KR102162579B1 - 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법 - Google Patents
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- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01J2523/40—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts of Group IV (IVA or IVB) of the Periodic Table
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Abstract
본 발명은 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1) 지르코늄 전구체, 아연전구체 및 티타늄 전구체의 나노입자를 50~80℃의 용매 용액에서 혼합한 후에 산화제를 사용하여 금속복합재의 수산화물을 제조하는 단계; 2) 상기 수산화물을 판상운모와 혼합하여 교반함으로써 상기 판상운모위에 금속복합재의 수산화물이 코팅되는 단계; 및 3) 판상운모위에 코팅된 상기 금속복합재의 수산화물을 500℃ 내지 900℃의 온도에서 소성하여 산화물 나노입자로 전환시키는 단계;를 포함하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법 및 상기 제조된 광촉매용 투명 코팅액과 이를 사용한 코팅 도료에 관한 것이다. 본 발명의 투명 코팅액은 광촉매활성, 특히 가시광선 촉매 활성이 매우 크며, 이 나노입자들이 코팅바인더와 혼합되더라도 별도의 표면개질제 없이도 분산이 잘되어 서로 응집되지 않는다. 또한, 본 발명의 코팅액은 가시광선을 이용하기 때문에, 고분자 바인더를 분해하지 않으며 열화를 발생시키지 않고 시간이 지나도 고분자 코팅층에서 분리가 일어나지 않으며 투명성이 좋다. 아울러, 코팅층에 포함된 운모는 코팅층의 내마모성을 증대시키고 기밀성이 우수하기 때문에 산소차단이나 방수성을 높인다.
Description
본 발명은 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 갖는 산화티탄과, 산화지르코늄 및, 산화아연의 복합금속산화물의 나노입자를 판상운모에 형성시킨 소재의 광촉매용 투명 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광촉매는 반도체 물질인 금속산화물로 된 나노입자로서 빛을 받았을 때, 가전다대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 전자가 전이되어 근처의 물 분자를 이용하여 OH 라디칼을 만들게 되고 이 라디칼이 유기물질과 반응하여 분해하는 성질을 나타내는 물질을 일컫는다.
광촉매로서의 활성을 갖는 것으로 알려진 금속산화물로서는 TiO2, ZnO, WO3, SnO2, ZrO2 등이 있고, 복합금속산화물로서는 ZrZnO, SrTiO, KTaO 등이 있고, 금속황화물로 CdS, ZnS 등이 있고, 금속 칼코겐나이트로서는 GaP, CdSe, CdTe, MoSe, WSe 등이 있다. 광촉매효율이 제일 좋은 것은 산화티탄인데, 내광부식성이 좋고, 가격도 저렴하다, 산업계에서 많이 사용되고 있다. 그런데, 산화티탄에 지르코늄이나 아연과 합금을 만들어서 산화물을 만들게 되면 가시광영역에서의 광촉매 효율이 더 높아진다.
광촉매의 원리를 반응식 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 광촉매로 사용되는 반도체 금속산화물의 밴드갭보다 큰 에너지를 갖는 빛(photon)이 흡수되면서 나노입자 표면에 전자 정공쌍이 생성되고, 이 정공은 강한 산화력에 의하여 수분과 반응하여 OH 라디칼을 생성하고, 이 OH 라디칼은 유기물질을 분해하게 된다.
<반응식 1> 광촉매 메카니즘
M + hv → M + e + h (1)
M + H
2
O + h → M-OH + Oㆍ (2)
M-OH + h → M + OHㆍ (3)
자외선을 흡수하여 생성된 OH 라디칼은 그 생성 에너지가 유기화합물의 C-C 결합, C-H 결합, C-N 결합, C-O결합, O-H 결합 및 N-H 결합보다 크기 때문에, 유기 바인더물질이나 기재가 플라스틱인 경우에 기재를 분해시킬 수가 있다. 그래서, 바인더와 플라스틱의 변색을 초래하거나, 나노입자가 바인더 물질과 분리되어서 기재에서 떨어져 나와서 광촉매활성이 없어질 가능성이 크다. 가시광선의 흡수에 의해 생성된 OH 라디칼은 그 생성 에너지가 작기 때문에, 유기화합물의 결합에너지가 작은 화학기(functional group)를 제외하고 바인더나 플라스틱 물질의 기본 골격을 제거할 정도는 아니다. 그래서, 가시광 활성이 높은 광촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 광촉매가 바인더에서 분리가 일어나지 않게 분산과 결합이 잘 되어 있는 것이 좋다. 나노입자의 고분자에 대한 분산은 어렵다. 나노입자의 크기가 작을수록 그 어려움은 더욱 커진다. 광촉매활성은 입자크기가 작을수록 커진다. 분산을 위하여 나노입자를 표면개질하게 되는데, 이 표면개질이 광촉매활성을 떨어뜨리게 된다. 광촉매활성은 나노입자의 균일한 분산에 달려 있다. 그리고, 이 분산성이 시간이 지남에 따라도 분리가 일어나지 않고, 고분자에 그대로 결합된 채로 유지되는 것이 촉매 활성의 지속성에 중요한 포인트이다.
아나타제(anatase)형 산화티탄 등의 광촉매는 자외선의 조사에 의해 유기물을 분해하는 방오효과, 항균성 및 친수성을 발휘하는 것이 알려져 있다. 또한 최근에는 가시광에 의해 촉매 기능을 발휘하는 광촉매도 주목받고 있다.
상술한 광촉매층을 유리 등의 부재 표면에 형성하기 위해서는 스퍼터링이나 증착 등의 진공 성막법 또는 감압 성막법에 의하는 경우가 많다.
또한, 유리 등의 기재 표면에 광촉매층을 형성할 때 기재와 광촉매층 사이에 하지층(under coat layer)을 설치하는 것이, 일본국 특허공개 제(평)9-227167호 공보, 일본국 특허공개 제(평)10-66878호 공보, 일본국 특허공개 제2000-312830호 공보 및 일본국 특허공개 제2001-205094호 공보에 제안되어 있다.
일본국 특허공개 제(평)9-227167호 공보에는 유리기재의 표면에 광촉매 조성물로 된 매체를 형성할 때 유리로부터 용출되는 알칼리에 의한 매체의 기능저하를 방지하기 위해서, 유리기재와 광촉매 조성물(매체) 사이에 배리어층(barrier layer)을 설치하는 것이 개시되고, 배리어층으로서는 산화지르코늄, 특히 비결정질 산화지르코늄을 사용하는 것이 제안되어 있다.
일본국 특허공개 제(평)10-66878호 공보에는 기재 상에 하지막을 개재시켜 광촉매막을 형성하는 것, 특히 하지막으로서 산화지르코늄, 광촉매막으로서 산화티탄을 사용하는 내용이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 제2000-312830호 공보에는 기재(알루미늄)와 광촉매층 사이에 산화지르코늄 등의 금속 산화물층을 개재시켜 이 금속 산화물층에 의해 광촉매층으로부터 기재로의 산소 확산을 억제하는 내용이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 제2001-205094호 공보에는 광촉매 물질로서 산화지르코늄을 예로 들 수 있고, 이 산화지르코늄의 바깥쪽에 산화티탄층을 형성한 내용이 개시되어 있다.
PCT 국제공개공보(WO 02/40417)에는 기판과 산화티탄층 사이에 고온안정형의 입방정계 또는 사방정계의 산화지르코늄층이 형성되어 있는 것이 개시되어 있다.
상술한 방법에 의해 광촉매층을 형성하면, 광촉매로서의 기능을 발휘하지 않는 경우가 있거나, 광촉매층의 두께를 두껍게 하지 않으면 광촉매로서의 기능을 발휘하지 않고, 또 물품의 반사율이 커지거나 간섭색이 나타나거나 해서 바람직한 반사율이나 색조와 광촉매 활성과의 양립이 어려운 경우가 있었다. 또한, 고온안정형의 입방정계 또는 사방정계의 산화지르코늄층을 형성할 필요가 있는 경우에는, 기판으로서 내열성이 낮은 수지 등을 사용할 수 없고 큰 사이즈의 기판은 균일하게 가열하는 것이 기술적으로 어렵기 때문에 건축용 등의 큰 사이즈의 광촉매성 부재를 얻는 것이 곤란한 것 등의 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 (1) 광촉매 활성을 낼 수 있기 위하여 바인더에 분산된 광촉매 나노입자의 크기가 충분히 작아야 하며, (2) 분산을 위하여 사용되는 표면개질제가 광촉매 나노입자의 성능 저하를 일으키지 않아야 하고, (3) 가시광 촉매 활성을 가져야 하며, (4) 분산된 광촉매 나노입자는 고분자 바인더와 시간이 지나도 결합력의 저하없이 유지되도록 하기 위해 다양한 방안을 강구하던 중, 산화티탄과, 산화지르코늄 및, 산화아연의 복합금속산화물의 나노입자를 판상운모에 코팅하고, 소성함으로써 제조되는 광촉매용 투명 코팅액이 상기 요건들을 달성할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 코팅 바인더에 광촉매 나노입자를 분산하여 광촉매성능을 나타냄으로써 가시광선하에 휘발성 유해가스를 제거하고, 항균 성능을 갖는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 지르코늄 전구체, 아연전구체 및 티타늄 전구체의 나노입자를 50~80℃의 용매 용액에서 혼합한 후에 산화제를 사용하여 금속복합재의 수산화물을 제조하는 단계; 2) 상기 수산화물을 판상운모와 혼합하여 교반함으로써 상기 판상운모위에 금속복합재의 수산화물이 코팅되는 단계; 및 3) 판상운모위에 코팅된 상기 금속복합재의 수산화물을 500℃ 내지 900℃의 온도에서 소성하여 산화물 나노입자로 전환시키는 단계;를 포함하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 광촉매용 투명 코팅액과 이를 사용한 코팅 도료를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 1) 지르코늄 전구체, 아연전구체 및 티타늄 전구체의 나노입자를 50~80℃의 용매 용액에서 혼합한 후에 산화제를 사용하여 금속복합재의 수산화물을 제조하는 단계; 2) 상기 수산화물을 판상운모와 혼합하여 교반함으로써 상기 판상운모위에 금속복합재의 수산화물이 코팅되는 단계; 및 3) 판상운모위에 코팅된 상기 금속복합재의 수산화물을 500℃ 내지 900℃의 온도에서 소성하여 산화물 나노입자로 전환시키는 단계;를 포함하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법에 있어서, 상기 금속복합재 산화물 최종 구조식은 TixZryZn1-x-yO2이고, 이때, x는 0 내지 1, y 는 0 내지 0.8, x+y는 1 미만인 것이 바람직하고, 상기 지르코늄 전구체는 지르코늄 옥시클로라이드(ZrOCl2), 지르코늄 아세테이트(Zr(acetate)4), 지르코늄 프로폭사이드(Zr-(PrO)4) 및 지르코늄 나이트레이트(Zr(NO3)4)로 이루어진 군중에서 선택되고, 아연전구체는 아연이소프로폭사이드(Zn(iPrO))2, 아연클로라이드(ZnCl2) 및 아연나이트레이트(Zn(NO3)2)로 이루어진 군중에서 선택되며, 티타늄 전구체는 티타늄 옥시클로라이드(TiOCl2) 또는 티타늄 이소프로폭사이드(Ti(iPrO)4)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법에 있어서, 상기 용매 용액은 에탄올, 아세톤 또는 메틸에틸케톤 용액으로 이루어진 군중에서 선택되는 것이 바람직하며, 상기 산화제는 과산화수소(H2O2), 수산화암모늄(NH4OH) 및 암모늄 바이카보네이트(NH4(HCO3))로 이루어진 군중에서 선택되는 것이 바람직하고, 상기 판상운모는 천연 또는 화학 합성으로 제조되고, 알루미나와 실리카를 포함하며, 그 크기가 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법에 있어서, 상기 3) 단계 이후에 상기 소성된 판상운모를 코팅 바인더와 혼합하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하고, 이때 상기 코팅 바인더는 에폭시, 우레탄 및 실리콘(silicone)으로 이루어진 군중에서 선택되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은 가시광 영역에서 광촉매 활성을 갖는 산화티탄과, 산화지르코늄 및, 산화아연의 복합금속산화물의 나노입자를 판상운모에 형성시킨 소재와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지르코늄과 티탄, 아연 전구체의 혼합물에 산화제를 넣어서 수산화물로 변환한 후에, 운모를 넣고 교반하여 코팅한 후에 화로에서 500℃에서 900℃의 온도로 소성하여 상기 금속산화물의 나노입자를 운모위에 형성한다. 이때, 운모는 판상으로 합성운모의 경우는 플루오르 금운모 KMg3(AlSi3O10)F2 또는 플루오르 백운모 KAl2(AlSi3O10)F2의 화학식으로 되어 있다. 천연운모는 금운모 K(AlSi3O10)(OH)2Mg6(OH)2(AlSi3O10)K, 백운모 K(AlSi3O10)(OH)2Al4(OH)2(AlSi3O10)K의 화학식으로 되어 있으며, 합성운모는 OH기가 플루오르기로 치환된 것이다. 합성운모는 천연운모에 비해서 투명성과 절연성이 우수하다. 이 나노입자들이 형성된 운모는 코팅 바인더와 섞었을 때 분산성이 우수하고, 인체에 대한 독성이 없으며 기재에 코팅했을 때 투명성이 우수하다. 이 코팅 도료는 가시광선하에 휘발성 유해가스를 제거하고, 항균 성능을 갖고 있다.
본 발명의 광촉매활성을 갖는 나노입자가 형성된 판상운모와 그 제조 방법에 있어서, 상기 판상운모위에 TixZryZn1-x-yO2 나노입자를 소성에 의해서 형성시키고, 이 판상운모를 코팅 바인더에 분산시키는 것에 관한 것이다.
플라스틱이나 목재 혹은 시멘트, 타일, 벽지 등에 광촉매를 코팅하기 위하여 TixZryZn1-x-yO2를 판상 운모에 부착되어 형성된 나노입자를 제조하여, 도료, 접착제, 페인트 등의 바인더에 섞어서 코팅재를 제조하는 것에 대한 것으로서 운모에 부착되어 형성된 광촉재 나노입자는 바인더에 간단히 섞여서 다양한 기판에 코팅될 수 있고, 바인더에 섞여도 광촉매 성능이 저하되지 않고, 가시광 영역에서 광촉매 활성을 갖고 있으며, 유해가스 제거와 항균성을 갖는다. 또한 바인더와 기판을 열화시키는 현상도 없다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 광촉매용 투명 코팅액과 이를 사용한 코팅 도료를 제공한다.
이상과 같이, 본 발명의 광촉매활성을 갖는 나노입자가 형성된 판상운모는 상기 판상운모 위에 1nm에서 20nm, 보다 바람직하게는 1nm에서 5nm 크기의 나노입자가 형성되어 있어서 광촉매활성이 매우 크며, 이 나노입자들이 코팅바인더와 혼합되더라도 별도의 표면개질제 없이도 분산이 잘되어 서로 응집되지 않는다. 판상운모는 1 마이크로미터에서 100마이크로미터 까지의 매우 큰 입자이기 때문에, 고분자 바인더와 혼합이 매우 용이하다. 본 발명의 광촉매활성을 갖는 TixZryZn1-x-yO2 나노입자는 가시광선 촉매 활성을 갖고 있다. 빛에 의해서 생성된 전자 정공이 재결합되는 것은 광촉매성능을 떨어뜨리는 중요한 요인인데, 이러한 복합금속산화물에서는 빛에 의해 생성된 전자와 정공이 재결합되지않고 분리가 잘 일어나서 순수한 TiO2 보다 광촉매성능이 우수하다. 가시광선을 이용하기 때문에, 고분자 바인더를 분해하지 않으며 열화를 발생시키지 않는다. 또한, 표면적이 넓은 판상운모와 고분자 바인더가 강하게 결합되기 때문에 시간이 지나도 고분자 코팅층에서 분리가 일어나지 않는다. 판상 합성운모는 투명성이 좋으며, 코팅 바인더와 혼합해서 코팅했을 때 도막의 투명성이 좋으므로, 투명 광촉매 코팅을 가능하게 한다. 코팅층에 포함된 운모는 코팅층의 내마모성을 증대시킨다. 또한 기밀성이 우수하기 때문에 산소차단이나 방수성을 높인다.
도 1은 광촉매 나노입자(TixZryZn1-x-yO2)가 형성된 판상운모의 TEM 사진이고,
도 2는 도 1을 10배 확대한 광촉매 나노입자(TixZryZn1-x-yO2)가 형성된 판상운모의 TEM 사진이다.
도 2는 도 1을 10배 확대한 광촉매 나노입자(TixZryZn1-x-yO2)가 형성된 판상운모의 TEM 사진이다.
본 발명에 따른 판상운모위에 광촉매 나노입자를 형성하는 제조방법은 다음과 같다.
제 1단계는 티탄전구체, 지르코늄전구체, 아연 전구체로부터 금속수산화물을 제조하는 단계, 제 2단계는 금속 수산화물을 판상운모와 섞어서 코팅하는 단계, 제 3단계는 금속 수산화물이 코팅된 판상운모를 소성하는 단계로 구성된다. 각 단계별로 설명한다.
제 1단계: 금속수산화물 제조 단계
본 단계는 티탄전구체, 지르코늄 전구체, 아연전구체로부터 산화제를 이용하여 금속수산화물을 제조하는 단계이다. 티탄 전구체로는 티타늄 옥시클로라이드(TiOCl2), 티타늄 이소프로폭사이드(Ti(iPrO)4), 지르코늄전구체로는 지르코늄 옥시클로라이드(ZrOCl2), 지르코늄 아세테이트(Zr(acetate)4), 지르코늄 프로폭사이드(Zr-(PrO)4), 지르코늄 나이트레이트(Zr(NO3)4). 아연전구체는 아연이소프로폭사이드(Zn(iPrO))2, 아연클로라이드(ZnCl2), 아연나이트레이트(Zn(NO3)2)를 들 수 있다. 이들 전구체를 산화제를 이용하여 수산화물을 만든다. 산화제로는 과산화수소(H2O2), 수산화암모늄(NH4OH), 암모늄 바이카보네이트(NH4(HCO3))를 이용할 수 있다. 금속전구체는 산화제에 의하여 금속 수산화물이 만들어진다. 이들 금속전구체를 에탄올이나 아세톤, 메틸에틸케톤 용액에 넣은 후에 50~80℃ 온도에서 수 시간 동안 교반해주면 투명한 용액으로 변한다. 그리고 나서 이 용액에 산화제와 물을 넣어줘서 가열하면서 교반해주면 금속 수산화물이 얻어진다.
제 2단계: 금속수산화물로 판상운모를 코팅하는 단계
본 단계는 상기 금속 수산화물을 판상운모에 섞어서 코팅하는 단계로써 상온에서 판상운모에 적당량의 물과 금속 수산화물의 용액을 넣은 후에 수시간 교반해준다. 그리고 나서, 오븐건조기에서 건조시킨다. 건조된 판상운모위에는 금속 수산화물이 코팅되어 있다. 이때 사용되는 판상운모는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 크기로 금속 수산산화물에 비해 매우 큰 입자이다. 이러한 판상운모의 크기로 인해, 3단계 이하에서 수행되는 고분자 바인더와의 혼합이 용이하다.
제 1단계: 판상운모의 소성 단계
본 단계는 금속 수산화물이 코팅된 판상운모를 화로에 넣어서 소성하는 단계이다. 소성 온도는 500℃에서 900℃의 온도에서 1시간에서 6시간 정도 소성해 준다. 이때, 상기 금속 수산화물이 산화물 나노입자로 바뀌며, 기타 코팅액의 기능과 관련없는 불순물도 함께 산화되어 제거된다. 상기 산화물 나노입자는 1nm 내지 20nm, 바람직하게는 1nm에서 5nm 크기이다.
이 소성된 판상운모를 분쇄기에서 곱게 빻아서 코팅 바인더에 넣어서 섞어준다. 판상운모는 실리카와 알루미나로 이루어진 판상의 무기물이다. 합성운모의 경우에 투명성이 우수하다. 투명 도료로 사용하기에 적합하다.
바인더에 섞을때에는 별도의 분산제가 없어도 잘 섞이고 결과적으로 분산성이 우수한 유무기 하이브리드 복합물을 얻을 수 있다. 운모에 의해서 코팅막의 내산성이나, 내 마모성이 향상되고, 기밀성이 높아진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1> 금속복합재의 수산화물 나노입자 용액의 제조
광촉매용 투명 코팅액을 제조하기 위하여 먼저 금속복합재 수산화물 나노입자를 제조하였다. 구체적으로, Ti(iPrO)4 4g, Zr(PrO)4 4g, Zn(iPrO)2 4g를 에탄올 20g에 넣어서 교반해 주면서 60℃ 온도로 가열해 주었다. 그 결과, 연한 노란색의 투명한 용액으로 변하였다. 이 용액에 NH4OH 희석액 10g을 넣어서 교반해 주고, 증류수 150g을 첨가한 후 2~3시간 정도 더 교반하여 반응을 시킨 후에 가열 교반을 중단하였다.
<실시예 2> 광촉매 나노입자가 코팅된 판상운모의 제조
합성운모 40g에 상기 실시예 1에서 제조한 용액 12g을 넣은 후에 상온에서 교반한 후에 오븐에서 건조하였다. 건조 후, 화로에서 600℃에서 2시간동안 소성하였다. 그 결과, 합성운모위에 광촉매 나노입자가 코팅되었고, 그것을 TEM 형상으로 확인하였다 (도 1). 또한, 판상운모위에 형성된 광촉매 나노입자의 크기는 5nm 정도의 크기를 갖는 것을 확인하였다 (도 1). 아울러, TEM에서 확인된 결정격자의 형태에 의해 결정이 잘 제조되었음을 확인할 수 있었다.
<실시예 3> 코팅 도료 제조 및 실험 준비
상기 실시예 2에서 제조한 판상운모를 막자 사발에서 곱게 갈은 후에 삼화페인트 아이생각 백색 수성페인트에 넣어서 혼합하였다. 구체적으로, 페인트 100g에 상기 운모 분말 2g을 넣고 교반하였다. 이 페인트를 가로 18cm, 세로 28cm의 나무판의 양면에 바르고, 이 나무판대기를 충분히 건조시킨 후에 부피 20L의 락앤락 통에 넣어서 밀폐시켰다.
<실험예 1> 암모니아 제거 실험
밀폐된 통안의 상기 실시예 3의 운모가 코팅된 나무판대기를 이용하여 암모니아 제거 실험을 수행하였다. 구체적으로, 덕산과학의 암모니아 희석액 EP grade(CAS 1336-21-6)를 물로 20배 희석한 후에 100ul를 20리터 락앤락통에 투입하였다. 상기 암모니아 희석액의 양은 대략 41ppm에 해당한다. 투입후에 시간에 따라서 암모니아의 양을 측정하여 제거량을 확인하였다. 측정은 가스텍사의 검지관을 이용하여 실험하였다. 검지관의 양끝단을 부러뜨려서 개봉한 후에 한쪽 끝은 락앤락통에 뚫어진 구멍에 끼우고, 다른 쪽 끝은 가스채취관에 연결하여 가스를 100ml를 채취한 후에 암모니아에 의한 눈금을 확인하여 양을 측정하였다. 실험 결과를 표 1에 기재하였다.
| 암모니아 투입후 경과시간(분) | 암모니아 검출량(ppm) | 제거율 |
| 30 | 4.9 | 82% |
| 120 | 1 이하 | 98% 이상 |
그 결과, 매우 많은 양을 넣었는데도 30분 후에 암모니아의 양이 4.9ppm 밖에 측정되지 않았으며, 2시간이 지나서는 검지관의 측정하한치 이하로 내려가서 거의 다 제거되었음을 확인하였다.
<실험예 2> 포름알데히드 제거 실험
이번에는 실시예 3의 운모가 코팅된 나무판대기를 갖고서 포름알데히드 제거 테스트를 하였다. 이 나무판을 20리터 락앤락 통에 넣고 밀봉한 후에, 대정화금의 포름알데히드(CAS No. 50-00-0)를 물로 20배 희석한 후에 100ul를 20리터 락앤락통에 투입하였다. 상기 포름알데히드 희석액의 양은 대략 75ppm에 해당한다. 투입후에 시간이 경과하면서 잔존하는 포름알데히드의 양을 측정하였다. 마찬가지로 가스텍사의 포름알데히드 검지관을 이용하여 측정하였고, 100ml씩 2번 체취하여 검지관의 눈금을 확인하였다. 그 결과를 표 2에 기재하였다.
| 포름알데히드 투입후 경과시간(분) | 포름알데히드 검출량(ppm) | 제거율 |
| 30 | 9 | 88% |
| 120 | 2.4 | 97% |
포름알데히드가 투입후 30분 지나서는 9ppm 으로 나왔고, 2시간 지나서는 2.4ppm으로 제거효율이 매우 좋음을 알수 있다.
<실험예 3> 톨루엔 제거 실험
이번에는 실시예 3의 운모 파우더가 코팅된 나무판대기를 갖고서 톨루엔 제거 테스트를 하였다. 이 나무판을 20리터 락앤락 통에 넣고 밀봉한 후에, 톨루엔 7ul를 20리터 락앤락통에 투입하였다. 상기 톨루엔의 양은 대략 252ppm에 해당한다. 투입후에 시간이 경과하면서 잔존하는 톨루엔의 양을 측정하였다. 마찬가지로 가스텍사의 톨루엔 검지관을 이용하여 측정하였고, 100ml씩 2번 채취하여 검지관의 눈금을 확인하였다. 그 결과를 표 3에 기재하였다.
| 톨루엔 투입후 경과시간(분) | 톨루엔 잔존량(ppm) | 제거율 |
| 30 | 42 | 83% |
| 120 | 35 | 86% |
| 1080(18시간) | 22 | 91% |
톨루엔은 30분 경과후에 42 ppm이 측정되었고, 2시간 경과해서는 7ppm이 떨어진 35ppm이 얻어졌다. 18시간 경과해서는 22ppm이 남아서 48% 감소한 결과가 얻어졌다. 톨루엔의 경우는 다른 휘발성 기체에 비해서 제거하기가 어렵다. 본 실험의 경우에는 초기에는 많은 양이 제거되었는데, 이것은 초기에 휘발되지 않고 패널 표면에 있는 톨루엔이 제거가 많이 된 것으로 보이고, 기화되고 나서는 제거속도가 급격히 떨어진다. 따라서, 톨루엔의 경우에는 흡착시키고 나서 제거하는 것이 효율적일 것으로 판단된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (10)
1) 지르코늄 전구체, 아연전구체 및 티타늄 전구체의 나노입자를 50~80℃의 용매 용액에서 혼합한 후에 산화제를 사용하여 금속복합재의 수산화물을 제조하는 단계;
2) 상기 수산화물을 판상운모와 혼합하여 교반함으로써 상기 판상운모위에 금속복합재의 수산화물이 코팅되는 단계; 및
3) 판상운모위에 코팅된 상기 금속복합재의 수산화물을 500℃ 내지 900℃의 온도에서 소성하여 산화물 나노입자로 전환시키는 단계;를 포함하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
2) 상기 수산화물을 판상운모와 혼합하여 교반함으로써 상기 판상운모위에 금속복합재의 수산화물이 코팅되는 단계; 및
3) 판상운모위에 코팅된 상기 금속복합재의 수산화물을 500℃ 내지 900℃의 온도에서 소성하여 산화물 나노입자로 전환시키는 단계;를 포함하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금속복합재 산화물 최종 구조식은 TixZryZn1-x-yO2이고, 이때, x는 0.1 내지 0.8, y 는 0.1 내지 0.8, x+y는 1 미만인 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 지르코늄 전구체는 지르코늄 옥시클로라이드(ZrOCl2), 지르코늄 아세테이트(Zr(acetate)4), 지르코늄 프로폭사이드(Zr-(PrO)4) 및 지르코늄 나이트레이트(Zr(NO3)4)로 이루어진 군중에서 선택되고, 아연전구체는 아연이소프로폭사이드(Zn(iPrO))2, 아연클로라이드(ZnCl2) 및 아연나이트레이트(Zn(NO3)2)로 이루어진 군중에서 선택되며, 티타늄 전구체는 티타늄 옥시클로라이드(TiOCl2) 또는 티타늄 이소프로폭사이드(Ti(iPrO)4)인 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 용매 용액은 에탄올, 아세톤 또는 메틸에틸케톤 용액으로 이루어진 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 산화제는 과산화수소(H2O2), 수산화암모늄(NH4OH) 및 암모늄 바이카보네이트(NH4(HCO3))로 이루어진 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 3) 단계 이후에 상기 소성된 판상운모를 코팅 바인더와 혼합하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 6항에 있어서, 상기 코팅 바인더는 에폭시, 우레탄 및 실리콘(silicone)으로 이루어진 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 판상운모는 천연 또는 화학 합성으로 제조되고, 알루미나와 실리카를 포함하며, 그 크기가 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 광촉매용 투명 코팅액.
제 9항의 투명 코팅액을 사용하여 제조된 코팅 도료.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190063144A KR102162579B1 (ko) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190063144A KR102162579B1 (ko) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102162579B1 true KR102162579B1 (ko) | 2020-10-07 |
Family
ID=72884371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190063144A KR102162579B1 (ko) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 광촉매용 투명 코팅액의 제조 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102162579B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000290528A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 光輝材料、コーティング組成物及び塗装品 |
| KR101642453B1 (ko) * | 2015-11-02 | 2016-07-25 | 한국화학연구원 | 가시광선 영역의 높은 광활성, 은폐력 및 항균력이 우수한 견운모의 제조방법 및 이에 의해 제조된 견운모 |
-
2019
- 2019-05-29 KR KR1020190063144A patent/KR102162579B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000290528A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 光輝材料、コーティング組成物及び塗装品 |
| KR101642453B1 (ko) * | 2015-11-02 | 2016-07-25 | 한국화학연구원 | 가시광선 영역의 높은 광활성, 은폐력 및 항균력이 우수한 견운모의 제조방법 및 이에 의해 제조된 견운모 |
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