.7 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 나노섬유는 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함하는 섬유형성성분 및 상기 섬유형성성분의 혼화성 및 제사성을 향상시키는 비이온성 에멀젼화제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 휴대용 정수 파우치는 필터여재에 의해 여과된 음용수의 소취 및 이물질 흡착을 위한 다공성 카본 필러 및 상기 다공성 카본 필러를 봉지한 봉지재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 휴대용 정수 파우치는 몸체 내부 및 배출부의 내부 중 적어도 한 곳에 구비되는 내장형 카본계 여과부 또는 연결부재를 통해 상기 배출부에 연결되어 몸체 외부에 구비되는 외장형 카본계 여과부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 몸체 외부에 구비되는 상기 카본계 여과부는 재여과된 음용수가 배출되는 배출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터여재에 의해 여과된 음용수를 흡음할 수 있도록, 상기 배출부의 일측에 결합되는 음용관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 음용관의 일단 및 타단 사이에 상기 음용관을 통해 흡읍되는 음용수 소취 및 이물질 흡착을 위한 다공성 카본 필러 및 상기 다공성 카본 필러를 봉지한 봉지재를 포함하는 카본계 여과부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 유입부는 몸체 일측의 적어도 일부분이 개방되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 휴대용 정수 파우치를 제공한다. 상기 휴대용 정수 파우치는 피처리수가 유입되기 위하여 일측의 적어도 일부분이 개방되고, 피처리수가 담지되는 제1 영역 및 상기 피처리수가 여과된 음용수가 담지되고, 상기 피처리수가 여과된 음용수를 배출시키는 배출부가 구비된 제2 영역을 포함하는 파우치형 몸체; 및 상기 몸체 내부에 구비되어 상기 제1 영역 및 제2 영역을 구획시키며, 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 포함하는 파우치형 필터여재;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 휴대용 정수 패키지를 제공한다. 상기 휴대용 정수 패키지는 본 발명의 휴대용 정수 파우치, 음용관; 및 상기 휴대용 정수파우치 및 음용관을 내부에 구비하는 용기 및 뚜껑을 포함하는 음료 저장용기;를 구비한다.
또한, 상기 음용관은 일단 및 타단 사이에 카본계 여과부를 더 포함할 수 있다.
또한, 일단이 상기 휴대용 정수파우치와 결합되고, 타단이 상기 음용관과 결합되는 카본계 여과부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리수를 여과시키기 위한 별도의 가압수단을 구비하지 않고도 자중 또는 가볍게 손으로 피처리수에 압력을 가하는 것만으로도 피처리수에 있는 박테리아, 유해성 세균 등의 이물질을 현저히 우수한 효율로 여과시키는 뛰어난 동시에 많은 유량의 음용수를 단시간내 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유를 필터여재로 구비하는 정수 파우치는 기계적 강도, 내화학성이 뛰어나고 친수성이 높아 더욱 많은 양의 음용수를 수득할 수 있다. 나아가, 형상이 파우치임에 따라서 휴대시 두께가 현저히 얇고, 무게가 가벼워서 휴대성이 매우 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 포함되는 파우치형 필터여재의 사시도 및 확대단면도로써, 도 2a는 지지층의 일면에 섬유웹층이 형성되고, 상기 섬유웹층이 파우치의 내부에 배치된 경우를 나타내는 도면이고, 도 2b는 섬유웹층의 양면에 지지층이 형성된 경우를 나타내는 도면이며, 도 2c는 지지층의 양면에 섬유웹층이 형성된 경우를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 포함되는 파우치형 필터여재에 구비되는 섬유웹층의 SEM 사진,
도 4는 본 발명의 일실시예에 포함되는 필터여재를 연속공정을 통해 제조할 수 있는 전기방사장치의 모식도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 포함되는 카본계 여과부를 나타낸 도면으로써, 도 5a는 카본게 여과부가 필터여재의 외부에 직접 맞닿도록 몸체 내부에 배치되는 도면이고, 도 5b는 카본게 여과부가 필터여재의 하측으로 몸체 내부에 배치되는 도면이며, 도 5c는 카본계 여과부가 몸체에 구비되는 배출부 내부에 배치되는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정수 파우치의 사시도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 음용관의 사시도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 포함되는 카본계 여과부의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본계 여과부의 사진,
그리고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치의 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1 및 도 9에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치(100)는 파우치형 몸체(110) 및 상기 몸체(110) 내부에 필터여재(120)를 포함한다. 상기 파우치형 몸체(110)는 일측이 전부 개방되어 피처리수가 유입되는 유입부(130) 및 피처리수가 여과된 음용수가 배출되는 배출부(140)를 포함한다. 또한, 상기 필터여재(120)는 상기 유입부(130)로부터 유입된 피처리수가 담지되도록 일측을 제외한 나머지 측면이 모두 접합된 파우치 형상이며, 개방된 필터여재(120)의 일측이 상기 몸체의 유입부(130)와 통수되도록 몸체(110)의 내부에 필터여재(120)가 배치될 수 있다.
먼저, 파우치형 몸체(110)에 대해 설명한다.
상기 파우치형 몸체(100)는 공지된 물 저장용기의 재질인 경우 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 휴대성을 고려하여 가볍고, 쉽게 접힐 수 있는 재질이면서 음용수에 환경호르몬 등 유해물질을 배출하지 않는 재질의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 상기 몸체는 PET, PE, 나일론으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 재질을 포함하여 성형된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 몸체(110)의 일단면 두께는 100 ~ 500㎛일 수 있고, 내부 부피는 500 ~ 5000 cm3일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 더 작거나 더 크게 제조될 수 있다. 또한, 상기 몸체의 형상은 파우치로 제조될 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다. 상기 몸체(110)는 목적하는 파우치 형상으로 압출되거나 시트형상으로 압출된 후 유입부(130)가 위치하게 될 일측을 제외하고 개방된 테두리를 열, 압력 및/또는 접착제를 통해 밀봉시키는 방법을 통해 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 몸체(110)는 피처리수가 유입되는 유입부(130)를 포함한다. 상기 유입부(130)는 공지된 휴대용 정수장치에 구비되는 유입부의 구성을 제한 없이 채용할 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 몸체의 접이성, 경량성 등을 통한 휴대성을 증대시키기 위하여 몸체(110) 일측의 적어도 일부분이 개방되어 형성될 수 있고, 보다 바람직하게는 일측의 전부가 개방되어 형성될 수 있다(도 1 참조).
또한, 도 1과 같이 몸체(110) 일측의 적어도 일부분이 개방되어 형성된 유입부는 피처리수가 몸체 내부로 유입된 후 여과과정에서 몸체 밖으로 새어나가고, 이물질이 몸체 내부로 들어오는 것을 막기 위하여 몸체 안과 밖을 격리시키기 위한 끼워 맞춤식 플라스틱 부재 등의 결착부재(131)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 몸체(110)는 피처리수가 여과된 음용수가 배출되는 배출부(140)를 포함한다. 상기 배출부(140)는 통상의 휴대용 정수장치 또는 휴대용 물병 등에 구비될 수 있는 배출부 구성의 경우 제한 없이 사용할 수 있음에 따라 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 다만, 바람직하게는 상기 배출부(140)는 도 1에 도시된 것과 같이 일단부에 몸체 내부에 저장된 음용수를 외부로 배출시키 위한 개폐부재를 포함할 수 있고, 컵 등의 용기 없이도 음용수를 쉽게 입으로 마실 수 있도록 길게 돌출되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 몸체(110)는 후술한 필터여재(120)에 담지된 피처리수가 자중의 영향을 더욱 잘 받고, 여과과정에서 휴대용 정수 파우치를 이동 중에 휴대가방에 고정시키거나 나무, 건물의 벽 등의 정착물에 고정을 용이하게 할 수 있는 걸이부재(미도시) 또는 도 1 또는 도 9에 도시된 것과 같이 걸이용 개구부(150)을 포함할 수 있다.
다음으로 상술한 몸체(110)의 내부에 구비되는 필터여재(120)에 대해 설명한다.
상기 필터여재(120)는 도 2에 도시된 것과 같이 일끝단이 개방된 파우치 형상을 하며, 구체적인 형상은 제한이 없으나 바람직하게는 상술한 몸체(110)의 파우치 형상과 동일할 수 있다. 예를 들어 몸체 내부의 수용공간의 증가를 위해 몸체의 양측면이 몸체의 내부로 절곡된 구조를 가지는 경우 필터여재도 몸체의 형상과 유사하게 개구되지 않은 서로 대향하는 양측면이 안쪽으로 절곡된 구조를 가질 수 있고 이를 통해 유효여과면적의 증가에 따라 더 많은 유량을 확보할 수 있는 이점이 있다.
도 1을 참고로 설명하면, 상기 파우치형 필터여재(120)의 외부면 중 적어도 개방된 일끝단부의 외부면(A1)이 몸체의 내부면에 고정될 수 있고, 또는 개방된 일끝단부의 외부면(A1) 및 양측의 외부면(A2, A3)까지 몸체의 내부면에 고정될 수 있다. 상기 필터여재(120)를 몸체(110)의 내부에 고정시키는 방법은 불용성 접착제 또는 열 및/또는 압력을 통해 고정시킬 필터여재(120)의 외부면과 몸체(120)의 내부면을 융착시킬 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 파우치형 필터여재(120)는 도 2a에 도시된 것과 같이 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층(120a)을 포함하고, 상기 섬유웹층의 일면에 형성된 지지층(120b)을 더 포함하거나 도 2b에 도시된 것과 같이 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층(121a)을 포함하고, 상기 섬유웹층의 양면에 형성된 지지층(121b, 121b')을 더 포함할 수 있다. 또는 도 2c에 도시된 것과 같이 필터여재는(122)는 지지층(122b)을 더 포함하고, 상기 지지층(122b)의 양면에 섬유웹층(122a, 122a')이 배치되는 구조일 수 있다. 또한, 도 2a와 같이 지지층이 단층으로 섬유웹층의 일면에 구비되는 경우 섬유웹층(120a)이 피처리수와 직접 맞닿고, 지지층(120b)이 음용수와 맞닿도록 몸체내부에 구비될 수 있는데, 피처리수가 저장되는 영역에 섬유웹층이 노출됨에 따라 세척이 용이하여 사용자는 휴대용 정수 파우치를 세척하여 재사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')은 도 2a 및 3에 도시된 것과 같이 나노섬유가 3차원 네트워크 구조를 형성한 구조를 가진다. 도 3을 참고로 설명하면, 나노섬유는 방사면에 대해 수직하여 적층되는데, 방사 중 공기 중으로 증발되지 못한 방사용액에 포함된 잔존 용매로 인해 적층된 나노섬유 중 섬유 표면간에 맞닿는 부분에서 융착(A)이 발생하여 3 차원 네트워크 구조를 형성할 수 있고, 후술하는 제조방법에서의 1차 캘린더링에 의해서 이러한 구조는 더욱 심화될 수 있다. 필터여재로써, 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 구비시킬 경우 다른 형상이나 다른 종류의 분리막, 예를들어 중공사막 등을 포함시키는 것에 비하여 별도의 가압수단이나 에너지원의 소비 없이도 자중만으로 여과과정을 진행시킬 수 있고, 수투과도가 우수해 많은 유량을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 상기 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')은 두께가 0.5 ~ 100㎛로 형성될 수 있고, 기공도는 40 ~ 90%이고, 평균공경은 0.1 ~ 0.5㎛일 수 있다. 만일 평균공경이 0.5㎛를 초과하는 경우 박테리아나 유해세균을 여과시킬 수 없고, 만일 평균공경이 0.1㎛ 미만인 경우 자중만으로 목적하는 수준의 유량을 수득하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')의 평량은 0.5 ~ 50 g/m2일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 수투과도 및 여과효율을 고려하여 적절히 변경될 수 있다. 또한, 상기 섬유웹층을 형성하는 나노섬유는 직경이 0.05 ~ 2 ㎛일 수 있고, 종횡비는 1000 ~ 100000일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')은 한층 이상으로 필터여재에 구비될 수도 있고, 이때 각 섬유웹층의 기공도, 공경, 평량 및/또는 두께 등은 상이할 수 있다.
또한, 상기 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')을 구성하는 나노섬유는 섬유로 형성가능하고, 통상적인 나노섬유의 제조방법에 적합한 섬유형성성분인 경우 제한 없이 사용될 수 있어서 본 발명은 이를 특별히 한정하지 않는다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 상기 섬유형성성분은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 이들의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로나이트릴 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴(PAN), 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로나이트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 나노섬유는 상기 섬유형성성분으로 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함할 수 있고, 상기 섬유형성성분의 혼화성 및 제사성을 향상시키는 비이온성 에멀젼화제를 더 포함할 수 있다. 상기 PVDF는 재질의 특성상 나노섬유의 기계적 강도, 내화학성을 담보시킬 수 있으며, 상기 PAN은 친수성이 커서 상기 PVDF로 인한 나노섬유의 소수성화를 방지하고 나노섬유의 친수성을 향상시켜 수처리 분리막에 나노섬유가 구비되었을 때 향상된 수투과도를 발현할 수 있게 한다.
상기 PVDF는 공지된 것을 제한 없이 선택할 수 있음에 따라서 본 발명에서 이를 특별히 한정하지 않는다. 상기 PVDF의 중량평균분자량은 10,000 ~ 1,000,000일 수 있고, 바람직하게는 20,000 ~ 800,000일 수 있다.
또한, 상기 PAN은 아크릴로나이트릴과 공단량체가 중합된 공지된 것은 제한 없이 선택할 수 있으며, 이들의 공중합체내 몰%, 공단량체의 종류 등에 대해 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 상기 공단량체에 대한 비제한적인 예로써, 메틸아크릴레이트(Methylacrylate), 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrlyate), 비닐아세테이트(Vinylacetate), 이타코닉산(Itaconic acid), 아크릴산(Acrylic acid) 및 메타크릴산(Methacrylic acid) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 상기 아크릴로나이트릴과 공단량체 함량에 대한 비제한적인 예로서, 중량비는 60 ~ 99.9 : 40 ~ 0.01일 수 있다. 또한, 나노섬유에 향상된 친수성 및/또는 유연성을 발현시키기 위하여 상기 PAN은 상기 에틸렌(ethylene) 골격과 측쇄에는 알콕시카보닐(alkoxycarbonyl) 또는 알카논옥시(alkanonoxy)를 포함할 수 있다.
상기 PAN의 중량평균분자량은 3,000 ~ 500,000일 수 있으며, 바람직하게는 5,000 ~ 100,000일 수 있다. 만일 중량평균분자량이 3,000 미만일 경우 목적하는 정도의 친수성을 나노섬유에서 발현하기 어려울 수 있고, 만일 중량평균분자량이 500,000을 초과하는 경우 방사성이 현저히 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상술한 PVDF 및 PAN은 PVDF 100 중량부에 대하여 PAN을 5 ~ 20 중량부로 하여 섬유형성성분에 포함될 수 있다. 만일 PAN이 5 중량부 미만으로 포함될 경우 목적하는 수준의 친수성을 나노섬유가 발현하지 못하여 분리막으로 제조되었을 때 분리막의 수투과도가 현저히 저하될 수 있으며, 만일 PAN이 20 중량부를 초과하여 포함될 경우 친수성의 향상에 따라 분리막의 수투과도가 증가할 수 있으나 나노섬유의 기계적강도, 내화학성이 현저히 저하될 수 있으며, 제사성이 저하되어 양산성에 문제점이 있을 수 있다.
또한, 상기 비이온성 에멀젼화제는 상기 섬유형성성분의 혼화성 및 제사성을 향상시키며, 동시에 나노섬유의 친수성을 더욱 향상시키는 역할을 수행한다. 상술한 섬유형성성분으로써 PVDF 및 PAN은 특정한 일용매에 모두 용해된다하더라도 두 성분은 성질이 상이함에 따라 용해액에 균일하게 섞이지 않고, 교반 등의 방법을 통해 섞더라도 일시적으로만 섞일뿐 시간이 지남에 따라 용해액에서 두 성분의 분리가 쉽게 일어나며 이러한 용해액을 방사조액으로 사용할 경우 전기방사된 나노섬유는 두 성분이 섞이지 않은 상태로, 구체적으로 어느 일성분 바탕에 다른 성분이 섬처럼 띄엄띄엄 배치되거나 어느 일성분이 연속되다가 다른 일성분이 연속되는 구조를 반복하는 나노섬유일 수 있어서 목적하는 친수성과 기계적강도 및 내화학성을 동시에 발현할 수 없고, PAN이 집중된 나노섬유 부분은 쉽게 끊어질 수 있어서 이를 통해 제조된 분리막의 내구성도 현저히 저하될 수 있는 문제가 있다. 이에 따라서 성질이 상이한 두 성분을 혼화시켜 나노섬유에 두 성분이 고르게 분산된 형태로 섬유를 형성하도록 해야 하며, 이를 위해 비이온성 에멀젼화제가 반드시 필요하다. 만일 비이온성 에멀젼화제 없이 다른 성질, 예를들어 양이온성 에멀젼화제, 음이온성 에멀젼화제 등만을 사용할 경우 방사성이 현저히 저하되거나 방사자체가 안될 수 있다.
상기 비이온성 에멀젼화제는 공지된 비이온성 에멀젼화제의 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 선형지방족 탄화수소와 같은 소수성 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가시켜 합성한 에톡실레이트 화합물(Ex. 알킬페놀폴리에틸렌옥사이드 축합물), 다관능성 하이드록실기를 갖는 화합물의 에스테르화물 또는 상기 에스테르화물에 에틸렌옥사이드를 부가시킨 부가물, 지방산에 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 부가물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 비이온성 에멀젼화제는 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산에스테르, 자당지방산에스테르 등의 당알코올지방산에스테르류, 글리세린지방산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린지방산에스테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르 등의 다가알코올지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 공중합체, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌경화피마자유 등의 에테르형 또는 에스테르형의 계면활성제, 라우린산디에탄올아미드 등의 지방산알칸올아미드 등을 1종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 나노섬유에 포함된 비이온성 에멀젼화제는 친수화-친유성화 비(HLB, hydrophile-lipophile balance)가 10 ~ 18을 만족할 수 있고, 바람직하게는 12 ~ 19를 만족할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 13 ~ 17을 만족하고, 더욱 바람직하게는 14 ~ 16을 만족할 수 있다. 만일 친수화-친유성화 비가 10 미만일 경우 목적하는 비이온성 에멀젼화제를 통한 친수성 향상이 미미할 수 있고, PVDF 및 PAN의 혼화성이 현저히 저하될 수 있으며, 비온성 에멀젼화제가 혼화되지 않은 PVDF쪽에 뭉쳐서 위치할 수 있다. 또한, 상기 친수화-친유성화 비가 18을 초과하는 경우 PVDF 및 PAN의 혼화성이 현저히 저하될 수 있고 혼화되지 않은 PAN쪽에 비온성에멀젼화제가 뭉쳐서 위치될 수 있는 문제점이 있다. 상기 비이온성 에멀젼화제는 친수화-친유성화 비(HLB, hydrophile-lipophile balance)는 1종의 비이온성 에멀젼화제가 포함되는 경우 해당성분의 친수화-친유성화 비일 수 있고, 만일 2종 이상의 비이온성 에멀젼화제가 혼합되는 경우 해당성분들 각각의 함량과 각각의 친수화-친유성화 비를 고려하여 최종 계산된 친수화-친유성화 비의 값일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 나노섬유에 포함된 비이온성 에멀젼화제는 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 비이온성 에멀젼화제를 0.5 ~ 8중량부로 포함할 수 있다. 만일 비이온성 에멀젼화제를 0.5 중량부 미만으로 포함할 경우 PVDF 및 PAN의 혼화성이 현저히 저하될 수 있고, 방사된 나노섬유의 표면에 비드가 현저히 증가할 수 있으며, 만일 8 중량부를 초과하여 포함할 경우 섬유의 직경이 증가하여 원하는 기공크기를 구현하기 어려운 문제점이 있을 수 있다. 한편, PVDF 및 PAN의 혼화성 향상을 위해 부가적으로 양이온성 에멀젼화제, 음이온성 에멀젼화제 및/또는 양쪽성 에멀젼화제를 더 포함할 수도 있으나, 포함하더라도 함량을 최소화하는 것이 방사성 측면에서 바람직하다.
다음으로 상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)은 통상적으로 분리막의 지지체 역할을 수행하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 그 형상에 있어서는 바람직하게는 직물, 편물 또는 부직포일 수 있다. 상기 직물은 직물에 포함되는 섬유가 종횡의 방향성이 있는 것을 의미하며, 구체적인 조직은 평직, 능직 등일 수 있으며, 경사와 위사의 밀도는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 편물은 공지의 니트조직일 수 있으며, 위편물, 경편물 등일 수 있으나 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 부직포는 케미컬본딩 부직포, 써멀본딩 부직포, 에어레이 부직포 등의 건식부직포나 습식부직포, 스판레스 부직포, 니들펀칭 부직포 또는 멜트블로운와 같은 공지된 부직포를 사용할 수 있으며, 부직포의 공경, 기공율, 평량 등은 목적하는 수투과도, 여과효율, 기계적 강도에 따라 달라질 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)은 그 재질에 있어서도 제한은 없다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 합성섬유; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연섬유가 사용될 수 있다. 다만, 상술한 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')과의 결속력 향상을 통해 피처리수의 여과과정 중 지지층과 섬유웹층 간의 분리를 방지하고, 별도의 접착성분의 사용에 따른 수투과도 저하 등의 문제점을 방지하고, 상술한 몸체(110)의 내부표면과의 열접착이 가능하기 위하여 상기 지지층의 소재는 열융착이 가능한 공지된 저융점 폴리에스테르, 저융점 폴리에틸렌 등 저융점 고분자화합물을 포함함이 바람직하고, 보다 바람직하게는 저융점 폴리에스테르를 초부로 하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 심부로 하는 폴리에스테르계 저융점 복합섬유 및/또는 저융점 폴리에틸렌을 초부로 하고, 폴리프로필렌을 심부로 하는 폴리올레핀계 저융점 복합섬유일 수 있다. 상기 저융점 고분자화합물의 융점은 60 ~ 180일 수 있다.
또한, 상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)의 두께는 10 ~ 200 ㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a') 및 상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)의 두께를 고려하여 필터여재의 총 두께는 10 ~ 300 ㎛일 수 있다.
이때, 상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)에 맞닿는 섬유웹층(120a, 121a, 122a, 122a')의 일영역에는 상기 지지층(120b, 121b, 121b', 122b)의 적어도 일부가 용융 후 상기 섬유웹층의 일영역에 포함된 기공에 침투하여 형성된 융착부를 포함할 수 있다.
상기 융착부는 예를 들어, 도 2a와 같이 상기 섬유웹층(120a)의 일면에 지지층(120b)이 배치된 경우 상기 섬유웹층(120a) 및 지지층(120b)이 맞닿는 계면을 기준으로 섬유웹층(120a) 방향으로 형성될 수 있다. 또는, 도 2b와 같이 섬유웹층(121a)의 양면에 지지층(121b,121b')이 배치되는 경우 각각의 지지층(121b,121b')과 섬유웹층(121a)이 맞닿는 각 계면을 기준으로 섬유웹층 방향으로 형성될 수 있고, 이 경우 1개의 섬유웹(121a)의 내부에 2개의 융착부가 형성될 수 있다. 또는, 도 2c와 같이 상기 지지층(122b)의 양면에 섬유웹층(122a,122a')이 배치될 경우, 지지층(122b)의 양면과 맞닿은 각각의 섬유웹층(122a,122a') 방향으로 융착부가 형성되어 각 섬유웹층(122a,122a') 에 1개의 융착부가 형성될 수 있다. 이 경우 별도의 접착제 없이 지지층(122b) 및 섬유웹층(122a,122a' )이 부착될 수 있음에 따라서 피여과수의 여과과정 중 접착제가 용해되어 음용수를 오염시키는 문제를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 섬유웹층의 수직단면에서 두께방향을 기준으로 상기 융착부의 평균높이는 상기 섬유웹층 두께의 1/50 이상일 수 있다. 상기 융착부의 평균높이란 섬유웹층의 수직단면에서 섬유웹층과 지지층이 맞닿는 하나의 계면을 기준으로 측정된 융착부 높이의 평균을 의미하며, 도 2b와 같이 섬유웹층에 2개의 융착부가 있을 경우 융착부의 평균높이는 섬유웹층(121a)과 2개의 지지층(121b,121b') 중 어느 일지지층 간의 맞닿은 계면을 기준으로 형성된 어느 일융착부의 평균높이를 의미한다. 상기 융착부의 평균높이가 상기 섬유웹층 두께의 1/50 미만일 경우 상기 지지층 및 섬유웹층의 결합력이 약해져 상기 지지층 및 섬유웹층이 분리됨에 따라 여과효율이 저하될 수 있다.
또한, 바람직하게 상기 융착부의 평균높이가 상기 섬유웹층 두께의 1/50 ~ 1/25일 수 있다. 이때, 상기 융착부의 평균높이가 상기 섬유웹층 두께의 1/25를 초과할 경우 필터 여재를 통과하는 물의 이면수투과율이 낮아질 수 있다.
상술한 섬유웹층 및 이를 포함하는 필터여재는 공지된 방법을 통해 제조될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대한 제조방법을 특별히 한정하지 않는다. 다만, 본 발명의 일 실시에에 포함되는 필터여재(120)는 별도로 나노섬유를 제조한 후 이를 통해 섬유웹층을 제조한 뒤 필터여재(120)로 제조되는 비연속공정을 통해 제조되거나 나노섬유의 제조공정부터 필터여재(120)으로의 제조공정이 연속적인 연속공정을 통해 제조될 수 있다.
이때, 연속적 공정을 통해 필터여재(120)를 제조할 경우, 도 4와 같은 방사용액이 저장된 용액탱크(1)와 고전압 발생기(미도시)가 연결된 복수개의 방사노즐(11~14)이 다수 열/다수 행으로 배열된 방사팩(10)을 포함하는 전기방사장치를 통해 전기방사될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치는 도 5에 도시된 것과 같이 필터여재(120)에 의해 여과된 음용수의 소취 및 이물질 흡착을 위한 다공성 카본 필러(161) 및 상기 다공성 카본 필러(161)를 봉지한 봉지재(162)를 포함하는 카본계 여과부(160)를 더 구비할 수 있다.
상술한 필터여재(120)를 통해 1차로 피처리수를 여과시킨 음용수에는 상기 필터여재(120)로 여과되지 못하고 통과한 이물질이 포함되거나 또는 식수로 음용하기에 거부감이 있을 수 있는 냄새가 날 수 있음에 따라서 이러한 문제를 상기 카본계 여과부(160)를 통해 해결할 수 있다.
상기 카본계 여과부(160)는 휴대용 정수 파우치의 몸체 내부, 몸체에 구비되는 배출부의 내부 또는 연결부재를 통해 상기 배출부에 연결되어 몸체 외부에 구비될 수 있다.
먼저 카본계 여과부(160)가 휴대용 정수 파우치의 몸체 내부에 구비되는 경우에 대해 설명하면 상기 카본계 여과부(160)는 도 5a에 도시된 것과 같이 필터여재(120)의 외부면과 카본계 필러(161)가 직접 접촉하도록 일정 공간 내 카본계 필러(161)가 담지된 채로 봉지재(162)에 의해 봉지되어 구비될 수 있다. 또는 도 5b에 도시된 것과 같이 상기 카본계 여과부(160')는 필터여재(120)의 하단부에 몸체(110)에 맞닿는 외부면(C)이 접착된 상태로 구비되어 피처리수(A0)가 필터여재(120)에 의해 여과된 1차 여과수(A1)가 카본계 여과부(160')를 거쳐 음용수(A2)로 정수될 수 있다.
또한, 도 5c에 도시된 것과 같이 상기 카본계 여과부(160'')는 몸체에 구비된 배출부(140)의 내부에 구비될 수 있으며 이를 통해 필터여재(120)에 의해 여과된 1차 여과수가 카본계 여과부(160’’)를 거침과 동시에 음용될 수 있다.
상기 카본계 여과부(160, 160', 160", 1600)에 포함된 카본계 필러(161, 161', 161", 1610)는 통상의 다공성 탄소체의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 소취 및 여과능이 뛰어난 활성탄을 사용할 수 있다. 또한, 상기 카본계 필러(161, 161', 161", 1610)를 담지하는 봉지재(162, 162', 162", 1620)는 카본계 필러를 유출시키지 않고, 필터여재에 의해 여과된 1차 여과수의 유입 및 카본계 필러에 의해 여과된 여과수의 투과를 방해하지 않을 정도의 공경을 가진 다공성 부재의 경우 제한 없이 사용할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 정수 패키지는 용기 및 뚜껑을 포함하는 음료 저장용기(200) 내에 상기 휴대용 정수 파우치(100), 및 음용관(180)이 내장된 형태일 수 있다. 이에, 상기 휴대용 정수 파우치(100)로부터 정수된 음용수를 상기 음료 저장용기(200)에 담아 음용하거나 상기 음용관(180)을 직접 휴대용 정수 파우치(100)에 연결하여 음용수를 응용할 수도 있다.
상기 음용관(180)은 내부로 액체가 통과되는 일정한 길이를 가질 수 있다. 상기 음용관(200)의 일단은 상기 배출부(140)와 연결되고, 음용자의 흡입에 반응하여 상기 배출부(140)로부터 사용자가 액체를 음용할 수 있게 된다. 상기 음용관(180)은 플렉서블한 재질을 포함하여 제조될 수 있다. 음용관(180)을 플렉서블한 재질을 포함하여 제조할 경우, 음용관(180)의 휴대성이 향상된다. 이에, 상기 음용관(180)을 상기 배출부(140)와 연결된 상태로 휴대할 경우, 상기 휴대용 정수 파우치를 가방 등과 같은 별도의 수납 공간에서 따로 인출할 필요 없이 상기 음용관(180)만을 인출하여 음용이 가능하다.
상기 휴대용 정수 패키지는 카본계 여과부를 더 포함할 수 있다. 상기 카본계 여과부는 도 7에 도시된 바와 같이 음용관(180)의 일단 및 타단 사이에 배치될 수 있다. 이때, 휴대용 정수 파우치(100)의 배출부로부터 유입한 액체가 상기 카본계 여과부(161'')을 통해 2차 여과된다. 이에, 음용자가 더욱 정화된 액체를 음용할 수 있게 된다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 카본계 여과부는 도 8에 도시된 것과 같이 휴대용정수파우치(100) 몸체(110)의 배출부(140)에 결합될 수 있는 결합부재를 구비하고, 필터여재(120)에 의해 여과된 1차 여과수가 유입되는 1차 여과수 유입부(1110)를 포함하며, 카본계 여과부(1600)에 의해 여과된 2차 여과수가 배출되는 배출부(1200)를 포함하는 저장 몸체(1000)를 포함할 수 있고, 상기 카본계 여과부(1600)는 상기 저장몸체(1000) 내부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 배출부(1200)에 상기 음용관(180)이 결합될 수 있어서 음용자는 상기 카본계 여과부(1600)로부터 2차 여과된 액체를 직접 음용할 수도 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정수 파우치는 왼쪽에서 차례대로, 저장용기(200), 상기 저장용기(200)에 내장될 수 있는 정수 파우치(100), 카본계 여과부(160), 및 음용관(180)을 포함할 수 있다. 이때, 카본계 여과부(160)의 일단은 상기 정수 파우치(100)의 배출부(140)와 결합되고, 타단은 상기 음용관(180)의 일단에 연결되어 상기 배출부(140)로부터 배출된 액체를 2차 여과할 수 있다. 이때, 상기 카본계 여과부(160)와 상기 배출부(140) 또는 상기 음용관(180)은 억지끼움으로 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 여과된 액체가 새어나오지 않는 조건 하에 다양한 결합 방식을 통해 결합될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
먼저, 방사용액을 제조하기 위하여 섬유형성성분으로 폴리비닐리덴플루오라이드(Arkema사, Kynar761) 100 중량부에 대하여 폴리아크릴로니트릴(N-PAN, Dolan사, Mw:85,000)을 10중량부 혼합하고, 상기 섬유형성성분 12 g을 디메틸아세트아마이드 88g에 80의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 혼합용액을 제조했다. 이후, 상기 혼합용액을 상온으로 식힌 뒤 비이온성 에멀젼화제(대정화금, Tween80, 친수성-친유화성 비: 15)을 상기 섬유형성성분 100 중량부에 대해 3중량부로 포함시켜 방사용액을 제조하였다. 상기 방사용액을 전기방사장치의 용액탱크에 투입하고, 15㎕/min/hole의 속도로 토출하였다. 이때 방사 구간의 온도는 28, 습도는 40%를 유지하고, 콜렉터와 방사노즐팁 간 거리를 18㎝로 하고, 상기 콜렉터 상부에 지지층으로 융점이 125인 폴리에틸렌을 초부로 하고, 융점이 155인 폴리프로필렌을 심부로 하는 저융점 복합섬유로 형성되고, 두께가 190㎛이며, 평량이 40 g/m2인 부직포(남양부직포, CCP40) 를 배치시킨 후 고전압 발생기를 사용하여 방사 노즐 팩(Spin Nozzle Pack)에 40kV 전압을 부여함과 동시에 방사 팩 노즐 당 0.03MPa의 에어압력을 부여하여 부직포의 일면에 형성되고, PAN/PVDF 나노섬유로 형성되고, 섬도가 0.4㎛이고, 기공도가 87%이며, 공경이 0.4㎛, 평량이 6g/m2, 및 두께가 10㎛인 섬유웹을 제조하였다. 다음으로 상기 섬유웹에 잔존하는 용매, 수분을 건조시키기 위해 160의 온도로 열처리 한 후, 상기 부직포 및 나노웹에 185의 온도 및 1 kgf/cm2의 압력을 가해 캘린더링 공정을 실시하여 부직포 및 나노웹이 합지된 형태의 필터 여재를 제조했다.
<실시예 2 ~ 5>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 나노웹 및 부직포의 평량, 두께, 밀도 등이 하기 표 1과 같은 부직포를 이용하여 필터여재를 제조했다.
<비교예 1 ~ 2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 나노웹 및 부직포의 평량, 두께, 밀도 등이 하기 표 1과 같은 부직포를 이용하여 필터여재를 제조했다.
<실험예 -여과 효율 >
대장균 제균(2백만마리 기준)시험을 통해 여과 효율을 측정했다.
Figure PCTKR2016008977-appb-T000001
본 발명의 실시예 1~4에 의한 수처리 필터는 우수한 여과효율 및 이면수투과율을 나타냄을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (23)

  1. 피처리수가 유입되는 유입부 및 상기 피처리수가 여과된 음용수가 배출되는 배출부를 포함하는 파우치형 몸체; 및
    상기 몸체 내부로 유입된 피처리수를 담지 및 여과시키기 위하여 상기 몸체의 내부에 구비되고, 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 포함하는 파우치형 필터여재;를 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 필터여재의 외부면 중 적어도 개방된 일끝단부의 외부면이 몸체의 내부면에 고정된 휴대용 정수 파우치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파우치형 필터여재는
    나노섬유를 포함하는 섬유웹층의 일면 또는 양면에 적어도 일부 용융되어 열융착된 지지층을 더 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우치형 필터여재는 지지층을 더 포함하여 상기 지지층의 양면에 섬유웹층이 배치되며, 상기 지지층의 적어도 일부가 용융되어 상기 섬유웹층과 열융착된 휴대용 정수 파우치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 지지층은 부직포, 편물 및 직물 중 어느 하나 이상을 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 부직포, 편물 및 직물 중 어느 하나 이상은 폴리올레핀계 저융점 복합섬유 또는 폴리에스테르계 저융점 복합섬유를 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 지지층에 맞닿는 섬유웹층의 일영역에는 상기 지지층의 적어도 일부가 용융 후 상기 섬유웹층의 일영역에 포함된 기공에 침투하여 형성된 융착부를 포함하고,
    섬유웹층 두께방향을 기준으로 상기 융착부의 평균높이는 섬유웹층 두께의 1/50 이상인 휴대용 정수파우치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 섬유웹층 두께방향을 기준으로 상기 융착부의 평균높이는 섬유웹층 두께의 1/50 ~ 1/25 인 휴대용 정수파우치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터여재의 단면두께는 10 ~ 300 ㎛인 휴대용 정수 파우치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 섬유웹층의 두께는 5 ~ 20 ㎛이고, 평량은 1 ~ 10 g/㎡인 휴대용 정수 파우치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 섬유웹층은 기공도는 70 ~ 90%이고, 평균공경은 0.2 ~ 0.5 ㎛인 휴대용 정수 파우치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유의 직경은 0.3 ~ 0.7 ㎛인 휴대용 정수 파우치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 나노섬유는 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 포함하는 섬유형성성분 및 상기 섬유형성성분의 혼화성 및 제사성을 향상시키는 비이온성 에멀젼화제를 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 정수 파우치는 필터여재에 의해 여과된 음용수의 소취 및 이물질 흡착을 위한 다공성 카본 필러 및 상기 다공성 카본 필러를 봉지한 봉지재를 포함하는 카본계 여과부를 더 구비하는 휴대용 정수 파우치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 휴대용 정수 파우치는 몸체 내부 및 배출부의 내부 중 적어도 한 곳에 구비되는 내장형 카본계 여과부 또는 연결부재를 통해 상기 배출부에 연결되어 몸체 외부에 구비되는 외장형 카본계 여과부를 더 구비하는 휴대용 정수 파우치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 몸체 외부에 구비되는 상기 카본계 여과부는 재여과된 음용수가 배출되는 배출부를 더 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 필터여재에 의해 여과된 음용수를 흡음할 수 있도록, 상기 배출부의 일측에 결합되는 음용관을 더 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 음용관의 일단 및 타단 사이에 상기 음용관을 통해 흡읍되는 음용수 소취 및 이물질 흡착을 위한 다공성 카본 필러 및 상기 다공성 카본 필러를 봉지한 봉지재를 포함하는 카본계 여과부를 더 구비하는 휴대용 정수 파우치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 유입부는 몸체 일측의 적어도 일부분이 개방되어 형성되는 휴대용 정수 파우치.
  20. 피처리수가 유입되기 위하여 일측의 적어도 일부분이 개방되고, 피처리수가 담지되는 제1 영역 및 상기 피처리수가 여과된 음용수가 담지되고, 상기 피처리수가 여과된 음용수를 배출시키는 배출부가 구비된 제2 영역을 포함하는 파우치형 몸체; 및
    상기 몸체 내부에 구비되어 상기 제1 영역 및 제2 영역을 구획시키며, 나노섬유로 형성된 3차원 네트워크 구조의 섬유웹층을 포함하는 파우치형 필터여재;를 포함하는 휴대용 정수 파우치.
  21. 제1항 또는 제20항 중 어느 한 항의 휴대용 정수 파우치;
    음용관; 및
    상기 휴대용 정수파우치 및 음용관을 내부에 구비하는 용기 및 뚜껑을 포함하는 음료 저장용기;를 구비한 휴대용 정수 패키지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 음용관은 일단 및 타단 사이에 카본계 여과부를 더 포함하는 휴대용 정수 패키지.
  23. 제22항에 있어서,
    일단이 상기 휴대용 정수파우치와 결합되고, 타단이 상기 음용관과 결합되는 카본계 여과부를 더 포함하는 휴대용 정수 패키지.
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