(57)【要約】      （修正有）【課題】ろ過粒子と超高分子量ポリエチレン重合体を利用して優れた吸着性能を持つカーボンブロックフィルターの提供。【解決手段】５〜１９００μｍの平均粒度を持つ、７６〜９６重量％のろ過粒子と、及び５〜６００μｍの粒度を持つ４〜３４重量％の超高分子量ポリエチレン重合体と、を有し、前記ろ過粒子はリン酸（Ｈ３ＰＯ４）が添着されている空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物に関する。また、前記カーボンブロックフィルター組成物及び、前記組成物から製造された空気浄化用カーボンブロックフィルター。前記超高分子量ポリエチレン重合体の分子量が３５０００００〜９２０００００ｇ／ｍｏｌである空気浄化用カーボンブロックフィルター。更に硝酸、塩酸、硫酸、炭酸カリウム、エチレンジアミン等の内少なくとも一つをガス除去のための添加剤として含む空気浄化用カーボンブロックフィルター。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００μｍないし６５０μｍの平均粒度を持つ、７６重量％ないし９６重量％のろ過粒子と、
５μｍないし６００μｍの粒度を持つ、４重量％ないし３４重量％の超高分子量ポリエチレン重合体と、を有し、
前記ろ過粒子はリン酸（Ｈ３ＰＯ４）が添着されていることを特徴とする空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項２】
前記超高分子量ポリエチレン重合体の平均粒度範囲が３０μｍないし６０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項３】
前記超高分子量ポリエチレン重合体の分子量は、３，５００，０００ｇ／ｍｏｌないし９，２００，０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項４】
ガス除去のための添加剤をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項５】
前記添加剤は、硝酸（ＨＮＯ３）塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、スルファニル酸（Ｃ６Ｈ４（ＮＨ２）ＳＯ３Ｈ）及びエチレンジアミン（ＮＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項４に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項６】
触媒剤をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項７】
前記触媒剤は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項６に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちいずれか一つのカーボンブロックフィルター組成物で製造されたカーボンブロックフィルターは、比表面積が６００ｍ３／ｇないし１３００ｍ３／ｇであることを特徴とする空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項９】
前記カーボンブロックフィルターは、少なくとも一つの通気孔が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項１０】
前記通気孔は、円形、六角形、四角形または櫛目模様に形成されることを特徴とする請求項９に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項１１】
前記カーボンブロックフィルターは、第１の方向の圧縮強度が２，２００，０００Ｎ／ｍ２ないし１１，０００，０００Ｎ／ｍ２であることを特徴とする請求項８に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項１２】
前記カーボンブロックフィルターは、第２の方向の圧縮強度が３４０，０００Ｎ／ｍ２ないし３，４００，０００Ｎ／ｍ２であることを特徴とする請求項８に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項１３】
前記カーボンブロックフィルターは、第１の方向の曲げ強さが７９０Ｎ／ｍ２ないし３，２００Ｎ／ｍ２であることを特徴とする請求項８に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【請求項１４】
前記カーボンブロックフィルターは、第２の方向の曲げ強さが４７００Ｎ／ｍ２ないし１７，０００Ｎ／ｍ２であることを特徴とする請求項８に記載の空気浄化用カーボンブロックフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過粒子と超高分子量ポリエチレン重合体から成る空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物及びカーボンブロックフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気清浄機に使用していた活性炭フィルターは、主に粒状活性炭が充填されていて、粒状活性炭によって汚染物質をろ過、吸着していた。しかし、単なる粒状活性炭を充填して使用する場合、ろ過層内のチャネリング現状で汚染物質の除去効率が低く、活性炭の微細粒子が持続的に流出するという使用上の問題があった。
【０００３】
また、一般的なポリエチレン（ＬＤＰＥ，ＨＤＰＥ）バインダーは、融点以上で粘度が低く流動特性の大きいため、活性炭の表面を被覆することによってブロックの気孔と吸着性とを確保できない問題がある。低分子量ポリエチレンは、融点が８０℃以上で流動特性の良好な特徴を持つため、押出方法でフィルター生産は可能であるが、活性炭の吸着表面積がバインダーによって塞がれて減少され、気孔のコントロールが困難で高性能のフィルターを製造できないという問題があった。
【０００４】
このような問題点を補完するために、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）と粒度とが調節された粉末活性炭を利用して、これらを一定の割合で組成して焼結して、吸着性に優れた多孔性の吸着ろ過フィルターを作っていた。このような製品は、カーボンブロックフィルターと呼ばれ、近年、空気清浄機のろ過フィルターは、従前のカーボンブロックフィルターに替えられている実情である。
【０００５】
特に、従前のカーボンブロックフィルターは、バインダーの特性によって圧縮モールド方式で生産されており、フィルターの吸着性能と気孔の発達とが非常に優れているという高性能カーボンブロックとして認められている。一般的に、優れたブロックフィルター製造技術は、高い吸着性を持つと共にブロックの多孔性を効率良くコントロールする、圧縮モールド方法の生産技術と言うことができる。
【０００６】
しかし、従来の技術で使用していたブロックの気孔調節技術は、粒度を人工的に調節した活性炭粉末に、商用品のバインダーを一定の割合で混合して圧縮成形する方法で気孔を形成しているので、高品質のカーボンブロックフィルターを生産できないという実情がある。このような生産方式の問題点は、微粉の活性炭を効率良く成形することができないため、成形後の表面から微粉の活性炭が多く落ちる問題を生じて商品性が劣る傾向がある。
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０−２００７−００２８４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ろ過粒子と超高分子量ポリエチレン重合体とを利用して、優れた吸着性能を持つカーボンブロックフィルターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、５μｍないし１９００μｍの粒度を持つ７６重量％ないし９６重量％のろ過粒子と、５μｍないし６００μｍの粒度を持つ４重量％ないし３４重量％の超高分子量ポリエチレン重合体と、を有し、前記ろ過粒子はリン酸（Ｈ３ＰＯ４）が添着されていることを特徴とする空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物である。
【０００９】
また、本発明は、前記カーボンブロックフィルター組成物で製造されたカーボンブロックフィルターを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のカーボンブロックフィルターは、リン酸が添着されたろ過粒子によって、空気中に有害物質を除去して奪取効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターを示した図である。
【図２】本発明の実施形態においてカーボンブロックフィルターを製造するための金型を示した図である。
【図３】本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターを示した図である。
【図４】本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターの圧縮強度を測定するための図である。
【図５】本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターを示した図である。
【図６】本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターの圧縮強度を測定するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、ろ過粒子と超高分子量ポリエチレン重合体とを利用して優れた吸着性能を持つ空気清浄機用カーボンブロックフィルター組成物及びカーボンブロックフィルターに関する。
【００１４】
ここで、ろ過粒子とは、活性炭を意味する。特に、活性炭は、吸着性が強く、殆どの構成物質が炭素質から成る物質の吸着剤で、気体や湿気を吸収させる役割を果たす。本発明では、粉末活性炭（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｐｏｗｄｅｒ）を意味し、粉末活性炭によって空気中の有害物質及び匂いを除去し、揮発性有機化合物及び一部の重金属を除去する。
【００１５】
また、本発明における超高分子量ポリエチレン重合体とは、超高分子量ポリエチレンバインダーを意味するもので、フィルターをブロックの形態に成形するために粉末活性炭の連結鎖を形成させる接着剤の役割を果たし、分子量の大きい多孔質物質で構成される。
【００１６】
より詳細には、本発明の空気浄化用カーボンブロックフィルター組成物は、５μｍないし１９００μｍの粒度を持つ７６重量％ないし９６重量％のろ過粒子と、５μｍないし６００μｍの粒度を持ち４重量％ないし３４重量％の超高分子量ポリエチレン重合体と、を有し、前記ろ過粒子はリン酸が添着されていることを特徴とする。
【００１７】
一例として、リン酸を添着させていない活性炭は、アンモニアに対する除去性能が悪く、リン酸を添着させた活性炭では除去性能を増大させることができる。
【００１８】
それに加えて、有害ガスを除去するために、添加剤をさらに加えることができ、前記添加剤は、硝酸（ＨＮＯ３）塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、スルファニル酸（Ｃ６Ｈ４（ＮＨ２）ＳＯ３Ｈ）及びエチレンジアミン（ＮＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）のうち少なくとも一つであり、これは、或る物質に対する吸着性能を増大させるために、特定の物質を予め含有させることができる。
【００１９】
本発明では、一例として、アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）などを除去させるために、添加剤をさらに加えてもよい。
【００２０】
特定の態様として、前記ろ過粒子は、平均粒度範囲が２００μｍないし６５０μｍまたは２５０μｍないし５９０μｍであり、前記超高分子量ポリエチレン重合体の平均粒度範囲が３０μｍないし６０μｍまたは３０μｍないし４０μｍである。特に、ろ過粒子の平均粒度範囲が２５０μｍないし５９０μｍの時と超高分子量ポリエチレン重合体の平均粒度範囲が３０μｍの時に、優れた性能のカーボンブロックフィルターを製造することができる。
【００２１】
また、前記超高分子量ポリエチレン重合体の分子量は、３，５００，０００ｇ／ｍｏｌないし９，２００，０００ｇ／ｍｏｌであり、前記カーボンブロックフィルター組成物に触媒剤をさらに有する。
【００２２】
一例として、前記触媒剤は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）のうち少なくとも一つである。
【００２３】
本発明は、カーボンブロックフィルター組成物で製造されたカーボンブロックフィルターに関する。特に、前記カーボンブロックフィルターは、少なくとも一つの通気孔が形成され、前記通気孔の気孔は、円形、六角形、四角形または櫛目模様などに形成され、これはカーボンブロックフィルターの成形工程時に使用される金型の形状に応じて異なる。また、前記通気孔のサイズは、前記金型の大きさに応じて決められ、一例として、気孔は９ｍｍないし３０ｍｍの大きさで成形される。
【００２４】
また、前記カーボンブロックフィルターの比表面積が６００ｍ３／ｇないし１３００ｍ３／ｇであることを特徴とする。
【００２５】
さらに、こうして形成されたカーボンブロックフィルターを成すろ過粒子とポリエチレン重合体は、粒度分布のうち５μｍないし３０μｍを成す粒度は分布比が８〜８．５：１．５〜２を成すことを特徴とする。
【００２６】
また、このように形成されたカーボンブロックフィルターは、第１の方向の圧縮強度が２，２００，０００Ｎ／ｍ２ないし１１，０００，０００Ｎ／ｍ２であり、第２の方向の圧縮強度が３４０，０００Ｎ／ｍ２ないし３，４００，０００Ｎ／ｍ２である。
【００２７】
また、前記カーボンブロックフィルターは、第１の方向の曲げ強さが７９０Ｎ／ｍ２ないし３，２００Ｎ／ｍ２であり、第２の方向の曲げ強さは４７００Ｎ／ｍ２ないし１７，０００Ｎ／ｍ２である。
【００２８】
ここで、圧縮強度とは、材料が破壊されずに耐えられる最大圧縮応力を意味し、曲げ強さとは、曲げ試験で破壊されずに耐えられる最大引張応力を意味する。
【００２９】
また、ここで第１の方向とは、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時、上部から下部への方向を意味し、第２の方向とは、空気浄化用カーボンブロックフィルターが垂直状態に置かれた時の上部から下部への方向を意味する。
【００３０】
このような活性炭を使用することによって活性炭に存在する気孔に、空気中の有害物質を物理的に吸着することによってアセトアルデヒド、酢酸、アンモニアなどを除去することができる。
【００３１】
以下、本発明の理解のために、実施形態を挙げて詳細に説明する。ただ、下記の実施形態は、本発明の内容を例示するだけであって本発明の範囲が下記の実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を持つ者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００３２】
（実施形態１）
混合工程
【００３３】
本発明の実施形態において、ろ過粒子は活性炭を意味し、５μｍないし１９００μｍの粒度を持つ活性炭（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ，ＫＵＲＡＲＡＹ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯ．，ＬＴＤ）を使用した。また、平均粒度範囲が２００μｍないし６５０μｍである活性炭を使用した。
【００３４】
まず、本発明の実施形態において、粉末タイプの活性炭（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ，ＫＵＲＡＲＡＹ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯ．，ＬＴＤ）をバキューム（ｖａｃｕｕｍｅ）の条件下でリン酸（Ｈ３ＰＯ４、ＧＵＡＮＧＸＩ  ＭＩＮＧＬＩ  ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ  ＣＯ.，ＬＴＤ）水溶液に浸漬した後、３時間放置してリン酸を活性炭の細孔内に１次添着した。それから、一定時間を乾燥させた後、同一な方法で２次添着を行なって添着活性炭の全体重量に対して炭酸カリウムを１０重量％ないし１５重量％含有する活性炭を得た。
【００３５】
次に、リン酸が添着された活性炭と炭酸カルシウム（Ｋ２ＣＯ３、デミョン化工薬品）、スルファニル酸（（Ｃ６Ｈ４（ＮＨ２）ＳＯ３Ｈ），ＢＡＯ  ＭＩＮＧ  ＴＲＡＤＩＮＧ  ＣＯ.，ＬＴＤ）、５μｍないし６００μｍの粒度を持つ兆候分子量ポリエチレン重合体を、重量対比６：１：１：２の割合になるよう等しく混合した。
【００３６】
この時、超高分子量ポリエチレン重量体とは、超高分子量ポリエチレンバインダー（Ｔｉｃｏｎａ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社）を意味する。
【００３７】
特に、前記活性炭に添着されたリン酸は、空気中のアンモニアを除去するために寄与する。また、添加剤のうち炭酸カリウムは空気中の酢酸を除去するために寄与し、スルファニル酸は空気中のアセトアルデヒドを除去するために寄与する。
【００３８】
それに加えて、反応性向上のための触媒剤として白金をさらに混合した。
【００３９】
ここで、前記超高分子量ポリエチレンバインダーは、Ｔｉｃｏｎａ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社の製品で、下記の表１のように商業的に利用される製品で、ＧＵＲ  ２１２６、ＧＵＲ  ２１２２、ＧＵＲ  ４０５０−３、ＧＵＲ  ４１２０、 ＧＵＲ  ４０２２及びＧＵＲ  ４０２２−６を使用した。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
なお、前記超高分子量ポリエチレンバインダーの固有の特性は、下記の表２の通りである。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
（実施形態２）
フィルターの成形工程
【００４４】
図１は、本発明の実施形態によって製造されたカーボンブロックフィルターを示した図である。本実施形態におけるフィルターの成形工程は、上述したそれぞれの主原料及び副原料を適正の割合で混合して生成された混合原料を利用して、図１のような通気孔が形成された板状のカーボンブロックフィルターを成形するための工程である。
【００４５】
本工程は、図２に示されたアルミニウム金型に等しく混合された混合原料を容易に入れて、精密なデジタルはかりを利用して定量を確認した後、前記金型の内部に混合原料を充填する。
【００４６】
そして、プレスを利用してガイドリングを上部から下部へ押圧することによって、前記ガイドリンが混合原料を４ｋｇｆ／ｃｍ２ないし６．５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で押圧してカーボンブロックフィルターを成形する。
【００４７】
その後、成形されたカーボンブロックフィルターは、金型を分離しない状態で熱処理作業のために熱処理炉へ移動する。
【００４８】
（実施形態３）
熱処理及び分離工程
【００４９】
熱処理工程は、数百個のフィルターを同時に熱処理できるサイズの電気炉で２２０℃ないし２４０℃または１３０℃ないし２００℃の温度条件下で１０分ないし６０分間熱処理を施した。また、前記金型を外部へ引き出した後、約１時間、冷風を利用して、加熱された金型を冷やす。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
カーボンブロックフィルターの物理的特性
【００５１】
上述したように製造されたカーボンブロックフィルターの比表面積を測定した。これは、比表面積測定装置（ＴｒｉＳｔａｒII３０２０、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ）を利用し、結果的に６００ｍ３／ｇないし１３００ｍ３／ｇが測定された。
【００５２】
また、前記カーボンブロックフィルターの強度を確認するために、第１の方向と第２の方向とで、圧縮強度と曲げ強さとを測定した。ここで、第１の方向とは、図３と図５とに示されるように、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時の上部から下部への方向を意味し、第２の方向とは、空気浄化用カーボンブロックフィルターが垂直状態に置かれた時の上部から下部への方向を意味する。
【００５３】
この時、圧縮強度試験機は、ＩＮＳＴＲＯＮ社のモデル５９２８を利用し、曲げ強さ試験機はＩＮＳＴＲＯＮ社のモデル５９８２を利用した。
【００５４】
まず、圧縮強度は、図３に示される３０ｍｍ×３０ｍｍサイズのカーボンブロックフィルターの圧縮強度を測定し、図４に示されるように、５ｔの圧縮板で前記カーボンブロックフィルターに張力を加えた。この時、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時（第１の方向）の圧縮強度は５．０６８ｋＮであり、空気浄化用カーボンブロックフィルターが垂直状態に置かれた時（第２の方向）の圧縮強度は、０．１８０ｋＮだった。また、前記カーボンブロックフィルターに１０ｔの圧縮板で張力を加えた時、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時の圧縮強度は６．４８０ｋＮ、垂直状態に置かれた時の圧縮強度は０．２６４ｋＮであり、前記カーボンブロックフィルターに１５ｔの圧縮板で張力を加えた時、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時の圧縮強度は２．９２０ｋＮ、垂直状態に置かれた時の圧縮強度は０．４５１ｋＮだった。
【００５５】
次に、図５に示される３０ｍｍ×２１０ｍｍサイズのカーボンブロックフィルターの曲げ強さを測定し、図６に示されるように、前記カーボンブロックフィルターに５ｔの圧縮板で張力を加えた。この時、空気浄化用カーボンブロックフィルターが垂直状態に置かれた時の曲げ強さは１５Ｎだった。また、前記カーボンブロックフィルターに１０ｔの圧縮板で張力を加えた時、空気浄化用カーボンブロックフィルターが平面状態に置かれた時の曲げ強さは８Ｎ、垂直状態に置かれた時の曲げ強さは３０Ｎであり、前記カーボンブロックフィルターに１５ｔの圧縮板で張力を加えた時、平面状態に置かれた時の曲げ強さは１７Ｎ、状態に置かれた時の曲げ強さは２７ｋＮだった。
【００５６】
（実施例２）
カーボンブロックフィルターの奪取効率
【００５７】
本発明によって製造されたカーボンブロックフィルターを空気清浄機に装着し、この空気清浄機を通過した空気の奪取効率を測定し、本発明のカーボンブロックフィルターが装着されていない通常の空気清浄機の奪取効率を測定した。
【００５８】
このように測定された数値を、下記の表３に示す。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
製品奪取効率は、Ｃｏｗａｙ  Ｒ＆Ｄ  ｃｅｎｔｅｒ，ＯＳＡＫＡ  ＧＡＳ  Ｒ＆Ｄ  ｃｅｎｔｅｒで韓国空気清浄機協会検査規格（ＳＰＳ−ＫＡＣＡ００２−１３２）、日本家庭空気清浄機検査規格（ＪＥＭ  １４６７）に基づいて試験した奪取効率である。
【００６１】
表３のように、本発明のカーボンブロックフィルターが内蔵された空気清浄機の場合、本発明のカーボンブロックフィルターが内蔵されていない空気清浄機よりも遥かに効率が高いことを確認することができる。
【００６２】
即ち、本発明によると、活性炭に含浸された添加剤によって有害物質を除去することによって奪取効率が高くなることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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