KR102176682B1 - 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제 - Google Patents

하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제에 관한 것으로, 본 발명은 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 재료준비, 도핑, 도포 및 탈이온수 혼합 과정을 거친 후 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하면서 하이브리드 광촉매 살균제를 제조하여 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있도록 하는 한편, 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하는 최종물질제조단계를 통해 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 살균효능을 구현시킬 수 있는 것이다.

Description

하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제{Manufacturing method for hybrid photocatalyst disinfectant and hybrid photocatalytic disinfectant prepared thereby}
본 발명은 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 재료준비, 도핑, 도포 및 탈이온수 혼합 과정을 거친 후 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하면서 하이브리드 광촉매 살균제를 제조하여 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있도록 하는 한편, 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하는 최종물질제조단계를 통해 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 살균효능을 구현시킬 수 있도록 한 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제에 관한 것이다.
일반적으로 광촉매란 빛 에너지를 받음으로써 산화·환원 반응을 일으켜 주위의 오염물을 분해하는 역할을 하는 촉매, 즉 빛을 이용하여 광반응 속도를 증가시키는 촉매를 의미한다.
특히, 이산화티타늄은 타 소재들에 비해 상대적으로 가격이 저렴하고, 광촉매로서의 내구성이 우수하며, 안정성이 뛰어난 무독성 재료이기 때문에 폐기시에도 공해를 유발하지 않으므로 빈번하게 사용되고 있는 실정이다.
한편, 이산화티타늄과 같은 반도체 물질은 에너지 띠 구조를 갖는다.
반도체의 에너지 띠 중 전자들에 의해 점유된 가장 높은 에너지 띠를 가전자대(valence band), 전자들에 의해 점유되지 않은 가장 낮은 에너지 띠를 전도대(conduction band)라 한다.
이들의 에너지 차이를 띠 간격 에너지(band gap energy)라 부르며, 이는 재료마다 고유한 값을 갖는다.
이와 같은 반도체 재료에 고유한 띠 간격 에너지보다 큰 에너지의 빛을 조사하면, 가전자대에서 전자(electron)가 여기되어 전도대로 전이됨과 동시에 가전자대에는 정공(hole)이 형성되고, 이들 전자-정공 쌍에 의해 유발된 강력한 산화·환원 반응에 의해 주위의 유해한 물질이 분해된다.
또한, 반도체 물질에 존재하는 에너지 띠간격은 가전자대와 전도대에 유도된 전자와 정공의 빠른 재결합을 막음으로써 광화학 산화·환원 반응의 지속시간을 연장시킨다.
그러나 이산화티타늄과 같이 띠 간격이 큰 반도체(3.2 eV)는 400nm 미만의 범위에 해당하는 짧은 파장의 빛만을 흡수하는 성질이 있으므로, 태양에너지의 대부분을 차지하는 가시광선을 흡수하지 못한다는 단점이 있다.
다시 말하면, 광촉매로 주로 사용되고 있는 이산화티탄(TiO2)의 대표적인 시판 품으로는 분말의 크기가 나노 크기인 P-25™(Degussa사, 독일)가 있다.
그러나 상기 P-25의 경우 나노 크기의 아나타제(anatase)상 및 루틸(rutile)상 TiO2가 서로 인접결합으로 구성되어 있어, 그 구성원소인 TiO2가 자외선에만 응답할 수 있으므로 태양광 하에서 광효율이 낮다는 단점이 있다.
따라서, 태양광의 70% 정도를 차지하고 있는 가시광선 영역의 광에너지를 활용하기 위해서는 뛰어난 광효율을 갖는 새로운 가시광 응답성 광촉매 개발이 요구되고 있었다.
이에 따라, 상기 문제점을 해결하기 위하여 밴드갭 에너지를 조절하려는 시도들이 있었으나, 이산화티탄(TiO2)과 전이금속화합물을 단순히 물리적으로 혼합하여 가시광 응답성이 효율적으로 개선되지 않았다.
또한, 이온교환법을 이용하여 전이금속 산화물과 티탄 산화물간의 나노하이브리드 광촉매를 개발하려는 시도들이 있었지만, 이온 교환법으로는 전이금속 나노입자가 효과적으로 층간에 안정화될 수 없기 때문에 하이브리드 구조의 합성이 어려우며, 결과적으로 효율적인 가시광 응답성 광촉매를 개발할 수 없었다.
그러므로 상기와 같은 단점을 보완하기 위해, 최근에는 이산화티타늄에 이종 성분의 재료를 혼성화시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.
예컨대, 단 성분 이산화티타늄에 귀금속 나노입자를 도입하여 이들 성분이 갖는 표면 플라즈몬 성질의 유도효과에 기인하여 더욱 향상된 광촉매 활성을 갖도록 하거나, 이산화티타늄에 비해 띠 간격이 상대적으로 작은 이산화규소 등과 같은 반도체 물질을 혼성화하여 흡광도를 가시광 범위까지 확대시키려는 시도가 빈번하나, 가시광 범위로 확대된 이산화티타늄 촉매를 제조하는 것에 어려움이 있으며, 향상된 광촉매 활성을 갖는 물질은 여전히 요구되고 있다.
이에 따라, 대한민국 등록특허 제1164000호(2012.07.03. 등록.)는 자기 조립 이중블록 공중합체와 졸-겔 공정 및 이중블록 공중합체 나노템플레이트의 탄소화 공정을 이용하여 하이브리드 나노구조체 박막형 광촉매를 개시하고 있다.
그러나 상기 하이브리드 나노구조체 박막형 광촉매를 제조하는 방법 역시 역마이셀 용액과 졸-겔 전구체 용액을 각각 준비한 다음, 기판에 스핀코팅하여 이산화티타늄-이중블록 공중합체 박막을 제조하고, 상기 박막에 자외선을 조사한 다음, 열처리, 탄화시키는 다단계를 포함함으로써, 제조과정과 처리과정이 복잡하고, 복잡한 제조과정에 따른 경제성 측면에서 유리하지 못한 문제점을 가진다.
그러므로 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있으며, 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 살균효능을 구현시킬 수 있도록 한 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법에 대한 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 제0674655호 2007.01.19. 등록. 대한민국 등록특허 제1109991호 2012.01.18. 등록. 대한민국 등록특허 제1164000호 2012.07.03. 등록. 대한민국 등록특허 제1446327호 2014.09.24. 등록. 대한민국 등록특허 제1465990호 2014.11.21. 등록. 대한민국 등록특허 제1791080호 2017.10.23. 등록.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 재료준비, 도핑, 도포 및 탈이온수 혼합 과정을 거친 후 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하면서 하이브리드 광촉매 살균제를 제조하여 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있도록 한 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하는 최종물질제조단계를 통해 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 살균효능을 구현시킬 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법은 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법에 있어서, 파우더 성상의 TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄의 제1물질 재료를 준비하는 재료준비단계; 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄을 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO와 요오드화테트라부틸암모늄이 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 도핑단계; 도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜 교반하면서 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 도포단계; 도포단계를 거쳐 제조된 제2물질 20 중량%에 대하여 Di water 80 중량%를 혼합한 후 교반기에 투입하여 70~80℃ 온도에서 30분간 혼합하면서 제3물질이 되도록 하는 탈이온수 혼합단계; 탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질에 혼합시켜 접착성을 가지도록 하는 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하는 유기합성수지제조단계; 및 탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질과 유기합성수지제조단계를 거쳐 제조된 접착용 물질로서의 유기합성수지를 80중량%와 20중량%의 비율로 혼합하여 하이브리드 광촉매 살균제의 제조를 완료하는 최종물질제조단계를 포함한다.
이때, 재료준비단계에서, TiO2은 평균 입도 10nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공되며, ZnO는 평균 입도 30nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공되는 한편, 요오드화테트라부틸암모늄은 파우더 성상으로 제공되되 순도 98%의 요오드화테트라부틸암모늄로 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 재료준비단계에서, TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄은 TiO2 80~90중량%, ZnO 9~9.8중량%, 요오드화테트라부틸암모늄 0.2~2중량%의 비율로 혼합조성되는 것이 양호하다.
그리고 도핑단계는 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 600~700℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑되도록 한 후에, 1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 115~130℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 도포단계에서 제2물질의 혼합조성은 제1물질 98중량%, 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5) 0.7중량%, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4) 0.7중량%, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9) 0.6중량%의 비율로 혼합조성되는 것이 양호하다.
더욱이, 도포단계는 도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜, 교반기에 투입한 후 70~80℃ 온도에서 20분간 혼합 교반하면서, 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지는 폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성되며, 폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성된 혼합조성물에 대하여 교반기에 투입한 후 60~70℃ 온도에서 3~4시간에 걸쳐 교반하며 녹여서 접착용으로 제조되는 것이 양호하다.
본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 재료준비, 도핑, 도포 및 탈이온수 혼합 과정을 거친 후 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하면서 하이브리드 광촉매 살균제를 제조하여 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있다.
둘째, 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하는 최종물질제조단계를 통해 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 탁월한 살균효능을 구현시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법 및 그에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법은 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 함과 동시에 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 살균효능을 구현시킬 수 있도록 한 것으로, 크게 분류하면 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 재료준비단계는 파우더 성상의 TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄의 제1물질 재료를 준비하는 과정으로 이루어진다.
특히, 재료준비단계에서, TiO2은 평균 입도 10nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공되며, ZnO는 평균 입도 30nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공된다.
상기와 같이 TiO2과 ZnO이 나노타입 파우더 성상으로 제공됨으로써 본 발명의 나노입자를 내포하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조가 이루어질 수 있는 것이다.
아울러, 재료준비단계에서의 요오드화테트라부틸암모늄은 파우더 성상으로 제공되되 순도 98%의 요오드화테트라부틸암모늄로 제공된다.
더욱이, 상기와 같은 재료준비단계에서, TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄은 광촉매인 이산화티타늄이 주요성분이 되도록, TiO2 80~90중량%, ZnO 9~9.8중량%, 요오드화테트라부틸암모늄 0.2~2중량%의 비율로 혼합조성되는 것이 바람직한 것이다.
다시 말하면, 상기와 같은 재료준비단계에서의 TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄의 혼합조성비율은 후술될 도핑단계에서 1차 도핑 과정과 2차 도핑 과정을 포함하는 도핑처리과정에서의, 순차적인 TiO2, ZnO가 1차로 혼합되어 1차 도핑 처리된 후에, TiO2, ZnO가 1차로 혼합되어 1차 도핑 처리된 물질에 2차로 요오드화테트라부틸암모늄이 혼합되어 2차 도핑 처리되는 과정에 적용되는 재료인 총 3가지 성분에 대한 전체적인 혼합조성비율을 의미하는 것이다.
한편, 상기 도핑단계는 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑되도록 한 후에, 1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 과정으로 이루어진다.
다시 말하면, 상기 도핑단계는 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑되도록 하는 1차 도핑과정 및 1차 도핑과정을 통해 1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 2차 도핑과정을 포함한다.
이러한 도핑단계는 특히, 1차 도핑과정은 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 600~700℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑(doping) 처리하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기와 같은 600-700℃의 고온을 적용하는 이유는 TiO2에 붙어 있는 Ti의 산화막(부동태막)을 제거하고, 표면에 순수한 ZnO의 산화막(부동태막)이 제거되며, 순수한 아연이 녹아서 높은 비점을 갖는 Ti 표면에 붙게 하여, 가시광 영역의 광전자 활성을 높이기 위함이다.
또한, 상기 도핑단계에서의 전술한 바와 같은 1차 도핑과정을 거친 후에 진행되는 2차 도핑과정은 앞서 설명한 1차 도핑과정을 거쳐 1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 115~130℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기와 같은 115~130℃의 온도조건을 적용하는 이유는 본 발명에 적용되는 요오드화테트라부틸암모늄(Iodine)의 녹는점과 끓는 점이 113℃와 184.3℃이므로 요오드화테트라부틸암모늄이 안정적으로 기화됨이 없이 녹으면서 순수한 요오드 성분이 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대해 2차로 도핑처리되도록 하여, 가시광 영역의 광전자 활성을 높이기 위함이다.
다시 말하면, 전술한 바와 같은 본 발명에 적용되는 요오드화테트라부틸암모늄(Iodine)은 카스 등록번호 7553-56-2(cas no 7553-56-2)의 제품을 사용한 것으로, 이는 녹는점과 끓는 점이 113℃와 184.3℃인 제품이다.
한편, 상기 도포단계는 상기 도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜 교반하면서 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 과정으로 이루어진다.
상기와 같은 도포단계에서, 특히 제2물질의 혼합조성은 제1물질 98중량%, 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5) 0.7중량%, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4) 0.7중량%, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9) 0.6중량%의 비율로 혼합조성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도포단계는 도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜, 교반기에 투입한 후 70~80℃ 온도에서 20분간 혼합 교반하면서, 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 과정으로 이루어지는 것이 더욱 바람직한 것이다.
한편, 상기 탈이온수 혼합단계는 상기 도포단계를 거쳐 제조된 제2물질 20 중량%에 대하여 Di water 80 중량%를 혼합한 후 교반기에 투입하여 70~80℃ 온도에서 30분간 혼합하면서 제3물질이 되도록 하는 과정으로 이루어진다.
또한, 상기 유기합성수지제조단계는 탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질에 혼합시켜 접착성을 가지도록 하는 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하는 과정으로 이루어진다.
이때, 유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지는 폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성되는 것이 바람직하다.
또한, 유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지는 폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성된 혼합조성물에 대하여 교반기에 투입한 후 60~70℃ 온도에서 3~4시간에 걸쳐 교반하며 녹여서 접착용으로 제조되는 것이 바람직한 것이다.
특히, 상기와 같은 유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지 성분으로 적용되는 폴리에스터 수지는 본 발명에서는 "Polyester resin EW-37"의 SK케미칼 제품을 사용하였다.
물론, 상기와 같은 유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지 성분으로 적용되는 폴리에스터 수지는 폴리에스터 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 에폭시, 폴리우레탄, 아크릴, PVC수지 등 중 어느 하나로 대체하여 사용할 수도 있는 것이다.
한편, 상기 최종물질제조단계는 탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질과 유기합성수지제조단계를 거쳐 제조된 접착용 물질로서의 유기합성수지를 80중량%와 20중량%의 비율로 혼합하여 하이브리드 광촉매 살균제의 제조를 완료하는 과정으로 이루어진다.
다시 말하면, 최종물질제조단계는 탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질인 이산화티타늄이 적용된 하이브리드 광촉매에 대하여, 바인더로서의 폴리에스터 수지(Polyester resin)를 포함하는 유기합성수지를 80중량%와 20중량%의 비율로 혼합하여 최종물질인 본 발명의 하이브리드 광촉매 살균제의 제조를 완료하는 과정으로 이루어지는 것이다.
전술한 바와 같은 과정들로 이루어진 본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법을 통해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제는 살균대상에 대하여 살균처리를 위해 도포 또는 분무시켜 사용하는 것으로 예컨대, 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 종이, 섬유, 신발 등 일상 생활용품과, 신발장, 베란다, 병원, 공공장소, 학교 교실 등에 붓, 롤러 또는 스프레이 분무 등을 이용하여 고르게 펴 바른 후 통퐁 건조를 시켜 사용할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법을 통해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제는 나노사이즈의 입도를 갖는 이산화티타늄을 통해 자연광선, 인공광선이 있는 곳에서 광학적 활성이 뛰어나다.
또한, 나노사이즈의 입도를 갖는 산화아연을 통해 산화반응 활성과 활동이 뛰어난 원료를 선택적으로 배합 안정화시킬 수 있으며, 현탁물 내의 입자를 통해 각종 곰팡이, 세균, 박테리아, 바이러스 균을 지속적으로 살균함과 동시에 발생을 억제할 수 있는 효능을 구현할 수 있다.
더욱이, 폴리에스터수지를 통한 폴리에스테르 고분자가 함유됨에 따라 경화 후에는 비산되는 물질이 없게 되는 장점 등이 있는 것이다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 과정들로 이루어진 본 발명에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법에 의하면, 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 재료준비, 도핑, 도포 및 탈이온수 혼합 과정을 거친 후 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하면서 하이브리드 광촉매 살균제를 제조하여 이산화티타늄을 적용하되 가시광 응답형 광활성 효율이 향상되도록 할 수 있다.
이에 더하여, 이산화티타늄을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계, 도핑단계, 도포단계, 탈이온수 혼합단계, 유기합성수지제조단계 및 최종물질제조단계를 포함함으로써 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하여 혼합하는 최종물질제조단계를 통해 욕실 등 건축물 실내 벽체나 각종 물품의 살균이 요구되는 살균대상에 분무시켜 살균대상의 일면 상에 분무된 상태가 유지되도록 하면서 탁월한 살균효능을 구현시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법에 있어서,
    파우더 성상의 TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄의 제1물질 재료를 준비하는 재료준비단계;
    재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑되도록 한 후에, 1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 일정온도조건에서 일정시간에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 도핑단계;
    도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜 교반하면서 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 도포단계;
    도포단계를 거쳐 제조된 제2물질 20 중량%에 대하여 Di water 80 중량%를 혼합한 후 교반기에 투입하여 70~80℃ 온도에서 30분간 혼합하면서 제3물질이 되도록 하는 탈이온수 혼합단계;
    탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질에 혼합시켜 접착성을 가지도록 하는 접착용 물질로서의 유기합성수지를 제조하는 유기합성수지제조단계; 및
    탈이온수 혼합단계를 거쳐 제조된 제3물질과 유기합성수지제조단계를 거쳐 제조된 접착용 물질로서의 유기합성수지를 80중량%와 20중량%의 비율로 혼합하여 하이브리드 광촉매 살균제의 제조를 완료하는 최종물질제조단계를 포함하여 이루어진 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    재료준비단계에서, TiO2은 평균 입도 10nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공되며, ZnO는 평균 입도 30nm 크기의 나노타입 파우더 성상으로 제공되는 한편,
    요오드화테트라부틸암모늄은 파우더 성상으로 제공되되 순도 98%의 요오드화테트라부틸암모늄로 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    재료준비단계에서, TiO2, ZnO, 요오드화테트라부틸암모늄은 TiO2 80~90중량%, ZnO 9~9.8중량%, 요오드화테트라부틸암모늄 0.2~2중량%의 비율로 혼합조성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    도핑단계는 재료준비단계를 거쳐 준비된 파우더 성상의 TiO2, ZnO을 혼합한 후 600~700℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 대하여 ZnO이 1차로 도핑되도록 한 후에,
    1차 도핑 처리된 물질을 요오드화테트라부틸암모늄과 혼합한 후 115~130℃의 온도조건에서 30분에 걸쳐 녹여서 TiO2에 ZnO이 1차로 도핑 처리된 물질에 대하여 요오드화테트라부틸암모늄이 2차로 도핑되면서 제1물질이 되도록 하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    도포단계에서 제2물질의 혼합조성은 제1물질 98중량%, 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5) 0.7중량%, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4) 0.7중량%, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9) 0.6중량%의 비율로 혼합조성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    도포단계는 도핑단계를 거쳐 제조된 제1물질을 냉각시켜 파우더화한 후 파우더화 된 제1물질에 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)를 혼합시켜, 교반기에 투입한 후 70~80℃ 온도에서 20분간 혼합 교반하면서, 제1물질에 대하여 1.2-benzinzotiazol-3(2H)-on(cas no 2634-33-5)와, 2-metil-2H-izotiazol-3-on(cas no 2682-20-4)와, N-(3-aminopropil)-N-dodecilpropan-1.3-diamin(cas no 2372-82-9)이 일정두께로 도포되면서 제2물질이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    유기합성수지제조단계에서의 유기합성수지는 폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성되며,
    폴리에스터 수지(Polyester resin) 20중량%, 이소프로필렌알콜(IPA) 5중량%, Di water 75중량%로 혼합 조성된 혼합조성물에 대하여 교반기에 투입한 후 60~70℃ 온도에서 3~4시간에 걸쳐 교반하며 녹여서 접착용으로 제조되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 광촉매 살균제의 제조방법에 의해 제조된 하이브리드 광촉매 살균제.
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