KR101142369B1 - 무기 실리카 바인더로 고정된 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체 및 그의 제조방법 - Google Patents

무기 실리카 바인더로 고정된 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리카 바인더로 고정된 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라스틱 성형체 표면에 무기 실리카 바인더를 코팅하여 경화시키고, 그 표면을 상압 플라즈마 처리한 후 광촉매를 코팅하고 경화시켜 광촉매층을 형성하는 과정을 포함하여 이루어지는 플라스틱 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 광촉매 코팅 전 무기 실리카 바인더 층을 도입하고 상압 플라즈마를 이용하여 표면 처리와 접착력을 높임으로써, 광촉매의 결합력을 높일 수 있으므로, 플라스틱 성형체 표면의 방오, 방염, 친수효과 및 자정작용과 황변현상과 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

무기 실리카 바인더로 고정된 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체 및 그의 제조방법{Plastic structure with photocatalyst layer on inorganic silica binder and its fabrication method}
본 발명은 무기 실리카를 바인더로 하여 고정시킨 광촉매층이 형성된 플라스틱 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
촉매는 어떤 화학반응에서 자신은 변하지 않고 반응속도를 변화시키거나 또는 반응을 개시시키는 등의 역할을 수행하는 것이며, 광촉매란 촉매의 한 종류로서 촉매작용이 빛에너지를 받아 일어나는 것을 말한다.
각 물질이 갖고 있는 고유한 띠 간격 에너지(band gap energy)보다 더 큰 에너지를 갖는 광을 조사하면 광촉매로부터 전자와 양공이 생성되어 TiO2 입자표면으로 이동하게 된다. 이때, TiO2 입자 표면에 있는 물이나 OH- 이온 등이 양공과 반응하여 OH 라디칼을 생성하게 되고, 이 OH 라디칼은 TiO2 입자 표면에 흡착되어 있는 유기물과 반응하여 무해한 화합물로 분해된다. 이러한 산화력이 방음벽 표면에 부착되어 있는 유기물을 탄산가스(CO2)와 물로 분해시켜 오염물질을 제거하는 기능을 갖게 된다.
1980년대 후반부터 미국, 유럽, 호주 등에서 환경 분야의 새로운 미래기술로서 본격적으로 연구되기 시작한 광촉매 관련기술은 초기에는 광촉매의 강력한 산화력을 이용한 환경오염물질 처리기술 개발에 초점이 맞추어져 왔으나 1990년대 후반 광촉매 (특히 TiO₂)를 코팅한 재료 표면의 초친수성 (super hydrophilicity)이 발견되면서 일본을 중심으로 각종 기능성 재료 개발이 대단히 활발하게 진행되고 있다.
구체적으로는 방오염, 탈취, 항균 등의 효과를 이용하는 용도로 응용되고, 이 중에서, 폴리카보네이트 수지나 아크릴 수지 기재(基材; substrate)를 이용한 투명성 유지에는, TiO2의 광촉매 기능 중에서, 방오염기능을 이용하고 있다.
따라서, 폴리카보네이트 표면에 TiO2를 존재하게 함으로써, 오염 성분을 분해시키고, 더욱이 그 표면을 친수화 시킴으로써 오염 성분이 빗물 등에 의해 쉽게 세정될 수 있다. 그러나, 표면에 광촉매 입자를 코팅하여 사용할 경우 광촉매제 효과가 우수할수록 오염물질의 분해뿐만 아니라 코팅층과 접촉하고 있는 기재표면의 분해력도 증가하여 헤이즈(Haze)가 급격하게 증가 한다.
한국특허출원번호 제10-2001-0058621호, 한국특허출원번호 제10-2003- 0074489호, 한국특허출원번호 제10-2004-0037981호, 및 한국실용신안번호 제20- 2004-0012813호의 경우 폴리카보네이트에 광촉매 코팅시 바인더를 사용하는 기술이 제시되지 않았다.
상기의 경우 폴리카보네이트 표면에 광촉매 TiO2가 직접적으로 접촉하고 있어 오염물질의 분해뿐만 아니라 기재표면 즉, 폴리카보네이트 또한 분해하기 때문에 헤이즈(Haze)가 급격히 증가하는 문제점이 생긴다.
한국특허출원번호 제10-1999-0058692호, 한국특허출원번호 제 10-2000- 7005987호, 한국특허출원번호 제10-2002-7016664호, 한국특허출원번호 제10-2006- 7007069호, 한국특허출원번호 제10-2003-0065241호, 한국특허출원번호 제10-2004 -0078555호의 경우 폴리카보네이트와 광촉매 코팅 전 바인더를 사용하고 있으나, 바인더와 광촉매 TiO2 를 혼합하여 폴리카보네이트에 코팅하는 방법을 적용하고 있어, 광촉매 TiO2 입자에 바인더로 사용한 입자가 둘러싸인 형태이다.
상기의 경우 바인더가 광촉매 표면을 덮고 있기 때문에 광촉매 효율이 현저히 저하되는 문제점이 있으며, 한국특허출원번호 제10-2003-0065241호에서는 상기한 문제점을 지적하면서 이를 해소하기 위하여 산성, 염기성 용액에 침지하고, 산성가스로 바인더를 제거하여 광촉매 노출시키고 있다.
따라서, 상기한 제반 문제점을 해결할 수 있고, 간단한 방법에 의하여 광촉매 효과를 얻을 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 무기 실리카 바인더층을 형성한 후 그 표면을 상압 플라즈마로 처리하고 광촉매층을 형성하는 간단한 방법으로 플라스틱 성형체 표면을 처리하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명은, 플라스틱 성형체의 표면에 형성된 무기 실리카 바인더 층과,상기 무기 실리카 바인더 층 표면에 형성된 광촉매 층을 포함하여 이루어지는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명은, 플라스틱 성형체를 준비하는 과정, 상기 플라스틱 성형체의 표면에 무기 실리카 바인더를 코팅하여 경화시키는 과정, 상기 경화된 무기 실리카 바인더 층의 표면을 상압 플라즈마 처리하는 과정, 및, 상기 상압 플라즈마 처리된 표면에 광촉매를 코팅하고 경화시켜 광촉매층을 형성하는 과정을 포함하여 이루어지는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체의 제조방법을 포함한다.
이하, 본 발명을 무기 실리카 바인더로 고정된 광촉매 층을 갖는 플라스틱 성형체의 제조방법을 위주로 하여 각 과정별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 플라스틱 성형체를 준비하는 과정이다.
상기 플라스틱 성형체로는 플라스틱 시트, 플라스틱 기판, 압출 또는 사출 성형 등이 다양한 방법으로 제조된 플라스틱 성형체가 적용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 적용되는 플라스틱 성형체의 경우 그 크기나 형태에 의하여 제한되지 않으며, 구체적으로 예를 들자면 시트나 패널 형태로 사용되는 기판의 경우 두께가 1 내지 10 mm 정도의 것을 사용할 수 있을 것이다.
또한, 상기 플라스틱 성형체로는 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메틸크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리비닐클로라이드(PVC) 등 중에서 선택된 다양한 투명 또는 불투명 플라스틱이나 엔지니어링 플라스틱 등이 적용될 수 있을 것이다.
두 번째는, 상기 플라스틱 성형체의 표면에 무기 실리카 바인더를 코팅하여 경화시키는 과정이다.
기존의 경우 주로 테트라에틸오르토실리케이트(teteraethyl orthosilicate, TEOS)이나 테트라메틸오르토실리케이트(tetramethyl orthosilicate, TMOS) 등의 유기 실리콘 화합물을 출발 물질로하여 이를 부분 가수 분해 또는 완전 가수 분해시킨 졸(sol) 형태의 액상 물질을 주로 사용하였다.
이러한 경우, 유기물을 제거하기 위해서는 고온의 열처리 하는 공정이 추가되어야 하는 등의 번거로움이 있고, 유기물을 완전히 제거할 수 없는 경우에는 광촉매 TiO2가 바인더를 분해하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명에서는 상기와 달리 무기 실리카 바인더를 사용하여, 완전한 무기 실리카 막을 얻을 수 있으며, 고온의 열처리 공정이 요구되지 않는다.
상기 무기 실리카 바인더는 무기실리카와 무기실리카를 용해시킬 수 있는 유기용매를 포함하는 조성물로 이루어지는 것을 사용하는 것이 좋으며, 상기 무기실리카는 무기실리카 바인더 중 SiO2 함량이 1 내지 5중량%가 되도록 포함되는 것이 좋다. 이러한 무기실리카로는 특별히 한정되지는 않으나, 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane, PHPS), 하이드로겐 실세스퀴옥산(hydrogen silsesquioxane, HSQ) 및 콜로이달 실리카(colloidal silica) 중에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 특히 퍼하이드로폴리실라잔을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
특히, 상기 퍼하이드로폴리실라잔은 탄소(C)를 포함하지 않고 Si-H, N-H 및 Si-N만으로 구성되어 있는 "-(SiH2NH)-"을 반복 단위로 하는 완전한 무기 폴리머로서, 수분 및 산소와 반응하여 상온에서 경화되어 고순도의 실리카 막을 얻을 수 있으며, 열 경화시에는 약 450 ℃에서 치밀한 고순도 실리카의 막을 형성시킬 수 있다.
특히, 퍼하이드로폴리실라잔은 매우 강한 자가 교차 결합 특성(self-linking property)을 가지고 있어 상온에서 약 5분 정도면 경화되며, 대기 중의 수분과 반응하여 실리카 글라스로 전이하여 경화 후 도막의 밀도가 유리(밀도 2.2)과 거의 유사한 수준인 약 2.0 정도까지 높아진다. 즉, 퍼하이드로폴리실라잔으로 코팅된 도막의 경우 밀도가 높고 유리와 유사하거나 높은 수준의 경도 구현이 가능하여 도막의 경도가 높아지므로 내 스크래치성, 내마모성 및 내구성이 향상되고, 이러한 특성이 지속력을 가지므로 5 년 이상의 장기간동안 해당 성능이 유지될 수 있으며, 부식방지기능이 우수하여 알루미늄 외장재 등에 사용될 경우에도 도장면을 보호할 수 있고, 1300 ℃의 고열에서도 열 내구성을 갖추고 있는 등의 특성을 가진다.
퍼하이드로폴리실라잔으로 코팅된 도막의 경우 친수성이 부여되어 접촉각이 10 도 정도로 형성되며, 유기오염물이 막 표면에 부착되기 힘들고 오염물이 부착되어도 내리는 비나 물을 흘려주는 간단한 동작만으로 쉽게 오염을 제거할 수 있는 등의 방오성이 향상되어 세제나 물소비를 감소시킬 수 있으며, 실리카이므로 인체에 무해하고, 자체적으로 할로겐 물질을 포함하고 있지 않아 폐기시 문제가 없는 등의 친환경적 특성을 가진다.
퍼하이드로폴리실라잔은 무기질 도막을 형성하므로 고무, 수지, 금속 등의 다양한 소재와의 밀착력이 우수하므로 어떠한 소재에도 코팅이 가능하고, 신축성이 좋아 절곡이 가능하여 코팅소재의 제약이 없다. 이러한 강한 밀착력은 기재의 OH 또는 COOH 와 같은 기능성 기(functional group)와의 화학적 결합에 기인하는 것으로, 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리우레탄(Polyurethane) 등과 같은 수지(Resin)류나, 금속, 세라믹과도 표면의 OH 기능성 기(functional group) 및 다양한 극성 기(polar group)와도 뛰어난 화학적 결합력을 가진다.
퍼하이드로폴리실라잔은 PET, PMMA, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스테르, 금속, 폴리이미드, 폴리아미드, 에폭시, ABS, PC, POM 등과는 밀착력이 더욱 우수하다.
상기 무기 실리카 바인더는 무기 실리카와 이를 용해시킬 수 있으며 물에는 용해되지 않는 유기용매로서, 크실렌 등과 같은 고비점의 방향족 용매에 용해시켜 사용하며, 수분과의 반응을 촉진시킬 수 있는 촉매를 미량 사용할 수 있다.
퍼하이드로폴리실라잔의 경우 미량의 아민계 촉매와 함께 크실렌에 용해시킨 후 플라스틱 성형체 등의 표면에 알려진 다양한 코팅법에 의하여 간단하게 코팅할 수 있다.
상기한 무기 실리카 바인더 층을 구성할 수 있는 무기 실리카를 만족시키는 것으로서, 현재 클라리안트 재팬 카부시키카이샤[Clariant (Japan)K.K.]에 의하여 AQUAMICA 라는 상품명으로 시판되고 있다. 이 제품은 주성분이 PHPS, 유기 용매, 미량의 촉매를 함유하는 제품이다.
상기 무기 실리카 바인더 층은 기판 등의 플라스틱 성형체와 광촉매 사이의 결합이 잘 이루어지도록 하는 바인더 역할을 수행할 수 있으면 충분한 것으로, 바인더 층의 두께는 상대적으로 크게 중요하지는 않으나, 경화 후 두께가 0.005 내지 1 ㎛, 바람직하기로는 0.01 내지 0.1㎛ 범위인 것이 좋다.
세 번째는, 상기 경화된 무기 실리카 바인더 층의 표면을 상압 플라즈마 처리하는 과정이다.
본 발명에서는 상기 경화된 무기 실리카 바인더 층의 표면에 상압 플라즈마를 처리하여 표면 에너지를 높임으로써 무기 실리카 바인더 층 표면에 형성되는 광촉매층과의 접착력을 강화시킨다. 무기 실리카 바인더 층 표면의 에너지는 50 mJ/m2 이상이 되도록 조절하는 것이 좋다.
상압 플라즈마 처리는 극초단파(Microwave), DC, AC, RF를 전원으로 사용하고 공기 산소 아르곤가스를 사용하며 플라즈마가 형성되는 최적의 조건으로 한다. 상압 플라즈마 처리를 할 경우 공정 중 표면에 오염된 유기물질들을 플라즈마 처리를 통해 제거할 수 있고, 반응성의 활성과 동시에 표면을 친수화로 바꿔 줄 수 있다.
네 번째는, 상기 상압 플라즈마 처리된 표면에 광촉매를 코팅하고 경화시켜 광촉매층을 형성하는 과정이다.
상기와 같이 상압 플라즈마 처리에 의하여 무기 실리카 바인더 층의 표면 에너지가 높아지게 되며, 이로 인해 표면을 친수화로 만들고 공정 중 오염된 유기물을 제거하는 효과를 얻을 수 있다. 여기에 광촉매 활성을 가지는 입자가 포함된 조성물을 코팅하고 경화시켜 광촉매층을 형성한다.
상기 광촉매층을 형성하는 광촉매 입자로는 1 내지 15 nm 범위의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있으며, 투명한 성형체에 적용하고자 할 경우에는 입자의 크기를 1 내지 10 nm 이하의 범위로 조절하는 것이 투명성 유지 차원에서 좋다.
상기 광촉매층을 형성하는 광촉매 입자로는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS) 및 이산화주석(SnO2)등 중에서 선택된 것을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광촉매 입자의 함량은 경화 후 광촉매층에 1 내지 10중량%, 바람직하기로는 3 내지 5 중량% 범위로 존재하도록 함량을 조절한다.
광촉매층을 형성하기 위한 코팅은 알려진 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
광촉매층의 두께는 0.05 내지 0.5 ㎛ 범위, 바람직하기로는 0.2 내지 0.3 ㎛ 범위로 조절하도록 하는데, 광촉매층의 두께가 상기 범위 미만으로 적으면 오염원 흡착효율이 저하되어 반응효율이 감소할 수 있고, 상기 범위를 초과하여 크면 난반사 또는 백화 현상으로 인해 피도체의 외관에 손상을 줄 수 있다.
상기한 본 발명에 의하면, 무기 실리카 바인더층의 형성으로 광촉매에 의한 플라스틱 성형체의 분해를 방지할 수 있으며, 광촉매층을 코팅하지 않으므로 광촉매의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 무기 실리카 바인더층을 상압 플라즈마 처리하여 광총매층과의 접착력을 높여 균일하게 코팅할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 무기 실리카 바인더층과 광촉매층의 두께 조절이 가능하며, 무기 실리카 바인더층과 광촉매층을 다층 구조로 형성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 방오, 방염, 친수효과 및 자정작용과 황변현상과 내구성이 향상된 플라스틱 성형체를 제조할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 무기 실리카 바인더 층과 광촉매층이 단층으로 형성된 플라스틱 성형체의 모식도 단면이다.
도 2는 무기 실리카 바인더 층과 광촉매층이 다층으로 형성된 플라스틱 성형체의 모식도 단면이다.
도 3은 비교예 시편에 대한 물의 접촉각(a)과, 자외선이 120 분간 조사된 실시예의 시편 표면에 대한 물의 접촉각(b)을 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 시편에 대한 자외선 투과도(a)와, 석영 플레이트를 사용하여 실시예와 동일한 방법으로 무기 바인더 층 및 광촉매 층을 형성한 시편의 자외선 투과도(b)를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 시편(a)과 실시예 시편(b)의 옥외 배치 38일 경과 후 자정성을 비교한 사진이다.
도 6은 비교예 시편(a)과 실시예 시편(b)을 가열하여 방염성을 비교한 사진이다.
도 7은 비교예 시편(a)과 실시예 시편(b)에 자외선을 조사하고 38일 경과 후 변색 정도를 비교한 사진이다.
도 8은 유기계 바인더를 사용한 시편(a)과 실시예 시편(b)에 자외선을 조사하고 38일 경과 후 표면을 비교한 사진이다.
도 9는 유기계 바인더를 사용한 시편(a)과 실시예 시편(b)에 자외선을 조사하고 38일 경과 후 표면을 비교한 멀티미디어 영상 현미경 사진이다.
이하 본 발명을 실시예 등에 의하여 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예 등에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예
폴리카보네이트 기판을 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS)으로 딥 코팅을 하였다. 사용된 퍼하이드로폴리실리잔은 클라리안트 재팬 카부시키카이샤[Clariant (Japan)K.K.]에 의하여 AQUAMICA 라는 상품명으로 시판되는 제품을 사용하였으며, 25℃ 상온에서 코팅하여 90℃에서 경화시켰다.
상기 경화된 무기 실리카 바인더층의 표면을 상압 플라즈마 처리하였다. 이때, 사용한 가스는 O2/Ar 혼합 가스 이며, 주파수(frequency)는 30kHz, 전력(Power)은 60W, 가스의 유량은 Ar 가스 5 slm과 O2 가스 5%(전체 Ar 5slm의)를 혼합하여 사용하였다.
상압 플라즈마 처리 후 무기 실리카 바인더층이 형성된 폴리카보네이트를 이산화티탄(TiO2) 3 중량% 용액에 딥 코팅하였다. 광촉매층(TiO2)의 두께는 200nm 이었다.
실험예 .
무기 실리카 바인더 층 및 광촉매 층을 형성하기 전의 시편(폴리카보네이트)을 비교예로 하고, 상기 실시예에 따라 무기 실리카 바인더 층 및 광촉매 층을 형성한 시편과의 특성을 다음의 방법으로 비교하였다.
1) 부착성
상기 실시예에 의하여 제조된 플라스틱 성형체를 KSD 6711-1992의 시험 방법에 의하여 1mm 간격으로 가로세로 11개씩의 선을 그어 100개의 바둑판눈을 만든 후 3M 테이프로 부착 후 신속히 Ep는 방법으로 측정하였다[평가 후 부착되어 잔존하는 개수/최초개수=100]. 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
2) 연필경도
상기 실시예의 시편을, KSD 6711-1992의 시험 방법에 의하여 평가하였으며, KS M 500의 시험을 따라 연필경도를 측정하였다. 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
부착성 연필경도
100/100 6H
3) 접촉각
자외선 조사 전 후의 물의 접촉각의 변화를 알아보기 위하여 상기 실시예의 시편에 자외선 램프(SANKYO DENKI사 10W)로 조사하여 측정하였으며, 결과를 표 2와 도 3에 나타내었다. 표 2는 자외선 조사 시간에 따른 접촉각의 변화를 나타낸 것이다.
시간(min) 접촉각(deg.)
0 65.35
5 65.24
10 65.23
20 62.11
40 42.29
60 13.76
120 9.50
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 자외선 조사 시간이 길어질수록 접촉각이 감소되는 경향이 있는데, 이는 플라스틱 성형체의 표면 에너지가 높아졌음을 의미하며, 이로써 본 발명에 실시예에 의하여 제조된 플라스틱 성형체가 자연 강우로 인해 친수화된 표면에서 방오적 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
도 3은 비교예에 대한 물의 접촉각(a)과, 자외선이 120분간 조사된 실시예의 플라스틱 성형체 표면에 대한 물의 접촉각(b)을 나타낸 것이다. 이는 상기 표 2와 일치하는 결과를 나타낸 것으로, 본 발명의 실시예에 의한 플라스틱 성형체의 표면이 자연 강우로 인해 친수화된 표면에서 방오 함을 나타낸 것이라 할 수 있다.
4) 자외선 차단
비교예의 시편(폴리카보네이트)과 석영 플레이트(Quartz plate)에 상기 실시예와 동일한 방법으로 무기 실리카 바인더 층(SiO2)을 형성하고 광촉매 층(TiO2)을 형성한 후 UV-Vis 분광기(Spectroscopy)를 사용하여 투과도(Transmittance)를 측정하였다. 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 의하면, 비교예의 시편을 통해 200 내지 400nm 영역의 투과율를 알 수 있었다[도 4의 (a)]. 즉, 20% 미만의 투과율을 보였고 나머지 80%는 시편에 흡수되어 황변현상이 일어나는 것을 예측 할 수 있었다.
석영 플레이트는 자외선을 모두 통과 시키므로 무기 실리카 바인더와 광촉매 층을 형성하여 투과도를 측정하였다. 무기 실리카 바인더 층 형성시 200 내지 400nm 영역에서 높은 투과율을 보였고 이는 자외선 차단 효과 없이 투과시켜 시편에 영향을 주지만 광촉매층을 형성할수록 투과율은 낮아지고 그만큼 흡수율이 높아져 석영 플레이트에 흡수되는 자외선을 모두 차단하는 것을 알 수 있었다[도 4의 b].
5) 자정성
옥외에 비교예의 시편(폴리카보네이트)과 상기 실시예의 시편을 배치하고 38일 경과 후 자정성을 비교하였으며, 그 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5에 의하면, 본 발명의 실시예의 시편의 경우 광촉매층(TiO2)의 친수성에 의한 자정작용으로 인해 자연적인 강우만으로도 오염물질의 제거가 가능하여 깨끗한 외관 유지가 가능함을 확인할 수 있다.
6) 방염성
알코올 램프를 이용하여 비교예의 시편(폴리카보네이트)과 상기 실시예 의 시편에 동일한 시간동안 불을 가하여 표면 상태 확인하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 의하면, 일정 시간 후 비교예의 시편(폴리카보네이트)은 그을음이 생기며 냄새가 나는 반면, 상기 실시예의 시편은 열에 의해 표면만 변형이 일어날 뿐 그을음과 냄새는 나지 않았다.
7) 황변도
비교예의 시편(폴리카보네이트)과 상기 실시예의 시편의 자외선 조사 후 시편 변화를 사진으로 촬영하였다. ULTRA-VITALUX의 자외선 램프를 이용하고, 조사거리는 25cm로 하였으며, 결과는 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 비교예의 시편은 자외선 조사 후 황변한 반면[도 7의 (a) ], 실시예의 시편은 절단면 즉 코팅 되지 않은 부분만 변색되고 코팅면은 본래의 색을 그대로 유지하였음을 확인할 수 있다[도 7의 (b)]
8) 유기계 바인더와 무기계 바인더 사용에 따른 비교
상기 실시예와 동일한 방법으로 플라스틱 성형체를 형성하되, 바인더로서 유기계 바인더인 SANNOL사의 EW-102(아크릴 실리콘 에멀젼수지)을 사용한 시편과, 실시예의 시편에 자외선을 조사 후 시편의 변화를 확인한 사진을 도 8에 나타내었으며(ULTRA-VITALUX의 자외선 램프를 이용, 조사거리: 25cm), 멀티미디어 영상 현미경(Video Microscope IT System)을 이용하여 표면을 관찰한 결과를 도 9에 나타내었다.
도 8에 나타난 바와 같이, 광촉매(TiO2)는 400nm이하의 파장 광이 조사되면 주변의 거의 모든 유기물이 분해되는데 이는 38일 후 유기계 바인더를 사용하여 코팅된 시편에서 확인 할 수 있었고 표면에서 떨어져 손에 묻어 나옴을 확인 하였다[도 8의 (a)]. 반면 무기 실리카 바인더를 사용한 실시예의 시편의 경우 이러한 현상을 볼 수 없었다[도 8의 (b)].
또한, 도 9의 경우 유기계 바인더를 사용한 경우에는 광촉매 층이 박리된 것을 확인할 수 있으며[도 9의 (a)], 실시예의 시편의 경우 광촉매 층의 박리가 없음을 확인할 수 있다[도 9의 (b)]
10 : 플라스틱 성형체
20 : 무기 실리카 바인더층
30 : 광촉매층

Claims (7)

  1. 플라스틱 성형체의 표면에 형성된 표면에너지가 50mJ/㎡ 이상인 무기 실리카 바인더 층과,
    상기 무기 실리카 바인더 층 표면에 형성된 광촉매 층
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라스틱 성형체는 폴리카보네이트, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메틸크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리비닐클로라이드(PVC) 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광촉매 층은 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS) 및 이산화주석(SnO2) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것임을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 실리카 바인더 층과 광촉매 층이 반복 적층된 다층구조로 이루어진 것임을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체.
  6. 플라스틱 성형체를 준비하는 과정,
    상기 플라스틱 성형체의 표면에 무기 실리카 바인더를 코팅하여 경화시키는 과정,
    상기 경화된 무기 실리카 바인더 층의 표면을 상압 플라즈마 처리하는 과정, 및,
    상기 상압 플라즈마 처리된 표면에 광촉매를 코팅하고 경화시켜 광촉매층을 형성하는 과정
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체의 제조방법.
  7. 청구항 6항에 있어서,
    상기 무기실리카 바인더는 퍼하이드로폴리실라잔을 포함하는 조성물로 이루어지며, 상기 퍼하이드로폴리실라잔은 바인더 중 SiO2 함량이 1 내지 5중량%가 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매층을 갖는 플라스틱 성형체의 제조방법.
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