KR102327214B1 - 광촉매 및 무기항균제를 포함하는 항균 타일 제조용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균 타일 제조용 항균원료 조성물, 이를 포함하는 항균타일 및 상기 항균타일의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 항균타일은 항균 및 살균작용이 우수하고, 타일 자체에 항균 물질이 포함되어 항균 및 살균작용이 영구적인 장점이 있다.
Description
본 발명은 광촉매 및 무기항균제를 포함하는 항균 타일 제조용 조성물, 및 상기 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
건축의 중요 자재로 다양한 용도로 사용되는 타일에 있어서 특히 실내 내장용 중 욕실, 주방, 위생용기 등에 사용되는 타일에는 세균 및 곰팡이가 서식하기 적합한 곳으로 청결이 요구되어 세균 및 곰팡이의 서식 방지와 청결을 유지하기 위한 항균 타일에 대한 요구가 높다. 그러나 타일의 제조 특성상 소성온도가 높아 항균ㆍ항곰팡이 기능을 발휘할 수 있는 재료의 선택이 쉽지 않다.
기존의 항균타일은 항균 물질을 물과 혼합하여 현탁액을 만들고 타일의 표면 위에 도포하거나 유약과 섞어 함께 표면에 바르는 방식으로 형성되는 것이 보통이었다. 그러나 이러한 방식은 다공성 세라믹 타일 내부에 넓은 표면적에 고르게 분포시키기 힘들며, 일부 항균 물질이 뭉쳐진 경우에는 다공성 세라믹 타일 내부의 기공을 막아 흡방습성을 떨어뜨리는 부작용을 낼 수 있기 때문에, 수많은 기공을 포함함으로써 흡방습성을 보이는 다공성 타일에 적용하기에는 어려운 점이 있었다.
또한 단순한 도포 방식에 의한 항균 물질은 시간이 지남에 따라 물리적인 접촉, 환경의 온도, 습도 변화에 의한 영향을 받아 다공성 세라믹 타일 표면에서 이탈된 우려가 있어 계속적인 효과를 보기에는 주기적인 재도포의 작업이 필요하기에 편의성, 경제성 측면에서 한계를 가지고 있다(국내 공개특허 제2006-0038885호).
본 발명자들은 항균 및 살균 작용이 우수한 타일을 제조하기 위하여 연구하던 중, 광촉매와 은 및 구리가 함유된 무기항균제를 포함시켜 타일을 제조할 경우, 우수한 항균성을 가진 타일이 제조된다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명의 목적은 광촉매 및 무기항균제를 포함하는 항균 타일 제조용 조성물을 제공하는 것이다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예로서, 상기 항균원료 조성물은, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 산화티타늄은 입자크기가 200 mesh 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 구리는 입자크기가 325 mesh 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 은은 입자크기가 325 mesh 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 항균 타일 제조용 항균원료 조성물; 및 고강도원료 조성물을 포함하는 항균타일로, 상기 고강도원료 조성물은 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균타일을 제공한다.
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 항균원료 조성물 및 고강도원료 조성물은 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 항균 타일의 제조방법을 제공한다:
고강도원료 및 항균원료를 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합한 원료를 준비하는 단계(S1);
상기 S1단계의 원료를 몰드에 넣고, 100 내지 200 kgf/㎠으로 가압하여 성형하고, 건조하는 단계(S2); 및
상기 S2 단계의 건조 후에, 1150 내지 1250℃에서 80 내지 120분 동안 소성하는 단계(S3).
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 항균원료는 하기 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다:
(a) 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (a)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 중량부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 원료를 건조하는 단계.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 (b) 단계에서 분쇄는 40 내지 60시간 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 (c) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 고강도원료는 하기 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다:
(1) 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (1)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 중량부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(3) 상기 (2)단계의 원료를 건조하는 단계.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 (2) 단계에서 분쇄는 40 내지 60시간 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 (3) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 타일의 원료 자체에 항균원료를 포함하여, 타일 자체에 우수한 항균성이 획득될 수 있다. 상기 항균타일은 은 및 구리를 포함하여 세균의 종류를 불문하고 항균과 살균작용을 할 수 있고, 광촉매인 산화티타늄에 의해 유기물인 세균(대장균, 녹농균등의 세균류)이 사멸될 수 있으며, 내균성이 생길 가능성이 적은 장점이 있다. 또한 감염증의 원인이 될 수 있는 세균의 시체까지 분해 제거 할 수 있다.
이와 같이 타일 자체에 항균원료가 포함되어 가공됨으로써 현 고강도 제품과 색상 및 물성 차이가 발생하지 않고, 항균과 살균 작용이 뛰어나며 반영구적, 지속적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 타일 제조방법을 모식화하여 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 항균 타일에 대하여 연구하던 중, 산화티타늄을 포함하는 항균 타일을 제조하고자 하였다. 상기 산화티타늄을 포함할 때 우수한 항균작용이 있기는 하나, 산화티타늄은 광촉매로 빛이 존재하지 않을 때 기능이 미약하므로 무기항균제로 은 및 구리를 포함시킬 경우 빛이 없는 밤에도 지속적인 항균성을 가질 수 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
즉 본 발명은 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 항균 타일 제조용 항균원료 조성물; 및 고강도원료 조성물을 포함하는 항균타일로, 상기 고강도원료 조성물은 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균타일을 제공한다.
아울러, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 항균 타일의 제조방법을 제공한다:
고강도원료 및 항균원료를 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합한 원료를 준비하는 단계(S1);
상기 S1단계의 원료를 몰드에 넣고, 100 내지 200 kgf/㎠으로 가압하여 성형하고, 건조하는 단계(S2); 및
상기 S2 단계의 건조 후에, 1150 내지 1250℃에서 80 내지 120분 동안 소성하는 단계(S3).
이하, 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
상기 항균원료 조성물은, 광촉매인 산화티타늄과 무기항균제인 구리 및 은 외에도 다른 성분을 더 포함할 수 있고, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산화티타늄은 입자크기가 100 mesh 이상 200 mesh 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 전체 항균원료 조성물 대비 5 내지 20 중량% 포함될 수 있고 보다 바람직하게는 10 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 산화티타늄이 10 중량% 미만으로 포함될 경우 살균력이 충분하지 않으며, 20 중량%를 초과할 경우 원료가격이 크게 상승할 수 있다. 상기 산화티타늄은 광촉매 중 가장 많이 사용되고 있고, n형 반도체로서 자외선을 받으면 전자(Electron), 전공대(Hole)가 형성되어 강한 간화력을 가진 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2-)를 생성한다. 이 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 유기 화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산으로 변화시키는 것으로, 항균, 살균력이 일반적인 항균제에 비해 매우 우수한 장점이 있다.
상기 구리는 입자크기가 100 mesh 이상 325 mesh 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 전체 항균원료 조성물 대비 0.01 내지 3 중량% 포함될 수 있고 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.8 중량% 포함될 수 있다. 상기 구리가 0.3 중량% 미만으로 포함될 경우 살균력이 충분하지 않으며, 0.8 중량%를 초과할 경우 원료가격이 상승할 수 있다. 상기 구리는 무기항균제로 항균 및 살균 효과가 오래가는 장점이 있다.
상기 은은 입자크기가 325 mesh 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 전체 항균원료 조성물 대비 1 내지 3 중량% 포함될 수 있고 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량% 포함될 수 있다. 상기 은이 1.5 중량% 미만으로 포함될 경우 살균력이 충분하지 않으며, 2.5 중량%를 초과할 경우 원료가격이 크게 상승할 수 있다. 상기 은은 무기항균제로 항균력이 우수하며 지속시간이 반영구적인 장점을 가지고 있다.
상기 블랙안료는, 검은색상의 안료로서, 전체 항균원료 조성물 대비 1 내지 5중량% 포함된다. 상기 블랙안료는 100 내지 325 mesh의 입자크기를 가진 검은색상의 안료라면 제한없이 이용이 가능하다.
상기 점토는 중국점토를 주로 이용하는 것이며, Noodle type인 것을 사용하는 것이다. 상기 점토는 전체 항균원료 조성물 대비 10 내지 30 중량% 포함되는 것으로, 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 성형성면에서 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우 타일로 제조할 때 성형성이 저하될 수 있다.
상기 원동장석은 입자의 크기가 10 내지 50mm인 것을 사용하는 것이 타일에 백색도를 부여하는 것에 바람직하다.
또한, 본 발명의 타일은, 상기 항균원료 조성물 및 고강도원료 조성물은 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합된 재료를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 상기 항균원료가 전체 타일 재료 100 중량%에 대하여 5 중량% 미만으로 포함될 경우, 항균성이 미약할 수 있고, 15 중량%를 초과할 경우 원재료가격이 상승할 수 있고 강도가 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 바람직하게는 8 내지 12 중량%, 더욱 바람직하게는 9 내지 11 중량%로 포함될 때, 항균성 및 물성이 모두 우수한 장점이 있다.
본 발명에서 상기 항균원료는 하기 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다:
(a) 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (a)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 중량부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 원료를 건조하는 단계.
본 발명에서 해교제(Tripoly)는 100 내지 325mesh 이하의 입자크기를 가진 것을 이용하는 것이며, 상기 해교제는 침전물이나 응집체를 분산시켜 안전한 콜로이드 용액으로 제조하는 것이다. 상기 해교제가 0.1 중량부 미만으로 사용될 경우 분산력이 부족하여 원료가 잘 혼합되지 않을 수 있고, 1 중량부를 초과하여 사용될 경우 분산성이 과도하여 오히려 물성이 저하될 수 있다.
상기 (b) 단계에서 분쇄는 20톤을 기준으로 30 내지 90시간 수행되는 것을 특징으로 하는 것으로, 상기 분쇄는 20톤 볼밀을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 항균원료는 비중이 1.60 내지 1.70이고, 점도가 50 내지 250 cp이며, 잔사율이 5 내지 15%인 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것으로, 건조량은 시간당 3.5톤이 되도록한다.
상기 고강도원료는 하기 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다:
(1) 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (1)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 중량부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(3) 상기 (2)단계의 원료를 건조하는 단계.
상기 (2) 단계에서 분쇄는 20톤을 기준으로 30 내지 90시간 수행되는 것을 특징으로 하는 것이나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 (3) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것으로, 건조량은 시간당 3.5톤이 되도록한다.
상기 고강도원료는 비중이 1.60 내지 1.70이고, 점도가 50 내지 250 cp이며, 잔사율이 5 내지 15%인 것을 특징으로 한다
본 발명의 타일 제조방법에서, S2단계의 성형은 몰드에 넣어 수행되는 것으로 상기 몰드의 종류에는 제한이 없으며, 몰드에 원료를 충진한 후 충진이 완료된 항균타일 원료를 가압성형하고, 건조기(Vertical Dryer)에 넣어 건조하는 것이다.
본 발명의 타일 제조방법에서, S3단계의 소성은 가마에서 수행되는 것으로 건조가 완료된 원료를 내화판 위에 놓고 가마에 넣어 소성하는 것이다. 상기 소성 이후에 냉각하여 항균 타일을 제조할 수 있다.
상기와 같이 제조된 항균타일은, 광촉매로 이산화티타늄을 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%를 포함함으로써, 세균의 종류를 불문하고 광촉매 작용에 의해 세균이 산화분해될 수 있는 장점을 가지는 것이다. 또한 광촉매인 이산화티타늄에 더하여 무기항균제인 구리 및 은을 추가함으로써 빛이 없는 밤에도 항균과 살균기능을 발휘할 수 있게 한 것이다. 상기 이산화티타늄, 은, 구리는 표면에 도포되는 것이 아니라 원료 자체에 혼합한 후 가공하는 방식으로 포함되는 것으로, 반영구적이며 지속적인 항균성을 획득할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 항균원료 조성물의 제조
중국점토 150g(15%), 원동장석 645g(64.5%)을 조합하였고, 산화티타늄 150g(15%), 블랙안료(DB9023B) 30g(3%), 구리 5g(0.5%), 은 20g(2%)을 첨가한 원료를 준비하여 볼밀에 넣어주었다. 상기 원료 1000g(100중량부)에 대하여 해교제를 3g(0.3 중량부), 물을 600mL(60 부피부)을 첨가한 후, 볼밀에서 2시간 동안 분쇄해주었다. 분쇄된 슬러리를 분무건조하여 입자상태의 항균원료를 제조하였다.
실시예 2. 고강도원료 조성물의 제조
중국점토 240g(24%), 원동장석 270g(27%) 및 가곡장석 490g(49%)을 조합하여 볼밀에 넣어주었다. 상기 원료 1000g(100중량부)에 대하여 해교제를 3g(0.3 중량부), 물을 580g(58 중량부)을 첨가한 후, 볼밀에서 6시간 동안 분쇄해주었다. 분쇄된 슬러리를 분무건조하여 입자상태의 고강도원료를 제조하였다.
실시예 3. 항균타일의 제조
제조된 항균원료 및 고강도원료를 드럼믹스에서 10:90의 중량비로 혼합하여 주었다. 혼합된 항균타일원료를 수축률 10%, 몰드치수 111.11㎜×222.22㎜인 몰드에 충진시켜주었다.
충진이 완료된 항균타일원료에 150±50 ㎏/㎠으로 가압하여 성형해주었다. 성형 후에 건조기(Vertical Dryer)에 넣어 건조해주었다 (온도: 100±50℃).
상기 건조가 완료된 제품을 내화판 위에 올린 후, 1호가마(16구간, 77.76M)에 넣어 1200℃의 온도로 150분 동안 소성시켜주었다. 소성이 완료되면 제품을 식혀, 항균타일을 완성하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (12)
- 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 산화티타늄은 입자크기가 200 mesh 이하인 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 구리는 입자크기가 325 mesh 이하인 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 은은 입자크기가 325 mesh 이하인 것을 특징으로 하는, 항균 타일 제조용 항균원료 조성물.
- 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 선택되는 어느 한 항의 항균 타일 제조용 항균원료 조성물; 및 고강도원료 조성물을 포함하는 항균타일로, 상기 고강도원료 조성물은 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균타일.
- 제6항에 있어서,
상기 항균원료 조성물 및 고강도원료 조성물은 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 항균타일.
- 항균원료 및 고강도원료를 15 : 85 내지 5 : 95의 중량비로 혼합한 원료를 준비하는 단계(S1);
상기 S1단계의 원료를 몰드에 넣고, 100 내지 200 kgf/㎠으로 가압하여 성형하고, 건조하는 단계(S2); 및
상기 S2 단계의 건조 후에, 1150 내지 1250℃에서 80 내지 120분 동안 소성하는 단계(S3);를 포함하고,
상기 항균원료는,
(a) 산화티타늄 5 내지 20 중량%, 구리 0.01 내지 3 중량%, 은 1 내지 3 중량%, 블랙안료 1 내지 5 중량%, 점토 10 내지 30 중량% 및 잔부의 원동장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (a)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 부피부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계의 원료를 건조하는 단계; 를 통해 제조되는 항균 타일의 제조방법
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는, 항균 타일의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 고강도원료는 하기 단계를 통해 제조되는 것인, 항균 타일의 제조방법:
(1) 점토 15 내지 35 중량%, 원동장석 20 내지 30 중량% 및 잔부의 가곡장석을 포함하는 원료를 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 원료를 분쇄기에 넣고, 상기 (1)단계의 원료 100 중량부에 대하여 해교제를 0.1 내지 1 중량부, 물을 50 내지 70 중량부로 첨가한 후 분쇄하는 단계; 및
(3) 상기 (2)단계의 원료를 건조하는 단계.
- 제11항에 있어서,
상기 (3) 단계에서 건조는 수분함유량이 6.5 내지 7.5 중량%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는, 항균 타일의 제조방법.
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