KR100799812B1 - 광 촉매 인회석 함유 수지 - Google Patents

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Abstract

산화티탄을 사용하여 항균 대책을 행하는 방법은 수지 중에 산화티탄을 혼합한 코팅용 수지를 제조하고, 이 코팅용 수지를 키의 표면에 피막하고 있다. 상기 방법은 수지 성형품에 코팅층을 형성할 필요가 있기 때문에 제조 공정수가 증가하여 비용이 상승한다. 또한, 상기 방법에서는 항균제를 함유하는 코팅막이 키잉될 때마다 막이 조금씩 깎여지고, 곧이어 막이 없어져 항균 작용이 상실된다. 대책으로서 수지에 항균제를 직접 혼합하는 것이 고려된다. 그러나, 항균제인 산화티탄이 바탕인 수지를 열화시킨다. 최근, 산화티탄을 대체하는 광 촉매 인회석도 초킹을 일으킨다고 여겨져 수지 성형품의 표면에 항균용 코팅층을 형성하였다. 그러나, 발명자는 광 촉매 인회석이 초킹을 일으키지 않는다는 것을 발견하고, 이 광 촉매 인회석을 함유하는 수지를 실현시켰다.
광 촉매 인회석 함유 수지, 항균제, 초킹

Description

광 촉매 인회석 함유 수지 {Resin Containing Photocatalytic Apatite}
본 발명은 항균제를 함유하는 수지에 관한 것이며, 상세하게는 광 촉매 인회석을 함유하는 수지에 관한 것이다.
휴대용 정보 기기나 휴대용 전화기 등의 휴대용 기기는 사람 손에 접촉되어 손 기름이나 담배 타르 등을 통해 먼지 등이 부착된다. 이들 손 기름, 담배 타르, 먼지는 잡균을 번식시킨다. 따라서, 휴대용 기기의 외관, 청결감이 손상된다. 한편, 항균에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 휴대용 정보 기기, 휴대용 전화기 등의 케이싱체나 조작 키 등에는 항균 대책이 강하게 요구되게 되었다. 일반적으로 이들 항균제로서 산화티탄(TiO2)이 사용된다. 예를 들면, 수지 중에 산화티탄을 혼합한 코팅용 수지를 제조하고, 이 코팅용 수지를 케이싱체 수지 상에 보호막을 개재시켜 적층하고 있다. 또한, 키의 표면은 산화티탄을 포함하는 코팅용 수지로 피막되어 있다. 상기한 바와 같이 산화티탄을 사용한 키는 일본 특허 공개 (평)9-102238호 공보 및 일본 특허 공개 (평)11-195345호 공보에 기재되어 있다. 또한, 산화티탄을 마이크로 캡슐화하여 수지에 혼입한 코팅용 수지가 있다. 이러한 코팅용 수지를 키에 사용한 것은 일본 특허 공개 (평)9-190254호 공보에 기재되어 있 다. 그러나, 상기 일본 특허 공개 (평)9-102238호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-195345호 공보 및 일본 특허 공개 (평)9-190254호 공보에서는, 모두 항균을 위해 수지 성형품에 코팅층을 형성할 필요가 있기 때문에 제조 공정수가 증가하여 비용이 상승한다. 또한, 상기 일본 특허 공개 (평)9-102238호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-195345호 공보 및 일본 특허 공개 (평)9-190254호 공보에서는 항균제를 함유하는 코팅막이 키잉(keying)될 때마다 조금씩 깎여지고, 곧이어 막이 없어져 항균 작용을 상실한다.
이들의 대책으로서 수지에 항균제를 직접 혼합하는 것이 고려된다. 그러나, 이 방법은 항균제인 산화티탄이 바탕인 수지를 열화시킨다. 다시 말해서, 산화티탄이 수지 표면을 차례로 분말상으로 하여 풍화시키는 이른바 초킹(chalking)을 일으킨다. 최근, 산화티탄 대신에 항균제로서 연구되고 있는 광 촉매 인회석도 산화티탄과 마찬가지로 초킹을 일으킨다고 여겨지고 있으며, 따라서 일본 특허 출원 제2002-146110호에 기재되어 있는 바와 같이 광 촉매 인회석을 항균제로서 사용하는 경우에도, 코팅용 수지를 만들어 수지 성형품의 표면에 항균용 코팅층을 형성하였다.
본 발명은 본 발명자가 광 촉매 인회석이 수지를 풍화시키는 이른바 초킹을 일으키지 않는다는 것을 발견한 것에 기초한 것이다.
본 발명의 목적은 항균용 수지의 제조가 간단하여 제조 공정수를 억제하고, 제조 비용을 저렴하게 할 수 있으며, 항균용 수지 표면이 깎여져도 항균 작용을 감소시키지 않고, 또한 항균제에 의한 초킹을 일으키지 않는 수지를 제공하는 것이다.
본 발명은 광 촉매 인회석을 함유하는 수지이다. 상술한 바와 같이 광 촉매 인회석은 수지를 풍화시키는 이른바 초킹을 일으키지 않는다. 이로 인해, 광 촉매 인회석을 수지에 직접 혼입할 수 있다. 따라서, 수지 표면이 깎여져도 항균 작용이 감소하는 경우가 없다. 이 광 촉매 인회석을 함유하는 수지의 제조는 간단하여 제조 공정수를 감소시킬 수 있고, 비용을 저렴하게 할 수 있다. 또한, 광 촉매 인회석은 산화티탄에 비하여 균, 박테리아, 먼지 등을 분해하는 힘, 다시 말해서 항균력이 강하다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 키 상부의 구성을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 A-A에 따라 화살표 방향으로 본 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 Ti-CaHAP 결정의 개략적인 표면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 광 촉매 활성력의 평가 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 초킹의 평가 시험 결과를 나타내는 도면이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에서 사용되는 광 촉매 인회석은, 광 촉매 기능을 갖는 금속 산화물 과 인회석을 원자 수준에서 결합한 것이다. 그러한 광 촉매 인회석에 있어서 광 촉매 기능을 기능시키기 위한 금속 원소로서는, 예를 들면 티탄(Ti), 아연(Zn), 텅스텐(W), 망간(Mn), 주석(Sn), 인듐(In), 철(Fe) 등을 들 수 있다. 또한, 그러한 광 촉매 인회석에 있어서 기본 구조를 구성하는 인회석으로서는, 예를 들면 히드록시 인회석, 플루오로 인회석, 클로로 인회석 등을 들 수 있다. 도 3은 해당 금속으로서 Ti를 선택하고, 해당 인회석으로서 칼슘 히드록시 인회석을 선택하여 이루어지는 Ti-CaHAP(Ti-Ca Hydroxy Apatite) 결정의 개략적인 표면 구조를 나타낸다. 도면에서 Ca 원소와 산소 원소의 사이는 배위 결합을 이루고 있으며, 화살표로 나타낸다.
하기에 수지와 광 촉매 인회석을 함유하는 수지의 제조 방법을 설명한다.
(1) 처음에 광 촉매 인회석(다이헤이 가가꾸 산교 가부시끼가이샤 제조, 제품명 PCAP-100)과 수지, 구체적으로는 폴리프로필렌(닛본 폴리올레핀 가부시끼가이샤 제조)을 준비한다. 광 촉매 인회석은 평균 입경이 20 ㎛, 10 ㎛, 5 ㎛인 3종을 준비하였다. 수지는 상기 폴리프로필렌 이외에 폴리에틸렌, 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.
(2) 이어서 준비된 광 촉매 인회석과 폴리프로필렌을 혼련한다. 혼련기(테크노벨 가부시끼가이샤 제조, 제품명 KZW-15)를 사용하여 혼련한다. 혼련 조건은 190 ℃에서 5 내지 30 분간이다. 상기 조건으로 광 촉매 인회석과 폴리프로필렌을 균일하게 혼련한다. 그 후에 혼련물을 냉각한 후, 펠렛상(직경 2 mm×길이 3 mm) 으로 재단한다. 상기 방법으로 4종의 시료 1, 2, 5, 6을 제조하였다. 이들 이외의 것으로서 시료 3은 항균제를 첨가하지 않은 것이고, 시료 4는 산화티탄을 첨가한 것이다. 이들 각 시료의 상세는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112006000920090-pct00001
시료 1은 폴리프로필렌 수지에 광 촉매로서 입경이 20 ㎛인 광 촉매 인회석(Ti-CaHAP)을 10 중량％ 첨가한 것이다.
시료 2는 폴리프로필렌 수지에 광 촉매로서 입경이 10 ㎛인 광 촉매 인회석(Ti-CaHAP)을 3 중량％ 첨가한 것이다.
시료 3은 폴리프로필렌 수지에 광 촉매를 첨가하지 않았다.
시료 4는 폴리프로필렌 수지에 입경이 0.007 ㎛인 산화티탄을 10 중량％ 첨가한 것이다.
시료 5는 폴리프로필렌 수지에 광 촉매로서 입경이 20 ㎛인 광 촉매 인회석(Ti-CaHAP)을 2 중량％ 첨가한 것이다.
시료 6은 폴리프로필렌 수지에 광 촉매로서 입경이 5 ㎛인 광 촉매 인회석(Ti-CaHAP)을 10 중량％ 첨가한 것이다.
(3) 이어서, 이 펠렛을 사출 성형기(스미또모 기까이 가부시끼가이샤 제조, 제품명 SG-50)를 사용하여 6종의 시료를 하기의 형상으로 정형하였다. 사출 성형 조건은 실린더 온도 190 ℃, 금형 온도 250 ℃이다. 각 시료의 형상은 (폭 12 mm×가로 길이 70 mm×두께 3 mm)이다.
[광 촉매 활성력의 평가 시험]
평가 시험 방법은 밀폐 용기(500 cc) 내에 상기 시료 1을 넣고, 이 용기 내에 알데히드 가스(CH3CHO) 12 ㎖(상온, 상압에 있어서)를 넣어 암소에 1 시간 방치하였다. 그 후에 자외선 조사기(하야시 도께이 고교 가부시끼가이샤 제조, 제품명 루미나에이스 LA150-TX)를 사용하여 1 mW의 자외선을 연속 조사하였다. 자외선을 조사함으로써 알데히드(CH3CHO)가 광 촉매에 의해 이산화탄소와 수분으로 분해된다. 이 분해된 이산화탄소의 양을 1 시간 간격으로 크로마토그래피(GL 사이언스 가부시끼가이샤 제조, 제품명 GC-390B)를 사용하여 계측하였다. 따라서, 계측한 이산화탄소의 양이 많을수록 광 촉매의 활성력이 높아지게 된다. 이어서, 상기 평가 방법에 의해 남은 시료 2 내지 6의 평가를 행하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
분해 능력의 판단 기준으로서 0.1 ppm/시간 이상을 적당하다고 보았다. 이것은, 예를 들면 케이싱체, 키 상부 등에 부착되는 손 기름, 담배 타르, 유기적 먼지 등을 하룻밤, 즉 다음날까지 분해하는 데 적당한 값이다. 도 4를 참조하면, 시료 1, 시료 2와 시료 4가 케이싱체, 키 상부 등에 적당한 수지라는 것이 판명된다.
이어서, 상기 시료 1 내지 6에 대하여 초킹의 평가 시험을 행하였다.
[초킹의 평가 시험]
초킹의 평가 시험 방법은 풍화에 의한 중량의 감소 비율로부터 평가하였다. 구체적으로는 시료 1 내지 6을 암소에 두고 자외선 조사기(하야시 도께이 고교 가부시끼가이샤 제조, 제품명 루미나에이스 LA150-TX)를 사용하여 10 mW의 자외선을 연속 조사하였다. 이 때의 중량 변화를 100 시간 간격으로 계측하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.
평가로서 제품의 중량 변화 약 99.5 ％를 한도로서 평가하였다. 따라서, 시료 1, 2, 3, 5, 6이 적당하였다. 이 중, 시료 3은 광 촉매의 수지를 포함하지 않기 때문에 중량 감소량이 없었다.
상기 두 가지 평가 결과로부터 광 촉매의 활성력이 높고, 동시에 초킹이 적은 시료 1, 시료 2가 광 촉매 인회석 함유 수지 케이싱체, 광 촉매 인회석 함유 수지 키 등에 적당하였다. 이러한 광 촉매 인회석 함유 수지는 전자 기기 케이싱체, 휴대용 기기 케이싱체 외에 사람 손에 접촉되는 입력 장치, 예를 들면 마우스, 입력 펜, 키보드 등에 적용할 수 있다.
<제1 실시예>
이어서 광 촉매 인회석 함유 수지를 사용한 키 상부에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 키 상부의 구성을 나타내며, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다. 1은 키 스위치, 2는 키 상부, 3은 키 상부 부재, 4는 문자, 기호, 도안 등의 표기체, 5는 키 상부 부재의 오목형부, 6은 항균제 혼합물이다.
각 키 스위치 (1)에는 독자적인, 예를 들면 문자, 숫자, 기호, 도안 등이 의미 부여되어 있다. 이 키 스위치 (1)을 압하(押下)하면, 이 압하는 접점(도시하지 않음)으로 검출되어 신호를 외부로 통지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 이들 문자, 숫자, 기호, 도안 등의 표기는 키 상부 (2)에 표시되어 있다. 상세하게는, 이 키 상부 (2)는 대략 키 상부 부재 (3)과 표기체 (4)로 구성되어 있다. 이 키 상부 부재 (3)은 정상부, 측면부에 문자, 숫자, 기호, 도안 등이 홈 형상으로 오목형부 (5)로서 형성되어 있다. 또한, 이 오목형부 (5) 내에 표기체 (4)가 설치된다. 도 1의 표기체 (4)는, 예를 들면 숫자 1이다. 이 키 상부 부재 (3)은 수지이며, 구체적으로는 ABS 수지이다. 또한, 표기체 (4)의 재료는 항균제와 수지를 포함하는 항균제 혼합물 (6)이다. 이 항균제 혼합물 (6)은, 예를 들면 수지에 광 촉매 인회석과 수지를 혼합한 것이다.
이어서, 키 상부의 제조 방법을 설명한다.
처음에 사출 성형기(스미또모 쥬기까이 고교 가부시끼가이샤 제조, 상품명 사이캡)를 사용하여 표기체 (4)를 성형하였다. 이 사출 성형기는 대략 공급부, 부재 혼합부, 부재 가열부, 사출부로 구성되어 있다. 이 공급부에 평균 입경이 20 ㎛인 광 촉매 인회석(다이헤이 가가꾸 산교 가부시끼가이샤 제조, 상품명 광 촉매 인회석 PCAP-100)과 ABS 수지(UMG 가부시끼가이샤 제조, 상품명 VD-200) 및 흑색 안료(클라리안트 재팬 가부시끼가이샤 제조, 상품명 Sanodal Deep Black MLW)를 공급하였다. 흑색 안료는 표기체에 색을 들이기 위한 것이며, 키 상부 부재 (3)의 색과 식별을 용이하게 한다. 또한, 부재 혼합부에서 ABS 수지 85 중량％, 광 촉매 인회석 10 중량％ 및 흑색 안료 5 중량％를 균일하게 혼합하였다. 이어서, 혼합한 ABS 수지, 광 촉매 인회석, 흑색 안료의 혼합물을 부재 가열부에서 가열 용융하고, 이어서 용융한 혼합물을 사출부로부터 금형에 사출하여 항균제 혼합물 (6)을 성형하였다. 이 금형의 캐비티부는 미리 원하는 표기체 (4)와 동일한 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 광 촉매 인회석 함유 수지가 표기체 (4)로서 형성된다.
이어서, 표기체 (4)를 성형한 요령으로 키 상부 부재 (3)이 성형된다. 키 상부 부재 (3)을 형성하기 위한 캐비티부를 갖는 금형을 준비하고, 이 금형에 동일한 제조 방법으로 재료, 구체적으로는 ABS 수지 80 중량％, 광 촉매 인회석 20 중량％를 포함하는 항균제 혼합물 (7)을 사출부로부터 금형에 사출하였다. 따라서, 광 촉매 인회석 함유 수지제의 키 상부 부재 (3)이 형성된다. 상술한 표기체 (4)를 키 상부 부재 (3)의 오목형부 (5)에 감합하였다.
상기 실시예에서는 키 상부 부재 (3)과 표기체 (4)의 양쪽에 광 촉매 인회석 함유 수지를 사용하였다. 그러나, 키 상부 부재 (3)과 표기체 (4) 중 하나 이상에 광 촉매 인회석 함유 수지를 설치하면 항균 효과를 얻을 수 있다.
<제2 실시예>
상기 제1 실시예는 표기체 (4)와 키 상부 부재 (3)을 감합하는 방법이다. 그러나, 키 상부 부재의 오목형부에 페이스트상의 광 촉매 인회석 함유 수지를 충전하고, 가열 건조 고화해도 도 1에 나타낸 키 상부 (2)를 마찬가지로 얻을 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 광 촉매 인회석 함유 수지는 이 수지의 제조가 간단하고, 제조 공정수를 억제하여 제조 비용을 저렴하게 할 수 있으며, 수지 표면이 깎여져도 항균 작용이 감소하지 않고, 또한 항균제에 의한 초킹을 방지할 수 있다.
<부호의 설명>
1: 키 스위치
2: 키 상부
3: 키 상부 부재
5: 오목형부
6: 항균제 혼합물
7: 항균제 혼합물

Claims (7)

  1. 광 촉매 재료를 함유한 수지 조성물로서,
    상기 광 촉매 재료로서 칼슘 히드록시 인회석의 Ca의 일부를 Ti로 치환한 화학 구조를 갖는 광 촉매가 수지 재료에 직접 혼련되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 칼슘 히드록시 인회석의 Ca의 일부를 Ti로 치환한 화학 구조를 갖는 광 촉매의 함유율이 3 중량％ 내지 10 중량％인 수지 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 촉매의 평균 입경이 10 내지 20 ㎛인 수지 조성물.
  5. 제1항에 따른 수지 조성물을 사용한 전자 기기 케이싱체.
  6. 제1항에 따른 수지 조성물을 사용한 휴대 기기 케이싱체.
  7. 제1항에 따른 수지 조성물을 사용한 전자 기기의 입력 장치.
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