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KR102730245B1 - Nano fiber filter and its manufacturing method - Google Patents

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KR102730245B1
KR102730245B1 KR1020200101350A KR20200101350A KR102730245B1 KR 102730245 B1 KR102730245 B1 KR 102730245B1 KR 1020200101350 A KR1020200101350 A KR 1020200101350A KR 20200101350 A KR20200101350 A KR 20200101350A KR 102730245 B1 KR102730245 B1 KR 102730245B1
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Abstract

본 발명은 항균성 및 통기성과 시인성이 확보되고 전염성 병원균을 포함한 분진 등의 우수한 포집효율을 얻을 수 있고, 친환경 수성접착제로 접착되어 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있도록 한 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, a) 제1 망층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와; b) 제1 망층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와; c) 나노섬유층의 상부면과 제2 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와; d) 나노섬유층과 제2 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 망층으로 스며들도록 침투시키는 단계와; e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와; f) 제1 망층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와; g) 상온에서 48~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.
상기 제조방 법에 의해 제조된 나노섬유필터를 포함한다.
The present invention relates to a nanofiber filter and a manufacturing method thereof, which ensures antibacterial properties, breathability, and visibility, and can obtain excellent capture efficiency for dust and the like including infectious pathogens, and can be applied to various objects including the human body by being bonded with an eco-friendly water-based adhesive, the steps of: a) introducing a first mesh layer into an electrospinning device; b) forming a nanofiber layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first mesh layer; c) performing a preliminary coating of an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second mesh layer using a roller; d) winding the nanofiber layer and the second mesh layer respectively on a pipe or drum and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the initially coated water-based adhesive permeates into the nanofiber layer and the second mesh layer; e) performing a final coating of an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer using a roller; f) a step of thermally pressing and bonding the first mesh layer and the second mesh layer, which are coated with an eco-friendly water-based adhesive, by passing them between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C; and g) a step of completely drying them at room temperature for 48 to 96 hours.
It includes a nanofiber filter manufactured by the above manufacturing method.

Description

나노섬유필터 및 그 제조방법{Nano fiber filter and its manufacturing method}Nano fiber filter and its manufacturing method {Nano fiber filter and its manufacturing method}

본 발명은 나노섬유필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 나노섬유층과 나노섬유층 보호 망층을 친환경 수성접착제로 접착하여 항균성과 통기성 및 시인성이 우수할 뿐 아니라, 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있으며, 전염성 병원균을 포함한 각종 분진 등의 우수한 포집효율을 얻을 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a nanofiber filter and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a filter in which a nanofiber layer and a nanofiber layer protective mesh layer are bonded using an eco-friendly water-based adhesive so as to not only have excellent antibacterial properties, breathability, and visibility, but can also be applied to various objects including the human body, and to obtain excellent capture efficiency for various types of dust, including infectious pathogens.

일반적으로, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로서, 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압(高電壓)의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실(絲) 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다. 이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10㎚~1,000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.In general, nanofibers are ultra-fine fibers with a diameter of only tens to hundreds of nanometers, and are produced using an electric field. In other words, nanofibers are manufactured and produced by applying a high-voltage electric field to a raw polymer material to generate an electrical repulsive force inside the raw polymer material, which causes the molecules to clump together and split into nano-sized threads. At this time, the stronger the electric field, the more the raw polymer material is torn into thinner pieces, so nanofibers with a thickness of 10 nm to 1,000 nm can be obtained.

한편, 필터(Filter)는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 분류되며, 특히 에어필터는 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균 및 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아, 바이러스 등과 같은 생물학적으로 유해한 것을 제거하는 용도로 활용되고 있다.Meanwhile, a filter is a filtering device that filters out foreign substances in a fluid and is classified into a liquid filter and an air filter. In particular, an air filter is used to remove fine particles such as dust, biological particles such as bacteria and mold, and biologically harmful substances such as bacteria and viruses in the air.

단순 부직포로 이루어진 종래 에어필터는 제조공정이 단순하고 원가가 저렴한 장점이 있어 여러 가지 응용분야에 널리 사용되고 있으나, 먼지 여과효율이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 인체에 유해한 크기 25㎛ 이하로 이루어진 미세먼지의 포집능력이 떨어지는 문제점이 있다.Conventional air filters made of simple non-woven fabrics have the advantages of a simple manufacturing process and low cost, and are widely used in various fields of application. However, they have the disadvantage of low dust filtration efficiency, and in particular, there is a problem of low capture capacity for fine dust of 25㎛ or less in size, which is harmful to the human body.

상기 부직포형 에어필터의 단점 중 미세먼지 포집효율을 보완하기 위해 정전하(靜電荷)가 부가된 부직포를 이용한 에어필터가 개발 및 사용되고 있으나, 비, 수분접촉이나 침투에 따라 정전필터의 정전특성이 감소하여, 집진효율이 급격히 저하되는 문제가 있다. 이를테면, 정전 특성의 감소에 따른 집진효율의 감소는 초기 99,97%의 집진효율에서 약 30%까지 저하되는 등의 여러 문제점이 있었다.In order to improve the fine dust collection efficiency of the above-mentioned non-woven air filter, air filters using non-woven fabrics with added electrostatic charge have been developed and used, but there is a problem that the electrostatic characteristics of the electrostatic filter decrease due to rain or moisture contact or penetration, and the dust collection efficiency rapidly decreases. For example, there were various problems such as the decrease in dust collection efficiency due to the decrease in electrostatic characteristics decreasing from the initial dust collection efficiency of 99.97% to about 30%.

대한민국 등록특허공보 제10-1585506호(발명의 명칭: 전기 방사법을 이용한 PVDF 나노섬유 기반의 패턴화된 유연 압전 소자 및 그 제조 방법, 2016. 01. 15. 특허공고)Korean Patent Publication No. 10-1585506 (Title of the invention: Patterned flexible piezoelectric element based on PVDF nanofibers using electrospinning and its manufacturing method, patent announcement on January 15, 2016) 대한민국 등록특허공보 제10-1079775호(발명의 명칭: 전기방사에 이은 무전해 도금을 통한 전기 전도성 나노섬유 제조 방법, 2011. 11. 03. 특허공고)Korean Patent Publication No. 10-1079775 (Title of the invention: Method for manufacturing electrically conductive nanofibers through electroless plating followed by electrospinning, Patent announcement on November 3, 2011)

본 발명은 나노섬유층과 나노섬유층 보호 망층을 친환경 수성접착제로 접착하여 항균성과 통기성 및 시인성이 우수할 뿐 아니라, 인체를 포함한 각종 사물에 두루 적용할 수 있으며, 전염성 병원균을 포함한 각종 분진 등의 우수한 포집효율을 얻을 수 있는 나노섬유필터 및 그 제조방법을 제공 함에 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a nanofiber filter and a method for manufacturing the same, which not only has excellent antibacterial properties, breathability, and visibility, but can also be applied to various objects including the human body, and can obtain excellent capture efficiency for various types of dust, including infectious pathogens, by bonding a nanofiber layer and a nanofiber layer protective mesh layer with an eco-friendly water-based adhesive.

본 발명 일 실시예의 나노섬유필터 제조방법은, a) 제1 망층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와, b) 제1 망층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와; c) 나노섬유층의 상부면과 제2 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와; d) 나노섬유층과 제2 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 망층으로 스며들도록 침투시키는 단계와; e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와; f) 제1 망층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와; g) 상온에서 48~96시간 완전 건조하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a nanofiber filter according to one embodiment of the present invention comprises the steps of: a) introducing a first mesh layer into an electrospinning device; b) electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution onto the first mesh layer to form a nanofiber layer; c) performing a preliminary coating of an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second mesh layer using a roller; d) winding the nanofiber layer and the second mesh layer respectively onto a pipe or drum and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the initially coated water-based adhesive permeates into the nanofiber layer and the second mesh layer; e) performing a final coating of an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer using a roller; f) passing the first mesh layer and the nanofiber layer and the second mesh layer, which have been finished with the eco-friendly water-based adhesive, between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C to perform thermal compression and bonding; and g) performing a complete drying step at room temperature for 48 to 96 hours.

본 발명 다른 실시예의 나노섬유필터 제조방법은, a`) 제1 망층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계와; b`) 초벌 코팅된 제1 망층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계와; c`) 제1 망층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계와; d`) 제1 망층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계와; e`) 나노섬유층의 상부면과 제2 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계와; f`) 나노섬유층과 제2 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 망층으로 스며들도록 침투시키는 단계와; g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계와; h`) 나노섬유층과 제2 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계와; i`) 상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a nanofiber filter, comprising the steps of: a`) first coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of a first mesh layer using a roller; b`) naturally drying the first mesh layer, which has been first coated, at room temperature so that the moisture content of the first mesh layer is maintained at 40 to 60%; c`) introducing the first mesh layer into an electrospinning device; d`) forming a nanofiber layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first mesh layer; e`) re-coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second mesh layer using a roller; f`) winding the nanofiber layer and the second mesh layer respectively onto a pipe or drum and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours so that the re-coated water-based adhesive permeates into the nanofiber layer and the second mesh layer; g`) finishing coating the upper surface of the nanofiber layer with an eco-friendly water-based adhesive using a roller; h`) a step of thermally compressing and bonding the nanofiber layer and the second mesh layer by passing them between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C; i`) a step of completely drying them at room temperature for 48 to 96 hours to obtain a nanofiber filter.

상기 상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계 대신, 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계를 포함한다.Instead of the step of obtaining a nanofiber filter by completely drying at room temperature for 48 to 96 hours, the method includes a step of obtaining a nanofiber filter by drying at a temperature of 60 to 90°C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours.

상기 친환경 수성접착제는, 물 5~15 중량%, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함한다.The above eco-friendly water-based adhesive contains 5 to 15 wt% of water, 10 to 22 wt% of water-based EVA copolymer, 65 to 75 wt% of water-based acrylic copolymer, and 2 to 5 wt% of VOC reduction agent.

상기 수성접착제 코팅(도포)량은 8~30g/㎡ 일 수 있다.The amount of the above-mentioned water-based adhesive coating (application) can be 8 to 30 g/㎡.

상기 수성접착제의 유리전이온도(Tg 값)는 -25~0℃ 일 수 있다. The glass transition temperature (Tg value) of the above-mentioned water-based adhesive can be -25 to 0°C.

상기 수성접착제에 혼합되는 1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함할 수 있다.The above water-based adhesive may further include 1 to 10 wt% of adipic dihydrazide mixed therein.

상기 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함하되, 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액일 수 있다.The water-repellent agent further comprises 2 to 8 wt% of a water-repellent agent mixed into the above-mentioned water-repellent agent, and the water-repellent agent may be an environmentally friendly fluorine-based water-repellent agent of C6 or lower or a silicone-based water-repellent agent.

상기 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps일 수 있다.The glass transition temperature of the above-mentioned water-based adhesive can be -25 to 0°C, and the viscosity can be 300 to 800 cps.

상기 나노섬유필터 제조방법 중 적어도 어느 하나 이상의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터를 포함한다.It includes a nanofiber filter manufactured by at least one of the above nanofiber filter manufacturing methods.

상기 나노섬유필터 제조방법 중 적어도 어느 하나 이상의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터를 포함하되, 나노섬유층은 투명 백색이고, 투명도는 70~90%일 수 있다.A nanofiber filter manufactured by at least one of the above methods for manufacturing a nanofiber filter, wherein the nanofiber layer is transparent white and may have a transparency of 70 to 90%.

상기 나노섬유필터 제조방법 중 적어도 어느 하나 이상의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터는 마스크, 모자, 장갑, 방진복, 방호복, 방진망, 공기청정기, 환기용 에어필터, 운송용 에어필터, 산업용 필터 중 어느 하나일 수 있다.A nanofiber filter manufactured by at least one of the above nanofiber filter manufacturing methods may be any one of a mask, a hat, gloves, a dust-proof suit, a protective suit, a dust-proof net, an air purifier, an air filter for ventilation, an air filter for transportation, and an industrial filter.

상기 나노섬유필터는, 소정 메쉬의 섬유 망체로 구성되는 제1 망층과, 상기 제1 망층의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층과, 상기 나노섬유층의 상부면에 접착되고 소정 메쉬의 섬유 망체로 구성되는 제2 망층을 포함한다.The above nanofiber filter includes a first mesh layer composed of a fiber mesh having a predetermined mesh size, a nanofiber layer electrospun and bonded to an upper surface of the first mesh layer using a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution, and a second mesh layer adhered to the upper surface of the nanofiber layer and composed of a fiber mesh having a predetermined mesh size.

상기 나노섬유층은 0.05~0.5gsm의 평량과 80~150cfm의 통기도를 가질 수 있다.The above nanofiber layer can have a basis weight of 0.05 to 0.5 gsm and an air permeability of 80 to 150 cfm.

상기 제1 망층은 6,400~10,000 메쉬이고 평량은 15~30gsm일 수 있다.The above first mesh layer may have a mesh size of 6,400 to 10,000 and a weight of 15 to 30 gsm.

상기 제2 망층은 1,225~3,025메쉬이고 평량은 40~55gsm일 수 있다.The above second mesh layer may have a mesh size of 1,225 to 3,025 and a weight of 40 to 55 gsm.

상기 나노섬유층의 색상은 투명 백색이고, 투명도는 70~90%일 수 있다.The color of the above nanofiber layer is transparent white, and the transparency can be 70 to 90%.

상기 제1, 2 망층 및 나노섬유층에 코팅되는 수성접착제 도포량은 8~30g/㎡일 수 있다.The amount of water-based adhesive applied to the first and second mesh layers and the nanofiber layer may be 8 to 30 g/㎡.

본 발명은 투명도가 높아 시인성이 우수하고, 미세먼지 바이러스 등이 여과되어 필터로서의 우수한 효과를 얻을 수 있었으며, 휘발성 유기화합물(VOC), 포름알데히드, 아세트알데히드 등이 검출되지 않아 인체에 적용하는 사물이나 물품(안면 마스크, 피복물)뿐 아니라, 각종 사물에 두루 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention has high transparency and thus excellent visibility, and has excellent effects as a filter by filtering out fine dust viruses, etc., and since volatile organic compounds (VOCs), formaldehyde, acetaldehyde, etc. are not detected, it has the effect of being widely applicable not only to objects or articles applied to the human body (face masks, clothing), but also to various objects.

본 발명은 미립자보다는 작고 공기보다는 큰 나노 크기의 다공체 기공이 나노섬유층(2)에 형성되어 있어 미세먼지, 황사, 꽃가루, 미립자 등을 포함하는 분진, 입자성 유해물질, 미스트(Mist), 더스트(Dust)뿐 아니라, 각종 병원균, 세균, 박테리아, 바이러스와 같은 감염원 및/또는 이들이 포함된 비말 등이 효과적으로 차단되는 장점이 있다.The present invention has the advantage of effectively blocking not only dust, particulate matter, yellow dust, pollen, particulate matter, mist, dust, etc., but also various pathogens, germs, bacteria, viruses, and other infectious agents and/or droplets containing them, since nano-sized porous pores, which are smaller than fine particles and larger than air, are formed in the nanofiber layer (2).

본 발명은 나노섬유층(2)을 통과하기 전과 후의 압력 차이인 '차압'이 1.4로 측정되어 호흡하기에 매우 편하다.The present invention is very comfortable to breathe in as the 'differential pressure', which is the pressure difference before and after passing through the nanofiber layer (2), is measured to be 1.4.

본 발명은 시인성과 투과도가 우수하여 약 70~80% 투과되므로 적용되는 사물을 쉽게 확인할 수 있다. 예컨대 얼굴에 착용하는 안면 마스크의 경우 착용자의 안면을 포함한 얼굴 전체를 확인할 수 있으며, 착용자의 안면(얼굴)에 표현된 얼굴 화장이나 얼굴에 표현된 미감이나 미적감정(美感)이 외부로 자연스럽게 고스란히 표출되는 효과가 있으며, 주변 사람들에게 미감을 마음껏 뽐낼 수 있는 효과가 있다. The present invention has excellent visibility and transmittance, with about 70 to 80% transmittance, so that the object to which it is applied can be easily identified. For example, in the case of a face mask worn on the face, the entire face including the wearer's face can be identified, and facial makeup or aesthetics or aesthetic feelings expressed on the wearer's face (face) are naturally and completely expressed to the outside, and there is an effect of being able to freely show off aesthetic feelings to people around them.

또한, 일반적인 MB 필터(또는 헤파 필터)는 정전기 방식으로 미세먼지를 흡착해서 포집하므로 수분이나 습기에 약해서 장시간 착용하면 성능저하가 되고, 수축되는 등의 문제점이 있으나, 본 발명의 나노섬유필터는 촘촘한 나노 단위의 섬유 가닥들이 얽혀서 걸러내는 물리적인 방법으로 분진 먼지나 바이러스 등을 차단하기 때문에 수분이나 습기의 영향을 거의 받지 않을 뿐 아니라, 안전성 시험에서도 각종 유해성분들이 검출되지 않거나 기준치 미만이어서 안심하고 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since general MB filters (or HEPA filters) absorb and capture fine dust using electrostatic methods, they are weak to moisture or humidity, and have problems such as performance deterioration and shrinkage when worn for a long time, but the nano-fiber filter of the present invention blocks dust, viruses, etc. by a physical method in which dense nano-unit fiber strands are entangled to filter them, so it is hardly affected by moisture or humidity, and in safety tests, various harmful substances were not detected or were below the standard, so it is effective and can be used with confidence.

본 발명은 나노섬유층(2)에 흡착되거나 달라 붙은 각종 분진, 미세먼지, 각종 이물질, 세균, 박테리아, 바이러스 등이 달라 붙어 있더라도 물, 바람직하기로는 흐르는 물에 헹구는 방법으로 쉽게 분리(탈리)시킬 수 있어서 반복 사용이 가능한 효과가 있다.The present invention has the effect of allowing repeated use because even if various types of dust, fine dust, various foreign substances, germs, bacteria, viruses, etc. are adsorbed or stuck to the nanofiber layer (2), they can be easily separated (detached) by rinsing with water, preferably running water.

본 발명은 인체에 무해한 수성접착제에 의해 다층구조의 나노섬유필터가 양호하게 접합되므로 마스크, 모자, 장갑, 방진복, 방호복 등의 피복물 등 인체 피복물로 유용하게 활용할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of being useful as human clothing such as masks, hats, gloves, dust-proof suits, and protective clothing, since a multilayer nanofiber filter is well bonded by a water-based adhesive that is harmless to the human body.

본 발명은 별도의 발수처리 없이 발수성이 우수할 뿐 아니라, 발수액을 추가 적용함으로써 발수성이 배가되는 효과가 있다.The present invention not only has excellent water-repellent properties without a separate water-repellent treatment, but also has the effect of doubling the water-repellent properties by additionally applying a water-repellent solution.

본 발명은 인체 유해 중금속과 기타 유해물질 및 포름알데히드 등이 검출되지 않아 인체에 무해하지 않을 뿐 아니라, 세균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등이 차단 및 단시간에 사멸되는 효과가 있다.The present invention is not only harmless to the human body as no harmful heavy metals, other harmful substances, formaldehyde, etc. are detected, but also has the effect of blocking and quickly killing germs, fungi, bacteria, viruses, etc.

본 발명은 높은 투명도에 의해 안면 마스크 등으로 적용하는 경우 얼굴 안면이 시인될 뿐 아니라, 타액이나 비말 등에 의한 바이러스, 박테리아, 세균, 병원균의 전염이 예방(방지) 되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.The present invention is a very useful invention that, when applied to a face mask or the like due to its high transparency, not only allows the face to be seen, but also prevents (prevents) the transmission of viruses, bacteria, germs, and pathogens through saliva or droplets.

도 1 : 본 발명 나노섬유필터 구성 예시도.
도 2 : 본 발명 일 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 3 : 본 발명 다른 실시예로 도시한 나노섬유필터 제조방법 흐름도.
도 4 : 본 발명에서 제1 망층 위에 나노섬유층이 형성된 상태의 주사전자현미경 이미지(228배율).
도 5 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(5,000배율).
도 6 : 본 발명에서 나노섬유층을 보여주는 주사전자현미경 이미지(10,000배율).
도 7 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 Blank 사진.
도 8 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 1의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 9 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 Blank 사진.
도 10 : 본 발명 항균력 실험에서 균주 2의 시험결과 사진(18시간 경과).
도 11 : 본 발명 나노섬유필터를 태양광이 있는 야외에서 투과도를 보여주는 사진.
Figure 1: An example of the configuration of a nanofiber filter of the present invention.
Figure 2: Flow chart of a method for manufacturing a nanofiber filter according to one embodiment of the present invention.
Figure 3: Flow chart of a method for manufacturing a nanofiber filter according to another embodiment of the present invention.
Figure 4: Scanning electron microscope image (228x magnification) of a state in which a nanofiber layer is formed on the first mesh layer in the present invention.
Figure 5: Scanning electron microscope image (5,000x magnification) showing the nanofiber layer of the present invention.
Figure 6: Scanning electron microscope image (10,000x magnification) showing the nanofiber layer of the present invention.
Figure 7: Blank photo of strain 1 in the antibacterial activity test of the present invention.
Figure 8: Photograph of the test result of strain 1 in the antibacterial activity test of the present invention (after 18 hours).
Figure 9: Blank photo of strain 2 in the antibacterial activity test of the present invention.
Figure 10: Photograph of the test results of strain 2 in the antibacterial activity test of the present invention (after 18 hours).
Figure 11: A photograph showing the transmittance of the nanofiber filter of the present invention outdoors under sunlight.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In describing the embodiments of the present invention, identical components in the drawings are described with the same reference numerals as much as possible, and specific descriptions of related known structures or functions are omitted so as not to obscure the gist of the present invention. In addition, matters expressed in the attached drawings are schematic drawings for easily explaining embodiments of the present invention, and may differ from the form actually implemented.

도 1은 본 발명 나노섬유필터의 층구조를 예시한 것으로, 소정 메쉬(Mesh)의 섬유 망체로 구성되는 제1 망층(1)과, 제1 망층(2)의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층(2)과, 나노섬유층(2)의 상부면에 접착되고 소정 메쉬의 섬유 망체로 구성되는 제2 망층(3)을 포함한다.FIG. 1 is a diagram illustrating a layer structure of a nanofiber filter of the present invention, which comprises a first mesh layer (1) composed of a fiber mesh having a predetermined mesh size, a nanofiber layer (2) electrospun and bonded to the upper surface of the first mesh layer (2) using a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution, and a second mesh layer (3) bonded to the upper surface of the nanofiber layer (2) and composed of a fiber mesh having a predetermined mesh size.

본 발명은 미립자보다는 작고 공기보다는 큰 나노 크기의 다공체 기공이 나노섬유층(2)에 형성되어 있어 미세먼지, 황사, 꽃가루, 미립자 등을 포함하는 분진, 입자성 유해물질, 미스트(Mist), 더스트(Dust)뿐 아니라, 각종 병원균, 세균, 박테리아, 바이러스와 같은 감염원 및/또는 이들이 포함된 비말 등이 효과적으로 차단된다.The present invention effectively blocks not only dust, particulate matter, yellow dust, pollen, particulate matter, mist, dust, etc., but also various pathogens, germs, bacteria, viruses, and other infectious agents and/or droplets containing them, by forming nano-sized porous pores in the nanofiber layer (2) that are smaller than fine particles and larger than air.

상기 제1, 2 망층(1)(3)은 소정의 메쉬를 갖는 직조망이나 섬유 망체일 수 있다. 상기 제1, 2 망층(1)(3)은 위사와 경사가 제직된 것이 바람직하나, 편직물일 수도 있다.The above first and second mesh layers (1)(3) may be a woven net or fiber mesh having a predetermined mesh. The above first and second mesh layers (1)(3) are preferably woven with weft and warp yarns, but may also be a knitted fabric.

상기 제1, 2 망층(1)(3)은 나노섬유층(2)의 상하부면에 접착되거나 고정화되어 나노섬유층(2)을 충분히 보호하고 통기성, 시인성(視認性), 내구성 등이 유지된다.The above first and second mesh layers (1) and (3) are adhered or fixed to the upper and lower surfaces of the nanofiber layer (2) to sufficiently protect the nanofiber layer (2) and maintain breathability, visibility, durability, etc.

상기에서 전기 방사장치(도시안됨)에 투입되는 제1 망층(1)은 전기방사와 나노섬유층(2)이 효율적으로 형성되면서 접촉면적이 확대되고 균일하게 고착될 수 있도록 제1 망층(3)보다 메쉬가 촘촘하게 형성된다.In the above, the first mesh layer (1) inserted into the electrospinning device (not shown) is formed with a mesh that is denser than that of the first mesh layer (3) so that the contact area can be expanded and the nanofiber layer (2) can be uniformly fixed while being efficiently formed through electrospinning.

예컨대, 제1 망층(1)은 6,400~10,000 메쉬(mesh)이고 평량은 15~30gsm일 수 있으며, 제2 망층(3)은 1,225~3,025메쉬(mesh)이고 평량은 40~55gsm일 수 있다.For example, the first mesh layer (1) may be 6,400 to 10,000 mesh and have a basis weight of 15 to 30 gsm, and the second mesh layer (3) may be 1,225 to 3,025 mesh and have a basis weight of 40 to 55 gsm.

상기 제1, 2 망층(1)(3)을 구성하는 위사 및 경사는, 올레핀계 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐아크릴레이트(PVA), 폴리아크닐로니트릴(PAN), 폴리라틱애시드(PLA), 폴리엘락타이드(PLLA), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아마이드(PA) 및 젤라틴으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 주 원료와; 다이메틸아세트아마이드(DMAC), 다이메틸플로오르(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 클로로벤젠(CB), 트리클로로에탄올(TCE), 트리플루오르에틸렌(TFE), 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(Toluene), 크실렌(Xylene), 개미산, 아세틱산, 물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용매; 가 8~20중량% : 92~80중량%의 혼합 비율로 압출 제조된다.The weft and warp yarns constituting the first and second mesh layers (1)(3) are extruded at a mixing ratio of 8 to 20 wt%: 92 to 80 wt%, and one or more solvents selected from the group consisting of olefin polypropylene (PP), polyvinylacrylate (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polylactic acid (PLA), polyelactide (PLLA), polyethersulfone (PES), polyamide (PA), and gelatin.

상기 제1, 2 망층(1)(3) 및 나노섬유층(2)에 코팅되는 수성접착제 도포량(코팅량)은 8~30g/㎡이다. 상기 수성접착제의 도포량이 8g/㎡ 미만인 경우, 원하는 접착력을 얻을 수 없으며, 상기 도포량이 30g/㎡을 초과하는 경우 낭비일 뿐 아니라, 과량에 의해 나노섬유층(2) 및 나노셀이 깨지거나(brittle), 손상 및/또는 파괴될 수 있어 바람직하지 않다.The amount of water-based adhesive applied (coating amount) to the first and second mesh layers (1)(3) and the nanofiber layer (2) is 8 to 30 g/m2. If the amount of the water-based adhesive applied is less than 8 g/m2, the desired adhesive strength cannot be obtained, and if the amount of the applied adhesive exceeds 30 g/m2, not only is it wasteful, but the nanofiber layer (2) and nanocell may become brittle, damaged and/or destroyed due to the excessive amount, which is not preferable.

상기 제1 망층(1)과 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)은 인체에 무해한 친환경 수성접착제로 접착된다. 상기 수성접착제는 냄새가 나지 않고, 유해물질이 포함되지 않는 친환경 물질을 사용함으로써 인체에 무해하며 안전하다.The above first mesh layer (1), nanofiber layer (2), and second mesh layer (3) are bonded using an environmentally friendly water-based adhesive that is harmless to the human body. The above water-based adhesive is harmless and safe to the human body by using an environmentally friendly material that does not have an odor and does not contain any harmful substances.

도 2는 본 발명 일 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 제1 망층(1)을 전기 방사장치 내에 투입한 다음(S1 단계), 제1 망층(1) 위에 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S2 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 제2 망층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S3 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅(first roll coating)된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S4 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S5 단계), 제1 망층(1)과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)을 60~90℃의 온도로 히팅(heating)되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하고(S6 단계), 상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻게된다(S7 단계).FIG. 2 illustrates a method for manufacturing a nanofiber filter according to one embodiment of the present invention. The first mesh layer (1) is placed into an electrospinning device (step S1), and then a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution is electrospun on the first mesh layer (1) to form a nanofiber layer (2) (step S2), an eco-friendly water-based adhesive is first rolled coated on the upper surface of the nanofiber layer (2) and the lower surface of the second mesh layer (3) using a roller (step S3), and the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) to which the eco-friendly water-based adhesive is applied are each wound on a pipe or drum, and then left at room temperature for 2 to 6 hours to allow the first roll coated water-based adhesive to sufficiently permeate into the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) (step S4), and an eco-friendly water-based adhesive is finished rolled coated on the upper surface of the nanofiber layer (2) using a roller (step S5), and the first The mesh layer (1) and the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) with the eco-friendly water-based adhesive finish coating are passed between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C to be thermally pressed and bonded (step S6), and then completely dried at room temperature for 48 to 96 hours to obtain a nanofiber filter (step S7).

상기 상온에서 48~96시간 완전 건조하는(S7 단계) 대신 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻을 수 있다(S8 단계).Instead of completely drying at room temperature for 48 to 96 hours (step S7), a nanofiber filter can be obtained by heating and drying in a drying room at 60 to 90°C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours (step S8).

도 3은 본 발명 다른 실시예의 나노섬유필터의 제조방법을 도시한 것으로, 제1 망층(1)의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅(first roll coating)하고(S11 단계), 친환경 수성접착제가 초벌 코팅된 제1 망층(1)의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키고(S12 단계), 제1 망층(1)을 전기 방사장치 내에 투입하고(S13 단계), 제1 망층(1) 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층(2)을 형성하고(S14 단계), 상기 나노섬유층(2)의 상부면과 제2 망층(3)의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅(Secondary roll coating)하고(S15 단계), 친환경 수성접착제가 도포된 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)으로 충분히 스며들도록 침투시키고(S16 단계), 나노섬유층(2)의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅(finish roll coating)하고(S17 단계), 제1 망층(1)과 친환경 수성접착제가 재벌 코팅된 나노섬유층(2)과 제2 망층(3)을 60~90℃ 온도로 히팅(heating)되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하고(S18 단계), 상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻게 된다(S19 단계).FIG. 3 illustrates a method for manufacturing a nanofiber filter according to another embodiment of the present invention, in which an eco-friendly water-based adhesive is first rolled onto the upper surface of a first mesh layer (1) (step S11), the first mesh layer (1) on which the eco-friendly water-based adhesive is first rolled is naturally dried at room temperature so that the moisture content of the first mesh layer (1) is maintained at 40 to 60% (step S12), the first mesh layer (1) is placed into an electrospinning device (step S13), a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution is electrospun onto the first mesh layer (1) to form a nanofiber layer (2) (step S14), an eco-friendly water-based adhesive is second rolled onto the upper surface of the nanofiber layer (2) and the lower surface of the second mesh layer (3) using a roller (secondary roll coating) (step S15), and the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) on which the eco-friendly water-based adhesive is applied are each wound onto a pipe or drum, and then dried for 2 to 6 hours. By leaving it at room temperature, the coated water-based adhesive is sufficiently permeated into the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) (step S16), an eco-friendly water-based adhesive is applied as a finish roll coating to the upper surface of the nanofiber layer (2) using a roller (step S17), the first mesh layer (1) and the nanofiber layer (2) and the second mesh layer (3) coated with the eco-friendly water-based adhesive are passed between upper and lower rollers heated to 60 to 90°C to perform thermal compression and bonding (step S18), and the nanofiber filter is obtained by completely drying it at room temperature for 48 to 96 hours (step S19).

상기 상온에서 48~96시간 완전 건조하는(S19 단계) 대신 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻을 수 있다(S20 단계).Instead of completely drying at room temperature for 48 to 96 hours (step S19), a nanofiber filter can be obtained by heating and drying in a drying room at 60 to 90°C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours (step S20).

상기 친환경 수성접착제는, 수계 EVA(ethylene vinyl acetate) 공중합체와 수계 아크릴 공중합체가 포함된 친환경 하이브리드 접착제로 건조(또는 경화)후에 투명하게 변하면서 흔적이 남지 않는다.The above eco-friendly water-based adhesive is an eco-friendly hybrid adhesive containing a water-based EVA (ethylene vinyl acetate) copolymer and a water-based acrylic copolymer. After drying (or curing), it becomes transparent and leaves no trace.

상기 친환경 수성접착제는, 물 5~15 중량%, 수계 EVA(ethylene vinyl acetate) 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함한다.The above eco-friendly water-based adhesive contains 5 to 15 wt% of water, 10 to 22 wt% of water-based EVA (ethylene vinyl acetate) copolymer, 65 to 75 wt% of water-based acrylic copolymer, and 2 to 5 wt% of VOC reduction agent.

상기 친환경 수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps이다.The glass transition temperature of the above eco-friendly water-based adhesive is -25 to 0°C, and the viscosity is 300 to 800 cps.

상기 유리전이온도가 -25℃ 미만이면 나노섬유필터의 휨성(연성)이 너무 부드러워지면서 형상이 쉽게 변형될 수 있는 문제점이 있으며, 유리전이온도가 0℃를 초과하면 나노섬유필터가 딱딱해지면서 착용 거부감이 발생할 수 있으므로 부드러우면서 밀착도가 우수한 -25℃~0℃의 유리전이온도를 갖는 것이 바람직하다.If the glass transition temperature is lower than -25℃, there is a problem that the shape of the nanofiber filter may be easily deformed as the bendability (ductility) of the nanofiber filter becomes too soft, and if the glass transition temperature exceeds 0℃, the nanofiber filter may become hard and cause discomfort when worn, so it is desirable to have a glass transition temperature of -25℃ to 0℃ that is soft and has excellent adhesion.

상기 EVA 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer)는 에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로 에틸렌초산비닐 공중합체라고도 한다. 초산 비닐의 함유량이 증가함에 따라 밀도가 증가하지만 결정화 정도는 저하하여 유연성은 늘어난다. 저함량 EVA는 보통의 저밀도 폴리에틸렌과 같이 가공되어 내충격성(특히 저온시), 내스트레스 크랙킹성이 우수하여 중포장재, 라미네이트 필름의 접착제 등에 이용된다. 10~20%의 EVA는 샌달이나 구두창 등의 발포성형품이나 농업용필름, 업무용 스트레치 필름 등 연질염화 비닐과 같은 용도에 쓰인다. 고농도의 EVA는 접착제의 원료로 사용된다.The above EVA copolymer (ethylene-vinyl acetate copolymer) is a polymer obtained by copolymerizing ethylene and vinyl acetate monomer, and is also called ethylene-vinyl acetate copolymer. As the content of vinyl acetate increases, the density increases, but the degree of crystallization decreases, so the flexibility increases. Low-content EVA is processed like ordinary low-density polyethylene and has excellent impact resistance (especially at low temperatures) and stress cracking resistance, so it is used as an adhesive for heavy packaging materials and laminate films. 10-20% EVA is used for soft vinyl chloride-like purposes, such as foam molded products such as sandals and shoe soles, agricultural films, and industrial stretch films. High-concentration EVA is used as a raw material for adhesives.

상기 아크릴 공중합체(acrylic resin)는 아크릴산, 메타크릴산 등의 에스터로부터의 중합체를 말한다. 메타크릴산메틸에스터(메타크릴산메틸)의 중합체가 대표적인데, 무색 투명하며 빛, 특히 자외선이 보통유리보다도 잘 투과한다(굴절률 1.49). 옥외에 노출시켜도 변색하지 않고, 내약품성도 좋으며, 전기절연성·내수성이 모두 양호하다.The above acrylic copolymer (acrylic resin) refers to a polymer from esters such as acrylic acid and methacrylic acid. A representative example is a polymer of methacrylic acid methyl ester (methacrylic acid methyl), which is colorless and transparent and transmits light, especially ultraviolet rays, better than ordinary glass (refractive index 1.49). It does not discolor even when exposed to the outdoors, has good chemical resistance, and has good electrical insulation and water resistance.

상기 VOC 저감제는, 물 69~90 중량%와, 티오요소 4~12 중량%와, 요소 1~4 중량%와, 붕산 1~4 중량%을 포함하는 수용액일 수 있으며, 상기 VOC 저감제에 의해 휘발성유기화합물(VOC), 포름알데히드 등의 성분이 흡착 및 탈취 제거되는 효과가 있어 인체에 무해하다.The above VOC reduction agent may be an aqueous solution containing 69 to 90 wt% of water, 4 to 12 wt% of thiourea, 1 to 4 wt% of urea, and 1 to 4 wt% of boric acid, and the VOC reduction agent has the effect of adsorbing and deodorizing components such as volatile organic compounds (VOCs) and formaldehyde, making it harmless to the human body.

상기 티오요소(thiourea)(CH4N2S)는 탄소, 질소, 황, 수소 등으로 이루어진 유기화합물로 무색의 결정이며, 요소의 산소 원자를 황 원자로 치환한 구조를 하고 있어서 싸이오유레아·싸이오카바마이드라고도 한다. 티오요소의 분자량은 7312, 녹는점은 180℃, 비중은 1405이다. 물·에탄올에는 녹지만, 에테르에는 거의 녹지 않는다. 수용액은 중성이며 쓴맛이 난다. 산이나 알칼리로 가수분해하면 암모니아·황화수소·이산화탄소로 분해하고, 과망가니즈산칼륨으로 산화시키면 요소가 되며, 탈취효과가 우수하다.The above thiourea (CH 4 N 2 S) is an organic compound composed of carbon, nitrogen, sulfur, hydrogen, etc. It is a colorless crystal and has a structure in which the oxygen atoms of the urea are replaced with sulfur atoms, so it is also called thiourea and thiocarbamide. The molecular weight of thiourea is 7312, the melting point is 180℃, and the specific gravity is 1405. It is soluble in water and ethanol, but almost insoluble in ether. The aqueous solution is neutral and has a bitter taste. When hydrolyzed with acid or alkali, it decomposes into ammonia, hydrogen sulfide, and carbon dioxide, and when oxidized with potassium permanganate, it becomes urea, and it has an excellent deodorizing effect.

상기 요소(urea, 尿素)는, 화학식이 CO(NH2)2인 유기화합물로 무색의 결정성 물질이며, 모든 포유동물과 일부 어류의 단백질대사 최종분해 산물로 유레아, 카바마이드(Carbamide), 다이아마이노메탄알(Diaminomethanal)이라고도 하며, 색이나 냄새가 없고 기둥 모양의 결정을 만드는 물질이며, 분자량은 60047, 녹는점은 1327℃(1atm), 비중은 1335이다. 극성이 강한 물질이어서 물과 알코올에는 잘 녹지만 에테르에는 녹지 않는다.The above element (urea, 尿素) is an organic compound with the chemical formula CO( NH2 ) 2 , a colorless crystalline substance, and the final breakdown product of protein metabolism in all mammals and some fish. It is also called urea, carbamide, and diaminomethanal. It is a colorless, odorless substance that forms columnar crystals, with a molecular weight of 60047, a melting point of 1327℃ (1atm), and a specific gravity of 1335. It is a highly polar substance, so it dissolves well in water and alcohol, but insoluble in ether.

상기 붕산(boric acid, 硼酸)(H3BO3)은 산화붕소가 수화되어 생기는 산소산으로 오쏘붕산, 메타붕산, 사붕산 등이 있으며, 보통 오쏘붕산을 가리킬 때가 많다. 오쏘붕산은 붕규산유리, 도자기의 유약 등의 원료가 되며, 주사제의 용해를 촉진시키기도 한다. 오쏘붕산은 무색 투명하거나 또는 흰색 광택을 가진 인편상(鱗片狀)의 결정으로 냄새는 없으며 특유한 맛이 약간 난다. 녹는점은 184~186℃, 비중은 149이다.The above boric acid ( H3BO3 ) is an oxygen acid produced by the hydration of boron oxide, including orthoboric acid, metaboric acid, and tetraboric acid, and is often referred to as orthoboric acid. Orthoboric acid is a raw material for borosilicate glass and porcelain glaze, and also promotes the dissolution of injections. Orthoboric acid is a colorless, transparent or white, glossy, flaky crystal that is odorless and has a slight, characteristic taste. The melting point is 184–186°C, and the specific gravity is 149.

본 발명의 나노섬유필터는 휘발성 유기화합물(VOC), 포름알데히드, 아세트알데히드, 잡냄새제거, 어떠한 기후조건에도 안심하고 사용할 수 있으며, 각종 곰팡이 및 세균 번식 등이 방지되며, 세균, 병원균, 박테리아, 바이러스 등이 단시간에 사멸된다.The nanofiber filter of the present invention removes volatile organic compounds (VOCs), formaldehyde, acetaldehyde, and unpleasant odors, can be used safely in any climate conditions, prevents the growth of various molds and bacteria, and kills germs, pathogens, bacteria, and viruses in a short period of time.

본 발명은 수성접착제에 혼합되는 1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADH: ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함할 수 있다. 상기 아디픽 디하이드라자이드의 분자구조는 아래와 같으며, 분자는 14 개의 수소 원자, 6 개의 탄소 원자, 4 개의 질소 원자 그리고 2 개의 산소 원자로 구성되어 총 26 개의 원자로 형성된다. Adipic dihydrazide 분자에는 총 25 개의 화학결합이 있으며, 이는 11 개의 비수소결합, 2 개의 다중결합, 5 개의 단일결합, 2 개의 이중결합 그리고 2 개의 N 하이드라진로 구성되어 있으며, 외형은 백색가루이나 수성접착제에 혼합 액화되면서 수성접착제가 코팅되는 나노섬유필터의 포름알데히드를 저감시키는데 크게 기여한다.The present invention may further include 1 to 10 wt% of adipic dihydrazide (ADH) mixed in a water-based adhesive. The molecular structure of the adipic dihydrazide is as follows, and the molecule is formed of a total of 26 atoms consisting of 14 hydrogen atoms, 6 carbon atoms, 4 nitrogen atoms, and 2 oxygen atoms. The adipic dihydrazide molecule has a total of 25 chemical bonds, which are composed of 11 non-hydrogen bonds, 2 multiple bonds, 5 single bonds, 2 double bonds, and 2 N hydrazines. Although it has a white powder appearance, when mixed and liquefied in a water-based adhesive, it greatly contributes to reducing formaldehyde in a nanofiber filter coated with the water-based adhesive.

본 발명은 수성접착제에 혼합되는 2~8 중량%의 발수액을 더 포함할 수 있다. 상기 발수액은 C6 이하의 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액이다.The present invention may further include 2 to 8 wt% of a water-repellent agent mixed into the water-based adhesive. The water-repellent agent is an environmentally friendly fluorine-based water-repellent agent of C6 or less or a silicone-based water-repellent agent.

본 발명의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 자체 발수 기능을 갖지만 상기 발수액을 더 포함함으로써 나노섬유필터의 발수력이 배가된다.The polyvinylidene fluoride (PVDF) of the present invention has its own water-repellent function, but by further including the water-repellent liquid, the water-repellent power of the nanofiber filter is doubled.

상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 강유전체 물질로 자체 정전기를 갖는다.The above polyvinylidene fluoride (PVDF) is a ferroelectric material and has its own electrostatic charge.

도 4는 주사전자현미경을 이용하여 제1 망층(1)의 위사 및 경사 위에 나노섬유층(2)이 형성된 상태를 228배 배율로 확대 촬영한 이미지이고, 도 5는 나노섬유층(2)을 5,000배 배율로 확대 촬영한 이미지이고, 도 6은 나노섬유층(2)을 10,000배 배율로 확대한 촬영한 이미지이다.Figure 4 is an image taken at a magnification of 228 times using a scanning electron microscope to show the state in which a nanofiber layer (2) is formed on the weft and warp of the first mesh layer (1), Figure 5 is an image taken at a magnification of 5,000 times the nanofiber layer (2), and Figure 6 is an image taken at a magnification of 10,000 times the nanofiber layer (2).

도 6에는 125.5㎚, 150.6㎚, 200.8㎚, 251.0㎚ 직경의 나노섬유사와 그 주변 나노섬유사 들이 웹(Web) 형태로 구성되어 있음을 알 수 있으며, 나노섬유사 사이에 형성되는 기공(나노셀)의 크기는 최소 50㎚~1㎛ 범위이며, 기공을 통하여 공기를 출입하면서 통기 및 호흡이 달성된다.In Fig. 6, it can be seen that nanofibers with diameters of 125.5 nm, 150.6 nm, 200.8 nm, and 251.0 nm and surrounding nanofibers are configured in a web shape, and the size of the pores (nanocytes) formed between the nanofibers is at least in the range of 50 nm to 1 μm, and ventilation and respiration are achieved by allowing air to enter and exit through the pores.

상기 나노섬유층(2)은 0.05~0.5gsm의 평량을 가지며, 또한 80~150cfm의 통기도를 가져 호흡이 부담스럽거나 어렵지 않다.The above nanofiber layer (2) has a basis weight of 0.05 to 0.5 gsm and also has a breathability of 80 to 150 cfm, so breathing is not burdensome or difficult.

상기 나노섬유층(2)의 나노섬유사의 직경은 100nm 내지 300nm일 수 있다. 상기 나노섬유사의 직경이 300nm 보다 큰 경우에는, 극세화가 충분하지 않고, 섬유 표면적이 저하되어, 필터용 여과재로서 포집 효율이 떨어지게 되어 이후 미세먼지 등의 제거가 어렵고, 반대로 100nm 보다 작은 경우에는 가공성이 저하되고, 밀도가 증가하여 차압이 증가하며, 강도가 떨어지고 생산이 어려운 문제가 있다.The diameter of the nanofibers of the above nanofiber layer (2) may be 100 nm to 300 nm. If the diameter of the nanofibers is greater than 300 nm, the micronization is not sufficient, the fiber surface area is reduced, and the collection efficiency as a filter medium is reduced, making it difficult to remove fine dust, etc., and on the other hand, if it is smaller than 100 nm, there are problems such as reduced processability, increased density, increased differential pressure, reduced strength, and difficulty in production.

본 발명은 나노섬유층(2)에 흡착되거나 달라 붙은 각종 분진, 미세먼지, 각종 이물질, 세균, 박테리아, 바이러스 등이 달라 붙어 있더라도 물, 바람직하기로는 흐르는 물에 헹구는 방법으로 쉽게 분리(탈리)시킬 수 있어서 반복 사용이 가능하다.The present invention enables repeated use by easily separating (detaching) various types of dust, fine dust, various foreign substances, germs, bacteria, viruses, etc. that are adsorbed or stuck to the nanofiber layer (2) by rinsing them in water, preferably running water.

상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 색상은 투명 백색(흰색)이거나 투명도가 높은 백색(흰색)이어서 투명도, 즉 시인성이 높아 후방에 위치하는 사물을 확인할 수 있다.The color of the above polyvinylidene fluoride (PVDF) is transparent white (white) or highly transparent white (white), so that the transparency, i.e. visibility, is high, allowing objects located at the rear to be identified.

본 발명의 나노섬유필터의 제1 망층(1)과 제2 망층(3)은 반투명이나 불투명이지만 나노섬유층(2) 구성 물질인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 색상이 투명하거나 투명도가 높은 백색(흰색)이고 시인성이 높아 후방에 위치하는 사물을 확인할 수 있다.The first mesh layer (1) and the second mesh layer (3) of the nanofiber filter of the present invention are translucent or opaque, but the color of polyvinylidene fluoride (PVDF), which is a constituent material of the nanofiber layer (2), is transparent or has high transparency and is white (white), and has high visibility, so that objects located at the rear can be identified.

본 발명의 나노섬유필터는 투명도가 약 70~90% 이르며, 도 11과 같이 시인성이 우수하여 후방에 위치하는 각종 사물이나 모양이나 색 등이 70~90% 투과되므로 기존 불투명 안면 마스크 등과는 차별화되며, 안면 마스크를 얼굴에 착용하는 경우 마찬가지로 착용자의 얼굴을 투과하여 볼수 있으며, 착용자의 안면을 포함한 전체 얼굴을 볼 수 있어서 얼굴 화장이나 얼굴에 표현된 미감이나 미적감정(美感)이 외부로 고스란히 표출되는 효과가 있다. The nanofiber filter of the present invention has a transparency of about 70 to 90%, and as shown in FIG. 11, it has excellent visibility, allowing various objects, shapes, colors, etc. located at the rear to be transmitted by 70 to 90%, thereby differentiating it from existing opaque face masks, etc., and when a face mask is worn on the face, the wearer's face can be seen through it as well, and the entire face including the wearer's face can be seen, so that facial makeup or the aesthetics or aesthetic feelings expressed on the face are directly expressed to the outside.

또한 안면 마스크에 적용시켜 착용하는 경우 주로 범죄나 얼굴을 가리는 목적으로의 사용이 아닌 얼굴을 자연스럽게 드러내면서, 대기먼지, 미세먼지, 황사, 꽃가루, 분진 등 미립자, 세균 및 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아, 바이러스, 비말 등과 같이 생물학적으로 전염(메르스/사스/코로나바이러스감염증-19(코로나-19) 등)되거나 유해한 것을 제거하는 각종 필터, 마스크, 피복물 등으로 유용하게 사용할 수 있다.Also, when applied to a face mask and worn, it can be used not primarily for the purpose of crime or covering the face, but rather as various filters, masks, and coverings that remove biologically contagious (such as MERS/SARS/coronavirus disease-19 (COVID-19)) or harmful substances, such as fine particles such as atmospheric dust, fine dust, yellow dust, pollen, dust, biological particles such as bacteria and mold, bacteria, viruses, and droplets, while naturally revealing the face.

상기 나노섬유필터의 투명도는 제1 망층(1)과 제2 망층(3)의 메쉬 및 나노섬유층(2)에 구성되는 나노 기공의 크기 및 개수 등에 따라 변경될 수 있다.The transparency of the above nanofiber filter can be changed depending on the size and number of nano pores formed in the mesh of the first mesh layer (1) and the second mesh layer (3) and the nanofiber layer (2).

또한 제1 망층(1)과 제2 망층(3)의 색상은 다양한 착색제(안료 등)의 선택에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다. 도 1은 백색(흰색)으로 구현하여 예시한 것이며, 흑색으로 구성한 경우 나노섬유층(2)를 통하여 투과되는 화상과의 색 대비에 의해 시인성이 더욱 향상된다.In addition, the colors of the first mesh layer (1) and the second mesh layer (3) can be implemented in various colors by selecting various coloring agents (pigments, etc.). Fig. 1 is an example implemented in white (white), and when configured in black, visibility is further improved by the color contrast with the image transmitted through the nanofiber layer (2).

상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 고분자는 (-CF2-CH2-)n의 반복단위를 지니는 고분자로서 여러 결정 형태를 지닐 수 있으며, 기본적으로 TGTG'(T=trans, G=gauche+, G'=gauche-)형태의 α결정, 모두 트랜스(trans) 형태인 (TTTT)의 배열을 갖는 β결정, TTTGTTTG' 형태의 배열을 갖는 γ결정이 존재한다. The above polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer is a polymer having a repeating unit of (-CF2-CH2-)n and can have various crystal forms. Basically, there exist an α crystal in the form of TGTG' (T=trans, G=gauche+, G'=gauche-), a β crystal having an arrangement of (TTTT) which is all trans, and a γ crystal having an arrangement of the form TTTGTTTG'.

전기 방사법(electrospinning)의 원리는 고분자 용액에 전기장을 가하는 경우 입자에 전기적인 힘이 가해지게 되면서 용액 표면에 양전하가 배향되어 공기층과 용액의 표면 사이의 계면으로 입자가 유도되고 이러한 전하들에 의해 표면 장력과 반대되는 힘이 발생된다. 이때, 용액은 임계전압 이상에서 표면 장력을 극복하게 되면서 반대 편의 금속 컬렉터와의 전위차에 의해 분사된 용액이 컬렉터로 수집된다. 이러한 원리에 의하여 고분자 용액을 통해 나노섬유를 제조할 수 있게 된다.The principle of electrospinning is that when an electric field is applied to a polymer solution, an electric force is applied to the particles, and positive charges are oriented on the surface of the solution, and the particles are guided to the interface between the air layer and the surface of the solution, and a force opposite to the surface tension is generated by these charges. At this time, the solution overcomes the surface tension when it exceeds the critical voltage, and the sprayed solution is collected by the collector due to the potential difference with the metal collector on the opposite side. Nanofibers can be manufactured using this principle using a polymer solution.

상기 전기 방사법을 통해 PVDF 나노섬유 웹을 제조하는 경우, 전기 방사 과정에서 분사된 고분자 용액(+)이 고화된 후 전극(집적장치)(-극)에 수집될 때 발생된 전계장에 의해 PVDF 섬유 내부의 쌍극자 배열(C-F)이 동시에 일어나게 되므로 별도의 분극 처리 공정이 필요하지 않고, 섬유 내부의 β결정 함량이 높은 PVDF를 제조할 수 있다. When manufacturing a PVDF nanofiber web by the above-described electrospinning method, the dipole arrangement (C-F) inside the PVDF fiber occurs simultaneously due to the electric field generated when the polymer solution (+) sprayed during the electrospinning process solidifies and is collected on the electrode (integrator) (-pole), so a separate polarization treatment process is not required, and PVDF with a high β crystal content inside the fiber can be manufactured.

한편, 일반적인 MB 필터(또는 헤파 필터)는 정전기 방식으로 먼지를 흡착해서 포집하므로, 수분이나 습기에 약해서 장시간 착용하면 성능저하가 되고, 수축되는 단점이 있으나, 본 발명의 나노섬유필터는 촘촘한 나노 단위의 섬유 가닥들이 얽혀서 걸러내는 물리적인 방법으로 초미세먼지나 바이러스 등을 차단하기 때문에 수분이나 습기의 영향을 거의 받지 않을 뿐 아니라, 안전성 시험에서도 각종 유해성분들이 검출되지 않거나 기준치 미만이어서 안심하고 사용할 수 있는 효과가 있다. Meanwhile, general MB filters (or HEPA filters) absorb and capture dust using electrostatic methods, so they are weak to moisture or humidity, and have the disadvantage of deteriorating performance and shrinking when worn for a long time. However, the nano-fiber filter of the present invention blocks ultrafine dust and viruses by a physical method in which dense nano-unit fiber strands are entangled to filter them, so it is hardly affected by moisture or humidity, and in safety tests, various harmful substances were not detected or were below the standard, so it is effective and can be used with confidence.

또한 나노섬유층(2)을 구성할 때 전기 방사되는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 강유전체 물질로 자체 정전하를 갖기 때문에 미세먼지 등이 더욱 효과적으로 포집된다.In addition, when forming the nanofiber layer (2), the electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF) is a ferroelectric material and has its own electrostatic charge, so fine dust and the like are captured more effectively.

아래 표 1은 본 발명 나노섬유필터에 대한 PBBs(Polybrominated biphenyls) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 1 below shows the results of a test on the detection amount of PBBs (Polybrominated biphenyls) for the nanofiber filter of the present invention. It can be seen that various harmful components were detected below the detection limit, indicating that it is safe for use on the human body.

시험항목Test items 결과(단위:㎎/㎏)Results (Unit: mg/kg) 시험방법Test method 검출한계Detection limit MonobromobiphenylMonobromobiphenyl 5 미만less than 5



IEC 62321-6:2015




IEC 62321-6:2015
55
DibromobiphenylDibromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TribromobiphenylTribromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TetrabromobiphenylTetrabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 PentabromobiphenylPentabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HexabromobiphenylHexabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HeptabromobiphenylHeptabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 OctabromobiphenylOctabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 NonabromobiphenylNonabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 DecabromobiphenylDecabromobiphenyl 5 미만less than 5 55

아래 표 2는 PBDEs(Polybrominated diphenyl ethers) 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 미만(5㎎/㎏ 미만)으로 검출되거나 불검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 2 below shows the results of tests for PBDEs (Polybrominated diphenyl ethers), showing that various hazardous substances were detected below the detection limit (less than 5 mg/kg) or were not detected, indicating that the product is safe for use on the human body.

시험항목Test items 결과(단위:㎎/㎏)Results (Unit: mg/kg) 시험방법Test method 검출한계Detection limit MonobromobiphenylMonobromobiphenyl 5 미만less than 5



IEC 62321-6:2015




IEC 62321-6:2015
55
DibromobiphenylDibromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TribromobiphenylTribromobiphenyl 5 미만less than 5 55 TetrabromobiphenylTetrabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 PentabromobiphenylPentabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HexabromobiphenylHexabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 HeptabromobiphenylHeptabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 OctabromobiphenylOctabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 NonabromobiphenylNonabromobiphenyl 5 미만less than 5 55 DecabromobiphenylDecabromobiphenyl 5 미만less than 5 55

아래 표 3은 프랄레이트 검출량 시험결과표로, 각종 유해성분들이 검출한계 0.01% 미만으로 검출되어 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 3 below shows the results of the phthalate detection test, showing that various harmful components were detected at less than the detection limit of 0.01%, indicating that it is safe for use on the human body.

시험항목Test items 결과(단위:%)Results (unit:%) 시험방법Test method 검출한계Detection limit DEHPDEHP 0.01 미만less than 0.01
IEC 62321-6:2015

IEC 62321-6:2015
0.010.01
BBPBBP 0.01 미만less than 0.01 0.010.01 DBPDBP 0.01 미만less than 0.01 0.010.01

* DEHP : DI(2-ETHYLHEXYL)-PHTHALATE * BBP : BENZYLBUTYLPHTHALATE * DEHP: DI(2-ETHYLHEXYL)-PHTHALATE * BBP: BENZYLBUTYLPHTHALATE

* DBP : DIBUTYLPHTHALATE* DBP : DIBUTYLPHTHALATE

아래 표 4는 포름알데히드 검출량 시험결과표로, 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.Table 4 below shows the results of the formaldehyde detection test. Since no formaldehyde was detected, it can be seen that it is safe for use on the human body.

시험항목Test items 결과(단위:㎎/㎏)Results (Unit: mg/kg) 시험방법Test method 검출한계Detection limit 포름알데히드Formaldehyde 검출안됨Not detected KS K ISO 14184-1:1998KS K ISO 14184-1:1998 20(㎎/㎏)20(mg/kg)

위 표 4에 따르면, 본 발명 실시예에 따라 제조된 나노섬유필터에 있어서, 중금속, 휘발성유기화합물(VOCs), 휘발성 방향족탄화수소(VACs), 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔, 포름알데히드 항목에서 모두 불검출이나 인증기준을 만족하는 수준으로 미량 검출된 것으로 나타났으며, 본 발명의 나노섬유필터를 각종 필터와 마스크 등에 적용할 경우를 예상한 시험기준에 포름알데히드가 검출되지 않아 인증기준을 만족하였다.아래 표 5는 기타 유해물질 정량 시험결과표로, 정량 한계 미만이거나 검출되지 않아 인체에 사용하더라도 안전함을 알 수 있다.According to Table 4 above, in the nanofiber filter manufactured according to the embodiment of the present invention, all of the heavy metals, volatile organic compounds (VOCs), volatile aromatic hydrocarbons (VACs), total volatile organic compounds (TVOC), toluene, and formaldehyde were detected in trace amounts at levels that satisfied the certification standards. In addition, formaldehyde was not detected in the test standards expected when the nanofiber filter of the present invention is applied to various filters and masks, thereby satisfying the certification standards. Table 5 below shows the results of quantitative tests for other hazardous substances, which show that they are below the quantitative limit or not detected, indicating that they are safe for use on the human body.

시험항목Test items 결과
(단위:㎎/㎏)
result
(Unit: mg/kg)
시험방법Test method 정량한계
(단위:㎎/㎏)
quantitative limit
(Unit: mg/kg)
메틸이소티아졸리논
(MIT)
Methylisothiazolinone
(MIT)
불검출Not detected 안전확인대상생활화학제품 시험ㆍ검사 등의 기준 및 방법 등에 관한 규정[국립환경과학원 고시 제2019-70호(2019.12.31.)]Regulations on standards and methods for testing and inspection of household chemical products subject to safety confirmation [National Institute of Environmental Research Notice No. 2019-70 (December 31, 2019)] 11
벤즈이소치아졸리논
(BENZISOTHIAZOLIONE)
Benzisothiazolinone
(BENZISOTHIAZOLIONE)
불검출Not detected 11
2-옥틸-3(2H)이소티아졸론
(OIT)
2-Octyl-3(2H)isothiazolone
(OIT)
불검출Not detected 11
5-클로로메틸이소티아졸리논
(5-CHLOROMETHYLISOTHIAZOLINONE)
5-chloromethylisothiazolinone
(5-CHLOROMETHYLISOTHIAZOLINONE)
불검출Not detected 11

아래 표 6은 자외선차단율 시험결과표로, 자외선차단율이 우수함을 알 수 있다.Table 6 below shows the results of the UV blocking rate test, showing that the UV blocking rate is excellent.

시험항목Test items 결과(단위:nm)Results (unit: nm) 측정기기Measuring instrument 파장간격Wavelength interval 자외선(UV-R) 차단율Ultraviolet (UV-R) blocking rate 70.3/44.5/55.6/59.470.3/44.5/55.6/59.4 UV-VIS-NIR Spectrophotometer
(Perkin Elmer_Lamb 1050 with 150 mm InGaAs int. Sphere)
UV-VIS-NIR Spectrophotometer
(Perkin Elmer_Lamb 1050 with 150 mm InGaAs int. Sphere)
5nm5nm
자외선(UV-A) 차단율UV-A blocking rate 63.4/37.6/47.8/51.763.4/37.6/47.8/51.7 5nm5nm 자외선(UV-B) 차단율UV-B blocking rate 93.3/66.9/80.9/84.993.3/66.9/80.9/84.9 5nm5nm

* 파장범위 UV-R : 290~400nm, UV-A : 315~400nm, UV-B : 290~315nm * 부위별 데이터의 편차로 인하여 개개치 값을 표기 하였음.* Wavelength range UV-R: 290~400nm, UV-A: 315~400nm, UV-B: 290~315nm * Individual values are indicated due to variation in data by area.

아래 표 7은 본 발명 나노섬유필터의 투과율 시험결과표로, 필터 시험 장비(filter tester(Lorenz FMP03))와 에어로졸 형태의 파라핀오일을 이용하여 3회 30초간 시험한 결과 나노섬유필터의 투과율은 2.9%이고, 필터 효율은 97.1%로 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다.Table 7 below shows the results of a permeability test of the nanofiber filter of the present invention. Using filter test equipment (filter tester (Lorenz FMP03)) and aerosol-type paraffin oil, the test was performed three times for 30 seconds. As a result, the permeability of the nanofiber filter was 2.9% and the filter efficiency was 97.1%, which are very excellent results.

투과율Transmittance 2.9%2.9% 효율Efficiency 97.1%97.1%

* 시험장비 : filter tester(Lorenz FMP03) * 에어로졸 형태 : 파라핀오일* Test equipment: filter tester (Lorenz FMP03) * Aerosol type: paraffin oil

* 에어로졸 평균 입자 크기 : 0.44㎛*Average aerosol particle size: 0.44㎛

* 에어로졸 농도 : (20±5) ㎎/㎥* Aerosol concentration: (20±5) mg/㎥

* 유량 : 95 L/분(min)* Flow rate: 95 L/min

* 측정횟수 : 3회* Number of measurements: 3 times

* 측정시간 : 30초* Measurement time: 30 seconds

* 효율 : 100 - 투과율(%)* Efficiency: 100 - Transmittance (%)

또한 상기 나노섬유층(2)을 통과하기 전과 후의 압력 차이인 '차압'은 1.4로 측정되어 호흡하기가 매우 편함을 알 수 있다. 예컨대, 식약처 허가의 마스크 중 KF-94 제품의 경우 차압이 7~8 정도이고, KF-80의 경우 차압이 6~7로 숨쉬기 힘든 반면, 본 발명은 나노섬유필터는 1.4 정도로 숨쉬기가 편하다.In addition, the 'differential pressure', which is the pressure difference before and after passing through the nanofiber layer (2), is measured as 1.4, which shows that it is very comfortable to breathe. For example, among the masks approved by the Ministry of Food and Drug Safety, the differential pressure of the KF-94 product is about 7 to 8, and the differential pressure of the KF-80 is 6 to 7, making it difficult to breathe, whereas the nanofiber filter of the present invention is about 1.4, making it comfortable to breathe.

아래 표 8은 본 발명 나노섬유필터의 제2 망층(3)의 파열강도에 대한 시험결과표로, 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다.Table 8 below shows the test results for the bursting strength of the second mesh layer (3) of the nanofiber filter of the present invention, and very excellent results were obtained.

시험항목Test items 결과result 시험기준Test criteria 파열강도Bursting strength 419.N419.N KS K 0350:2017, (C.R.E)볼버스팅법KS K 0350:2017, (C.R.E) Ball busting method

아래 표 9는 본 발명 나노섬유필터의 제2 망층(3)의 경사 및 위사에 대한 인장강도에 대한 시험결과표로, 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다.Table 9 below shows the test results for the tensile strength of the second mesh layer (3) of the nanofiber filter of the present invention for the warp and weft yarns, and very excellent results were obtained.

시험항목Test items 결과result 시험기준Test criteria 경사 인장강도Tensile strength of slope 270N270N KS K 0520: 2015, C.R.E, 그래브법)KS K 0520: 2015, C.R.E, Grave method) 위사 인장강도Tensile strength of the weft 280N280N

아래 표 10은 본 발명 항균도 시험(Antimicrobial test)(KS K0693: 2016) 결과표로, 항균도 시험(Antimicrobial test)에 사용된 시료는 나노섬유필터의 나노섬유층(2) 이며, 시험균주 1, 2의 균액에 비이온계 계면활성제를 0.05% 첨가하여 항균도를 시험하였다.Table 10 below is the result table of the antimicrobial test (KS K0693: 2016) of the present invention. The sample used in the antimicrobial test is the nanofiber layer (2) of the nanofiber filter, and the antimicrobial test was performed by adding 0.05% of a nonionic surfactant to the bacterial solutions of test strains 1 and 2.

구 분division 접종직후 균수Number of bacteria immediately after inoculation 18시간 후 균수Count after 18 hours 정균감소율Bacterial reduction rate 균주 1Strain 1 시료(BLANK)Sample (BLANK) 1.8 ×104/㎖1.8 ×10 4 /㎖ 8.7 ×106/㎖8.7 ×10 6 /㎖ -- 본 발명 나노섬유필터Nanofiber filter of the present invention -- <10/㎖<10/㎖ 99.9%99.9% 균주 2Strain 2 시료(BLANK)Sample (BLANK) 1.8 ×104/㎖1.8 ×10 4 /㎖ 3.0 ×107/㎖3.0 ×10 7 /㎖ -- 본 발명 나노섬유필터Nanofiber filter of the present invention -- 1.2 ×104/㎖1.2 ×10 4 /㎖ 99.9%99.9%

상기 표 10에서 '균주 1'은 Staphylococcus aureus ATCC 6538이고, '균주 2'는 Klebsiella pneumonian ATCC 4352이고, 표준포는 '나노섬유층(2)'이고, 비이온 계면활성제는 TWEEN 80를 접종 균액에 0.05% 첨가한 것이며, '<'는 미만의 수치를 뜻한다.도 7, 도 8은 균주 1(Staphylococcus aureus ATCC 6538)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 7은 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 8은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 1'의 균수가 10 미만으로 99.9% 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.In the above Table 10, 'strain 1' is Staphylococcus aureus ATCC 6538, 'strain 2' is Klebsiella pneumonian ATCC 4352, the standard cloth is 'nanofiber layer (2)', the nonionic surfactant is TWEEN 80 added at 0.05% to the inoculated bacteria solution, and '<' indicates a value less than . FIGS. 7 and 8 are photographs of the antibacterial test for strain 1 (Staphylococcus aureus ATCC 6538). FIG. 7 is a photograph of the bacteria solution (1.8×10 4 ) of the sample (Blank), and FIG. 8 is a photograph of the test result after 18 hours. It can be seen that the antibacterial activity is very excellent as the number of bacteria in 'strain 1' is less than 10 and 99.9% is removed.

도 9, 도 10은 균주 2(Klebsiella pneumonian ATCC 4352)에 대한 항균도 시험사진으로, 도 9는 시료(Blank)의 균액(1.8×104) 사진이고, 도 10은 18시간 경과 후 시험결과 사진으로 '균주 2'의 균수가 1.2×104로 99.9% 제거되어 본 발명 나노섬유필터의 항균도가 매우 우수함을 알 수 있다.Figures 9 and 10 are photographs of an antibacterial test for strain 2 (Klebsiella pneumonian ATCC 4352). Figure 9 is a photograph of a bacterial solution (1.8×10 4 ) of a sample (Blank), and Figure 10 is a photograph of the test result after 18 hours. It can be seen that the number of bacteria of 'strain 2' was 1.2×10 4 , which was 99.9% removed, indicating that the antibacterial activity of the nanofiber filter of the present invention is very excellent.

위의 항균도 시험결과에서 알 수 있듯이, '나노섬유층(2)' 시료의 경우, 균주 1, 2의 초기균수가 1.8×104이었으나 18시간 경과 후에는 거의 전부 제거되어 항균도가 매우 우수함을 알 수 있으며, 따라서 사용자의 건강과 나아가 국민의 보건증대와 위생에 효과를 가져오는 효과가 있다.As can be seen from the antibacterial test results above, in the case of the 'nano fiber layer (2)' sample, the initial number of bacteria of strains 1 and 2 was 1.8×10 4 , but after 18 hours, almost all of them were removed, indicating excellent antibacterial activity. Therefore, it is effective in improving the health of users and, furthermore, the health and hygiene of the people.

본 발명은 동일 성능의 미세섬유필터들에 비해 보다 뛰어난 시인성과 공기투과도와 발수성과 향균성을 가지며, 물에 헹굼하는 방법으로 간편하게 세척할 수 있어 반복 사용이 가능하다.The present invention has better visibility, air permeability, water repellency and antibacterial properties than microfiber filters of the same performance, and can be easily washed by rinsing in water, allowing repeated use.

본 발명은 인체에 무해하고 환경친화적이며, 항균 작용에 의해 각종 세균과 병원균, 미생물, 바이러스 등이 단시간에 사멸되므로 각종 사물을 안전하게 사용할 수 있다.The present invention is harmless to the human body and is environmentally friendly, and various bacteria, pathogens, microorganisms, viruses, etc. are killed in a short period of time due to its antibacterial effect, so that various objects can be safely used.

본 발명에 의한 나노섬유필터는 안면 마스크, 방진복이나 방호복 등의 피복물, 방진망, 공기청정기, 에어컨 등의 각종 전자제품, 자동차, 환기용 에어필터, 운송용 에어필터, 산업용 필터, 크린룸 설비 등에 모두 적용하여 사용할 수 있으며, 비단 에어 필터의 영역 내에서 그 사용범위가 제한되지 않는다.The nanofiber filter according to the present invention can be applied to and used in all types of applications, such as face masks, protective clothing or protective clothing, dust-proof nets, air purifiers, various electronic products such as air conditioners, automobiles, ventilation air filters, transportation air filters, industrial filters, clean room facilities, etc., and its scope of use is not limited to the area of silk air filters.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.The present invention described above is not limited to the present embodiment and the attached drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

(1)--제1 망층 (2)--나노섬유층 (3)--제2 망층(1)--First mesh layer (2)--Nano fiber layer (3)--Second mesh layer

Claims (14)

a) 제1 망층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
b) 제1 망층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
c) 나노섬유층의 상부면과 제2 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
d) 나노섬유층과 제2 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 초벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 망층으로 스며들도록 침투시키는 단계;
e) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
f) 제1 망층과 친환경 수성접착제가 마감 코팅된 나노섬유층과 제2 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계;
g) 상온에서 48~96시간 완전 건조하는 단계; 를 포함하고,
상기 수성접착제는 물 5~15 중량%와, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함하고,
상기 VOC 저감제는 물 69~90 중량%와, 티오요소 4~12 중량%와, 요소 1~4 중량%와, 붕산 1~4 중량%을 포함하는 수용액을 특징으로 하는 나노섬유필터 제조방법.
a) a step of introducing the first mesh layer into an electrospinning device;
b) a step of forming a nanofiber layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first mesh layer;
c) A step of initially coating the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second mesh layer with an eco-friendly water-based adhesive using a roller;
d) A step of winding the nanofiber layer and the second mesh layer onto a pipe or drum, respectively, and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours to allow the first-coated water-based adhesive to permeate into the nanofiber layer and the second mesh layer;
e) A step of finishing coating the upper surface of the nanofiber layer with an eco-friendly water-based adhesive using a roller;
f) A step of thermally pressing and bonding the first mesh layer and the second mesh layer, which are coated with an eco-friendly water-based adhesive, by passing them between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C;
g) a step of complete drying at room temperature for 48 to 96 hours; including;
The above water-based adhesive contains 5 to 15 wt% of water, 10 to 22 wt% of water-based EVA copolymer, 65 to 75 wt% of water-based acrylic copolymer, and 2 to 5 wt% of VOC reducing agent.
A method for manufacturing a nanofiber filter characterized in that the above VOC reduction agent is an aqueous solution containing 69 to 90 wt% of water, 4 to 12 wt% of thiourea, 1 to 4 wt% of urea, and 1 to 4 wt% of boric acid.
a`) 제1 망층의 상부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 초벌 코팅하는 단계;
b`) 초벌 코팅된 제1 망층의 함수율이 40~60% 유지되도록 상온에서 자연 건조시키는 단계;
c`) 제1 망층을 전기 방사장치 내에 투입하는 단계;
d`) 제1 망층 위에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기 방사하여 나노섬유층을 형성하는 단계;
e`) 나노섬유층의 상부면과 제2 망층의 저부면에 친환경 수성접착제를 롤러로 재벌 코팅하는 단계;
f`) 나노섬유층과 제2 망층을 지관이나 드럼에 각각 권취한 다음 2~6시간 상온에 방치시켜 재벌 코팅된 수성접착제가 나노섬유층과 제2 망층으로 스며들도록 침투시키는 단계;
g`) 나노섬유층의 상부 표면에 친환경 수성접착제를 롤러로 마감 코팅하는 단계;
h`) 나노섬유층과 제2 망층을 60~90℃의 온도로 히팅되는 상하 롤러 사이로 통과시켜 열압착 및 접합하는 단계;
i`) 상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계; 를 포함하고,
상기 수성접착제는 물 5~15 중량%와, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함하고,
상기 VOC 저감제는 물 69~90 중량%와, 티오요소 4~12 중량%와, 요소 1~4 중량%와, 붕산 1~4 중량%을 포함하는 수용액을 특징으로 하는 나노섬유필터 제조방법.
a`) A step of initially coating the upper surface of the first mesh layer with an eco-friendly water-based adhesive using a roller;
b`) A step of naturally drying at room temperature so that the moisture content of the first coated mesh layer is maintained at 40 to 60%;
c) a step of introducing the first mesh layer into the electrospinning device;
d`) a step of forming a nanofiber layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first mesh layer;
e`) A step of coating an eco-friendly water-based adhesive on the upper surface of the nanofiber layer and the lower surface of the second mesh layer using a roller;
f`) A step of winding the nanofiber layer and the second mesh layer onto a pipe or drum respectively and then leaving them at room temperature for 2 to 6 hours to allow the coated water-based adhesive to permeate into the nanofiber layer and the second mesh layer;
g`) A step of finishing coating the upper surface of the nanofiber layer with an eco-friendly water-based adhesive using a roller;
h`) A step of thermally pressing and bonding the nanofiber layer and the second mesh layer by passing them between upper and lower rollers heated to a temperature of 60 to 90°C;
i`) a step of obtaining a nanofiber filter by completely drying at room temperature for 48 to 96 hours; including;
The above water-based adhesive contains 5 to 15 wt% of water, 10 to 22 wt% of water-based EVA copolymer, 65 to 75 wt% of water-based acrylic copolymer, and 2 to 5 wt% of VOC reducing agent.
A method for manufacturing a nanofiber filter characterized in that the above VOC reduction agent is an aqueous solution containing 69 to 90 wt% of water, 4 to 12 wt% of thiourea, 1 to 4 wt% of urea, and 1 to 4 wt% of boric acid.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상온에서 48~96시간 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 g)단계 또는 i`)단계 대신, 60~90℃의 건조실에서 12~24시간 가온 건조한 다음 12~24시간 상온에서 완전 건조시켜 나노섬유필터를 얻는 단계;
를 포함하는 나노섬유필터 제조방법.
In claim 1 or claim 2;
Instead of step g) or step i`) of obtaining a nanofiber filter by completely drying at room temperature for 48 to 96 hours, a step of drying with heating in a drying room at 60 to 90°C for 12 to 24 hours and then completely drying at room temperature for 12 to 24 hours to obtain a nanofiber filter;
A method for manufacturing a nanofiber filter comprising:
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 수성접착제의 코팅량은 8~30g/㎡임을 특징으로 하는 나노섬유필터 제조방법.
In claim 1 or claim 2;
A method for manufacturing a nanofiber filter, characterized in that the coating amount of the above-mentioned water-based adhesive is 8 to 30 g/㎡.
삭제delete 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
1~10 중량%의 아디픽 디하이드라자이드(ADIPIC DIHYDRAZIDE)를 더 포함하는 나노섬유필터 제조방법.
In claim 1 or claim 2;
A method for manufacturing a nanofiber filter further comprising 1 to 10 wt% of adipic dihydrazide.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
2~8 중량%의 발수액을 더 포함하되,
상기 발수액은 상기 발수액은 친환경 불소계 발수액이거나 실리콘계 발수액중 어느 하나임을 특징으로 하는 나노섬유필터 제조방법.
In claim 1 or claim 2;
Contains an additional 2 to 8 wt% of a water-repellent agent,
A method for manufacturing a nanofiber filter, characterized in that the water-repellent liquid is either an environmentally friendly fluorine-based water-repellent liquid or a silicone-based water-repellent liquid.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
수성접착제의 유리전이온도는 -25~0℃이고, 점도는 300~800cps인 나노섬유필터 제조방법.
In claim 1 or claim 2;
A method for manufacturing a nanofiber filter having a glass transition temperature of -25 to 0°C and a viscosity of 300 to 800 cps.
청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터.A nanofiber filter manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 or 2. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터를 포함하되, 나노섬유층은 투명 백색이고, 투명도는 70~90% 인 나노섬유필터.A nanofiber filter manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 or 2, wherein the nanofiber layer is transparent white and has a transparency of 70 to 90%. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 나노섬유필터는 마스크, 모자, 장갑, 방진복, 방호복, 방진망, 공기청정기, 환기용 에어필터, 운송용 에어필터, 산업용 필터 중 어느 하나임을 특징으로 하는 나노섬유필터.A nanofiber filter manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 or 2, characterized in that it is one of a mask, a hat, gloves, a dust-proof suit, a protective suit, a dust-proof net, an air purifier, an air filter for ventilation, an air filter for transportation, and an industrial filter. 소정 메쉬의 섬유 망체로 구성되는 제1 망층;
상기 제1 망층의 상부면에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액으로 전기방사 및 접합되는 나노섬유층;
상기 나노섬유층의 상부면에 접착되고 소정 메쉬의 섬유 망체로 구성되는 제2 망층; 을 포함하고,
상기 나노섬유층의 통기도는 80~150cfm이고,
상기 나노섬유층의 평량은 0.05~0.5gsm이고,
상기 제1 망층은 6,400~10,000 메쉬이고 평량은 15~30gsm이고,
상기 제2 망층은 1,225~3,025 메쉬이고 평량은 40~55gsm이고,
상기 제1 망층과 나노섬유층과 제2 망층은 8~30g/㎡ 도포량의 수성접착제로 접착하되, 상기 수성접착제는 물 5~15 중량%와, 수계 EVA 공중합체 10~22 중량%와, 수계 아크릴 공중합체 65~75 중량%와, VOC 저감제 2~5 중량%를 포함하는 친환경 수성접착제임을 특징으로 하는 나노섬유필터.
A first mesh layer composed of a fiber mesh of a predetermined mesh;
A nanofiber layer electrospun and bonded using a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the upper surface of the first mesh layer;
A second mesh layer is bonded to the upper surface of the nanofiber layer and is composed of a fiber mesh of a predetermined mesh;
The air permeability of the above nanofiber layer is 80 to 150 cfm.
The basis weight of the above nanofiber layer is 0.05 to 0.5 gsm,
The above first mesh layer has a mesh size of 6,400 to 10,000 and a weight of 15 to 30 gsm.
The above second mesh layer has a mesh of 1,225 to 3,025 and a weight of 40 to 55 gsm.
A nanofiber filter characterized in that the first mesh layer, the nanofiber layer, and the second mesh layer are bonded with a water-based adhesive having a coating amount of 8 to 30 g/㎡, and the water-based adhesive is an environmentally friendly water-based adhesive containing 5 to 15 wt% of water, 10 to 22 wt% of an water-based EVA copolymer, 65 to 75 wt% of an water-based acrylic copolymer, and 2 to 5 wt% of a VOC reduction agent.
청구항 13에 있어서;
상기 나노섬유층의 색상은 투명 백색이고, 투명도는 70~90% 인 나노섬유필터.

In claim 13;
A nanofiber filter having a color of the above nanofiber layer that is transparent white and has a transparency of 70 to 90%.

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