KR100883669B1

KR100883669B1 - 등기구 코팅방법

Info

Publication number: KR100883669B1
Application number: KR1020080105354A
Authority: KR
Inventors: 박병기
Original assignee: 주식회사 엠.에스.라이팅
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

본 발명은 등기구 코팅방법에 관한 것으로, 등기구 표면의 이물질 및 유분을 제거하는 단계; 티타늄 옥사이드 4000 내지 6000ppm, 구리 1500 내지 2500ppm, 아연 1200 내지 1700ppm 및 은 10 내지 20ppm을 포함하는 제1코팅액을 마련하는 단계와; 금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제2코팅액을 마련하는 단계와; 백금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제3코팅액을 마련하는 단계와; 상기 제1코팅액 100중량부, 상기 제2코팅액 0.5 내지 1.5 중량부 및 상기 제3코팅액 0.5 내지 1.5중량부를 혼합하여 최종 코팅액을 마련하는 단계와; 상기 등기구의 표면에 상기 최종 코팅액을 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와; 상기 코팅층을 상온에서 1시간 내지 5시간 건조하는 단계와; 상기 코팅층을 상온 건조 후 85℃ 내지 100℃에서 건조하는 단계를 포함하며, 상기 티타늄 옥사이드, 구리, 아연, 은, 금 및 백금의 각각 평균 입자크기는 1nm 내지 20nm인 것을 특징으로 한다. 이에 의해 실질적으로 항균 및 공기청정 기능을 수행할 수 있는 등기구 코팅방법이 제공된다.

Description

등기구 코팅방법{Method of coating lighting device}

본 발명은 등기구에 항균 및 유기물 분해기능이 있는 코팅층을 형성하는 방법에 관한 것이다.

환경, 특히 실내환경에 대한 관심이 커지면서 조명장치에도 친환경적 역할이 요구되고 있다.

조명장치는 빛을 발생시키는 램프, 형광등의 발광부품와 발광부품의 빛을 반사시키는 등기구로 이루어져 있다. 등기구는 발광부품의 형태 및 개수에 따라, 또한 기타의 요구사항에 따라 다양한 형태로 마련될 수 있다.

통상 조명장치는 천정에 설치되어 있어 청소가 쉽지 않기 때문에, 등기구는 오염이 안되도록 코팅되어 있는 것이 중요하다. 또한 실내의 공기는 지속적으로 순환하기 때문에 높은 곳에 위치한 등기구의 코팅이 항균 등의 작용을 하면 공기정화에 매우 유리하다.

최근 등기구에 항균 및 공기청정 기능이 있는 광촉매(TiO2)를 코팅하는 기술이 제시되고 있다. 그러나 등기구의 표면적은 실내 면적에 비하여 매우 작기 때문에 광촉매만의 코팅으로는 실질적인 항균 및 공기청정 기능을 기대하기 어려운 문 제가 있다. 또한 광촉매는 빛이 없으면 작용되지 않기 때문에, 조명이 꺼진 밤에는 항균및 공기청정 기능을 기대할 수 없다.

본 발명의 목적은, 실질적으로 항균 및 공기청정 기능을 수행할 수 있는 등기구 코팅방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 등기구 표면의 이물질 및 유분을 제거하는 단계; 티타늄 옥사이드 4000 내지 6000ppm, 구리 1500 내지 2500ppm, 아연 1200 내지 1700ppm 및 은 10 내지 20ppm을 포함하는 제1코팅액을 마련하는 단계와; 금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제2코팅액을 마련하는 단계와; 백금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제3코팅액을 마련하는 단계와; 상기 제1코팅액 100중량부, 상기 제2코팅액 0.5 내지 1.5 중량부 및 상기 제3코팅액 0.5 내지 1.5중량부를 혼합하여 최종 코팅액을 마련하는 단계와; 상기 등기구의 표면에 상기 최종 코팅액을 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와; 상기 코팅층을 상온에서 1시간 내지 5시간 건조하는 단계와; 상기 코팅층을 상온 건조 후 85℃ 내지 100℃에서 건조하는 단계를 포함하며, 상기 티타늄 옥사이드, 구리, 아연, 은, 금 및 백금의 각각 평균 입자크기는 1nm 내지 20nm인 등기구 코팅방법에 의하여 달성된다.

상기 제1코팅액은 졸-겔법을 통해 마련되며, 물을 45 내지 55℃로 가열하는 단계와; 45 내지 55℃로 가열된 물에 초산을 투입하고 70 내지 90℃로 가열하는 단계와; 70 내지 90℃로 가열된 초산 수용액에 티타늄 전구체, 구리황화물 , 아연황화물 및 은황화물을 첨가하는 단계와; 상기 금속 전구체가 첨가된 용액에 질산을 투입하는 단계를 포함하며, 상기 티타늄 전구체는 티타늄 알콕사이드 또는 염화티탄일 수 있다.

상기 제2코팅액 마련하는 단계는, 염화금 수용액에 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제3코팅액을 마련하는 단계는, 염화백금 수용액에 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하는 단계를 포함할 수 있다.

이상의 본 발명에 따르면 실질적으로 항균 및 공기청정 기능을 수행할 수 있는 등기구 코팅방법이 제공된다.

본 발명은 등기구에 코팅층을 형성하는 방법에 관한 것이며, 코팅층을 형성하는 방법은 (1) 등기구의 표면의 이물질 및 유분을 제거하는 단계 (2) 티타늄 옥사이드 4000 내지 6000ppm, 구리 1500 내지 2500ppm, 아연 1200 내지 1700ppm을 및 은 10 내지 20ppm을 포함하는 제1코팅액을 마련하는 단계 (3) 금 800 내지 1200ppm을 포함하는 제2코팅액을 마련하는 단계 (4) 백금 800 내지 1200ppm을 포함하는 제3코팅액을 마련하는 단계 (5) 제1코팅액 100중량부, 제2코팅액 0.5 내지 1.5 중량부 및 제3코팅액 0.5 내지 1.5중량부를 혼합하여 최종 코팅액을 마련하는 단계 (5) 등기구의 표면에 상기 최종 코팅액을 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계 (6) 코팅층을 상온에서 1시간 내지 5시간 건조하는 단계 (7) 코팅층을 상온 건조 후 85℃ 내지 100℃에서 건조하는 단계를 거쳐 마련된다. 티타늄 옥사이드, 구리, 아연, 은, 금 및 백금의 각각 평균 입자크기는 1nm 내지 20nm, 즉 나노스케일의 사이즈이다.

이상의 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.

(2) 단계, 즉 제1코팅액은 졸-겔법을 통해 제조되는데 (2-1) 물을 45 내지 55℃로 가열하는 단계 (2-2) 45 내지 55℃로 가열된 물에 유기산 촉매를 투입하고 70 내지 90℃로 가열하는 단계, (2-3) 70 내지 90℃로 가열된 유기산 촉매 수용액에 금속전구체(티타늄 전구체, 구리황화물, 아연황화물 및 은황화물)를 첨가하는 단계 및 (2-4) 금속 전구체(티타늄 옥사이드, 구리황화물, 아연황화물 및 은황화물)가 첨가된 용액에 산 촉매를 투입하는 단계를 거쳐 이루어진다.

유기산 촉매로는 초산을 사용할 수 있으며, 산 촉매로는 질산을 사용할 수 있다. 유기산 촉매와 산 촉매는 티타늄 전구체를 티타늄 옥사이드로 전환시켜 졸상태로 만든다. 이와 함께 각 황화물도 금속상태로 전환되면서 일부는 티타늄 옥사이드와 결합한다. 촉매의 사용량은 금속전구체의 량 및 온도 등에 따라 변화된다. 티타늄 전구체로는 티타늄알콕사이드 또는 염화티탄을 사용할 수 있다.

제2코팅액과 제3코팅액은 이온-환원법에 의해 제조되며 콜로이드액 형태가 된다.

(3) 단계, 즉 제2코팅액은 염화금을 가열된 물에 분산시킨 염화금 수용액에 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하여 얻을 수 있다. 젤라틴은 염화금 수용액 1리터에 10g 내지 20g사용할 수 있으며, 하이드라진은 금 수용액 1리터에 10g 내지 20g 사용할 수 있다. 하이드라진은 이온상태의 금을 뭉치게 하여 입자형태로 만든다.

(4) 단계, 즉 제3코팅액은 염화백금을 가열된 물에 분산시킨 염화백금 수용액에 역시 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하여 얻을 수 있다. 젤라틴은 염화백금 수용액 1리터에 10g 내지 20g사용할 수 있으며, 하이드라진은 금 수용액 1리터에 10g 내지 20g 사용할 수 있다. 하이드라진은 이온상태의 백금을 뭉치게 하여 입자형태로 만든다.

(5) 단계, 즉 최종코팅액을 얻는 단계는 스프레이 작업을 하기 직전에 수행되는 것이 바람직하다. 최종코팅액을 오래 방치하면 코팅액 중의 금 입자 또는 백금 입자가 티타늄 옥사이드 성분등과 결합하여 뭉쳐질 수 있기 때문이다. 본 발명에서 제1코팅액, 제2코팅액 및 제3코팅액을 별도로 제조하는 혼합하는 것도 최종코팅액의 안정성이 우수하지 못하기 때문이다.

(6) 단계 즉, 상온 건조를 거치지 않고 승온 건조를 하게 되면 코팅층이 불균일하게 형성될 수 있다.

한편, 코팅을 원활하게 하기 위하여 최종코팅액은 1 내지 10 중량%의 바인더를 더 포함할 수 있으며, 바인더는 제1코팅액, 제2코팅액 및/또는 제3코팅액의 제조과정에서 첨가될 수 있다.

이상의 과정을 통해 등기구에 코팅된 코팅막은 광촉매성분(티타늄 옥사이드), 구리, 아연, 은, 금 및 백금을 포함하며 이들은 모두 나노 사이즈이다. 티타늄 옥사이드는 일반적으로 알려진 광촉매 기능을 수행하며, 구리는 항곰팡이 성능 및 탈취 성능이 있고, 아연은 항균기능이 있으며, 은은 항균작용이 있고, 금은 항산화 및 탈취기능이 있으며, 백금은 탈취기능이 있다.

이상 설명한 등기구 코팅방법의 효과를 실험을 통해 설명한다.

실시예로 사용된 최종 코팅액은 티타늄 옥사이드 5000ppm, 구리 2000ppm, 아연 1500ppm, 은 15ppm, 금 10ppm, 백금 10ppm을 포함한다.

비교예로 사용된 코팅액은 티타늄 옥사이드만을 10000ppm 포함한다.

<항균실험>

항균실험은 코팅액을 철판에 코팅한 후 E.coli와 S. aureus에 대한 항균력을 측정하였다. 사용된 철판은 SUS 0850-4H였으며 배지는 Nutrient agar를 사용하였다.

실험은 멸균된 플레이트에 플라스틱 칩을 높고 칩 위에 초기균수가 10⁵cfu/ml.가 되도록 균을 접종한 후 파라필름을 덮었다. 초기 균수는 접종할 당시 의 같은 균 배양액에서 1ml 빼서 측정하였다. 이 후 35℃ 인큐베이터에서 어두운 상태로 10시간 방치한 후, 포스페이트 버퍼 10ml로 씻어내고, 씻어낸 액 중 1ml를 따서 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다.

<표 1>

		E. Coli	S.aureus
비교예	초기 균 수	1.9 * 10⁵	5.7 * 10⁵
비교예	10시간 후	1.2 * 10⁵	3.1 * 10⁵
실시예	초기 균 수	1.9 * 10⁵	5.7 * 10⁵
실시예	10시간 후	<10	<10

실험 결과를 보면 실시예의 경우에는 빛이 없는 상태에서도 아연 및 은의 작용으로 뛰어난 항균 성능 나타내었다. 반면 광촉매만 있는 비교예의 경우에는 빛이 없는 상태에서는 매우 낮은 항균효과를 나타내었다. 이로부터 본 발명에 따르면 조명장치가 오프된 심야시간에도 등기구의 항균성능을 우수하게 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.

<탈취 성능 실험>

탈취 성능은 알루미늄 메쉬에 코팅한 후 가스 검지관법을 통해 이루어졌다. 알루미늄 메쉬는 20*5cm의 사이즈였으며, 용기크기는 2L였다.

실험결과는 다음 표 2와 같다. 블랭크는 알루미늄 메쉬에 코팅처리하지 않은 경우이다.

<표 2>

	초기농도(ppm)	60분 후 농도(ppm)	탈취효율(%)
블랭크	58	50	13.8
비교예	58	6	89.7
실시예	58	4	93.1

실시예가 비교예보다 탈취성능이 우수한데 이는 구리, 금, 백금에 의해 탈취 성능이 향상된 것으로 판단된다.

실험은 알루미늄판에 코팅한 후, 실린더 형 반응기에 넣고 반응기 내부에 트리클로로에틸렌을 850ppm 넣은 후, UV 램프를 통해 자외선을 가하면서 트리클로로에틸렌의 함량변화를 관찰하였다. 트리클로로에틸렌의 함량은 FT-IR을 이용하여 분석하였다.

실험결과는 도 1에 나타내었다.

실시예의 경우 5시간 내에 TCE가 모두 분해되었으나, 비교예의 경우에는 15시간이 지나도 TCE가 잔존함을 알 수 있다. 이는 백금 성분의 작용에 기인한 것으로 판단된다.

<포름알데히드 분해 성능>

포름알데히드도 TCE와 같은 방법으로 실험이 진행되었다.

그 결과를 나타낸 도 2를 보면 실시예의 경우에는 약 2시간 후 포름알데히드의 농도가 절반으로 감소하였으나 비교예의 경우에는 6시간이 지나도 최초 농도의 90%가 유지됨을 알 수 있다.

이는 실시예의 금 성분과 백금 성분이 작용했기 때문으로 판단된다.

<일산화탄소 분해 실험>

일산화 탄소에 대해서도 TCE와 같은 방법으로 실험이 진행되었다. 일산화 탄소는 산소를 만나 이산화탄소가 되면서 제거된다.

그 결과를 나타낸 도 3을 보면 약 20시간 경과후 실시예의 경우 초기 농도의 40%수준으로 감소한 반면, 비교예의 경우에는 약 80%수준을 유지하고 있다.

일산화 탄소 실험의 결과로부터도 실시예의 뛰어난 유해물질 제거성능을 확인할 수 있다.

이상 확인한 바와 같이 본 발명에 따른 코팅방법에 따르면 동일한 두께의 코팅을 하여도 종래 광촉매에 비해 뛰어난 항균 및 공기청정효과를 얻을 수 있다. 특히 빛이 없는 상황에서도 본 발명에 따른 코팅방법은 우수한 항균 및 공기청정효과를 제공한다.

도 1은 TCE 분해실험 결과를 나타낸 그래프이고,

도 2는 포름알데히드 분해실험 결과를 나타낸 그래프이고,

도 3은 일산화탄소 분해실험 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims

등기구 표면의 이물질 및 유분을 제거하는 단계;

티타늄 옥사이드 4000 내지 6000ppm, 구리 1500 내지 2500ppm, 아연 1200 내지 1700ppm 및 은 10 내지 20ppm을 포함하는 제1코팅액을 마련하는 단계와;

금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제2코팅액을 마련하는 단계와;

백금 800 내지 1200ppm을 포함하는 콜로이드액 상태의 제3코팅액을 마련하는 단계와;

상기 제1코팅액 100중량부, 상기 제2코팅액 0.5 내지 1.5 중량부 및 상기 제3코팅액 0.5 내지 1.5중량부를 혼합하여 최종 코팅액을 마련하는 단계와;

상기 등기구의 표면에 상기 최종 코팅액을 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와;

상기 코팅층을 상온에서 1시간 내지 5시간 건조하는 단계와;

상기 코팅층을 상온 건조 후 85℃ 내지 100℃에서 건조하는 단계를 포함하며,

상기 티타늄 옥사이드, 구리, 아연, 은, 금 및 백금의 각각 평균 입자크기는 1nm 내지 20nm인 등기구 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 제1코팅액은 졸-겔법을 통해 마련되며,

물을 45 내지 55℃로 가열하는 단계와;

45 내지 55℃로 가열된 물에 초산을 투입하고 70 내지 90℃로 가열하는 단계와;

70 내지 90℃로 가열된 초산 수용액에 티타늄 전구체, 구리황화물 , 아연황화물 및 은황화물을 첨가하는 단계와;

상기 금속 전구체가 첨가된 용액에 질산을 투입하는 단계를 포함하며,

상기 티타늄 전구체는 티타늄 알콕사이드 또는 염화티탄인 것을 특징으로 하는 등기구 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 제2코팅액 마련하는 단계는,

염화금 수용액에 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등기구 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 제3코팅액을 마련하는 단계는,

염화백금 수용액에 분산제인 젤라틴과 환원제인 하이드라진을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등기구 코팅방법.