KR102184010B1 - 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법에 대한 것으로 보다 구체적으로는 서로 다른 성질을 가지는 흡착물질을 복합화한 복합화된 흡착물질 파우더와 서로 다른 성질을 가지는 광촉매물질을 복합화한 복합화된 광촉매물질 파우더를 혼합하여 제조되는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 서로 다른 흡착 성능과 서로 다른 광촉매 성능을 가지는 흡착물질과 광촉매 물질의 복합화에 의하여 다양한 유해물질의 흡착, 제거 및 분해에 있어서 보다 상승된 효과가 있다.

Description

항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법{Coating composition having antibacterial and deodorization function and preparation method thereof}
본원 발명은 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
보다 구체적으로는 서로 다른 성질을 가지는 흡착물질을 복합화한 복합화된 흡착물질 파우더와 서로 다른 성질을 가지는 광촉매물질을 복합화한 복합화된 광촉매물질 파우더를 혼합하여 제조되는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
현대사회는 산업화 과정을 거치면서 주위의 환경, 대기, 수질 등의 환경문제에 깊은 관심을 갖던 현대인들은 삶에 질이 높아지고 일상생활의 80%이상을 실내에서 생활하면서 실내 공기 질에 관한 관심을 보이기 시작했고, 최근 가습기 살균제 사건이나 급증하는 미세먼지의 엄청난 피해 사례를 감안하면 실내 공기의 청정함은 이제 필수적인 사항으로 대두되고 있으며, 실내공기 오염에 대한 문제는 점차 커지고 있는 상황이다.
특히, 실내오염의 대표적인 문제로 새집 증후군(Sick Building Syndrome, SBS)이 있으며, 유해 물질인 유기화합물(VOCs) 및 포름알데하이드(HCHO)등과 같은 유해물질 검출이 사회적 문제로 나타나면서 웰빙 건축 자재의 필요성이 강조되고 있고, 건물관련 질병(Building Relatede Illness, BRI), 화학물질 과민증(Mulitiple Chemical Sensitivity, MCS)인 아토피나 알레르기 비염, 천식과 같은 환경성 질환을 겪고 있는 환자는 급속도로 증가하는 추세이며, 실내에서 발생하는 유해물질은 장기간에 걸쳐 나오기 때문에 호흡곤란, 천식, 아토피성 피부염 등에 직접적인 영향을 초래되고 있음이 보고되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 광촉매의 기능을 가지는 무기입자로 이산화티타늄 및 다공성 무기물인 제올라이트를 이용하여 항균 및 탈취성을 부여하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있고, 이러한 종래기술로는 나노 무기입자 함유 고기능성 코팅 직물에 대한 한국 등록특허 제0398696호, 친환경 도료에 대한 것인 한국 등록특허 제0802255호 등이 있으나 개별적인 흡착물질 또는 광촉매를 적용한 것에 불과할 뿐만 아니라 수지코팅 또는 바인더와의 혼합에 의하여 흡착물질의 기공 폐색 또는 광촉매 자체가 외부에 노출되지 아니하여 다양한 유해물질의 흡착, 제거 및 분해에 있어서 한계가 있는 실정이다.
한국 등록특허 제0398696호 한국 등록특허 제0802255호
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 암모니아 및 포름알데히드를 포함하는 실내 공기 중 다양한 휘발성 유기화합물(TVOC)의 흡착, 분해 및 제거가 가능할 뿐만 아니라 다양한 균주에 대하여 항균성을 가지는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 친수성을 가지며 암모니아 등의 유기물 흡착에 뛰어난 성능을 가지는 친수성 제올라이트와, 소수성을 가지며 포름알데히드 등의 휘발성 유기화합물(VOC)의 흡착에 뛰어난 성능을 가지는 소수성 알루미노실리케이트를 복합화하여 다양한 암모니아 및 포름알데히드를 포함하는 실내 공기 중 다양한 휘발성 유기화합물(TVOC)의 흡착, 분해 및 제거가 가능한 코팅용 조성물을 제공한다.
또한, 분산성과 내구성이 우수한 루타일형 이산화티타늄과 코팅으로 적용시 대상 기재의 얼룩이나 변색이 적은 아나타제형 이산화티타늄을 복합화하여 공기 중의 유해 가스의 분해 및 다양한 균주에 대한 항균성을 부여할 수 있는 코팅용 조성물을 제공한다.
최종적으로는 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물과 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 혼합함으로써 항균 및 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 제공한다.
본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 통상적인 항균 탈취용 조성물이 수지코팅 또는 바인더와의 혼합에 의하여 흡착물질의 기공 패색 또는 광촉매 물질 자체가 외부에 노출되지 아니하여 다양한 유해물질의 흡착, 제거 및 분해에 있어서 한계가 있는 종래 기술의 단점을 해소하여 흡착 또는 광촉매에 의한 분해가 효과적인 장점이 있다.
또한, 본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 서로 다른 흡착 성능과 서로 다른 광촉매 성능을 가지는 흡착물질과 광촉매 물질의 복합화에 의하여 다양한 유해물질의 흡착, 제거 및 분해에 있어서 보다 상승된 효과가 있다.
또한, 본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 수분산성이 우수하여 다양한 섬유기재 원단 및 블라인드에 적용이 가능하고, 얼룩이나 변색이 발생하지 않는 장점이 있다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 복합화된 흡착물질 수분산물의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 복합화된 광촉매물질 수분산물의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 이용한 원단의 가공방법의 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더를 혼합하여 흡착물질 파우더의 수분산물을 제조하는 단계; 상기 흡착물질 파우더의 수분산물을 밀링 가공을 통하여 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물을 제조하는 단계; 제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더를 혼합하여 광촉매물질 파우더의 수분산물을 제조하는 단계; 상기 광촉매물질 파우더의 수분산물을 밀링 가공을 통하여 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 제조하는 단계; 상기 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물과 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법을 제공한다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 복합화된 흡착물질 수분산물의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1흡착물질 파우더는 친수성 제올라이트이고, 제2흡착물질 파우더는 소수성 알루미노실리케이트일 수 있다. 보다 구체적으로 제1흡착물질 파우더는 친수성 성격을 띠고 있는 물질로 암모니아 등 유기물의 흡착에 특화되어 있는 물질이 바람직하고 그 일예로 주로 세제용으로 사용되는 제올라이트로 Aplite 918 등이 있다. 제2흡착물질 파우더는 소수성을 가지고 있는 물질로 기공 내부에 수분 함량이 적으로 TVOC, 특히 포름알데히드 흡착에 특화되어 있는 물질이 바람직하고, 그 일예로 다공성이며 결정성을 가지는 알루미노 실리케이트로 이루어진 미세한 분말 제품이며, 높은 비표면적과 균일한 기공을 가지고 있어 우수한 분자체(molecular seive) 기능을 가지는 것으로 유기물이나 유해가스의 분리 및 흡착에 주로 사용되는 것으로 특히 높은 실리카 대 알루미나 몰비로 인하여 소수성 특성을 가지고 있는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따라 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 암모니아 및 포름알데히드 각각에 대한 흡착성능을 비교하여 보면, 제1흡착물질 파우더는 친수성으로 인하여 암모니아 흡착에 뛰어난 성능을 보이나 제2흡착물질 파우더에 비하여 포름알데히드에 대하여는 흡착률이 낮으며, 제2흡착물질 파우더는 소수성으로 인하여 포름알데히드와 같은 유해가스의 흡착에 대하여는 뛰어난 결과를 보이나 암모니아 등의 유기물에 대해서는 제1흡착물질 파우더에 비하여는 흡착률이 낮은 결과를 보인다.
따라서, 본원 발명에서는 암모니아 등 유기물과 포름알데히드 등의 TVOC를 동시에 효과적으로 흡착하기 위하여 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 수분산물을 밀링 가공을 통하여 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물을 제조하였다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1흡착물질 파우더는 평균 입자크기가 2.0 내지 3.5 μm이고, pH는 10 내지 11.5의 범위이며, 제2흡착물질 파우더는 평균 입자크기가 3.5 내지 4.5 μm이고, pH는 10 내지 11.5의 범위일 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 혼합비는 중량을 기준으로 2:8 내지 8:2 일 수 있고, 이 때 흡착대상물질의 종류에 따라 제1흡착물질 파우더 및 제2흡착물질 파우더의 혼합비를 조절하는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 혼합 시 pH는 10.0 내지 11.5 가 바람직하고, 필요에 따라 통상의 분산제를 추가할 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 혼합은 수분산 상태에서 밀링 가공을 통하여 복합화 할 수 있고, 이때 밀링 가공의 구체적인 조건은 슈퍼 밀 가공으로 10,000 내지 12,000 rpm에서 4시간 동안 복합화를 6회 이상 반복하는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복합화된 흡착물질 파우더는 평균 입자크기가 250 내지 300 nm일 수 있다. 이때 제조된 복합화된 흡착 물질 혼합액은 고형분 기준으로 5 내지 10 중량%가 바람직하고 필요에 따라 증류수 등을 이용하여 희석할 수 있다.
통상적인 흡착물질은 수지코팅에 혼합하거나 바인더를 사용하고 있으나 이러한 경우에는 평균 기공크기가 수 nm인 흡착물질 파우더 기공의 폐색이 일어나게 되어 흡착효과의 저하가 일어나게 된다. 따라서 본원 발명의 일 구현예에서는 흡착물질 파우더의 크기를 최대한 줄이되 2.0 내지 4.5 μm의 크기를 이용하여 수분산 후에 밀링 가공, 예를 들면 슈퍼밀 가공을 통하여 복합화 함으로써 기공의 폐색을 방지하며 평균 입자크기가 250 내지 300 nm인 흡착물질 파우더의 효과적인 복합화를 달성하였다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 복합화된 광촉매물질 수분산물의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광촉매물질 파우더는 루타일형 이산화티타늄이고, 제2광촉매물질 파우더는 아나타제형 이산화티타늄일 수 있다. 보다 구체적으로 제1광촉매물질 파우더는 알루미나(alumina)와 실리카(silica)로 표면 처리된 광촉매 물질로 분산성이 우수하고 내구성과 은폐력이 높은 물질이 바람직하다. 보다 구체적으로 제1광촉매물질은 루타일형 이산화티타늄 나노입자로 띠간격 에너지(band gap energy)가 415 nm(3.02 eV)의 가시광선에 감응하는 물질을 사용할 수 있고, 제2광촉매물질 파우더는 이나타제형 이산화티타늄 나노입자로 공기 중의 유해가스의 분해에 탁월한 효과를 가지는 것으로 띠간격 에너지(band gap energy)가 385 nm(3.2 eV)의 가시광선에 의하여 활성화 되는 물질을 사용할 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광촉매물질 파우더는 평균 입자크기가 20 내지 50 nm이고, 제2광촉매물질 파우더는 평균 입자크기가 20 내지 50 nm일 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 혼합비는 중량을 기준으로 9:1 내지 7:3 일 수 있고, 제1광촉매물질인 루타일형 이산화티타늄 나노입자의 함량이 제2광촉매물질 파우더는 이나타제형 이산화티타늄 나노입자의 함량 보다 많은 경우가 전체적으로 광촉매의 효과적인 측면에서 보다 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 혼합 시 pH는 2.0 내지 3.0의 조건이 바람직하고, 필요에 따라 산도 조절용으로 질산 등을 추가할 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 혼합은 수분산 상태에서 밀링 가공을 통하여 복합화 할 수 있고, 이때 밀링 가공의 구체적인 조건은 슈퍼 밀 가공으로 10,000 내지 12,000 rpm에서 4시간 동안 복합화를 6회 이상 반복하는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복합화된 광촉매물질 파우더는 평균 입자크기가 80 내지 180 nm일 수 있다. 이때 제조된 복합화된 광촉매 물질 혼합액은 고형분 기준으로 1 내지 10 중량%가 바람직하고 필요에 따라 증류수 등을 이용하여 희석할 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면 제1광촉매물질 파우더는 제2광촉매물질 파우더에 비하여 수분산성이 우수한 장점을 가지고, 제2광촉매물질 파우더는 제2광촉매물질 파우더에 비하여 공기 중의 유해가스에 대하여 분해성능이 우수한 장점을 가지고 있다. 따라서 본원발명의 일구현예에 따르면, 우수한 분산성과 광촉매 효과를 달성하기 위하여 제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더를 혼합하여 광촉매물질 파우더의 수분산물을 제조하고 이를 밀링 가공 예를 들면 슈퍼밀 가공을 통하여 광촉매물질 파우더의 효과적인 복합화를 달성하였다.
또한, 이때 제1광촉매물질 파우더, 제2광촉매물질 파우더 및 복합화된 광촉매물질 파우더는 나노화된 크기로 인해 블라인드 원단 등의 섬유에 적용 시 별도의 바인더를 사용할 필요가 없으며, 일정량 이하로 사용하게 되면 얼룩이나 변색이 발생하지 않는 장점이 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물은 고형분을 기준으로 5 내지 10 중량%의 복합화된 흡착물질 파우더를 함유하고, 상기 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물은 고형분을 기준으로 1 내지 10 중량%의 복합화된 광촉매물질 파우더를 함유하는 것일 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물과 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 혼합하는 단계의 혼합비는 고형분의 중량을 기준으로 1:1 내지 3:1의 비율로 혼합하는 것일 수 있고, 이 때 복합화된 흡착물질 파우더의 함량이 복합화된 광촉매물질 파우더의 함량 보다 많은 경우가 최종적인 항균 탈쉬 성능의 복합 기능성의 측면에서 보다 바람직하다.
또한, 본원 발명에서는 상기 제조방법에 따라 제조되어, 친수성의 제올라이트와 소수성의 알루미노실리케이트가 복합화되어 평균 입자크기가 250 내지 300 nm인 흡착물질 파우더; 및 루타일형 이산화티타늄과 아나타제형 이산화티타늄이 복합화되어 평균 입자크기가 80 내지 180 nm인 광촉매물질 파우더가 고형분의 중량을 기준으로 1:1 내지 3:1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 제공한다.
다음으로 본원 발명의 일 구현예에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 응용에 대하여 간략히 기재한다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 이용한 원단의 가공방법의 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 섬유 등으로 제조된 원단에 코팅하고 건조를 포함한 열가공 등이 이루어지게 되면, 복합화된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매물질 파우더가 원단 표면에 부착되고, 흡착물질의 기공 내에 존재하는 수분 등은 열에 의하여 증발하게되어 흡착물질의 기공은 일정 부분이 비워지게 되어 유해가스 등을 흡착할 수 있는 상태가 된다.
한편, 집안의 창문이 있는 공간은 여름철에는 내부의 다른 공간에 비해 온도가 높고, 겨울철에는 내부의 다른 공간에 비해 온도가 낮기 때문에 창문이 닫혀있는 경우에도 대류현상이 발생하게 되고 이러한 대류현상은 여름철과 겨울철 뿐만 아니라 4계절의 어느 계절에도 아침, 점심 및 저녁 중에도 일어나게 된다.. 이때 창문에 본원 발명의 일 구현예에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물이 코팅된 원단을 이용하여 제조된 블라인드를 설치하게 되면 대류에 의한 공기의 흐름에 의하여 블라인드와 접촉하는 공기에 포함된 유해가스와 다양한 세균을 복합화된 흡착물질이 포집하게 되고, 일광이 비치는 동안에는 복합화된 광촉매물질이 활성화되어 유해가스의 분해 및 세균을 억제하게 된다.
종래의 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 아크릴 또는 우레탄 수지와 혼합하여 사용하는 경우가 대부분이나 본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 별도의 수지 또는 바인더를 사용하지 않은 점에서 차이가 있다.즉, 종래의 수지 또는 바인더를 사용하는 경우는 섬유에 기능성 물질의 부착은 용이할 수 있으나, 바인더 자체가 유해물질 발생원이 될 수 있고, 바인더에 의하여 흡착물질의 기공이 막히거나 광촉매와 공기의 접촉이 차단되므로 결과적으로는 유해물질의 흡착 및 제거에 효과적이지 않게 된다.
또한, 수지나 바인더를 적용하는 경우에는 원단의 표면이 수지 또는 바인더에 의하여 피복되는 관계로 원단 고유의 표면 느낌을 저해되고 얼룩이나 오염 발생의 원인이 될 수 있으나, 본원 발명에 따른 코팅용 조성물은 수분산물로서 별도의 수지 또는 바인더를 함유하지 않기 때문에 원단 고유의 표면 느낌을 해치지 않을 뿐만 아니라 나노미터 크기의 입자로 표면에 부여되므로 추가적인 얼룩이나 오염 발생의 가능성이 거의 없다.
또한, 일반적인 종래의 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물은 흡착 물질 또는 광촉매 물질을 개별적으로 사용하거나 제올라이트 1종 및 TiO2 1종을 단순히 혼합하여 사용하는 정도에 불과하였으나, 본원 발명은 유해 물질의 흡착 및 분해를 극대화하기 위하여, 물질의 특성을 감안하여 흡착물질 2종을 복합화하고, 광촉매물질 2종을 복합화한 수분산물을 원단에 부여하기 직전에 최종적으로 혼합하여 적용하였다. 즉, 흡착물질만 사용할 경우 흡착물질의 기공에 유해가스가 포화상태가 되면 자연 감소하기 전까지는 기능이 저하될 수밖에 없으므로 흡착된 유기 물질의 분해하기 위하여 광촉매 반응을 추가적으로 부여한 것이다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
<제조예 1> 복합화된 흡착물질 수분산물의 제조
도 1에 기재한 본원 발명에 따른 복합화된 흡착물질 수분산물의 제조방법은 다음과 같다.
유기물과 휘발성 유기화합물의 효율적인 흡착을 위하여 흡착물질 파우더 1 인 평균 입자크기가 2.0 내지 3.5 μm의 친수성 제올라이트와 흡착물질 파우더 2인 평균 입자크기가 3.5 내지 4.5 μm의 소수성 알루미노실리케이트를 2 : 8의 중량비로 섞어준다. 이후 수분산 효율을 높이기 위하여 물의 pH농도를 산도 조절제를 사용하여 pH 10~11.5 사이로 조절하고, 산도가 조정된 물에 BYK분산제를 혼합파우더 중량비에 따라 조절하여 넣어주고, 혼합된 파우더를 물의 양에 대하여 고형분 기준 10%가 되도록 중량비를 조정하여 넣어준다.
슈퍼밀을 사용하여 12,000RPM의 속도로 4시간 동안 가공해 주고 이 공정을 6회 반복하여, 최종 완성된 흡착물질 혼합액은 고형분 기준 10% 로 제조되며, 최종 입자 크기는 약 250nm~ 300nm정도가 된다.
최종 완성된 흡착물질 혼합액은 상온 기준으로 약 1주일정도 보관이 가능하며, 최종 사용전에 다시 증류수와 희석하여 사용하였다.
<제조예 2> 복합화된 광촉매물질 수분산물의 제조
도 2에 기재한 본원 발명에 따른 복합화된 광촉매물질 수분산물의 제조방법은 다음과 같다. 원활한 수분산 및 자외선 영역과 가시광선 영역에서의 효율적인 광촉매 효과를 나타낼 수 있도록 광촉매파우더 물질 1인 평균 입자크기가 20 내지 50 nm의 루타일형 이산화티타늄과 광촉매파우더 물질 2인 평균 입자크기가 20 내지 50 nm의 아나타제형 이산화티타늄을 0.85 : 0.15의 중량비로 혼합하고, 수분산 효율을 높이기 위하여 물의 pH농도를 산도 조절제를 사용하여 pH 6.0~8.0 사이로 조절하고, 산도가 조정된 물에 BYK분산제를 혼합파우더 중량비에 따라 조절하여 넣어주고, 혼합된 파우더를 물의 양에 대하여 고형분 기준 10%가 되도록 중량비를 조정하여 넣어준다.
슈퍼밀을 사용하여 12,000RPM의 속도로 4시간 동안 가공해 주고 이 공정을 6회 반복하여, 최종 완성된 광촉매물질 혼합액은 고형분 기준 10% 로 제조되며, 최종 입자 크기는 약 80~180nm정도가 된다.
최종 완성된 광촉매 물질 혼합액은 상온 기준으로 약 1주일정도 보관이 가능하며, 최종 사용전에 다시 증류수와 희석하여 사용하였다.
<제조예 3> 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조
도 3에 기재한 본원 발명에 따른 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법은 다음과 같다.
최종 완성된 흡착물질 혼합액을 고형분 기준 2%~5%가 되도록 물 또는 증류수에 희석한다. 최종 완성된 광촉매 물질 혼합액은 고형분 기준 0.5%~2%가 되도록 물 또는 증류수와 혼합해 준다. 물을 사용하여도 아무런 문제가 없지만 물에 불순물이나 이물질이 포함되어 있을 경우 항균 탈취 효과가 저하될 수 있으므로 되도록 증류수를 사용하는 것이 바람직하다. 최종 혼합된 두 액체를 1:1로 혼합하고 잘 섞일 수 있도록 믹서기로 약5분~10분 동안 브랜딩하여 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제작을 완성한다.
주의할 점은 두 액체의 pH농도가 다르기 때문에 사용직전에 두 혼합액을 섞어 주어야하며 바로 사용하지 않을 경우 원료 물질이 침전될 수 있기 때문에 장시간 보관해서는 안된다.
적용 방법에 따라 브랜딩된 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물을 딥핑용 수조에 담거나 스프레이 원료통안에 넣어주면 원단에 적용할 준비를 완료하였다.
<실시예 및 비교예 > 항균 탈취 성능 시험
본원 발명의 가장 큰 특징은 실내 공기에 존재하는 다양한 유해가스 및 악취 원인 물질, 세균, 박테리아 등을 지속적으로 분해하여 실내 공기의 청정함을 유지 시킬 수 있다는 점이다. 실내공기에 존재하는 암모니아에 대한 탈취율 테스트에서는 제1흡착 물질이 원단에 따라 차이는 있으나 가스검지관법으로 2시간 테스트 했을 때 약 70%의 탈취율을 보였으나 폼알데히드에 대해서는 약 17%의 탈취율을 나타내서 제1 흡착 물질이 암모니아 등 유기물에 대해서는 높은 흡착울을 보이지만 폼알데히드 등 휘발성 유기 화합물에 대해서는 흡착율이 낮다는 것을 확인하였다.
1) 탈취성 테스트
하기 조건의 가스검지관법으로 탈취성 시험을 실시 하였다.
- 시료량 : 10 cm X 10 cm(#1: 1.7 g #2: 1.7 g #3: 1.7 g #4: 1.7 g)
- 시험가스 : 폼알데하이드(HCHO)
- 주입된 시험가스의 농도 : 20 ㎍/mL
- 용기의 부피 : 1000 mL
시험환경 : 온도 20 ℃, 습도 65 % R.H.
비 고 : 소취율(%) = [(Blank가스농도-Sample가스농도)/Blank가스농도]X100
먼저 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더, 복합화된 흡착물질 파우더(제1흡착물질 파우더+제2흡착물질 파우더), 및 복합화된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매물질 파우더(제1광촉매물질+제2광촉매물질)가 혼합된 코팅조성물에 대하여 암모니아와 포름알데히드의 120분간 탈취성 시험을 실시한 후 그 결과를 표 1에 정리하였다.
흡착물질 비교예1 비교예2 비교예3 실시예 1a) 실시예 2b)
상용제품 제1흡착물질 파우더 제2흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더
+
복합화된 광촉매 파우더 혼합
암모니아 58 70 68 95이상 95이상
포름알데히드 23 17 50 95이상 95이상
a)실시예 1: 제1흡착물질 파우더: 제2흡착물질 파우더 = 2 : 8 (중량비)
b)실시예 2: 복합화된 흡착물질 파우더: 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더: 제2광촉매물질 파우더 = 8.5 : 1.5(중량비)) = 2 : 1 (중량비)
표 1에서 알 수 있듯이 비교예 2의 제 1 흡착물질인 친수성 제올라이트 파우더는 비교예 3의 제2 흡착물질인 소수성 알루미노실리케이트 파우더에 비하여 암모니아의 탈취율은 높지만 포름알데히드 탈취율은 비교예 3인 제2흡착물질 파우더가 높음을 알 수 있다.
그러나 이들 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 2:8 혼합액으로 제조된 복합화된 흡착물질 파우더인 실시예 1 및 복합화 된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 복합화)가 혼합된 코팅조성물인 실시예 2는 암모니아 및 포름알데히드 모두에 대하여 각각의 흡착물질에 비하여 월등히 우수한 탈취율을 보임을 알 수 있다.
다음으로 시험시간에 따라 제1흡착물질 파우더, 제2흡착물질 파우더, 복합화된 흡착물질 파우더(제1흡착물질 파우더+제2흡착물질 파우더), 및 복합화된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매물질 파우더(제1광촉매물질+제2광촉매물질)가 혼합된 코팅조성물에 대하여 암모니아 및 포름알데히드 탈취성 시험을 실시하고 그 결과를 표 2 및 표 3에 정리하였다.
암모니아
탈취성시험		 비교예1 비교예2 비교예3 실시예 1 실시예 2
상용제품 제1흡착물질 파우더 제2흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더
+
복합화된 광촉매 파우더 혼합
30분 25 48 45 95이상 95이상
60분 38 59 51 95이상 95이상
90분 49 65 62 95이상 95이상
120분 58 70 68 95이상 95이상
표 2에서 알 수 있듯이, 암모니아 탈취성 시험에 있어서 제1흡착물질 파우더는 제2흡착 물질 파우더에 비하여 시험시간 내내 보다 높은 탈취성을 보이고는 있지만, 이들 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 2:8 혼합액으로 제조된 복합화된 흡착물질 파우더인 실시예 1 및 복합화 된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 복합화)가 혼합된 코팅조성물인 실시예 2는 시험 시간 내내 95이상의 높은 탈취성을 보이는 점에서 그 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
포름알데히드
탈취성시험		 비교예1 비교예2 비교예3 실시예 1 실시예 2
상용제품 제1흡착물질 파우더 제2흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더
+
복합화된 광촉매 파우더 혼합
30분 10 10 28 95이상 95이상
60분 17 10 32 95이상 95이상
90분 20 14 37 95이상 95이상
120분 23 17 50 95이상 95이상
표 3에서 알 수 있듯이, 포름알데히드 탈취성 시험에 있어서 제2흡착물질 파우더는 제1흡착 물질 파우더에 비하여 시험시간 내내 보다 높은 탈취성을 보이고는 있지만, 이들 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 2:8 혼합액으로 제조된 복합화된 흡착물질 파우더인 실시예 1 및 복합화 된 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 복합화)가 혼합된 코팅조성물인 실시예 2는 시험 시간 내내 95이상의 높은 탈취성을 보이는 점에서 그 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
이상을 종합하면, 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더의 2:8 혼합액으로 제조된 복합화 된 흡착물질 파우더와 흡착물질 파우더와 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 복합화)가 혼합된 코팅조성물은암모니아 및 포름알데히드 모두에 대하여 시험시간 초기부터 시험시간 내내 각각의 흡착물질에 비하여 월등히 우수한 탈취성을 보임을 알 수 있다.
다음으로 본원 발명에 따른 코팅조성물의 광촉매 성능을 확인하기 위하여 비교예 및 실시예의 조성물에 대하여 암모니아 및 포름알데히드 탈취성 시험을 실시하고, 표준광원램프(D-65 daylight)에서 24시간 조사 후 다시 탈취 시험을 실시하여 탈취 시험의 시간에 따른 분석 결과를 표 4 및 표 5에 정리하였다.
암모니아
탈취성시험		 비교예1 비교예2 비교예3 실시예 1 실시예 2
상용제품 제1흡착물질 파우더 제2흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더
+
복합화된 광촉매 파우더 혼합
30분 22 37 41 75 88
60분 28 46 43 78 95이상
90분 37 54 52 82 95이상
120분 46 59 58 85 95이상
표 4에서 알 수 있듯이, 표준광원램프로 24시간 조사 후 암모니아 탈취성 시험에 있어서 제1흡착물질 파우더 및 제2흡착물질 파우더는 광원을 조사하지 않은 경우인 표 2의 결과에 비하여 암모니아 탈취성이 전체적으로 감소하였고, 본원 발명의 실시예 1인 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더가 복합화된 흡착물질 파우더는 시험 시간 내내 85 정도의 탈취성을 보였고 광원을 조사하지 않은 경우인 표 2의 결과에 비하여 탈취성 감소가 있기는 하지만 여전히 탈취성능은 어느 정도 충분한 성능으로 상용제품인 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 비하여 월등히 우수함을 알 수 있다.
특히, 복합화된 광촉매 파우더(제1광촉매물질 파우더와 제2광촉매물질 파우더의 복합화)를 포함하고 있는 코팅조성물인 실시예 2는 초기를 제외하고는 95이상의 높은 탈취성을 보이고 있고 이는 광원을 조사하지 않은 경우인 표 2의 결과 및 다른 비교예 들과 비교할 때 광촉매 성능을 가짐으로써 광원을 조사시 탈취성능이 지속적으로 유지되는 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.
포름알데히드
탈취성시험		 비교예1 비교예2 비교예3 실시예 1 실시예 2
상용제품 제1흡착물질 파우더 제2흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더 복합화 된 흡착물질 파우더
+
복합화된 광촉매 파우더 혼합
30분 10 10 19 49 68
60분 13 10 23 53 79
90분 17 14 32 59 88
120분 21 17 43 68 92
표 5에서 알 수 있듯이, 표준광원램프로 24시간 조사 후 포름알데히드 탈취성 시험에 있어서 제2흡착물질 파우더는 제1흡착 물질 파우더에 비하여 시험시간 내내 보다 높은 탈취성을 보이고는 있고 이러한 포름알데히드 탈취성은 광원 조사 전후에 큰 차이가 없었다.
본원 발명의 실시예 1인 제1흡착물질 파우더와 제2흡착물질 파우더가 복합화된 흡착물질 파우더는 최종적으로 120분 후에 68% 정도의 탈취성을 보였고, 이는 광원을 조사하지 않은 경우인 표 3에 비하여 포름알데히드 탈취성에 있어서 감소가 다소 큰 편이고, 실시예 2는 어느 정도 감소의 효과가 나타나지만 최종적으로 92% 이상의 높은 탈취성을 보이고 있어, 본원 발명의 실시예 1 및 실시예 2는 광원의 조사후에도 광촉매의 효과에 의하여 여전히 상용제품인 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 비하여 포름알데히트 탈취에 있어서 월등히 우수함을 알 수 있다.
2) 항균성 테스트
항균성 시험은 KS K 0693 : 2016 방법에 따라 실시하였다.
실내에 존재하는 세균에 대하여 항균능력을 시험한 결과에서는 고형분 기준 1% 이상의 흡착물질과 광촉매 물질이 혼합되어 적용될 경우 대표적인 세균인 포도상구균과 폐렴구균에 대하여, 항균성 시험을 실시한 결과를 표 6에 정리하였고, 그 결과 99.9%의 항균 능력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
　 BLANK 실시예 2
포도상구균 초기균수 2.0 X 10^4 2.0 X 10^4
18시간 후 4.5 X 10^6 3.6 X 10^3
정균감소율 - 99.9
폐렴구균 초기균수 2.2 X 10^4 2.2 X 10^4
18시간 후 4.0 X 10^7 <10
정균감소율 - 99.9

Claims (10)

  1. 친수성 제올라이트인 제1흡착물질 파우더와 소수성 알루미노실리케이트인 제2흡착물질 파우더를 혼합하여 pH 10 내지 11.5의 조건에서 흡착물질 파우더의 수분산물을 제조하는 단계;
    상기 흡착물질 파우더의 수분산물을 슈퍼밀을 이용한 밀링 가공을 통하여 평균 입자크기가 250 내지 300 nm인 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물을 제조하는 단계;
    루타일형 이산화티타늄인 제1광촉매물질 파우더와 아나타제형 이산화티타늄인 제2광촉매물질 파우더를 혼합하여 pH 6.0 내지 8.0의 조건에서 광촉매물질 파우더의 수분산물을 제조하는 단계;
    상기 광촉매물질 파우더의 수분산물을 슈퍼밀을 이용한 밀링 가공을 통하여 평균 입자크기가 80 내지 180 nm인 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 제조하는 단계;
    상기 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물과 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물을 고형분의 중량을 기준으로 1:1 내지 3:1의 비율로 혼합하는 단계를 포함하되, 수지 또는 바인더를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1흡착물질 파우더는 평균 입자크기가 2.0 내지 3.5 μm이고, 제2흡착물질 파우더는 평균 입자크기가 3.5 내지 4.5 μm인 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1광촉매물질 파우더는 평균 입자크기가 20 내지 50 nm이고, 제2광촉매물질 파우더는 평균 입자크기가 20 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합화된 흡착물질 파우더 수분산물은 고형분을 기준으로 5 내지 10 중량%의 복합화된 흡착물질 파우더를 함유하고, 상기 복합화된 광촉매물질 파우더 수분산물은 고형분을 기준으로 1 내지 10 중량%의 복합화된 광촉매물질 파우더를 함유하는 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 1, 청구항 4, 청구항 5 및 청구항 8 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조되어,
    친수성의 제올라이트와 소수성의 알루미노실리케이트가 복합화되어 평균 입자크기가 250 내지 300 nm인 흡착물질 파우더; 및
    루타일형 이산화티타늄과 아나타제형 이산화티타늄이 복합화되어 평균 입자크기가 80 내지 180 nm인 광촉매물질 파우더가 고형분의 중량을 기준으로 1:1 내지 3:1의 비율로 혼합되고, 수지 또는 바인더를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 항균 탈취 성능을 가지는 코팅용 조성물.
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