[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102211659B1 - 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법 - Google Patents

항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102211659B1
KR102211659B1 KR1020130156323A KR20130156323A KR102211659B1 KR 102211659 B1 KR102211659 B1 KR 102211659B1 KR 1020130156323 A KR1020130156323 A KR 1020130156323A KR 20130156323 A KR20130156323 A KR 20130156323A KR 102211659 B1 KR102211659 B1 KR 102211659B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nonwoven fabric
antiviral
amine
polysulfone
filter cartridge
Prior art date
Application number
KR1020130156323A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150069786A (ko
Inventor
임수정
Original Assignee
도레이첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이첨단소재 주식회사 filed Critical 도레이첨단소재 주식회사
Priority to KR1020130156323A priority Critical patent/KR102211659B1/ko
Publication of KR20150069786A publication Critical patent/KR20150069786A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102211659B1 publication Critical patent/KR102211659B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/067—Tubular membrane modules with pleated membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/061—Manufacturing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/062—Tubular membrane modules with membranes on a surface of a support tube
    • B01D63/065—Tubular membrane modules with membranes on a surface of a support tube on the outer surface thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/14—Pleat-type membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107—Organic support material
    • B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213—Laminated layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/91—Bacteria; Microorganisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/04—Characteristic thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/48—Antimicrobial properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 박테리아 및 세균 등의 제거 효율을 가지면서도, 바이러스도 제거 가능하다는 장점이 있다.
나아가, 이상에서와 같은 본 발명은 높은 유량을 유지하면서도, 코어 내에서 발생하는 세균 증식 및 이에 따른 사용주기 감소 문제를 해소하는 필터카트리지를 제공할 수 있도록 한다.

Description

항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법{Good with Antiviral and antibacterial Filter cartridgeand method of manufacturing them}
본 발명은 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 박테리아 및 세균 등의 제거 효율을 가지면서도, 바이러스도 제거 가능한 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 물 속에는 천연유기물질(Natural Organic Matter; NOM)을 비롯한 수많은 이온성 물질, 화학물질이 존재하며 상수처리 과정에서 제거되지 않고 새로운 오염물질을 발생시키는 원인물질로 작용한다. 또한, 최근에는 염소소독으로 제거되지 않은 병원성 미생물에 대한 존재여부가 논란이 되고 있다. 바이러스(Virus), 크립토스포리디움(Crytosphoridium), 자이알디아(Giardia) 등으로 분류되는 병원성 미생물은 인체 및 동물의 분변을 통해 환경 중으로 배출되어 하수뿐 아니라 지표수와 지하수에도 존재한다. 바이러스는 0.02 ~ 0.09㎛, 박테리아는 0.4 ~ 14㎛, 폭 0.2 ~ 1.2㎛의 크기를 가지며 크립토스포리디움, 자이알디아 등 원생동물은 바이러스나 박테리아에 비해서는 비교적 큰 편이다. 바이러스의 경우 크기가 매우 작기 때문에 일반 여과에 의해서는 거의 처리되지 않으며 내성이 강한 시스트(Cyst)를 형성하여 물에서 수개월이상 안정적으로 살아있다. 현재 물 속의 미량오염물질을 제거하기 위하여 상수처리과정에서 고도응집처리 또는 활성탄 흡착, 막여과가 제시되고 있는데 최근 막을 사용한 정수처리공정에 대한 국가단위의 대규모 연구가 진행 중이다.
특히, 막 여과에 대해서는 최근에 많은 연구가 이루어져 고도정수처리 과정에서 실용화가 타진되고 있는데 아직까지도 경제적인 비용과 기술적인 문제로 인해 폭넓게 이용되지는 못하고 있다. 역삼투막(RO), 나노여과막(NF), 한외여과막(UF), 정밀여과막(MF)으로 분류되는 막을 비롯한 기존 필터들은 기공(pore)의 사이즈를 이용하여 물리적인 기작에 의거하여 물 중 오염 물질을 제거하는 시스템이다.
분리막의 오염물질제거에 대한 주된 메커니즘은 체분리(Sieve)효과, 즉 입자크기에 의한 제거가 적용되어 물속에 부유하고 있는 박테리아, 바이러스, 유기 오염물 등을 제거하여 주는 것이다. 상기 입자크기에 의한 제거 외에도 분리막 표면 전하에 따른 정전기적 흡착에 의해서도 수중의 미생물 등을 걸러주며, 이 방법은 적은 운전압력 대비 높은 투수율 및 높은 입자제거 성능으로 각광받으며 연구되고 있다.
종래의 수처리용으로 널리 사용되는 마이크로 섬유 필터는 여과 면적이 작고 정전기력이 없기 때문에 효율이 떨어진다는 단점이 있었으며, 멤브레인 필터는 여과 효율은 높으나 압력 손실이 크다는 단점이 있었다. 따라서, 마이크로 섬유 필터와 멤브레인 필터의 단점을 보완하기 위한 나노 사이즈의 기공을 가지는 섬유 필터에 정전기력을 부과함으로써 섬유 필터의 여과 효율을 증가시키고, 압력 손실을 감소시키는 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 종래기술에는 항바이러스 여재 제조를 위해 유리섬유를 기본여재로 두고, 유리섬유 제조시에 양전하를 띄는 무기화합물을 첨가하는 방식으로 제조하여 양전하 필터를 제조하고 이를 이용하여 바이러스를 흡착제거 하였다(대한민국 특허공개번호 10-2004-0101723). 그러나 이 기술은 유리섬유를 사용한다는 점에서 발암 등의 유해성 논란으로 수처리 공정의 적합성이 우려되는 문제점과 유리섬유를 사용하여 제조시 첨가되는 화합물에 의해 제품군에서 다양화가 되지 못한다는 문제점이 있었다.
다른 종래 기술로는 유기화합물로 양전하를 사용하여, 유리섬유가 아닌 폴리프로필렌 여재를 사용하여 여재 안정성을 높였으며, 후처리 코팅 방식에 의해 양전하 필터 여재를 제조하였다(일본공개특허번호 1994-015167). 그러나, 이러한 기술은 바이러스만 제거 가능할 뿐, 박테리아 및 세균 등을 제거하지 못하였을 뿐만 아니라, 유량 및 여과압력이 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 필터는 코어 내에서 세균이 증식하여, 사용주기가 짧다는 문제점이 있었으며, 이에 의해 잦은 교체로 인한 경제적 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 박테리아 및 세균의 제거능은 유지하면서, 나노사이즈의 바이러스도 제거할 수 있음으로써, 여과효율이 우수하면서도, 사용주기도 향상된 필터 카트리지를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재; 및 항균 코어;를 포함하는 것을 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합여재는 필터링(filtering) 방향으로 항바이러스 부직포의 일면에 상기 폴리술폰계 분리막이 적층되고, 상기 항바이러스 부직포는 단층 또는 다층일 수 있다. 그리고, 상기 항균코어는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 무기화합물; 및 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물; 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리프로필렌 항균코어일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 폴리술폰계 분리막은 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리알릴에테르술폰, 폴리페닐설폰 및 폴리에테르에테르케톤 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 폴리술폰계 중합체를 포함할 수 있으며, 상기 폴리술폰계 분리막은 평균공경이 0.1 ~ 5㎛ 및 평균두께 50 ~ 200㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 항균 코어는 수중의 박테리아, 세균과 같은 미생물의 번식을 억제하고 세균에 의한 기공 막힘 등을 방지하여 필터의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 항바이러스 부직포는 아민계 코팅층을 포함하며, 상기 항바이러스 부직포의 표면 전하는 표면전하가 15 ~ 80 mV 일 수 있으며, 상기 아민계 코팅층은 다관능성 아민 화합물을 포함하며, 상기 다관능성 아민 화합물은 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 항바이러스 부직포는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 셀룰로오스중 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 항바이러스 부직포는 평균섬도가 1 ~ 10㎛ 및 평균공경 1 ㎛ ~ 20 ㎛일 수 있으며, 상기 항바이러스 부직포는 평균두께 0.1 ~ 2㎜일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합여재는 평균중량이 50 ~ 500 g/㎡이고, 평균공경이 0.5 ㎛ ~ 2.0 ㎛이며, 수투과량 40 ~ 80 ㎖/cm2·min·bar일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 박테리아 제거성능이 6log 이상 및 바이러스 제거성능 3log이상인 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재를 절곡하여 원통형으로 접합한 후, 복합여재에 항균 코어를 열접합시킨 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합여재는 필터링(filtering) 방향으로 항바이러스 부직포의 일면에 상기 폴리술폰계 분리막이 적층되고, 상기 항바이러스 부직포는 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 항바이러스 부직포는 부직포의 표면 및 내부를 전처리하는 단계; 및 전처리한 부직포를 정전처리하는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 정전처리하는 단계는 전처리한 부직포를 아민계 고분자 용액으로 코팅처리하는 단계; 및 상기 코팅 처리한 부직포를 가교처리를 통해 부직포에 아민계 화합물을 고정화시키는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있으며, 상기 전처리하는 단계의 전처리는 코로나, 플라즈마, 하이드로차징(hydro-charging), 스퍼터, 프라이머, 화염처리 및 산처리 중에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 아민계 고분자 용액은 다관능성 아민 화합물을 포함하며, 상기 다관능성 아민 화합물은 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 고분자 수지; C1~C3의 알코올, 아세톤 및 정제수 중 1종 이상을 함유한 용매;를 포함할 수 있고, 상기 아민계 고분자 용액은 아민계 고분자 수지를 0.1~5 중량%의 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 가교처리는 자일렌디클로라이드, 트리메틸벤조일클로라이드, 벤젠디설포닐클로라이드 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 다관능성 할로겐 화합물; 및 톨루엔, 아세톤, N,N-디메틸아세트아미도 및 N-포름디메틸아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 용매;를 포함하는 유기용액에 코팅 처리한 부직포를 20℃ ~ 80℃에서 30분 ~ 2시간 동안 침지시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지는 박테리아 및 세균등의미생물 제거능력을 가지면서도, 나노사이즈의 바이러스도 흡착하여 제거하는 성능을 가진다.
나아가, 본 발명의 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지는 코어 내에서 발생하는 세균 증식 및 이에 따른 사용주기 감소 문제를 해소하고, 박테리아 및 수중 미생물을 보다 효과적으로 제거 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 필터 카트리지의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3 각각은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 필터 카트리지의 개략도로서, 도 3의 A-A의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합여재의 개략적인 단면도다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 복합여재의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 필터링(filtering) 방향은 도 4및 도5의 화살표 방향을 나타내며, 분리대상 물질이 유입되는 방향에서 유출되는 방향을 의미한다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래에는 복합소재를 유리섬유를 사용한다는 점에서 발암등의 유해성 논란이 있으며 수처리 공정에 사용에 적합성이 우려되는 문제점과 유리섬유를 사용하여 제조시 첨가되는 화합물에 의한 제품군이 다양화되지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 필터 카트리지의 수명주기가 짧아서 비경제적이라는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 한 측면에 따르면, 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재; 및 항균 코어;를 포함하는 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지를 제공함으로써, 종래의 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 항바이러스 및 제균능이 우수한 필터 카트리지를 제공한다.
본 발명의 필터 카트리지는 상기 복합여재를 절곡하여 원통형으로 접합한 후, 항균코어를 통상의 방법으로 열접합시키거나, 또는 항균코어와 복합여재를 열접합시킨 후, 절곡시켜서 항균코어 및 복합여재를 일체화시킬 수 있으며, 이와 같이, 복합여재와 항균 코어가 일체화된 일체형 필터 카트리지로 제조함으로써, 유량도 높을 뿐만 아니라, 항바이러스 및 제균이 동시에 가능하며, 긴 수명주기를 가지는 우수한 성능을 가지는 필터 카트리지를 제공할 수 있다.
구체적으로 도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 필터 카트리지의 단면도로써, 내부가 중공 상태인 항균코어를 설치하고 그 외측으로 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재가 감싸져 있는 일체형 필터 카트리지로 구성되어 있다. 도 2 및 도 3 각각은 상기 도 1의 단면도의 A-A 방향의 개략적인 단면도본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 필터 카트리지의 단면 개략도로써, 도 3은 복합여재와 항균코어가 일부분만 열접합된 형태이고, 도 2는 복합여재와 항균코어가 전체적으로 접합된 형태이다.
종래의 필터 카트리지는 코어 내에서 세균이 증식함으로써, 사용주기가 짧아 비경제적이라는 문제점이 있었던 반면에, 본 발명에서는 항균코어를 사용함으로써, 코어 내 세균의 증식을 억제하고, 바이오 파울링을 제거함으로써, 사용주기가 개선되고, 바람직하게는 15% 이상 사용주기가 증가될 수 있고, 더욱 바람직하게는 20% 이상 사용주기가 증가된 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 필터 카트리지는 박테리아 또는 바이러스만 제거가 가능했던 종래의 필터 카트리지와 달리 나노사이즈 크기의 바이러스와 박테리아 등의 미생물을 동시에 제거할 수 있으며, 또한, 높은 제거성능으로 바이러스 및 박테리아를 제거할 수 있다. 본 발명의 필터 카트리지는 박테리아의 제거성능이 6log 이상 및 바이러스 제거성능 3log 이상일 수 있으며, 바람직하게는 박테리아의 제거성능이 6.5log 이상 및 바이러스 제거성능 3.5log 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 박테리아의 제거성능이 7log 이상 및 바이러스 제거성능 4.0log 이상일 수 있는 바, 박테리아 및 바이러스를 동시에 제거할 수 있는 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지를 제공할 수 있다.
본 발명의 구성 중 하나인 항균코어(303)에 대해 설명한다.
본 발명의 항균코어는 물속에 번식, 발육하려는 세균의 발육을 억제하고 냄새를 없애주는 항균작용과 바이오 파울링을 억제하는 작용을 한다.
본 발명의 항균코어는 항균소재로서, 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe) 및 망간(Mn) 중 선택된 1종 이상을 함유한 무기화합물; 및 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물; 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은 및 알루미늄 중 1종 이상을 포함하는 것이 항균 특성을 고려할 때 좋다. 그리고, 상기 항균코어는 폴리프로필렌을 기재로 하는 폴리프로필렌 항균코어일 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기 항균코어는 제균 제균성능이 98% 이상, 바람직하게는 99.99%일 수 있다.
다음으로 복합여재(300)에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
본 발명의 필터 카트리지를 구성하는 복합여재는 필터링(filtering) 방향으로 항바이러스 부직포(302)의 일면에 상기 폴리술폰계 분리막(301)이 적층된 형태로서, 상기 항바이러스 부직포는 단층 또는 다층일 수 있으며, 다층일 경우, 상기 항바이러스 부직포는 바람직하게는 2층 ~ 5층을 포함할 수 있으며, 층이 많아질수록 수투과도는 다소 낮아질 수 있으나, 여과효율은 향상될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복합여재는 평균중량이 50 ~ 500 g/㎡일 수 있고, 바람직하게는 평균중량이 100 ~ 300 g/㎡일 수 있고, 평균공경이 0.5 ㎛ ~ 2.0 ㎛일 수 있으며 바람직하게는 0.5 ㎛ ~ 1.2 ㎛일 수 있으며, 이때, 복합여재의 평균중량이 50 g/㎡ 미만이면, 바이러스 흡착 부분이 적어 바이러스 제거 성능 감소한 문제가 있을 수 있고, 500 g/㎡를 초과하면, 전처리시에 부직포 내부에 처리가 잘 되지 못하는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 평균공경이 0.5㎛ 미만이면, 유량 감소한 문제가 있을 수 있고, 2.0 ㎛를 초과하면, 바이러스 제거 성능 감소한 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 성분인 복합여재를 구성하는 폴리술폰계 분리막(301)에 대하여 자세하게 설명하면 아래와 같다.
본 발명에 있어서, 폴리술폰계 분리막(301)은 박테리아 및 세균 등을 제거하는 역할 및 마이크로 크기를 가지를 입자를 제거하는 역할을 하며, 바람직하게는 0.2 ㎛ ~ 20 ㎛의 미생물 등을 제거할 수 있다.
본 발명의 폴리술폰계 분리막은 통상적인 제조방법을 통해 제조된 폴리술폰계 분리막일 수 있으며, 그 제조방법 역시 통상적으로 당업자들이 제조할 수 있는 방법이라면 무관하다. 그리고 폴리술폰계 분리막의 두께는 50 ㎛ ~ 200 ㎛일 수 있으며, 평균두께가 50 ㎛ 미만이면, 사용주기 감소한 문제가 있으며, 평균두께가 200 ㎛를 초과하면, 차압발생에 의한 효율 감소하는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 폴리술폰계 분리막의 형태는 대칭막, 비대칭막 등을 모두 포함할 수 있으며, 이 뿐만 아니라 평막 또는 중공사도 포함될 수 있다.
그리고, 본 발명에 있어서, 상기 폴리술폰계 분리막은 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리알릴에테르술폰, 폴리페닐설폰 및 폴리에테르에테르케톤 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 폴리술폰계 중합체로 제조된 것일 수 있다.
상기 폴리술폰계 분리막은 통상적인 제조방법을 통해 제조된 폴리술폰계 분리막일 수 있으며, 바람직하게는 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명의 풀리술폰계 분리막은 지지체 상에, 폴리술폰계 중합체, 친수성 기공조절제 및 잔량의 용매로 이루어진 고분자 용액을 캐스팅하여 막을 형성하는 제1공정; 상기 형성된 막에 온도 20℃ ~ 60℃ 및 습도 30% ~ 80%로 유지된 공기분사에 의해 막의 상층부에 기공을 형성하는 제2공정; 및 상기 제 2공정 이후, 응고조에 침지하여 상기 지지체로부터 막을 박리시키는 제3공정;을 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
상기 제1공정에 사용되는 지지체는 금속소재이며, 상기 금속소재 특성상, 그 표면온도는 8℃ ~ 12℃일 수 있고, 지지체의 바람직한 일례로는 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 구리합금 등일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 용액은 폴리술폰계 중합체 8 ~ 40 중량%, 친수성 기공조절제 10 ~ 20 중량% 및 잔량의 용매로 이루어질 수 있으며, 상기 고분자 용액의 친수성 기공조절제는 내부 기공을 형성하는 역할을 하며, 상기 친수성 기공조절제는 용매와 잘 혼합되는 것이라면 사용 가능하며, 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 및 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 중량평균분자량 10,000 내지 100,000을 갖는 폴리비닐피롤리돈을 친수성 기공조절제로서 사용할 수 있다.
그리고, 상기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아마이드, 디메틸설폭사이드 및 디메틸아세트아마이드 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 이때, 용매의 함량은 전체100중량%에서 상기 조성함량을 제외한 잔량이 사용될 수 있다. 또한, 상기 고분자 용액에는 에틸렌글리콜 및 글리세롤을 포함하는 글리콜류; 에탄올 및 메탄올을 포함하는 알코올류; 및 아세톤을 포함하는 케톤류;로 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 첨가제를 더 혼합할 수 있다.
한편, 고분자 용액을 캐스팅할 때에는, 막의 두께는 100 ㎛ ~ 130 ㎛가 되도록 캐스팅하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2공정은 형성된 막에 기공을 형성하는 단계로서, 제2공정에서 형성되는 막 상층부의 기공크기는 평균직경이 0.01 ㎛ ~ 1.0 ㎛이며, 상기 상층부를 제외한 막의 하층부의 기공크기가 평균직경 0.45 ㎛ ~ 10 ㎛일 수 있다.
구체적으로, 상층부에 기공 형성하는 조건은 공기분사온도 20℃ ~ 60℃ 및 습도 30% ~ 80%로 유지된 조건하에서 1 ~ 20 m/min의 속도로 공기를 분사시켜 기공을 형성할 수 있으며, 이때 공기 노출시간은 5초 내지 10분 동안 수행될 수 있는데, 만약 상기 공기분사속도가 1 m/min 미만이면, 공정 컨트롤의 문제가 있고, 20 m/min를 초과하는 속도로 수행되면, 막 표면에 흠집을 발생하여 기공형성에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 공기분사시의 공기 노출시간이 5초 미만이면, 표면의 기공형성이 미흡하므로, 응고시키기 위한 체류시간을 충분하게 제어하도록 하는 것이 바람직하며, 공기노출시간이 10분을 초과하면, 막의 외관이 좋지 않아져 바람직하지 않다.
상기 공기분사에 의해 형성되는 폴리술폰계 분리막 상층부의 기공크기는 평균직경 0.01 ㎛ ~ 1.0 ㎛이며, 폴리술폰계 분리막 하층부의 기공크기는 평균직경 0.45 ㎛ ~ 10 ㎛일 수 있으며, 하층부의 기공형성은 지지체 상에 고분자 용액을 캐스팅할 때, 지지체와 고분자 용액간의 온도차에 의해 기공이 형성될 수 있다. 이때, 지지체는 금속소재의 특성상 그 표면온도가 8℃ ~ 12℃이며, 이때, 지지체의 온도가 8℃ 미만으로 지나치게 낮으면, 접촉하는 고분자 용액간의 온도차가 커져 균일한 도포가 어려워 막형성을 어려우며, 반면에 12℃로 높게 유지되면, 고분자용액간의 온도차가 작아져 열유도상전이법에 의한 기공의 구조를 조절하기 비효율적이다. 따라서 상기 지지체 상에 캐스팅되는 고분자 용액의 온도는 상기 지지체 온도보다 높은 온도로 유지하되, 바람직하게는 35℃ 내지 60℃를 유지할 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 폴리술폰계 분리막 제조방법에 의해 상층부의 기공크기는 평균직경 0.01 ㎛ ~ 1.0㎛이고, 하층부의 기공크기는 평균직경 0.45 ㎛ ~ 10 ㎛로서, 비대칭구조의 폴리술폰계 분리막을 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 복합여재를 구성하는 항바이러스 부직포(302)에 대해 자세하게 설명한다.
본 발명에 있어서, 상기 항바이러스 부직포는 바이러스를 흡착하여 제거하는 역할을 하는 것으로서, 바람직하게는 20 nm ~ 90 nm 크기인 바이러스를 흡착 제거할 수 있으며, 휴믹산 등 유기오염원을 흡착 제어하여 바이오 파울링을 제거할 수 있다.
항바이러스 부직포는 통상적으로 사용하는 것이면 적용가능하며, 바람직하게는 케미컬본딩부직포(Chemical Bonding), 써멀본딩부직포(Thermal Bonding), 에어레이부직포(Air Ray), 습식부직포(Wet Ray), 니들펀칭부직포(Needle Punching), 스판레스(수류결합법-Water zet), 스판본드(Spun Bond), 멜트블로운(Melt Blown) 및 스티치본드(Stitch Bond) 중에서 선택되는 어느 하나의 형태일 수 있다.
본 발명의 상기 항바이러스 부직포를 구성하는 섬유는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 셀룰로오스 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 부직포를 구성하는 섬유의 평균섬도는 1 ~ 10 ㎛ 및 평균공경 1 ㎛ ~ 20 ㎛일 수 있다. 만약, 부직포를 구성하는 섬유의 평균섬도가 1 ㎛ 미만이면, 여과시 차압 발생에 따른 유량 감소하는 문제가 있을 수 있고, 10 ㎛를 초과하면, 다공도가 떨어져 여과효율이 감소하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 평균공경이 1 ㎛ 미만이면, 유량 감소한 문제가 있으며, 20 ㎛를 초과하면, 바이러스 제거성능이 감소하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 항바이러스 부직포는 아민계 코팅층을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 항바이러스의 부직포 내부 및 외부에 아민계 코팅층을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 항바이러스 부직포를 구성하는 섬유에 아민계 코팅층이 형성되어 있을 수 있다. 이와 같이 아민계 코팅층을 형성된 항바이러스 부직포는 부직포의 다공 내부 및 외부에 양전하를 나타내는 정전기적 성질을 가질 수 있게 되어 바이러스 제거율이 크게 향상된다. 그리고, 상기 아민계 코팅층은 다관능성 아민 화합물을 포함하며, 상기 다관능성 아민 화합물은 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 항바이러스 부직포의 표면전하는 양전하를 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 표면전하가 15 mV ~ 80 mV 일 수 있다. 이는 부직포의 표면전하가 양전하를 나타냄으로써, -10 mV ~ -40 mV음전하를 나타내는 바이러스를 흡착하여 포집할 수 있게 되는데, 만약 부직포의 표면전하가 15 mV 미만이면, 바이러스 흡착능이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 80 mV를 초과하여도 바이러스 흡착능은 유사하나, 공정시 높은 표면전하를 나타내기 위한 반응시간 및 농도 증가에 의한 생산비용 증가한 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 표면전하는 Anton Parr 사의 Surpass 모델을 사용하여 흐름전위를 측정하여 하기 수학식 1에 의해 계산된 방법에 의거하여 측정할 수 있는데, 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[수학식 1]
??
Figure 112013114857712-pat00001
상기 수학식 1에 있어서, ζ: 제타전위(mV), dU :흐름전위(streaming potential) 변화, dp : 압력(pressure)변화, η : 전해질 점도, ε : 전해질의 기본유전율, ε0 : 전해질의 유전체상수, Kb : 전해질의 전기전도도이다.
그리고, 상기 항바이러스 부직포는 평균두께가 0.1㎜ ~ 2㎜일 수 있으며, 만약 평균두께가 0.1㎜ 미만이면, 바이러스 흡착 경로가 짧아서 제거효율이 감소한 문제가 있으며, 2㎜를 초과하면, 여과시 차압발생으로 유량이 감소한 문제가 있을 수 있다.
이러한, 항바이러스 부직포를 제조하는 방법에 대하여 설명하면 아래와 같다.
본 발명의 복합여재를 구성하는 항바이러스 부직포는 부직포의 표면 및 내부를 전처리하는 단계; 및 상기 전처리한 부직포를 정전처리하는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
상기 전처리하는 단계는 코팅을 위한 친수화 처리하는 역할을 하며, 코로나, 플라즈마, 하이드로차징(hydro- charging), 스퍼터, 프라이머, 화염처리 및 산처리 중에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명의 전처리하는 단계는 부직포의 표면뿐만 아니라 부직포의 구성하는 섬유, 즉 부직포의 내부에도 전처리할 수 있다. 그리고, 전처리하는 단계의 부직포는 앞서 설명한 바와 동일하다.
그리고, 상기 정전처리하는 단계는 항바이러스 부직포의 표면 및 내부에 양전하를 나타낼 수 있도록 처리하여 음전하를 가지는 바이러스를 흡착하여 제거할 수 있도록 하는 것으로서, 상기 정전처리하는 단계는 상기 전처리한 부직포를 아민계 고분자 용액으로 코팅처리하는 단계; 및 상기 코팅처리한 부직포를 가교처리를 통해 부직포에 아민계 화합물을 고정화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 코팅처리하는 단계의 아민계 고분자 용액은 아민계 고분자 수지; 및 용매;를 포함할 수 있으며, 아민계 고분자 용액은 아민계 고분자 수지를 0.1 ~ 5 중량%의 포함할 수 있는데, 만약 아민계 고분자 수지가 0.1중량% 미만이면, 바이러스 제거 효과가 감소한 문제가 있을 수 있고, 5중량%를 초과하면, 부직포 섬유에 고르게 코팅되지 않고 필름화되어 다공성을 떨어뜨리는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 아민계 고분자 수지는 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 다관능성 아민 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 용매는 통상적으로 사용 가능한 것을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 C1~C3의 알코올, 아세톤 및 정제수 중 1종 이상을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 코팅처리하는 단계의 코팅은 딥 코팅, 스페레이 코팅, 바코팅 및 롤코팅 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 딥 코팅을 수행할 수 있고, 딥 코팅은 온도는 50℃ ~ 60℃ 하에서 전처리한 부직포를 아민계 고분자 용액에 1분 ~ 60분 동안 침지시켜 수행할 수 있다.
다음으로 상기 고정화시키는 단계는 코팅처리한 부직포에 가교처리하여 아민계 화합물을 고정화시키는 것으로서, 이는 코팅성분인 아민계 화합물이 수 처리 및/또는 물과 접촉할 때, 탈리되는 것을 방지하게 위하여 수행하는 것으로서, 이러한 고정화를 통해 본 발명의 필터 카트리지의 수명 연장, 안정적 양전하 특성 유지를 가능하게 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 가교처리는 자일렌디클로라이드, 트리메틸벤조일클로라이드, 벤젠디설포닐클로라이드 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 다관능성 할로겐 화합물; 및 톨루엔, 아세톤, N,N-디메틸아세트아미도 및 N-포름디메틸아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 용매;를 포함하는 유기용액에 코팅처리한 부직포를 20℃ ~ 80℃에서 30분 ~ 2시간 동안 침지시켜서 수행할 수 있다. 이때, 온도가 20℃ 미만이면 가교반응이 잘 일어나지 않아서 아민계 화합물이 탈리되는 문제가 있을 수 있고, 80℃를 초과하면, 용매 증발에 따른 위험성 증가와 추가 반응설비를 설치하여 생산설비 추가 설치에 따른 비용 증가 문제가 있을 수 있다. 그리고, 침지시간이 30분 미만이면, 가교 반응이 잘 일어나지 않아 아민계 화합물이 탈리되는 문제가 있을 수 있고, 2시간을 초과하면, 생산성 감소한 문제가 있을 수 있다.
한편, 상기 부직포를 가교처리한 단계 이후에는 중화, 세척 및 건조 중 선택되는 어느 하나 이상의 단계를 더 수행할 수 있으며, 중화, 세척 및 건조는 통상적으로 사용하는 방법으로 수행될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 필터 카트리지를 구성하는 복합여재를 제조하는 방법에 대해 설명하면, 앞서 설명한 폴리술폰계 분리막의 일면에 항바이러스 부직포를 적층시키는 방법으로는 통상적으로 사용가능한 방법으로 가능하며, 바람직하게는 크로스 적층(수평 적층) 및 버티컬 적층(수직 적층) 중 선택된 1종 이상의 방법으로 적층시켜 제조할 수 있다.
그리고 항바이러스 부직포는 단층 또는 다층으로 적층시킨 것을 사용할 수 있는데, 항바이러스 부직포를 다층 적층시키는 방법도 통상적으로 사용 가능한 방법으로 가능하며, 바람직하게는 크로스 적층한 방법으로 수행할 수 있으며, 적층 후에는 압축하는 공정을 더 수행할 수 있다
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[ 실시예 ]
실시예 1
(1) 폴리술폰계 분리막 제조
폴리술폰 고분자 13 중량%를 디메틸아세트아마이드 65 중량%에 녹인 후 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200) 12 중량% 및 폴리비닐피롤리돈 10 중량%를 첨가한 후, 50℃의 물욕조(water bath)에서 12시간 이상 교반하여 고분자 용액을 제조하였다.
다음으로, 상기 고분자 용액을 10℃의 스테인리스 스틸 지지체 상에 두께가 110㎛ 되도록 1.5 m/min 속도로 균일하여 코팅하였다. 다음으로, 온도 범위 20℃ ~ 65℃, 습도 범위 30% ~ 80% 구배 장치를 이용하여 공기에 노출시켜 코팅된 고분자 용액을 처리하여 표층부(상층부)의 기공을 형성시키고, 이소프로필알코올 및 물의 조성비가 10:90의 중량비로 일정하게 유지되어 있는 혼합용액이 들어있는 응고조에 침지하여 고화시켰다.
다음으로, 막을 지지체로부터 박리시키고, 수세조에서 막 내부에 함유되어 있는 잔여 용매성분을 추출하고, 80℃의 공기로 건조시켜 약비대칭 폴리술폰계 분리막을 제조하였다.
제조된 폴리술폰계 분리막의 평균공경은 0.5㎛(상층부: 0.45 ㎛, 하층부 0.65 ㎛), 두께 110㎛ 특성을 지니며, 투수량은 55 ㎖/cm2·min·bar이고, 표면전하는 -5 mV이다.
(2) 항바이러스 부직포 제조
폴리프로필렌 멜트브로운 부직포(제작, 웅진케미칼, 중량 30g/㎡, 두께 100㎛, 섬도 2.5㎛, 공경 20㎛)에 워터젯을 이용하여 35bar로 분사압을 조절하여 2m/min 속도로 물분사하여 표면 및 내부를 전처리하였다. 그리고 폴리에틸렌아민 고분자(중량평균분자량 70,000) 0.5 중량% 포함한 수용액에, 전처리한 부직포를 25℃에서 1시간 동안 침지시켰다(:정전처리 단계). 이후 닙롤을 이용하여 여재의 잔여 용매를 제거한 후, 0.5 중량% 자일렌디클로라이드 유기 용액(용매는 톨루엔을 사용)에 1시간 침지(:가교처리 단계)한 후, 세척 건조하였다.
(3) 복합여재 제조
상기 폴리술폰계 분리막의 일면에 상기 항바이러스 부직포를 크로스 방식을 이용하여 1층 적층시켜서 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재를 도 4와 같은 형태로 제조하였다.
(4) 필터 카트리지 제조
상기 제조한 복합여재를 절곡하여 원통형으로 접합한 다음, 은(Ag)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어에 열접합시켜 장착하는 공정을 통해서 도 3과 같은 형태의 필터 카트리지를 제작하였다.
실시예 2
은(Ag)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어 대신에 알루미나(Al)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제작하였다.
실시예 3
은(Ag)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어 대신에 폴리에틸렌이민을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터카트리지를 제작하였다.
실시예 4
은(Ag)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어 대신에 아연(Zn)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제작하였다.
실시예 5
항바이러스 부직포 제조시, 전처리 단계를 코로나에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제작하였다.
이때, 코로나는 전극과 부직포(표면여재) 거리를 5mm로 유지하고 input volt 215V, output load 4.5A, pulse 286 m/min 설정하여 처리하였다.
실시예 6
항바이러스 부직포 제조시, 전처리 단계를 플라즈마로 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여필터 카트리지를 제작하였다.
이때, 플라즈마 조건은 헬륨가스 4L/min, 산소가스 20L/min의 유속으로 주입하였으며, 플라즈마 장치 내에서 저온유도 플라즈마 처리를 하여 방전처리하였고, 상기 방전처리 속도는 30 mm/sec로 수행하였다.
실시예 7
항바이러스 부직포 제조 시, 가교처리단계를 50℃에서 30분간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였다.
실시예 8
항바이러스 부직포 제조시, 폴리프로필렌멜트브라운 부직포 대신에 폴리에틸렌테레프탈레이트 멜트브라운 부직포를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였다.
실시예 9
항바이러스 부직포 2개를 크로스 방식으로 합지한 후, 이를 폴리술폰계 분리막의 일면에 적층시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였으며, 복합여재의 단면도를 도 5에 나타내었다.
비교예 1
은(Ag)을 함유한 폴리프로필렌 항균 코어 대신에 일반 폴리프로필렌 코어를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였다.
비교예 2
항바이러스 부직포 제조 시, 정전처리 하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였다.
비교예 3
폴리술폰계 분리막을 제조하지 않고, 폴리프로필렌 멜트브로운 부직포만을 실시예 1과 동일하게 실시하여 필터 카트리지를 제조하였다.
비교예 4
항바이러스 부직포를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 항균코어 및 폴리술폰계 분리막으로 구성된 필터 카트리지를 제조하였다.
실험예 : 성능 실험
상기 실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 4 에서 제조된 필터 카트리지의 성능을 측정하였다.
(1)박테리아 제거성능
상기 필터 카트리지를 1bar 정압에서 8.2×107 CFU/㎖로 희석한 슈도모나스디미누타(pseudomonas diminuta) 용액을 투과시켜 제거성능을 평가하였다.
(2) 바이러스 제거성능
상기 필터 카트리지를 1bar의 정압에서 PFU/㎖(PFU : plaque forming units)단위로 6×105 PFU/㎖로 희석한 바이러스(MS2 phage) 용액을 투과시켜 제거성능을 평가하였다.
(3) 누적정수량
상기 필터 카트리지를 초기 2 L/min 속도로 수돗물을 24 시간 통수하면서, 107 ~ 108 CFU/㎖ 농도의 박테리아 및 104 ~ 105 PFU/㎖ 농도의 바이러스 조제수 1L를 6시간 마다 주입하면서, 누적된 정수량을 측정하였다.
누적정수량은 동일한 시간과 유압에서 총 정수되는 량을 측정한 것으로서, 필터 카트리지의 처리 유량이 증가되는 것은 필터의 사용주기가 증가함을 의미한다.
구분 박테리아 제거성능 (log) 바이러스 제거성능(log) 초기 유량
(LPM)		 누적정수량(L)
실시예 1 7.0 4.0 2.2 2,400
실시예 2 7.5 4.3 2.2 2,490
실시예 3 7.0 4.4 2.4 2,670
실시예 4 6.8 3.5 2.2 2,230
실시예 5 6.6 3.9 2.5 2,380
실시예 6 6.9 3.2 2.2 2,280
실시예 7 7.5 4.8 2.5 2,720
실시예 8 6.5 3.3 2.5 2,800
실시예 9 7.5 4.8 1.8 2,100
비교예 1 6.3 3.4 2.2 2,100
비교예 2 6.5 0 2.2 2,100
비교예 3 1.7 3.8 2.4 2,300
비교예 4 7.0 0.2 2.8 2,700
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 실시예1 ~ 실시예 4의 필터 카트리지는 항균코어의 재질에 따라, 제거성능 및 유량 등이 차이가 발생하나, 항균코어를 사용하지 않는 비교예 1과 비교할 때, 적게는 6%에서 많게는 27% 누적유량이 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 전반적인 박테리아 및 바이러스 제거성능이 실시예가 더 우수한 경향을 보였다.
그리고, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 4의 무기물질을 포함하는 항균코어를 사용하는 거와 달리 유기물질을 포함하는 항균코어를 사용하는 실시예 3에서는 초기 유량 및 누적정수량, 바이러스 제거성능이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 5 ~ 실시예 8는 항바이러스 부직포 제조시, 조건을 달리하여 그 영향을 분석하였었는데, 실시예 5 및 실시예 6에서 기존 정전처리와는 다르게 코로나 및 플라즈마 정전처리를 각각 실시한 결과, 초기 유량은 동등 또는 증가하나, 박테리아, 바이러스 제거성능 및 누적정수량이 감소하는 결과를 보인다. 정전처리 효율이 저하됨에 따라, 제거성능이 감소되며, 이에 따라, 누적유량도 감소된 것으로 보인다. 반면, 비교예 2에서 정전처리를 하지 않았을 때는 양전하 물질이 제대로 코팅되지 않아 바이러스 제거성능이 거의 없음을 확인할 수 있다. 정전처리가 항바이러스 부직포 제조에 필요한 공정임을 확인할 수 있다.
부직포의 재질을 PET 멜트브라운 부직포를 사용한 실시예 8의 경우, PP 멜트브라운 부직포를 사용한 실시예 1 보다 바이러스 제거성능이 약간 감소하나, 유량 및 누적유량은 증가하는 경향을 보였다. 또한, 실시예 9에서 항바이러스 부직포를 2장 적층함에 따라, 초기 유량 및 누적유량이 감소하지만, 제거성능 향상되는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
그리고, 항바이러스 부직포를 사용하지 않은 비교예 4의 경우, 유량이 크게 증가하나, 바이러스 제거성능이 매우 크게 저하되어, 실질적으로 바이러스 제거 효과가 거의 없었다. 그리고, 폴리술폰계 분리막을 사용하지 않은 비교예 3의 경우, 비교예 4와는 반대로 바이러스 제거성능은 우수하나, 박테리아 제거성능이 매우 크게 저하되는 문제가 있었다.
300 : 다공성복합여재 301 : 폴리술폰계 분리막
302 : 항바이러스 부직포 401 : 항균코어
500 : 필터 카트리지

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 평균공경 0.1 ~ 5㎛ 및 평균두께 50 ~ 200㎛인 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재; 및 폴리프로필렌 항균 코어;를 포함하며,
    상기 복합여재는 필터링(filtering) 방향으로 단층 또는 다층의 항바이러스 부직포의 일면에 상기 폴리술폰계 분리막이 적층되고,
    상기 항바이러스 부직포는 전처리한 부직포의 내부 및 외부에 아민계 코팅층을 형성시킨 것이며,
    상기 아민계 코팅층은 다관능성 아민 화합물을 포함하고,
    상기 폴리프로필렌 항균코어는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe) 및 망간(Mn) 중 선택된 1종 이상을 함유한 무기화합물; 및 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물; 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 복합여재는 평균중량 50 ~ 500 g/㎡, 평균공경 0.5 ~ 2.0㎛ 및 수투과량 40 ~ 80 ㎖/cm2·min·bar이고,
    상기 복합여재는 단면이 절곡된 원통형이며, 상기 복합여재의 절곡 부위와 항균 코어가 열접합된 형태의 필터 카트리지로서, 박테리아 제거성능이 6log 이상 및 바이러스 제거성능 3log 이상인 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 폴리술폰계 분리막은 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리알릴에테르술폰, 폴리페닐설폰 및 폴리에테르에테르케톤 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 폴리술폰계 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서, 상기 아민계 코팅층은 다관능성 아민 화합물을 포함하며,
    상기 다관능성 아민 화합물은 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 항바이러스 부직포는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 및 셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 항바이러스 부직포는 평균섬도가 1 ~ 10㎛ 및 평균공경 1 ~ 20㎛인 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지.
  9. 제2항에 있어서, 상기 항바이러스 부직포는
    평균두께 0.1 ~ 2㎜인 것을 특징으로 하는항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 평균공경 0.1 ~ 5㎛ 및 평균두께 50 ~ 200㎛인 폴리술폰계 분리막을 포함하는 복합여재를 절곡하여 원통형으로 접합한 다음, 상기 복합여재의 절곡 부위와 폴리프로필렌 항균 코어를 열접합시켜서 제조하며,
    상기 복합여재는 필터링(filtering) 방향으로 단층 또는 다층의 항바이러스 부직포의 일면에 상기 폴리술폰계 분리막이 적층되고,
    상기 항바이러스 부직포는 부직포의 표면 및 내부를 전처리하는 단계; 및 전처리한 부직포를 정전처리하는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조한 것이고,
    상기 정전처리하는 단계는 전처리한 부직포를 아민계 고분자 용액으로 코팅처리하는 단계; 및 상기 코팅 처리한 부직포를 가교처리를 통해 부직포에 다관능성 아민 화합물을 포함하는 아민계 화합물을 고정화시키는 단계;를 포함하는 공정을 거쳐서 제조한 것이며,
    상기 폴리프로필렌 항균코어는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe) 및 망간(Mn) 중 선택된 1종 이상을 함유한 무기화합물; 및 폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 화합물; 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 복합여재는 평균중량 50 ~ 500 g/㎡, 평균공경 0.5 ~ 2.0㎛ 및 수투과량 40 ~ 80 ㎖/cm2·min·bar인 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 전처리하는 단계의 전처리는 코로나, 플라즈마, 하이드로차징(hydro- charging), 스퍼터, 프라이머, 화염처리 및 산처리 중에서 선택된 1종 이상의 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지 제조방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 아민계 고분자 용액은
    폴리에틸렌이민, 디에틸렌트리아민, 피페라진, 디메틸렌피페라진 및 디페닐아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 아민계 고분자 수지; 및
    C1~C3의 알코올, 아세톤 및 정제수 중 1종 이상을 함유한 용매;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지 제조방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 아민계 고분자 용액은 아민계 고분자 수지를 0.1 ~ 5 중량%의 포함하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지 제조방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 가교처리는
    자일렌디클로라이드, 트리메틸벤조일클로라이드, 벤젠디설포닐클로라이드 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 다관능성 할로겐 화합물; 및 톨루엔, 아세톤, N,N-디메틸아세트아미도 및 N-포름디메틸아민 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 용매;를 포함하는 유기용액에 코팅 처리한 부직포를 20℃ ~ 80℃에서 30분 ~ 2시간 동안 침지시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 항바이러스 및 제균이 우수한 수처리용 필터 카트리지 제조방법.
KR1020130156323A 2013-12-16 2013-12-16 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법 KR102211659B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156323A KR102211659B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156323A KR102211659B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150069786A KR20150069786A (ko) 2015-06-24
KR102211659B1 true KR102211659B1 (ko) 2021-02-02

Family

ID=53516820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130156323A KR102211659B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102211659B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102539540B1 (ko) * 2016-03-31 2023-06-01 도레이첨단소재 주식회사 다층형 카트리지 필터 및 이를 포함하는 직수형 정수기
KR101958284B1 (ko) * 2017-05-29 2019-07-02 이옥재 유량계를 구비한 급수전 직결식 바이러스 시료 채수장치
KR102196480B1 (ko) * 2019-02-11 2020-12-29 울산과학기술원 파우더 플라즈마 처리장치
CN110330651B (zh) * 2019-06-12 2020-05-01 扬州清研高分子新材料有限公司 一种制备聚醚砜的方法
WO2021242020A1 (ko) * 2020-05-29 2021-12-02 다윈그룹(주) 이온 코팅을 통한 항균 및 항바이러스 효능을 가진 필터 제조 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100233048A1 (en) * 2007-02-09 2010-09-16 Donaldson Company, Inc Combination filter element

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0615167A (ja) * 1992-07-06 1994-01-25 Terumo Corp 多孔性分離膜
JP3429544B2 (ja) * 1993-12-28 2003-07-22 日本原子力研究所 抗菌性エアフィルター
JP3435485B2 (ja) * 1995-07-17 2003-08-11 ダイニック株式会社 空調用抗菌フィルタ材
KR20120140003A (ko) * 2011-06-20 2012-12-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 항알레르기 효과를 갖는 다층 부직포

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100233048A1 (en) * 2007-02-09 2010-09-16 Donaldson Company, Inc Combination filter element

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150069786A (ko) 2015-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101642608B1 (ko) 바이러스 및 박테리아 필터용 여재 및 이의 제조방법
KR102211659B1 (ko) 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법
CA2519235C (en) Filter media with enhanced microbiological interception capability
KR101487575B1 (ko) 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 및 그 제조방법
JP2010227757A (ja) 複合分離膜
KR102539540B1 (ko) 다층형 카트리지 필터 및 이를 포함하는 직수형 정수기
KR101642609B1 (ko) 정수기용 카트리지 필터, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 정수기용 카트리지
JP7210616B2 (ja) 耐汚染性逆浸透分離膜、その製造方法およびこれを含む耐汚染性逆浸透モジュール
Tang et al. Leaf vein-inspired microfiltration membrane based on ultrathin nanonetworks
Kumarage et al. A comprehensive review on electrospun nanohybrid membranes for wastewater treatment
KR20160080533A (ko) 다기능성 다공성 분리막, 이의 제조방법 및 ro 전처리 필터
Ma et al. Functional nanofibers for water purification
KR101599112B1 (ko) 항바이러스 여재용 양전하 코팅제, 항바이러스 여재 및 이의 제조방법
KR101765130B1 (ko) 항바이러스 여재용 양전하 코팅제, 항바이러스 여재 및 이의 제조방법
KR101537446B1 (ko) 다공성 복합여재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터 카트리지
KR101669735B1 (ko) 자연여과 정수기용 카트리지 필터 및 그 필터가 사용된 자연여과 정수기
KR101611675B1 (ko) 양전하 필터 카트리지 및 이의 제조방법
KR20150076662A (ko) 필터 카트리지 및 이의 제조방법
KR101611676B1 (ko) 양전하 필터 카트리지 및 이의 제조방법
KR20180038695A (ko) 직수타입 정수기용 양전하 미디어, 이를 제조하는 방법 및 이를 포함하는 직수타입 정수기용 필터 카트리지
KR20090119075A (ko) Ａｃｆ를 포함하는 부직포가 구비된 분리막 및 이의 용도
KR101653414B1 (ko) 내오염성이 우수한 폴리아마이드계 역삼투 분리막의 제조 방법
KR101560950B1 (ko) 항바이러스 여재 및 이의 제조방법
CN110787650A (zh) 多孔纳米抗菌颗粒和复合中空膜的制备方法及复合中空膜
KR20160081549A (ko) 다층구조의 양전하 여재 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20131216

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20181217

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20131216

Comment text: Patent Application

PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20191119

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200310

Patent event code: PE09021S01D

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Final Notice of Reason for Refusal

Patent event date: 20201120

Patent event code: PE09021S02D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210122

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210128

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210128

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231220

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241226

Start annual number: 5

End annual number: 5