KR102292763B1 - Led 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치 - Google Patents
Led 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물로서;
상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 사용하여;
LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있고, 특히, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 관한 것이다.
상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 사용하여;
LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있고, 특히, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있고, 특히, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 관한 것이다.
최근에는 항균, 탈취, 공기 및 수질 정화 등을 위해 광촉매 반응을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서 광촉매란, 반도체 세라믹의 일종으로 빛을 에너지원으로 하여, 촉매반응 즉, 산화·환원 반응을 촉진시키켜 각종 세균 및 오염물질을 분해는 물질로서, 대표적인 예로 이산화티타늄(TiO2)이 있다.
이산화티타늄의 광촉매 특성은 자외선(UV) 및 근-자외선(Near-UV)에 의해 전자가 가전자대(valence band)에서 전자대(conduction band)로 여기(excitation)되는 것으로부터 발현된다. 즉, 이산화티타늄에 조사된 자외선(UV) 및 근-자외선(Near-UV)에 의해 표면에서 전자가 발생되고 전자가 발생된 자리에 정공이 생기는데, 이 전자와 정공은 각각 강한 산화력과 환원력을 가지며 공기 중의 수분을 산화시켜 OH 라디칼을 생성하며, 이러한 OH 라디칼은 소독에 사용되는 과산화수소, 염소, 오존보다 강한 산화력을 가져 유기물의 분자결합을 쉽게 분해할 수 있다.
이렇듯 이산화티타늄은 큰에너지 소비없이도 빛에너지만으로 새집증후군, 헌집증후군 등의 원인이 될 수 있는 휘발성 유기화합물, 이밖의 유해 유기물, 대기 오염물질, 산성 또는 알칼리성 악취물질 뿐만 아니라, 세균까지 쉽게 제거할 수 있다. 또한, 이산화티타늄은 산, 염기, 유기용매에 침식되지 않는 화학적 안정성과 빛을 받아도 자신은 변화하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
따라서 이산화티타늄은 에너지, 환경 분야를 비롯한 가전제품, 도로, 차량, 대기처리, 의료관련, 수질처리 등의 다양한 분야에 적용되어, 공기정화 및 살균의 목적으로 활발하게 활용되고 있다.
그러나 빛에 의해 서서히 반응을 일으키는 반응특성 때문에 탈취, 살균의 반응속도가 일반약품에 의한 경우보다 매우 느려, 광촉매 반응의 효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 신속하게 탈취, 살균 등을 수행하기 위해 토출 및 흡착 등과 같은 기계적인 제조방법을 동원한 탈취, 살균 방법도 시설비나 유지비 등의 경제적인 부담으로 인해 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-0874130호, 제10-1173445호, 제10-1935360호 및 제10-2000252호 등에서는 광촉매 반응의 효율을 극대화시키기 위하여, 이산화티타늄을 포함하는 광촉매 조성물에 관하여 개시하였다. 그러나 여전히 만족할 만한 광촉매 반응의 효율성을 기대하기는 어려운 실정이다.
뿐만 아니라, 상기 종래 기술들은 공기중의 미세먼지, 세균들을 필터, 광촉매, UV램프 등을 이용하여 필터링 및 살균하는 것에 불과할 뿐이고, 최근에 문제가 되고 있는 바이러스, 특히, 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 바이러스가 감염자의 비말(침방울)이 공기중에 부유하여 호흡기나 눈·코·입의 점막을 통해 전염되는 것을 예방하기 위한 아무런 기능 또는 수단을 구비하지 못하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있고, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물로서;
상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것인 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제공한다.
상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 교반 및 가열하여 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 단계; 및 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것이고;
상기 세륨알루미나이드는 수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
상기 루페올은 루핀 추출 루페올인 것이고;
상기 루핀 추출 루페올은 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95 중량% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치로서,
일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판과 후면판 및 전면판과 후면판에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판에 의해 사다리꼴 단면의 광촉매 살균실을 포함하되 모든 내면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실의 하부로 송풍유입구가 형성되어 있는 살균덕트와;
상기 살균덕트의 양쪽 경사판 및 전면판의 각기 내측에 배치되고, 광확산 및 산란 효율을 높이기 위해 표면을 절곡시키고, 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판과;
일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉, LED 스트립 설치봉의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립으로 이루어져 상기 광촉매 살균실에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체와;
상기 후면판에 설치되어 LED 자외선 방사체를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대;를 포함하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치를 제공한다.
본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 따르면, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜, 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써, 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 유해물질 제거, 탈취 및 살균 효과가 탁월한 살균장치를 제공할 수 있어, 상기 본 발명의 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재의 수명 및 교환주기가 길어지는 효과가 있다.
특히, 세균 살균력이 강한 파장대역인 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 코팅처리될 부재가 절곡된 표면을 갖는 경우에도 본 발명의 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있어, 광촉매 반응의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치의 사시도 및 분해사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 상부에서 보았을 때 나타나는 광촉매 경사산란판과 광촉매 전면산란판의 배치상태도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 광촉매 경사산란판의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 상부에서 보았을 때 나타나는 광촉매 경사산란판과 광촉매 전면산란판의 배치상태도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 광촉매 경사산란판의 사시도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물로서;
상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것인 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 따르면, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜, 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써, 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 유해물질 제거, 탈취 및 살균 효과가 탁월한 살균장치를 제공할 수 있어, 상기 본 발명의 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재의 수명 및 교환주기가 길어지는 효과가 있다.
특히, 세균 살균력이 강한 파장대역인 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 코팅처리될 부재가 절곡된 표면을 갖는 경우에도 본 발명의 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있어, 광촉매 반응의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명에 따른 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
먼저, 상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 이산화티타늄 광촉매는 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 이산화티타늄 광촉매는 티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 90 내지 120 ℃의 온도에서 10 내지 17 시간 동안 교반 및 가열하여 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이렇게 제조된 이산화티타늄 광촉매의 결정상은 아나타제형 일 수 있다. 또한, 상기 이산화티타늄 광촉매는 이산화티탄의 고형분이 10 내지 20 중량%가 되도록 제조되는 것일 수 있다.
이때, 상기 티타늄 전구체는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, TiCl4, Ti(OCH2CH3)4, Ti(OCH(CH3)2)4, ((CH3)2CHO)2Ti(C5H7O2)2, Ti(OC2H5)4, Ti(OCH3)4, Ti(C5H7O2)2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 산(acid) 촉매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 초산, 염산, 질산, 유기산, 인산, 황산, 염산, 요오드산, 과염소산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 알콜계 용제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 에탄올, 이소프로필알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 광촉매 졸(Sol)은 상기한 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비될 수 있다.
이때, 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 코팅된 표면에 거친 표면을 제공하여 표면적을 향상시키는 기능을 한다. 이로써, 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써, 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되어, 평균길이가 10 내지 50 nm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 이황화 몰리브덴의 전구체 용액은 양이온으로서 (NH4)2-, (PPh2)2-, (NEt4)2-을 포함하는 이황화 몰리브덴의 전구체를 극성 또는 무극성 용매와 혼합한 용액일 수 있다. 비제한적인 예시로서 상기 이황화 몰리브덴의 전구체로는 (NH4)2MoS4을 사용할 수 있다. 이 경우 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합할 수 있다.
또한, 상기 중간 물질을 열처리하는 단계는 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 400 내지 700 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1000 내지 1500 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 것일 수 있다.
상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 상기 이산화티타늄 광촉매 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어의 함량이 너무 많은 경우에는 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어가 이산화티타늄 광촉매와 고르게 분산되지 않고 뭉쳐져 있어 분산성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 세륨알루미나이드는 광촉매 반응의 효율을 더욱 증대시키고, 코팅된 표면의 내구성을 개선하는 기능을 한다. 또한, 상기 세륨알루미나이드는 상기 이산화티타늄 광촉매 및 이황화 몰리브덴 나노와이어의 분산성을 향상시켜, 서로 뭉치지 않고, 혼화성을 개선하는 기능을 한다.
상기 세륨알루미나이드는 수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
상기 세륨알루미나이드는 상기 이산화티타늄 광촉매 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 세륨알루미나이드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 세륨알루미나이드의 함량이 너무 많은 경우에는 제조단가가 지나치게 상승하여 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제는 상기 광촉매 졸(Sol)의 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하여, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물의 분산성 및 혼화성을 향상시켜 광촉매 반응의 효율을 극대화시키는 기능을 한다.
이때, 상기 알콜계 분산용제는 에탄올, 이소프로필알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 루페올은 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 탈취 및 살균 성능을 매우 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 루페올은 루핀 추출 루페올을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 루핀 추출 루페올은 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95 중량% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것일 수 있다.
상기 루페올은 상기 알콜계 분산용제 100 중량부에 0.1 내지 25 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 루페올의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 루페올의 함량이 너무 많은 경우에는 코팅될 기재로의 부착성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 알칼리화제는 상기 광촉매 졸의 pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 중화시켜, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물의 다른 성분들과의 혼화성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 알칼리화제는 아민 염기, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 상기 알칼리화제는 아민 염기를 수산화칼륨 또는 수산화나트륨과 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 개선효과 뿐만 아니라, 코팅된 도막의 표면 내구성이 개선되는 효과가 있다.
이때, 상기 아민 염기는 tert-부틸아민, 트리에틸아민, 이소프로필아민, 디이소프로필에틸아민, 이소부틸아민, 이소아밀아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 광촉매 졸 100 중량부를 기준으로 한다.
한편, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 상기 광촉매 졸과 우수한 유기-무기 네트워킹을 형성하여, 코팅된 도막의 내구성을 더욱 개선하는 기능을 한다.
상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린, 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반응성 아크릴 모노머를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 바람직한 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 18 내지 23 중량%, 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 24 내지 28 중량%, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 29 내지 32 중량%, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 5 내지 15 중량% 및 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 10 내지 20 중량%를 포함하는 것을 사용하여, 우수한 광촉매 효율 성능을 유지하면서 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 상기 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 자외선 경화형 아크릴 수지의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지의 함량이 너무 많은 경우에는 광촉매의 효율성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 실란 커플링제는 코팅된 도막의 부착력 및 내구성을 더욱 개선하는 기능을 한다.
상기 실란 커플링제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 비닐트리클로로실란, 트리메톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실에틸)트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 디에톡시-3-글리시독시프로필메틸실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필디메톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필디에톡시메틸실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 바람직한 상기 실란 커플링제는 비닐트리클로로실란 및 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란을 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 우수한 광촉매 효율 성능을 유지하면서 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실란 커플링제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 실란 커플링제의 함량이 너무 많은 경우에는 광촉매의 효율성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 광개시제는 자외선 조사에 의하여, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지 및 광촉매 졸이 우수한 유기-무기 네트워킹을 형성하여 경화될 수 있도록 하는 기능을 한다.
상기 광개시제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 벤조페논, 1-하이드록시 사이클로 헥실 페닐 케톤, 2-하이드록시 2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-(4-도데실페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-클로로티옥산톤, 프루오레논, 2-이소프로필티옥산톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 상기 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 광개시제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 광개시제의 함량이 너무 많은 경우에는 광촉매의 효율성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물은 당분야에서 일반적으로 사용되는 코팅방법에 의하여, 살균장치에 포함되는 부재에 코팅될 수 있는 바, 예를들면, 분무코팅법, 딥핑코팅법에 의하여 더욱 바람직하게 코팅될 수 있다.
또한, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치에 포함되는 부재는 스테인레스스틸 또는 강판 재질로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치를 제공한다.
이러한 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치는 일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면의 광촉매 살균실(214)을 포함하되 모든 내면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있는 살균덕트(210)와; 상기 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고, 광확산 및 산란 효율을 높이기 위해 표면을 절곡시키고, 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)과; 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 상기 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)와; 상기 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(240)를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대(250);를 포함하는 것일 수 있다.
이러한 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치의 사시도 및 분해사시도를 도 1에 도시하였다.
또한, 상기 살균장치를 상부에서 보았을 때 나타나는 광촉매 경사산란판과 광촉매 전면산란판의 배치상태도를 도 2에 도시하였다.
또한, 상기 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치의 단면도를 도 3에 도시하였다.
상기 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)은 표면이 절곡된 것을 사용하여 광확산 및 산란 효율을 더욱 높여, 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 광촉매 경사산란판의 사시도를 도 4에 도시하였다.
또한, 상기 LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있는 것일 수 있다.
또한, 상기 후면판(212)에는 LED 스트립(242)에서 생성된 LED 자외선과 광촉매 반을 일으키는 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 광촉매 후면산란판(270)이 더 설치되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 이를 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치에 따르면, 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 수용하는 표면적을 향상시켜, 광촉매 반응이 일어나는 면적을 증대시킴으로써, 광촉매 반응의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 유해물질 제거, 탈취 및 살균 효과가 탁월한 살균장치를 제공할 수 있어, 상기 본 발명의 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재의 수명 및 교환주기가 길어지는 효과가 있다.
특히, 세균 살균력이 강한 파장대역인 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 코팅처리될 부재가 절곡된 표면을 갖는 경우에도 본 발명의 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있어, 광촉매 반응의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
광촉매 졸의 제조
TiCl4 및 Ti(OCH2CH3)4를 2: 1 중량비율로 혼합한 티타늄 전구체 100 중량부, 질산 촉매 22 중량부, 에탄올 30 중량부 및 증류수 280 중량부를 100 ℃의 온도에서 14 시간 동안 교반 및 가열하여, 결정상이 아나타제형이고 고형분이 17 중량%인 이산화티타늄 광촉매를 제조하였다.
상기 제조된 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 13 중량부 및 세륨알루미나이드 5 중량부를, 루페올 및 알칼리화제(디이소프로필에틸아민 및 수산화나트륨을 1: 0.2 중량비율로 혼합)를 포함하는 에탄올에 혼합하여, 고형분이 19 중량%이고, pH가 6.5가 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하였다.
이때, 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합한 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 80 ℃에서 1시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출한 후; 상기 중간 물질을 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 500 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1200 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되어, 평균길이가 42 nm인 것을 사용하였다.
또한, 상기 세륨알루미나이드는 수소화리튬(LiH) 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 18 : 1: 3 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성한 후; 상기 혼합 분말을 공구강으로 만들어진 125 ml 용적의 용기에 크롬강(chrome steel)으로 만들어진 직경 9.5 mm 볼 17개와 약 1:28의 중량비로 함께 장입한 다음, 아르곤(Ar)을 용기에 충진한 후, 유성밀을 이용하여 고에너지볼밀링을 4시간 동안 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하였다. 이후; 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시켜 염화나트륨 등의 염 부산물을 제거한 후, 여과하여 평균입경 약 345 nm인 세륨알루미나이드(CeAl4) 분말을 회수함으로써 준비되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 루페올은 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95 중량% 이상 에탄올을 1 : 7의 중량비로 가하여 65℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 사용하였다. 이때, 상기 루페올은 에탄올 100 중량부에 7 중량부 함량으로 함유되도록 혼합하였다.
<비교제조예 1>
비교용 광촉매 졸의 제조
Ti(OCH2CH3)4 티타늄 전구체 100 중량부, 질산 촉매 15 중량부, 에탄올 30 중량부 및 증류수 280 중량부를 90 ℃의 온도에서 11 시간 동안 교반 및 가열하여, 결정상이 아나타제형이고 고형분이 12 중량%인 이산화티타늄 광촉매를 제조하였다.
상기 제조된 이산화티타늄 광촉매 100 중량부를, 알칼리화제(수산화나트륨)를 포함하는 에탄올에 혼합하여, 고형분이 9 중량%이고, pH가 6.5가 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하였다.
<실시예 1>
LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 광촉매 졸 100 중량부에 대하여; 자외선 경화형 아크릴 수지 20 중량부; 비닐트리클로로실란 및 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란을 1: 1 중량비율로 혼합한 실란 커플링제 3 중량부; 및 광개시제(2-하이드록시 2-메틸-1-페닐프로판-1-온) 0.8 중량부를 혼합하여, LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 19 중량%, 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 26 중량%, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 31 중량%, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 9 중량% 및 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 15 중량%를 포함하는 것을 사용하였다.
<비교예 1>
비교용 코팅 조성물의 제조
상기 비교제조예 1에서 제조된 광촉매 졸 100 중량부에 대하여; 자외선 경화형 아크릴 수지 20 중량부; 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란 3 중량부; 및 광개시제(2-하이드록시 2-메틸-1-페닐프로판-1-온) 0.8 중량부를 혼합하여, LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 65 중량%, 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 35 중량%를 포함하는 것을 사용하였다.
<시험예>
도 4에 도시된 바와 같은 표면이 절곡된 스테인레스스틸 재질의 산란판에 상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물을 각각 분무코팅하고, UV(300 내지 2,000mJ)를 조사하고 경화시킴으로써, 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 산란판을 제조하였다.
유해가스분해 성능
상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 각각 코팅된 산란판에 대하여, 유해가스분해 성능을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
상기 평가는 스몰 챔버 테스트(Small chamber test)방법(ISO 18560-1:2014)에 의해 측정하며, 주입 가스 농도는 0.1ppm, 광원은 200 내지 400 nm 파장의 자외선을 방사하는 LED 램프를 사용하였다.
코팅표면 내구성 평가
상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 각각 코팅된 산란판에 대하여, 표면에 가로 5cm 및 세로 15cm인 셀로판테이프를 접착한 뒤 떼어내어 박리되는 조성물의 질량을 측정하였다. 이때, 상기 박리된 조성물의 질량이 초기 코팅된 조성물의 질량 대비 3 중량% 이하인 경우 양호로, 3 중량% 초과인 경우 미흡으로 하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 유해가스 분해 정도 | 표면 내구성 | |
| 실시예 1 | 99% | 양호 |
| 비교예 1 | 77% | 미흡 |
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 경우, 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 코팅된 경우와 비교하여, 월등히 우수한 유해가스 분해 성능 및 표면 내구성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 광촉매 살균모듈
210: 살균덕트
220: 광촉매 경사산란판
230: 광촉매 전면산란판
240: LED 자외선 방사체
241: LED 스트립 설치봉
242: LED 스트립
250: LED 자외선 방사체 지지대
270: 광촉매 후면산란판
210: 살균덕트
220: 광촉매 경사산란판
230: 광촉매 전면산란판
240: LED 자외선 방사체
241: LED 스트립 설치봉
242: LED 스트립
250: LED 자외선 방사체 지지대
270: 광촉매 후면산란판
Claims (5)
- 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물로서;
상기 광촉매 졸은
티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매 졸은
티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 교반 및 가열하여 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 단계; 및
이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는
이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것이고;
상기 세륨알루미나이드는
수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 루페올은 루핀 추출 루페올인 것이고;
상기 루핀 추출 루페올은
루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및
루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95 중량% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물. - 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 이용하여 코팅처리된 부재를 갖는 살균장치로서,
일정한 높이에 의해 상호 평행한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면의 광촉매 살균실(214)을 포함하되 모든 내면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있는 살균덕트(210)와;
상기 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213) 및 전면판(211)의 각기 내측에 배치되고, 광확산 및 산란 효율을 높이기 위해 표면을 절곡시키고, 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)과;
일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 상기 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)와;
상기 후면판(212)에 설치되어 LED 자외선 방사체(240)를 고정 지지시키는 LED 자외선 방사체 지지대(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치.
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