KR19980087179A - 저온 경화형 고활성 산화물 광 촉매 박막을 구비한 물품 - Google Patents

Abstract

미생물 번식을 억제하기 위한 TiO₂을 주성분으로 하는 산화물 광촉매의 박막을 플라스틱류 표면에 형성하는데 있어서는 내열성 문제로 인해 견고한 박막을 형성하는 것이 곤란했다.

공기류의 경로 내의 부품 표면에 TiO₂을 주성분으로 하는 산화물 광촉매의 박막을 형성시키고, 이 산화물 광촉매의 박막 내에 Na, Li, K, Mg, Ca, Sr, Zn 등의 전기 음성도가 1.6보다 작고 이온 반경이 0.12 ㎚보다 작은 원소나, 안티몬 첨가 산화 주석 등의 전기 친화력이 1.2이상인 금속 원소로 구성되는 산화물 반도체를 주성분으로 하는 산화물 미립자를 첨가하는 등 첨가 성분을 배합하여 촉매 활성을 향상시켰다.

Description

저온 경화형 고활성 산화물 광 촉매 박막을 구비한 물품

본 발명은 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품에 관한 것이다. 내열성이 낮은 재료인 유기 고분자 재료, 특히 범용 열가소성 플라스틱으로 된 부품 표면에 박층형으로 산화물 광촉매 박막을 형성한 물품에 관한 것이다. 또한, 적외선 램프나 옥외의 태양광 등 강력한 적외선을 얻을 수 없는 실내에서 이용하는 데 적합한 물품의 전체 혹은 일부 표면에 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품에 관한 것이다.

예를 들어, 공기 세정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 처리기, 난방기, 가습기, 공기 조화기, 가열 조리 기구, 전기 조리 기구, 헤어 드라이어, 탈취기, 화로 등의 전동 송풍기를 이용하여 공기 흐름을 만들어 내는 장치류에 관한 것이다.

이들 전기 제품류 표면에 부착하는 공기 중에 부유하고 있는 각종 오염 성분이나 미생물류를 생활 환경 하에서의 빛에 의해 광촉매 기능에 의해 분해하여 오염 방지, 냄새 제거, 항균, 공팡이 방지, 습윤성 개선 등의 표면 특성을 얻기 위한 기술 및 그 물품에 관한 것이다.

최근, TiO₂광촉매를 이용한 유기물의 분해 작용을 이용하여 오염 방지, 탈취, 항균 효과를 발현하는 재료가 주목받고 있다. 이것은 뉴 세라믹(1996) No. 2,55에 기재된 바와 같은 반도체 광촉매의 산화 환원 반응을 이용한 것으로, TiO₂박막을 세라믹 스타일로 형성한 것이 제공되고 있다.

한편, 성막법으로서는 산화물 박막은 기판 상에 스퍼터링과 같은 물리적 방법에 의한 것과 졸겔법과 같은 도포법 등의 화학적인 방법에 의한 것이 있다. 전자는 진공 장치 등을 이용하여 낮은 온도로 성막이 가능하다. 후자는 스핀 코트, 스프레이 등 간단한 장치로 기판 상에 도포하고, 통상 수백 ℃의 온도로 처리함으로써 막을 얻을 수 있다. 항균 방취용 재료인 TiO₂는 아나타제형 결정이 유효하며, 기능 발현에는 결정화가 유효한 것이 보고되어 있다(Patent No.(PCT)WO 94/11092, (PCT)WO95/15816). 또한 TiO₂에 V, Fe 등을 첨가하여 고성능화한 것이 보고되어 있다(W, Choi, A. Termin, M. R. Hoffmann, J. Phys. Chem., 98, 13669-13679(1994)).

상기와 같은 재질이나 수법을 이용하여 각종 장치류로 산화물 광촉매 박막을 응용한 사례로서는 이하와 같은 발명이 널리 알려져 있다.

공기 청정기 즉, 실내 공기 중의 먼지류나 악취 물질을 제거하는 것을 목적으로 한 장치에 대해서는, 일본 특허 공개 평8-266841호 공보나 일본 특허 공개 평8-266605호 공보나 일본 특허 공개 평8-309148호 공보에 있는 바와 같은 TiO₂를 주성분으로 하는 광촉매를 담지한 필터를 내포하고, 이에 적외선 램프 등의 수단을 이용하여 단파장의 빛을 조사하는 기구를 설치한 기술이다.

또한, 선풍기로의 응용예로서는, 일본 특허 공개 평7-303819호 공보에 있는 바와 같은 금속 부품의 표면에 TiO₂를 주성분으로 하는 광촉매 박막을 약 600 ℃로 소성하는 기술이 알려져 있다.

그리고 일본 특허 공개 평9-38189호와 같이 팬으로의 응용 사례에서도 발광 다이오드를 부착하여 적외선을 조사하는 기구가 알려져 있다.

환기팬으로의 적용 사례로서는, 일본 특허 공개 평5-157305호 공보에 있는 바와 같은 적외선 램프를 병용한 구성이 알려져 있다.

또한, 청소기나 주방 쓰레기 처리기의 통기 경로 중에 설치하는 탈취 필터로서의 용용 사례로서는, 일본 특허 공개 평7-108175호 공보에서 볼 수 있는 바와 같은 TiO₂를 주성분으로 하는 광촉매 분말형으로 하여 플라스틱 섬유 시트로 싸여서 열밀봉한 기술이 제안되고 있다.

종래의 기술을 이용하여 내열성이 낮은 베이스, 예를 들어 플라스틱으로 된 부품 상으로의 산화물 박막을 형성하기 위해서는 불충분한 점이 있다. 졸겔법에 의해 성막한 것에는 상기 문헌에도 기재되어 있는 항균, 냄새 방지재로서 항균 타일이 있지만, 산화 티탄을 결정화시키기 위해 수백 ℃, 적어도 300 ℃ 이상의 열처리가 필요하다. 따라서, 플라스틱류, 특히 범용 열가소성 플라스틱류와 같은 내열성이 낮은 베이스 상에의 성막은 곤란하다.

또한, 실내와 같은 광강도가 낮은 환경에 있어서는 TiO₂자체의 유기물 성분 등의 분해 속도가 충분하지 않고, 특히 배치한 다른 광원을 필요로 한다는 문제점도 내포한 것이었다.

전술한 바와 같은 본 발명이 대상으로 하는 장치류는 일반 가정이나 오피스 등의 실내 공간에서 이용하는 가정 전화 제품을 주체로 한 것이지만, 이들 제품류는 주로 유기 고분자 재료(플라스틱)가 이용되고 있다. 글라스 부품이 많이 사용되는 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터류의 모니터를 예외로 하여 일반 가정 전화 제품류의 부품 소재로서는 중량비로 약 40 내지 50 %가 플라스틱이며, 나머지 거의가 금속류로 이루어진다. 용적비에서는 90 % 가깝게 플라스틱이 점유하고 있다. 플라스틱은 경량화가 용이하고, 의장성이 높고, 가격적으로도 저렴하다는 등의 이유로 널리 이용되고 있지만, 그 중에서도 특히 열가소성 플라스틱은 성형 작업의 다량 생산성이 높으므로 많이 사용되고 있다.

가장 광범위하게 이용되는 구조 부재로서의 범용 플라스틱으로서는 폴리프로필렌(PP), 아크릴부타디엔스티렌 중공합체(ABS), 스티렌아크릴 중공합체(AS), 폴리스티렌(PS), 나일론(PA), 폴리카보네이트(PC), 염화비닐(PVC), 메타크릴(PMMA), 폴리에틸렌(PE), 폴리아세탈(POM), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 들 수 있지만, 어느 재료도 300 ℃를 초과하는 환경에서의 변형에는 견딜 수 없다.

예를 들어, ASTM, D-648(18. 6㎏/㎠)의 열변형 온도는 250 ℃ 부근이다. 특별한 고내열성 수지로서 글라스 섬유 등을 넣은 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에테르이미드 등과 같은 것도 있지만, 매우 고가로 상기와 같은 용도로 대량으로 이용할 수는 없다.

일반적으로 내열 특성이 높은 소재일 수록, 가격이 높고, 특히 외장 부품 등에 많이 이용되는 것이 PE, PS, ABS, PP, PVS이며 이들이 평균 플라스틱 부품류의 75 % 이상을 점유한다. 이 중에서 가장 내열성이 높은 ABS에서도 전술한 ASTM 열변형 온도는 120 ℃ 이하이며, 300 ℃에서는 완전히 용해하여 액형이 되며산화 분해도 진행한다.

또한, 금속류 등의 무기 재료의 표면에 도료를 도포한 면을 대상으로 하는 경우라도 300 ℃를 초과하는 내열성을 갖는 재료는 한정된다. 통상, 도료에는 열경화성 수지가 이용된다. 예를 들면, 폴리에스텔, 아크릴, 멜라민, 에폭시, 우레탄 등이 대표예이며, 150 ℃ 정도의 온도로 소부하는 것이 일반적이다. 이들의 도료도 300 ℃를 초과하는 환경에 노출되면, 광택을 소실하거나 박리가 발생하는 등의 문제가 발생하는 일이 많다.

이들의 데이터가 나타내는 바와 같이, 범용 재료에 종래의 기술에서는 졸겔법에 의해 성막하기 위해서는 내열 특성 상의 큰 문제가 있었다.

한편, 300 ℃를 초과하지 않는 온도 범위 내에서 막을 형성하는 방법인 스퍼터링, CVD, 진공 증착법 등과 같은 물리적 방법에서는 진공 장치 등의 대규모의 장치가 필요하며 생산 비용이 높다. 또한, 성막시 고진공하에 있어서 막이 형성되므로, 산화물 광촉매 조성비 어긋남이 크고, 광촉매 성능이 악화된다. 게다가 성막시에는 유기 재료를 기판으로 하는 경우, 역스퍼터되어 기판에 손상을 부여하고, 기판의 변형 등을 초래하는 등의 문제점이 있다. 또한, 졸겔법과 같은 도포법에 의한 화학적인 방법에 있어서는 산화물 미립자를 분산시킨 실리카졸을 이용한 경우, 내열성이 없는 기판상으로의 성막은 열처리의 온도가 낮으므로 충분한 소결을 할 수 없으며, 형성된 산화물막의 강도 및 내수성이 불충분해진다.

이상과 같은 이유에서 종래 기존의 기술에서는 일반적인 전화 제품에 이용하는 유기 고분자 재료의 표면에 변형이나 열화 등의 손상을 부여하지 않고, TiO₂를 주성분으로 한 광촉매의 박막을 형성하는 것이 사실상 곤란했다.

본 발명의 제1 목적은 내열성이 부족한 재료, 예를 들어 플라스틱이나 도료의 표면상에 고활성인 광촉매가 형성된 항균, 오염 방지, 탈취 효과를 가진 물품을 제공하는 데 있다.

한편, TiO₂를 주성분으로 한 광촉매의 유기물 분해 효과 자체를 높이는 고안에 대해서는 상기의 광촉매 응용 기술의 발명 중에서는 언급이 없다. 즉, TiO₂를 포함하는 막의 광활성도를 개선하기 위한 재료 배합 상의 고안이 이루어져 있지 않다. 따라서, 예를 들어 탈취를 목적으로 한 종래 알려진 이용법인 일본 특허 공개 평8-309148호 공보나, 일본 특허 공개 평8-266605호 공보의 경우, 혹은 담배의 진 등에 의한 오염을 분해하는 이용법인 일본 특허 공개 평9-38189호 공보의 경우나 조리시의 오일 등의 오염을 분해하는 용도로의 응용예인 일본 특허 공개 평5-157305호 등에 있어서 어느 것도 광촉매 자체의 활성도가 충분하지 않으므로, 적외선을 조사하는 기구나 가열 수단 등을 병설함으로써 분해 반응을 높이고 있다.

이들은 빛 강도가 작은 경우의 TiO₂자체의 유기물 분해 속도가 충분하지 않은 것이 최대의 원인이며, 이들을 높이기 위한 고안이 이루어져 있지 않으므로, 광강도를 증가하기 위한 수단으로서, 적외선 램프 등을 병용하고 있는 것이다. 적외선 램프로서는 통상 고압 수은 램프나 메탈할라이드 램프 등이 이용되지만, 전원 장치나 냉각 기구 등의 기구가 필요해지며, 응용 제품 전체의 중량이나 가격 상승으로 이어진다. 또한, 램프의 수명이 2000 시간 정도이며, 정기 교환 작업이 필요해지는 등 실용성에 문제가 있었다.

종래 기술에서는 TiO₂에 V, Fe을 첨가하여 분해 효율을 높이기 위한 기술이 알려져 있지만, 수백 ℃의 고온 처리를 행하는 고성능화되어 있으며, 저융점의 내열성이 부족한 기판 재료로의 응용이 곤란하다.

본 발명의 제2 목적은 제1 목적인 저온으로 성막할 수 있는 광촉매막의 광분해 효율을 TiO₂단체에서의 분해 효율보다 향상시키고, 종래 필요해진 광강도보다 작은 강도에서도 부착물을 분해할 수 있도록 하는 데 있다.

또한 종래 기술에서는 항균성이나 냄새 방지, 탈취 등의 용도에 있어서는 대상으로 하는 물질이 유기물이며, 또 대상물이 미세립자 혹은 분자형이므로, 부착한 액형의 유기물이나 미립자형의 유기물은 분해할 수 있었지만, 큰 사이즈의 섬유류나 먼지류에 대해서는 유기물로서도 분해에 매우 시간이 걸리거나, 혹은 흙먼지를 중심으로 한 유기물의 분해는 극히 곤란하며, 오염 방지의 용도에 있어서는 불완전한 것이었다. 이들의 오염은 일반적으로 전기적으로 대전한 상태에서 공기 중에 부유하고 있으므로, 전기 절연성이 높은 고체 표면에 부착하면, 그 정전기가 좀처럼 방전되지 않고, 부착한 상태 그대로의 상태가 되어 버린다. 부착된 무기물 오염에 의해 빛이 차단되어 광촉매면에 충분한 빛이 조사되지 않고 유기물의 분해 효율을 저하시키는 문제도 있었다.

본 발명의 제3 목적은 이들 광촉매의 산화 분해 효과에서는 원리적으로 분해 제거하는 것이 곤란한 큰 사이즈의 먼지류나 무기물계의 오염이 정전기력에 의해 대상으로 하는 부재로 하지 않도록 하는 데 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 여과형 공기 청정기 본체의 구성도.

도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 여과형 공기 청정기 본체의 사시도.

도3은 본 발명의 실시 형태에 관한 정전기 집진식 공기 청정기 본체의 단면도.

도4는 본 발명의 실시 형태에 관한 주방용 환기팬 본체의 단면도.

도5는 본 발명의 실시 형태에 관한 선풍기 본체의 단면도.

도6은 본 발명의 실시 형태에 관한 청소기의 사시도.

도7은 본 발명의 실시 형태에 관한 청소기 본체의 단면도.

도8은 본 발명의 실시 형태에 관한 의류 건조기 본체의 단면도.

도9는 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 건조기 본체의 사시도.

도10은 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 건조기 본체의 단면도.

도11은 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 건조기의 배기구 부분의 확대 단면도.

도12는 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 세척기 본체의 사시도.

도13은 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 세척기 본체의 단면도.

도14는 본 발명의 실시 형태에 관한 식기 세척기 본체의 단면도.

도15는 본 발명의 실시 형태에 관한 주방 쓰레기 처리기 본체의 사시도.

도16은 본 발명의 실시 형태에 관한 주방 쓰레기 처리기 본체의 단면도.

도17은 PET 필름상에 형성한 TiO₂분산 SiO₂막의 단면도.

도18은 피착 부재상에 형성한 저온 경화형 고활성 광촉매 박막의 단면도.

도19는 피착 부재상에 2층으로 적층 형성한 저온 경화형 고활성 광촉매 박막의 단면도.

도20은 유기 색소의 분해 시험 결과를 도시한 도면.

도21은 전기 음성도와 분해율의 관계를 도시한 도면.

도22는 전기 음성도와 이온 반경의 관계를 도시한 도면.

도23은 저온 경화형 고활성 광촉매 박막의 연기 포집 효과를 도시한 도면.

도24는 연기 부착 필터의 광분해 효과를 도시한 도면.

도25는 저온 경화형 고활성 광촉매 박막의 암모니아 포집 효과를 도시한 도면.

도26은 암모니아 가스의 광분해 효과를 도시한 도면.

도27은 연기 부착 ABS판의 광분해 효과를 도시한 도면.

도28은 샐러드 오일의 광분해 효과를 도시한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 공기 청정기 본체

2 : 패널(흡입구)

3, 36 : 필터

14 : 그릴

15, 20, 89, 128, 152, 175 : 배기구

19, 117, 174 : 흡기구

21 : 프리필터

24 : 오존 제거 필터

30, 43 : 전동기

31, 41 : 블레이드

33 : 오리피스

34, 133, 158 : 형광관

38 : 선풍기 본체 기초 다이부

39 : 지지 기둥

40 : 슬라이드 파이프

42 : 가드

45 : 네트

50 : 청소기 본체

62 : 집진실

70 : 전동 송풍기부

73 : 제1 배기 통풍로

74 : 제2 배기 통풍로

75 : 배기 통풍로

76 : 배기 통풍부

79 : 종이 필터

82 : 보조 필터

84, 129, 182 : 배기 필터

85 : 외측 프레임

98 : 순환 덕트

106 : 본체

107 : 건조실

116 : 흡기 필터

131, 151 : 배기 덕트

134 : 조명 기구

135 : 외측 프레임

136 : 식기 수납조

155 : 송풍 유닛

156 : 송풍팬

159 : 조명 기구

160 : 프레임 부재

161 : 교반 블레이드

163 : 생활 쓰레기 투입구

164 : 처리조

173 : 환기팬

184 : 자외선 램프

185 : PET 필름

186 : SiO₂막

187 : TiO₂미립자

188 : TiO₂분산 SiO₂막

189 : 플라스틱 피착 부재

190 : 리튬

191 : 고활성 광촉매막

192 : 대전 방지 기초층

193 : 안티몬 첨가 산화 주석

194 : 고활성 광촉매막

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징으로 하는 바는, 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 등과 같은 전동 송풍기를 구동시켜 공기류를 발생시키는 기구를 갖는 주로 실내에서 이용하는 전기 제품의 부품 중에서, 공기 유로나 그 공기 유로 중의 여과 기구나, 혹은 실내 조명광이 닿는 외장 부품류의 표면에 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 설치하는 데 있다.

대상으로 하는 부품 소재의 융점 또는 분해 온도가 300 ℃ 이하이며, 특히 범용 열가소성 플라스틱으로 이루어지는 성형 부재나, 섬유 부재, 발포체 부재, 시트형 부재에는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 설치함으로써, 종래의 문제였던 오염 방지, 미생물 번식, 악취 발생 등의 문제가 해결된다.

본 발명에서는 TiO₂를 주체로 하는 산화물 광촉매 박막의 막 두께의 최적화, TiO₂입자 직경의 최적화, 전기 음성도가 낮은 적당한 이온의 첨가, SiO₂를 바인더로 하는 경우인 TiO₂와의 혼합비의 최적화, 전기 친화력이 높은 산화물 반도체의 첨가, 적당한 귀금속류의 첨가 등의 배합 처방에 의해 광촉매 반응의 활성도를 향상시킨 박막을 상기 전기 제품의 공기 유로나 외장 부품 표면에 형성함으로써, 종래 불가능했던 실내광 레벨에서의 오염 방지, 탈취, 미생물 번식 억제 효과를 얻을 수 있도록 이루어진 것이다. 또한 막의 적층화에 의해 산화 분해에 약한 유기물계의 기초 손상을 방지할 수 있다.

동시에 본 발명에서는 SiO₂나 TiO₂를 주체로 하는 무기 폴리머의 박막을 형성시키는 공정 중에 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 포함하는 전자파를 조사하고, 가수 분해 반응을 촉진하는 공정을 취입함으로써, 무기 폴리머의 고분자화를 저온으로 행할 수 있도록 이루어져 있으므로, 상기와 같은 내열성이 낮은 범용 열가소성 플라스틱 표면에도 변형이나 용융, 분해 등이 발생하지 않는 정도의 저온으로 강고한 산화물 광촉매 박막의 강도를 얻을 수 있게 된 것이다.

이하, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막의 상세한 내용에 대해서 설명한다.

산화물 광촉매인 TiO₂미립자가 분산되어 있는 산화물 광촉매 박막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작는 원소로서, 원자가가 2 이하인 이온을 첨가함으로써 반응 효율이 개선된 것이다. 구체적인 첨가하는 원소로서는 Na, Li, K, Sr, Mg, Ca, Zn이 특히 유효하며, 이들의 원소 첨가량으로서는 0.5 내지 20 wt %가 바람직하다. TiO₂미립자의 크기는 5 내지 20 ㎚로 조정하면 가장 유효적이다.

그리고 TiO₂미립자가 SiO₂중에 분산되어 있는 산화물 광촉매 박막에 있어서는 TiO₂/SiO₂의 중량비가 9 내지 5인 것이 접합하다.

상기 산화물 박막의 막 두께는 100 내지 500 ㎚인 것이 바람직하다.

첨가하는 성분이 상기 이온에다가 적어도 전자 친화력이 1.2 이상인 금속 원소로 구성되는 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 분산하고 있으면 더욱 효과가 증대한다. 특히 원소가 Sn, Fe, Cr으로 이루어지는 것이 적합하다. 그 첨가량은 2 내지 50 wt %가 바람직하다. 그 중에서도 ATO(안티몬 첨가 산화 주석)를 주체로 하는 산화물 미립자는 특히 효과가 크다. 이들 반도성 미립자를 첨가하면, 막자체의 표면 저항치가 저하하므로, 산화 분해할 수 없는 무기계의 오염을 포함하여 오염 자체가 정전기 부착되기 어려워진다.

게다가 산화물 광촉매 박막을 복수의 척층 구조로 해도 유효하며, 표면으로부터 헤아려 제1층은 SiO₂중에 TiO₂미립자가 분산하고 있으며, 그 막 중에는 상기 이온이 첨가되어 있으며, 표면으로부터 헤아려 제2층에는 상기 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 분산하고 있는 것이다. 이로써 산화에 대해 내구성이 낮은 플라스틱 등의 표면에서도 손상을 주는 일 없이 효과적으로 광촉매가 기능한다. 또한 이 제2층에는 Fe, Al, Zr 중 적어도 한 종류가 첨가되어 있으면 더욱 효과적이다.

첨가 성분이 상기 이온에다가 Pt, Rh, Pd, Ag, Cu, Ni 중 적어도 한 종류를 첨가하면 효과적이다.

TiO₂는 광촉매로서의 기능을 가지고 있으며, 유기물 분해에 의한 항균, 냄새 제거, 오염 방지 등의 작용을 갖는다. 그 기능은 반도체인 TiO₂가 빛 특히 적외선을 조사하면 발생하는 전자와 홀에 기인한다. 반도체인 TiO₂는 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 빛을 조사하면, 전자와 홀을 생성한다. 생성된 전자와 홀은 TiO₂표면에 흡착한 물을 분해하여 H 래디컬과 OH 래디컬을 생성한다. 이 OH 래디컬이 유기물과 반응함으로써 유기물을 분해할 수 있다. 이와 같은 기구로 광촉매는 유기물 등을 분해하고 있지만, 게다가 반응 속도를 크게 하기 위해서는 이하의 2개의 수단이 있다. 제1은 하나의 활성점인 작용량을 많게 하는 것이고, 제2는 활성점의 수를 많게 하는 것이다. 활성점의 수를 많게 하기 위해서는 표면적을 크게하는 것, 즉 TiO₂를 미립자화함으로써 달성할 수 있다. 또한, 활성점의 작업량을 많게 하기 위해서는 TiO₂(아나타제)의 결정화를 좋게 하는 것과, 전자와 홀의 재결합을 방지하는 것이다. 이상을 만족함으로써 반응 속도를 크게 할 수 있다. 그러나, TiO₂(아나타제)의 결정화를 좋게 하는 것과 표면적을 크게 하는 것은 상반되는 것이며, 양립은 곤란하다. 즉, 결정성을 향상하는 것은 입자 직경의 증가를 초래하고 표면적은 저하해 버린다. 따라서, 결정성을 향상시키는 방향과 표면적을 크게 하는 방향 사이에 최적 영역이 존재한다. 그 최적 영역은 본 발명의 많은 실험 결과로부터 5 내지 20 ㎚인 것을 발견했다. TiO₂미립자를 분산시키는 경우에 무기 바인더로서 사용하는 산화물의 종류를 변경해도 이 입자 직경의 범위에서 분해 속도가 커졌다.

전자와 홀의 재결합을 방지함으로써 반응 속도를 향상시키기 위해서는 전자와 홀의 분리 효율을 올림으로써 달성된다. TiO₂표면에는 Ti 결함이 존재한다. 이 결함은 전자와 홀의 재결합점으로 이루어지며 반응을 저해한다. 여기에, 이온 반경이 Ti와 같은 정도의 이온이 첨가되면 표면의 Ti 결함에 침입하고, 결함이 소멸하여 재결합점이 감소한다. 게다가, 정이온으로 존재하므로, 전자를 끌어당김 홀과 분리할 수 있어 유기물의 산화 반응을 촉진할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 효과를 갖는 첨가제의 조건이 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 것이 유효한 것을 발견했다.

게다가, 본 발명은 다른 산화물 반도체 미립자의 첨가에 의해서도 고성능화할 수 있는 것도 발견했다. 이것은 캐리어 농도가 작은 TiO₂에 캐리어 농도가 큰 산화물 반도체로부터 캐리어를 주입함으로써 달성된다. 따라서, 산화물 반도체로부터 TiO₂에 캐리어가 흐르기 쉽도록 할 필요가 있다. 산화물 반도체의 전자 친화력이 Ti 이하이면 쇼트키 베리어가 형성된다. 그래서, 첨가하는 재료는 전자 친화력이 1.2ev 이상일 필요가 있다.

또한, 본 발명에서는 Fe, Al, Zr을 첨가하면 TiO₂의 광촉매가 없어지는 것도 알아내었다. 유기물을 주체로 하는 기판 재료를 이용한 경우, 광촉매 작용에 의해 기판을 자기 파괴한다는 문제가 있다. 그래서, 본 발명은 기판과 광촉매 사이에 베리어층을 형성하지만, 이 베리어층에 Fe, Al, Zr을 첨가함으로써, 완전히 자기 파괴를 억제할 수 있다. 게다가, 고성능인 베리어층이므로, 막 두께를 충분히 얇게 하는 것이 가능해졌다. ATO 등의 도전성 미립자를 첨가한 경우 및 적층한 경우는 광촉매의 성능을 향상하는 동시에, 대전 방지 기능이 부여됨으로써, 유기물의 분해뿐만 아니라 공기 중에 부유하고 있는 먼지 등의 무기물의 부착을 방지하고, 보다 고성능인 오염 방지 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기와 같은 활성이 높고, 종래보다 미약한 광조도로 분해할 수 있고, 혹은 대전 방지 기능을 가지고 있으므로, 오염이 되는 미립자 자체가 정전기로 부착되기 어려운 특성을 갖는 고활성 광촉매의 막박이 저렴하여 범용성이 높지만, 종래 막의 형성 방법에서는 내열성이 불충분한 소재 표면에 막성형할 수 있도록 했다.

이를 위해서는 티탄이나 실리콘을 포함하는 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액을 무기 폴리머화하여 고분자화할 때 상기 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 갖는 전자파를 조사하는 공정을 넣음으로써, 상기 유기 금속 화합물의 가수 분해 반응이 촉진되고, 상기 용액 중에 금속 산화물의 프리폴리머가 형성되고, 막 형성 온도를 낮게 할 수 있다.

상기 특정 파장의 전자파라 함은 적외선광이 가장 바람직하다. 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액을 피착체 표면에 도포한 후에, 적외선 등의 상기 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 갖는 전자파를 조사하도록 하고, 동시에 가열 건조하는지, 혹은 전자파 조사 공정 후에 도막을 가열 건조하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시 형태의 일예를 도1 내지 도28에 의해 설명한다.

각종 성형품이나 도장 강판류나 필터 등의 표면에 형성된 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막의 배합 조성 내용과 실시예의 효과는 표1 내지 표9에 정리하여 나타낸다.

(실시예1)

도1, 도2 및 도3에 의해 본 발명의 제1 실시예인 공기 청정기에 대해서 설명한다.

도1은 여과형의 공기 청정기 본체의 구성도이며, 도2는 본체 사시도이다. 공기 청정기 본체(1)는 리어 커버(12)에 콘덴서 모터(7)를 나사(8)로 고정하고, 모터 구동용 콘덴서(11), 운전 스위치(9)를 고정하고, 팬(6)은 너트(5)로 콘덴서 모터(7)에 고정하고, 리어 커버(12)와 프레임(4)을 나사(12)로 고정하고 있다. 또한, 필터(3)는 패널(흡입구)(2)에 고정하고, 패널(흡입구)(2)을 제거하여 필터(3)를 꺼낸다. 스위치 노브(10)는 운전 스위치(9)에 고정한다.

콘덴서 모터(7)의 구동력에 의해 팬(6)이 회전하여 공기류를 만들어낸다.

이 공기류에 의해 먼지나 연기, 오일 미립자나 미생물이나 미생물의 사해류, 꽃가루류나 악취 등을 포함하는 실내의 오염된 공기를 패널(흡입구)(2)로부터 흡입한다. 흡입된 오염된 공기는 필터(3) 부분에서 여과되어 청정화된 후에 그릴(14)부의 배기구(15)로부터 배출된다. 필터(3) 부분은 각종 오염이나 냄새를 제거하기 위한 기능을 갖게 하기 위해 복합 구조로 되어 있다. 필터(3)는 외표면을 덮는 층인 외부 필터(3a)와, 외부 필터(3a)의 내부에 있는 내부 필터(3b)로 구성된다(도시 생략). 어떠한 필터도 기본 구조는 먼지류를 여과하기 위해 폴리에스텔이나 우레탄, 셀룰로우스, 나일론 혹은 일렉트릿화 처리한 폴리올레핀류 등의 부직포층이나 스폰지형의 다공질층이 이용된다. 내부 필터(3b)에는 이들 기본 구조에다가 악취를 흡착하기 위한 활성탄 입자나 섬유류가 혼합이나 혼방, 혹은 봉입된다. 그리고, 섬유 자체에 악취를 중화하기 위한 약제가 투과 혹은 표면에 농착시키는 경우도 있다. 약제로서는 각종 유기산이나 후라보노이드류의 알카로이드 등 외에 미생물의 번식을 억제하기 위한 항균제류도 모두 이용된다. 최근에는 안전성이 높은 키틴, 키토산류나 카테킨 유도체 등도 이용된다. 발생시키는 풍량은 약 2 내지 3(㎥/분)이며, 8첩의 실내에서는 30분간의 운전으로 70 내지 95 %의 담배 연기를 제거하는 능력을 갖는다.

본 실시예에서는 상기 외부 필터(3a)는 아크릴 섬유의 부직포로 이루어지며, 이 표면에는 후술한 표3에 도시한 샘플 No. 21의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 아크릴 부직포 필터는 코로나 방전 처리한 후에 SiO₂만의 박막, 즉 표1의 샘플 No. 12가 기초층으로서 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에, 샘플 No. 21의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성된다. 막의 형성 방법에 대해서는 후술한 실시예 9에서 상세하게 설명하지만, 소정의 졸을 조정하여 각종 방법으로 워크에 도장한 후에 120 ℃ 분위기 내에서 저압 수은 램프를 조사하면서 경화시켰다. 이하 각종 실시예 중에서의 사례에서도 같은 수단으로 막을 형성했다. 도포 방법에 대해서는 워크 형상에 따라서 스프레이, 침지, 쇄모 도포 등의 방법으로 행했다.

외부 필터(3a)는 패널(흡입구)(2)로부터 취입된 오염된 공기를 최초로 여과하는 부품이며, 먼지나 연기, 오일 미립자나, 미생물이나 미생물의 사해류, 꽃가루류나 악취 등의 각종 이물질이 다량으로 부착된다. 패널(흡입구)(2)에는 공기를 효율적으로 흡입하기 위해 다수의 개구부가 설치되어 있으며, 외부 필터(3a)의 공기 흡입면에는 이 개구부로부터 실내 조명이나 태양광 등의 빛이 조사된다. 이 빛에 의해 외부 필터(3a)의 표면에 보집된 이물질은 산화 분해된다. 특히 담배 연기나 오일 미립자는 필터 표면의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매에 박막형으로 부착하므로, 효율적으로 분해된다. 그리고 공기 중에 부유하는 세균류나 곰팡이와 같은 각종 미생물류는 고활성 광촉매의 분해 작용에 의해 사멸, 혹은 번식이 억제된다. 또한 글라스질의 피막으로 부직포 필터의 섬유 표면을 덮음으로써, 연기 입자와의 습윤성이 양호해지며, 연기 포집 효과도 향상된다.

또한, 본 공기 청정기 본체(1) 외장 부품인 패널(흡입구)(2), 프레임(4), 운전 스위치(9) 및 리어 커버(12)는 열가소성 플라스틱 ABS의 사출 성형품이다. 이들 부품의 외측면에는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

본 실시예에서는 이들 대상 ABS 부품류의 표면에는 후술한 표6에 도시한 샘플 이 아크릴 부직포 필터 표면 박막의 모식도를 단면도로 도19에 도시한다. 플라스틱 피착체(189)는 여기에서는 아크릴 섬유이며, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막은 표면 제1층(194)과 표면 제2층(192)으로 구성되고, 모두 SiO₂막(186) 중에 TiO₂미립자(187)와 리튬(190)이 분산한 상태로 되어 있고, 표면 제2층(192) 중에는 안티몬 첨가 산화 주석 미립자(193)가 분산되어 있다.

No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 아크릴 부직포 필터는 코로나 방전 처리한 후에, 제1층이 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에, 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 제2층이 형성된다.

이들 외장 부품에는 실내 조명이나 태양광 등의 빛이 조사된다. 따라서, 전술한 바와 같은 각종 이물질이 부착해도 필터의 경우와 마찬가지로 산화 분해된다.

도3에는 정전기 집진식 공기 청정기의 단면도를 도시한다. 본체는 전방 커버(16) 및 후방 커버(17)로 구성된다. 전방 커버(16), 패널(18)에 흡기구(19)와 배기구(20)를 설치하고, 흡기구(19) 및 흡기구(19)와 배기구(20)를 잇는 통풍로 중에는 착탈 가능한 프리필터(21)가 있다. 후방에는 집진 전극(22)과, 방전 전극(23)을 대치시켜 설치하고, 게다가 집진 전극(22)과, 방전 전극(23)으로부터 발생하는 오존을 제거하기 위한 오존 제거 필터(24)가 있으며, 프리필터(21), 집진 전극(22), 방전 전극(23), 오존 제거 필터(24)가 프레임 부재(25)에 장착된 집진 유닛이 있다. 게다가 후방에는 집진 유닛과의 접촉부에 완충재(26), 송풍기(27)와 집진 유닛을 접속하는 먼지(28) 및 송풍기(27)가 있으며, 완충재(26)는 덕트(28)에 부착하고, 게다가 덕트(28)는 송풍기(27)에 부착되고, 동일 부재로 구성된 송풍 유닛이 있다. 청정화된 공기는 배기구(20)로부터 배기된다.

상기 프리필터(21)는 여과형의 공기 청정기 경우에서의 외부 필터(3a)와 같은 역할을 한다.

본 실시예에서는 이 프리필터(21)는 나일론으로 된 네트이며, 이 표면에는 후술한 표3에 도시한 샘플 No. 21의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 나일론으로 된 네트는 적외선 조사 처리한 후에 샘플 No. 21의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다. 이 나일론 네트 표면 박막의 모식도를 단면도로 도18에 도시한다. 플라스틱 피착체(189)는 여기에서는 나일론 섬유이며, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막(191)은 SiO₂막(186) 중에 TiO₂미립자(187)와 리튬(190)이 분산된 상태로 되어 있다.

그리고 리어 커버(17)는 ABS의 사출 성형품이며, 전방 커버(16)는 아연 도금 강판을 소성 가공한 것으로, 외측면은 폴리에스텔계의 소부 도료로 도장되어 있다. 이들 리어 커버(17), 전방 커버(16)의 외측면에는 상기와 마찬가지로 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

(실시예2)

도4에 의해 본 발명의 제2 실시예인 환기팬에 대해서 설명한다.

도4에는 주방용 환기팬의 구조를 측면으로부터 본 단면도로 도시한다. 하우징형의 프레임(29)에는 전동기(30)를 부착하고, 전동기(30)에는 날개(31)가 부착되어 있다. 또한 프레임(29)의 옥외측(배기측)에는 셔터(32)가 부착되어 있으며, 프레임(29)의 옥내측(흡기측)에는 오리피스(33)가 부착되어 있다. 오리피스(33)의 옥내측(흡기측)의 상부에는 형광관(34)이 달린 조명 기구(35)가 부착되어 있다. 오리피스(33), 조명 기구(35)의 옥내측(흡기측)에는 필터(36)가 부착되어 있다. 필터(36)의 하부에는 오일 포켓(37)이 있다.

환기 능력은 일반적인 날개(31)의 직경이 25(㎝)인 경우, 약 800 내지 1000(㎥/시간)이다.

도4의 구조는 주방과 같은 환기팬을 나타내지만, 일반 옥내용, 화장실용, 목욕탕용 등도 부착 각도나, 부품의 위치 관계가 약간 다를 뿐, 기본적인 구조는 마찬가지이다.

필터(36)의 구조는 전술한 공기 청정기의 경우와 마찬가지로, 각종 용도에 따라서 복합 구조로 하여 탈취 기능이나 항균 기능을 부여할 수 있다.

본 실시예에 있어서는 필터(36)는 아크릴 섬유의 부직포로 이루어지는 단층 필터이며, 그 표면에는 표3에 도시한 샘플 No. 22의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 아크릴 부직포 필터는 코로나 방전 처리한 후에, SiO₂만의 박막, 즉 표1의 샘플 No. 12가 기초층으로서 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 No. 22의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다.

프레임(29)은 PS(하이임팩트스티롤수지)의 사출 성형품이며, 오리피스(33) 및 날개(31)는 ABS의 사출 성형품이다. 이들 성형 부품의 표면에는 상기 공기 청정기와 마찬가지로 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

그리고 옥외에 면하는 부품인 셔터(32)는 용융 아연 도금 처리를 한 냉연 강판으로 이루어져 그 표면에는 아크릴계 수지가 전착 도장되어 있으며, 그 표면에는 상기와 마찬가지로 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

필터(36)의 옥내에 면하는 면은 옥내 조명에 의한 빛이 조사되고, 반대면은 조명 기구(35)로부터 발하는 빛이 조사된다. 그리고 프레임(29), 오리피스(33) 및 날개(31), 오일 포켓(37) 등의 부품에도 조명 기구(35)로부터 발하는 빛이 조사된다. 옥외에 면하는 셔터(8)의 표면에는 태양광이 조사된다.

본 실시예의 경우, 주방에 이용하는 환기팬이므로, 통상의 환기팬과 비교하여 오염 정도가 매우 크다. 즉, 조리시에 비산하는 다량의 식용유 미립자가 표면에 다량으로 부착한다. 주방용 환기팬의 경우, 종래부터 일반적으로 조명 기구(35)를 구비하고 있다. 이것은 조리시의 손잡이를 조명하기 위해 설치된 기능이며, 환기팬의 동작과 동기시켜 점등시키거나, 혹은 독립으로 조명 기능만을 점등시킬 수도 있다. 본 발명에 의한 광촉매의 유기물 분해 효율은 종래의 것보다 크므로, 통상의 작은 오염 부하의 경우는, 특히 조명 기구를 병설하지 않고, 실내 조명의 레벨로 충분한 분해 작용을 얻을 수 있지만, 주방 등과 같은 오염 부하가 큰 장소에서의 경우에는 불충분한 경우가 있다. 그러나, 본 실시예와 같이 통상의 형광등이나 백열 전구에 의한 조명 기능이 병설되어 있으면, 주방이나 화장실과 같은 오염 부하가 큰 장소에서도 충분한 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 3)

도5에 의해 본 발명의 제3 실시예인 선풍기에 대해서 설명한다.

도5에는 선풍기의 구조를 외관 사시도에 의해 도시한다. 선풍기 본체 베이스부(38) 상에 지지 기둥(39)이 부착되어 있으며, 지지 기둥(39) 상에는 슬라이드 파이프(40)를 미끄럼 이동 가능하게 삽입하고 있다. 슬라이드 파이프(40)는 상방에 날개(41), 가이드(42), 전동기(43) 등으로 구성된 헤드부(44)를 지지하고 있다. 지지 기둥(39)은 강도를 고려하여 하방을 향해 그 직경을 굵게 하여 형성되어 있다. 전동기(43)의 구동력으로 날개(41)가 회전하고, 공기류를 본체 배면으로부터 전방으로 만들어 낸다. 가이드(42)는 손가락 등이 회전하는 날개(41)에 접촉하지 않도록 하기 위한 역할을 하지만, 소아 등으로 인한 고장을 방지하기 위해, 게다가 안전성을 높이도록 가이드(42) 전체를 네트(45)(도시 생략)로 덮는 것도 있다. 지지 기둥(39) 하부에는 리모콘 홀더(46)가 부착되어 있으며, 통상은 리모콘(47)을 리모콘 홀더(46)에 수납한다. 리모콘(47)의 스위치 조작에 의해 동작 모드를 설정하면, 리모콘(47)의 적외선 발광부(48)로부터 적외선의 신호가 발신되고, 본체 베이스부(38) 상면의 적외선 수광부(49)에서 신호를 받아 설정 동작을 행한다.

본 실시예에 있어서, 날개(41)는 AS 수지의 사출 성형품이다. 날개(41)의 표면은 상기 ABS 등의 성형품의 경우와 마찬가지로 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

가드(42)는 폴리에스텔계 소부 도장을 실시한 강선재로 이루어지며, 그 표면도 마찬가지로 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 선화물 광촉매 박막이 형성되어 있다. 네트(45)는 나일론 섬유로 이루어지며, 이 표면에는 샘플 No. 86의 전온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

그리고, 리모콘(47)의 적외선 발광부(48) 및 본체 베이스부(38) 상면의 적외선 수광부(49)는 투명한 부재인 AS 수지로 이루어진다.

이들 투명 부품의 표면에도 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 대상 부품의 표면에는 티타네이트계의 커플링으로 된 피막을 형성시킨 후에 제1층이 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 제2층이 형성된다.

날개(41)나 가드(42) 등의 표면은 전술한 공기 청정기나 환기팬의 날개나 프레임류와 모두 마찬가지로 하여 공기 중에 부유하는 이물질이 부착하여 오염되지만, 본 발명에 따르면, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 막이 형성되어 있으므로, 실내의 조명광의 조도 레벨로 부착된 오염이 산화 분해되어 오염되기 어려워지는 효과가 있다.

그리고, 본 실시예에 있어서는 적외선을 이용한 원격 조작을 하는 기구를 이용한 것이지만, 이 적외선 신호의 발광부 및 수광부에 이용하는 투명 부품의 표면에 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성하고 있으므로, 부품 표면에 부착하는 오염에 의해 신호의 연락이 저해되는 일이 없다.

본 실시예에서는 프로펠라형의 날개를 이용한 선풍기의 사례를 이용하였지만, 임펠러형의 날개를 이용한 선풍기에 있어서도 모두 마찬가지의 구성으로 동일 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 4)

도6, 도7에 의해 본 발명의 제4 실시예인 청소기에 대해서 설명한다.

도6에는 청소기의 외관 사시도를, 도7은 청소기 본체의 단면도를 도시한다. 청소기 본체(50)는 하부를 덮는 합성 수지 성형품의 하부 커버(51)와, 상부를 덮는 상부 커버(52)와, 덮개 커버(53)와, 그릴 커버(54)와, 핸들부(55) 등으로 구성되고, 후방 하부의 좌우 양측에 한 쌍의 대경인 후방 차륜(56)과, 전방 하부의 저면 중앙에 소경의 자재 차륜(57)이 배치되어 있다. 상부 커버(52) 중앙부에는 본체 스위치부(58)가 설치되고, 상기 본체 스위치부(58)는 중앙의 적외선 수광부(59)와, 전원 스위치(60)와 코드릴 버튼(61)으로 구성된다. 상기 집진실(62)에는 흡입 호스부(63)와 연장관부(64)와 흡입구부(65)로 이루어지는 흡입구 호스 조립체(66)가 접속되어 있다. 상기 연장관부(68)의 상부에는 핸들부(67)가 연결되고, 이 핸들부(67)에는 손잡이 조작부(68)가 부착되어 있다. 상기 손잡이 조작부(68)에는 적외선 신호의 발신부(69)가 설치되어 있으며, 상기 적외선 신호의 발신부(69)가 발신된 적외선 신호는 청소기 본체(50)의 적외선 수광부(59)에 전달되므로 와이어없이 조작된다. 청소기 본체(50)는 내부 전방에 집진실(62)이 설치되고, 내부 후방에 전동 송풍기부(70)와 코드릴부(71)가 병설되고, 게다가 전동 송풍기부(70)와 코드릴부(71)의 상부에 제어 기판(72)이 설치되어 있다.

그리고, 전동 송풍기부(70)의 후방에는 청소기 본체(50)의 배면 하단부로부터 상단부를 향해 설치된다. 상하 방향으로 긴 제1 배기 통풍로(73)가 형성되고, 상기 제1 배기 통풍로(73)의 하단부는 게다가 전동 송풍기부(70)의 하부에 형성되는 제2 배기 통풍로(74)와 연통한다. 이 제1 배기 통풍로(73)와 제2 배기 통풍로(74)로 배기 통풍로(75)(도시 생략)를 구성하고, 제2 배기 통풍로(74)를 전동 송풍기부(70)에 연결시키고, 제1 배기 통풍로(73)를 배기 통풍부(76)에 연통시키고 있다. 집진실(62)의 상부에는 종이 필터 부착부(77, 78)가 설치되고, 상기 종이 필터 부착부(77, 78)에 종치 필터(79)의 두꺼운 종이를 부착하고, 집진실(62)의 상부를 구성하는 덮게 커버(53)를 폐쇄함으로써, 부착구(80)와 종이 필터(79)가 소정 위치에 세트된다. 자재 차륜(57)은 하부 커버(51)의 전방 저부에 형성되는 오목부에 수평 방향으로 회전 가능하게 부착된다. 부착구(80)로부터 공기류와 함께 흡입된 쓰레기, 먼지나 진드기, 미생물류는 필터(79)에 수집된다.

그리고, 이들 고형물을 제외한 공기류는 집진실(62)과 전동 송풍기(70) 사이의 구획판(81)에 설치된 보조 필터(82)를 구비한 연통구(83)를 거쳐서 전동 송풍기부(70)로 유도되어 전동 송풍기부(70)를 냉각하고, 게다가 냉각한 공기류는 제2 배기 통풍로(74), 제1 배기 통풍로(73)를 거쳐서 배기 필터(84)를 구비한 배기 통풍로(76)로부터 배기된다.

본 실시예에 있어서, 청소기 본체의 상부 커버(52), 덮게 커버(53), 그릴 커버(54), 핸들부(55)나, 흡입구 호스 조립체(66)의 연장관부(64), 흡입구부(65), 핸들부(76)는 ABS 수지의 사출 성형품이며, 이들 성형품의 표면에는 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 대상 부품의 표면에는 티타네이트계의 커플링제의 피막을 형성시킨 후에, 제1층이 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 제2층이 형성된다.

청소기는 다른 실시예에 의한 물품에 비교하여 이동성이 높은 물품이므로, 외장 부품의 표면에 손상을 입기쉽다. 즉, 청소기 본체나 흡입구 부분은 바닥면을 주행 중에 가구류나 벽면 등에 자주 충돌을 반복하여, 이로써 스크러치 손상이 서서히 형성되고, 광택을 잃거나 하는 등 외관상의 미관을 해칠 뿐만 아니라 흠집을 실마리 하여 깨짐 등의 파손에 이르는 일도 있다. 이것을 방지하기 위해 종래 적외선 경화형 아크릴 수지 등에 의한 도장 처리를 행하여 표면 경도를 확보하여 왔지만, 본 발명에 따르면, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구성하는 TiO₂나 바인더로서 이용하는 SiO₂의 막 경도가 ABS보다 딱딱하고, 연필 경도로 2H 내지 4H 정도의 경도를 가지고 있으므로, 이들 외장 부품에 이용하는 경우, 스크러치 등의 손상을 입기 어려워지는 효과를 얻을 수 있는 동시에, 본래의 효과인 오염 방지, 미생물 번식 억제 등의 효과를 얻을 수 있다.

특히, 핸들부(67)는 맨손으로 접촉하는 부품이며, 부착된 오염 등의 체지류를 영양분으로 하여 세균류가 번식하기 쉽고, 종래 이미다졸계, 티아졸린계 등의 유기물계의 항균제나 동계, 아연계, 은계 등의 무기물계의 항균제를 성형 수지 중에 넣어서 항균 효과를 얻고 있었지만, 이들의 처리가 불필요해진다.

또한, 흡입구 부분이나 차륜 부분은 미끄럼 이동 혹은 회전 운동을 수반하므로, 건조한 환경 하에서 청소기를 사용하면 정전기를 대전하기 쉽고, 융단 등의 섬유나 먼지 등이 상기 부품류의 표면에 부착되는 일이 많다. 이것을 방지하기 위해 종래 각종 계면 활성제나 폴리아미드, 폴리에틸렌글리콜계 등의 친수성 고분자류를 성형 수지 중에 혼련하여 표면 저항을 저하시킴으로써 방지해 왔지만, 본 발명에 따르면, 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막의 저항치를 저하시킬 수 있으므로, 전기 저항치가 높은 ABS류의 성형 수지라도 먼지 등의 부착을 방지하는 효과도 더불어 얻을 수 있다. 상기 핸들부(67)에는 손잡이 조작부(68)가 부착되어 있으며, 이 손잡이 조작부(68)의 배면에는 전자 부품류를 탑재한 제어 기판이 부착되어 있지만, 이 손잡이 조작부(68) 부근에 정전기가 대전하면, 제어 기판의 오동작을 유발하는 일도 있으며, 본 발명에 의한 정전기 방지 효과는 먼지류의 부착뿐만 아니라 제어 기판의 오동작도 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 동일 손잡이 조작부(68)에 설치되어 있는 적외선 신호의 발신부(69)와, 청소기 본체(1)의 적외선 수광부(59)는 전술한 실시예 3의 선풍기의 경우와 마찬가지로 투명 AS 수지로 된 성형품으로 이루어지지만, 표면에는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있으므로, 오염에 의한 적외선 신호의 수신 발신의 저해를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

게다가, 본체의 배기 통풍부(76)에 부착된 배기 필터(84)는 아크릴과 PP의 혼방 부직포로 할 수 있지만, 이 배기 필터(84) 표면에는 샘플 No. 21의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 배기 통풍부(76)에는 다수의 개구부가 설치되어 있으며, 배기 필터(84)의 공기 토출면에는 이 개구부로부터 실내 조명이나 태양광 등의 빛이 조사되므로, 필터의 표면도 청정화된다.

또한, 본체 상부를 덮는 상부 커버(52)와, 덮개 커버(53)와 그릴 커버(54)와 핸들부(55) 등의 부품류를 투명 부품으로 함으로써 외부의 빛이 내부에도 도달하고, 집진실(62) 내부의 종이 필터(79)나 보조 필터(82)의 필터 섬유 표면에 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성하면 항균 효과나 탈취 효과를 얻을 수도 있다.

(실시예 5)

도8에 의해 본 발명의 제5 실시예인 의류 건조기에 대해서 설명한다.

도8에는 의류 건조기의 본체 단면도를 도시한다. 85는 외부 프레임, 86은 개폐 덮개, 87은 회전 드럼, 88은 열원, 89는 배기구, 90은 양 날개 팬, 91은 팬 케이싱, 92는 동력이 되는 모터, 93은 상기 모터(92)의 동력을 상기 회전 드럼(87)에 전달하는 벨트, 94는 모터(92)의 동력을 상기 양 날개 팬(90)에 전달하는 둥근 벨트, 95는 제1의 기밀 펠트, 96은 제2 기밀 펠트, 97은 구획판이며, 98은 상기 팬 케이싱(91)으로부터 배출된 순환풍을 상기 열원(88)까지 유도하는 순환 덕트, 99는 린트 필터 장치, 100은 팬 케이싱(91)을 상기 외부 프레임(85)에 고정하는 FD 빔, 101은 베어링(102)을 부착하는 부착 링이며, 상기 회전 드럼(87)은 베어링(102)에 의해 회전 가능하게 미끄럼 이동 지지되어 있다. 상기 회전 드럼(87)은 상기 모터(92)의 구동력이 상기 벨트(93)를 거쳐서 전달됨으로써, 상기 양 날개 팬(90)과 함께 회전한다. 이 회전에 의해 의류를 교반하는 동시에, 순환풍(실선의 화살표)이 발생하고, 이 순환풍이 상기 열원(88)부를 통과할 때에 가열되어 상기 회전 드럼(87) 내로 들어가며, 의류의 수분을 증발하여 건조시킨다. 그 후, 상기 양 날개 팬(90)에 의해 상기 순환 덕트(98) 내를 통하고, 열원(88)까지 순환풍이 이송되고, 다시 가열되어 의류 건조를 반복한다. 개폐 덮개(86)의 내측에는 형광관(103)을 부착한 조명 기구(104)가 부착되어 있다. 상기 회전 드럼(87)의 내주면을 따라서 충격을 흡수하는 완충재(105)가 부착되어 있다. 완충재(105)는 PP의 발포 부재로 이루어진다.

본 실시예에서는 회전 드럼(87)의 내면 부품으로, 조명 기구의 빛이 조사되는 부품인 완충재(105), 린트 필터 장치(99), 개폐 덮개(86)의 내면 등의 부품은 ABS나 PP 수지로 이루어지며, 그들 표면에는 샘플 No. 86의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다. 대상 부품의 표면에는 실란 커플링으로 된 피막을 형성시킨 후에, 제1층이 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 제2층이 형성된다.

조명 기구는 건조 동작 중, 혹은 건조 동작과는 관계없이 독립된 동작으로서 자유 점등할 수 있고, 형광관(103)의 빛이 조사되면, 상기 부품 표면에서 부착된 유기물이나 접촉하는 공기 중에 포함되는 악취 물질을 효과적으로 산화 분해하기 위해 미생물의 번식을 억제하거나 탈취하는 효과를 얻을 수 있다.

건조 동작 중은 의류가 회전하고 있으므로, 빛이 충분히 고르게 미치지 않으므로, 건조 동작 종료 후에 일정 시간 점등하여 회전 드럼(87) 내부를 청정화하는 동작 프로그램을 이용하면 더욱 효과적이다.

그리고, 상기 외부 프레임(1)은 아연 도금 강판으로 되어 외면은 에폭시 수지의 분체 도장이 이루어져 있다. 이 도장면의 표면에는 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

개폐 덮개(86)의 외면은 PS 수지의 사출 성형 부재로 할 수 있으며, 이 표면도 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

이들 외장 부품인 외부 프레임(86)이나 개폐 덮개(86) 외면에서의 광촉매 박막의 효과는 전술한 실시예 1 내지 4의 외장 부품의 경우와 마찬가지로, 실내광으로 충분한 오염 방지, 항균 등의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

(실시예 6)

도9, 도10, 도11에 의해 본 발명의 제6 실시예인 식기 건조기에 대해서 설명한다.

도9에는 식기 건조기의 외관 사시도를 도시한다. 도10은 배기구(128) 부근의 확대 단면도를 도시한다. 도11은 본체 단면도를 도시한다.

본체(106)의 내부는 건조실(107)과 운전 제어실(108)에 구획판(109)으로 상하 구분되어 있다. 운전 제어실(108)에는 팬 모터(110), 송풍 팬(111), 케이싱(112) 및 가열기(113)로 이루어지는 건조 공기를 송출하기 위한 가열 송풍 유닛(114)이 상기 건조실(107)과는 덕트(115)로 연결되어 있는 흡기 필터(116)를 배치한 흡기구(117)와 상기 가열 송풍 유닛(114) 사이에는 제어기(118)를 배치하고 있다. 또한, 상기 건조실(107) 내의 상하에는 식기를 수납하기 위한 상부 바구니(119), 하부 바구니(120)를 배치하고 있다. 상기 하부 바구니(120)는 도어(121)의 하부에 자유로이 경사질 수 있는 힌지(122)와 연결된 가동 레일(125)의 상부에 얹어진 물받이 접시(124)의 상부에 배치된다. 마찬가지로 상부 바구니(119)도 가동 레일(123)의 상부에 배치되어 있다. 가동 레일(123, 125)은 상기 건조실(107)의 측벽에 회전 가능하게 설치한 롤러(도시 생략) 상부를 전후에 이동 가능해지도록 배치하고, 상기 도어(121)의 손잡이(126)를 앞으로 당김으로써, 상기 건조실(107)로부터 상기 하부 바구니(120)가 바구니의 선단부를 당김으로써 상기 상부 바구니(119)가 외부로 인출하도록 되어 있다. 패널(127) 상부에 설치한 배기구(128)는 격자형을 형성하고, 배기 필터(129)를 구비한다. 상기 본체(106)의 상기 구획판(109)에 설치한 개구부(130)와 배기 덕트(131)로 상기 건조실(107)과 연결되어 있다. 온도 검출기(132)는 외기 온도의 영향을 받기 어려운 상기 배기 덕트(131) 내에 배치하고 있다.

흡기구(117)는 PP로 이루어지는 사출 성형품이며, 상기 흡기 필터(116)는 나일론으로 된 네트이며, 이 표면에는 후술한 표7에 나타내는 샘플 No. 91의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 나일론으로 된 네트는 적외선 조사 처리한 후에, 샘플 No. 91의 은을 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다.

흡기 필터(116)의 표면에는 실내의 조명광이 조사되므로, 부착된 유기물이나 취입 공기 중의 악취 물질은 산화 분해된다. 상기 배기구(128) 및 배기 필터(129)에도 마찬가지로 샘플 No. 91의 저온 경화형 고활성 선화물 광촉매 박막이 형성되어 있다. 흡배기구 주변에는 배출한 습기가 결로하여 습한 상태가 되기 쉬워 곰팡이나 세균류가 번식하는 일이 있지만, 본 발명에 의한 분해 효율이 높은 광촉매를 이용하면, 실내광으로 효과적으로 이들 미생물의 번식을 억제할 수 있다. 샘플 No. 91의 처방에서는 조성물에 함유되어 있는 은자체에 항균 작용이 있으므로 특히 적합하다. 항균 효과를 높이기 위해, 은을 담지시킨 제오라이트나 애퍼타이트 등의 세라믹 입자를 혼합해도 좋다.

그리고 건조실(107) 내부에는 형광관(133)을 부착한 조명 기구(134)가 부착되어 있다. 조명 기능은 도어(121)를 개방할 때 점등하여 내부의 식기 건조 정도를 확인하는 등 조명 본래의 기능뿐만 아니라 건조실(107) 내부를 청정화하는 기능으로서도 활용할 수 있다. 즉, 건조실(107) 내부 부품의 표면에 광촉매 박막을 형성함으로써, 빛이 조사되는 부분의 항균이나 오염 방지 효과를 얻을 수 있는 것이다. 본 실시예에서는 상부 바구니(119), 하부 바구니(120)는 철로 된 프레임에 폴리아미드계의 분체 수지를 소부 도장한 구성으로 되어 있으며, 이 도장면의 표면에는 적외선 조사 처리한 후에, 샘플 No. 92의 동을 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다. 이들의 상하 바구니는 식기류에 직접 접촉하는 부재로 청결한 것이 필요해지지만, 광촉매의 효과에 의해 표면의 오염 방지나 미생물 번식 억제 효과를 얻을 수 있으므로 청결하게 유지된다. 동에도 은과 마찬가지로 그 자체의 항균 작용이 있으므로 항균 효과는 높아지는 효과가 있다.

실시예 5의 의류 건조기의 경우와 마찬가지로, 건조 동작 중은 식기류가 영향이 되어 빛이 충분히 고르게 미치지 않으므로, 건조 동작 종료 후에 일정 시간 점등하여 건조실(107) 내부를 청정화하는 동작 프로그램을 이용하면 더욱 효과적이다.

그리고, 도어(121)는 ABS 수지의 성형품으로 할 수 있지만, 이 표면에는 샘플 No. 86의 ATO를 포함하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

이 도어(121) 표면에서의 광촉매 박막의 효과는 전술한 실시예 1 내지 5 외장 부품의 경우와 마찬가지로, 실내광으로 충분한 오염 방지, 항균 등의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

(실시예 7)

도12, 도13 및 도14에 의해 본 발명의 제7 실시예인 식기 세척기에 대해서 설명한다.

도12는 식기 세척기의 외관 사시도를 도시하고, 도13과 도14는 식기 세척기의 단면도를 도시한다.

외부 프레임(135)의 내부에 식기 수납조(136)가 배치되고, 그 전방면 개구를 개폐하는 도어(137)가 설치되어 있는 식기 수납조(136)의 측벽 하부에 단부(138)가 설치되고, 이 단부(138)에 식기 수납용 하부 바구니(139)가 착탈 가능하게 배치되어 있다. 식기 수납조(136)의 저부 외측에 펌프(140)가 배치되어 있다. 이 펌프(140)는 펌프 모터(141)를 갖고 있다. 식기 수납용 하부 바구니(139)의 바로 아래에 회전하는 하부 암 노즐(142)이 배치되어 있다. 하부 암 노즐(142)의 상면에는 복수개의 작은 구멍(143)이 설치되어 있다. 식기 수납용 하부 바구니(139)에는 펌프(140)로부터 송수된 세정수를 상부 암 노즐(144)로 보내는 벤튜리관(145)이 배치되어 있다. 이 상부 암 노즐(144)은 식기 수납용 상부 바구니(146)의 바로 아래에 중앙을 지지점으로 하여 회전한다. 상부 암 노즐(144)의 상면에는 복수개의 작은 구멍(147)이 설치되어 있다. 식기 수납조(136) 외부의 저부 또는 배면부에는 히터(148)가 배치되어 있다. 히터(148)를 둘러싸도록 히터 커버(149)가 배치되어 있다. 식기 수납조(136) 외측면부에는 급수 전자 밸브(150)가 배치되어 있다. 식기 수납조(136) 외면 상부에는 배기 덕트(151)가 배치되어 배기구(152)로 연결되어 있다. 도어(137)의 외면 상부에 컨트롤 패널(153)이 배치되어 있다. 식기 수납조(136)의 저부 외측에는 배수 펌프(154) 및 송풍 유닛(155)이 배치되어 있다.

세정 동작시에는 급수 전자 밸브(150)로부터 물을 공급하고, 펌프(140)를 구동시켜 하방 아암 노즐(142)로 압력수를 공급함과 동시에 히터(148)에 통전하여 수온을 상승시킨다. 물은 구멍(143)으로부터 분출함과 동시에 벤튜리관(145)을 경유하여 상방 아암 노즐(144)로 송출되면 구멍(147)으로부터도 물이 분출한다. 이리하여, 상하 아암 노즐은 회전하면서 온수를 식기 수납 바구니(146) 내의 식기에 골고루 분사하여 오염물을 제거한다. 세정 동작 종료후, 배수 펌프(154)에 통전하여 오수를 배출한 후에 상기 동일한 동작을 수회 반복하여 내부의 오염물을 씻어 제거한다. 최종 헹굼 동작이 종료하면 건조 동작으로 이행한다. 송풍 유닛(155)에 통전하여 송풍팬(156)을 회전시켜 식기 수납조(136) 바닥부에 배치되어 있는 송풍 덕트(157) 및 히터(148)를 통해서 식기 수납조(136) 내로 바람을 공급한다. 이 때, 히터(148)는 일정 시간 통전을 온/오프시켜 냉풍을 온풍으로 하고 있다. 이 온풍에 의해 내부의 물방울이나 잔류수 및 식기류에 부착되어 있는 물방울을 증기로 변화시켜 배기 덕트(151)를 통해서 배기구(152)로부터 기계 외측으로 배출한다.

본 실시예에서는 배기구(152)는 ABS 수지 성형품이지만, 전술한 식기 건조기와 마찬가지로 샘플 91번인 은을 함유하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다. 배기구 주변에는 배출한 습기가 결로하여 습한 상태가 되기 쉬워 곰팡이나 세균류가 번식하는 경우가 있는데, 본 발명에 의한 분해 효율이 높은 광촉매를 사용하면 실내광으로 효과적으로 이들 미생물의 번식을 억제할 수 있다.

식기 수납조(136) 내부에는 형광관(158)을 구비한 조명 기구(159)가 부착되어 있다. 조명 기능은 도어(137)를 개방할 때 점등하여 내부의 식기 세정이나 건조 정도를 확인하는 등의 조명 본래의 기능 뿐만 아니라 식기 수납조(136) 내부를 청정화하는 기능으로서도 활용할 수 있다. 즉, 식기 수납조(136)의 내부 부품 표면에 광촉매 박막을 형성함으로써 빛이 조사되는 부분의 항균이나 오염 방지 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 식기 수납용 상방 바구니(146) 및 식기 수납용 하방 바구니(139)는 철제 프레임에 폴리아미드계 분체 수지를 소부 도장한 구성으로 되어 있으며, 이 도장면의 표면에는 샘플 92번인 구리를 함유하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다.

이들 상하 바구니는 식기류에 직접 접촉하는 부재로서 청결한 것이 요구되는데, 광촉매의 효과에 의해 표면의 오염 방지와 미생물 번식 억제 효과를 얻을 수 있어 청결하게 유지된다.

그 외, 조명 기구(159)의 빛이 조사되는 부재로서는 식기 수납조(136), 상방 아암 노즐(144), 하방 아암 노즐(142), 벤튜리관(145) 등이 있다. 이들 부품은 PP 수지 사출 성형품이나 SUS 소성 변형품을 사용한다. 이들 부품 표면에는 코로나 방전 처리한 후에 SiO₂만의 박막 즉 표1의 샘플 12번이 기초층으로서 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 21번의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다.

식기 수납조(136) 내부 부품에 광촉매 박막을 형성하여 조명 기구(159)를 부설함으로써 식기 세척기 특유의 효과로서 건조 효율을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과는 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막의 기본 소재인 TiO₂, SiO₂가 습윤성이 좋은 소재인 동시에, 오염된 식기로부터 제거된 유지류와 같이 물을 튕기는 물질이 부착되어도 조명 기구(159)의 빛에 의해 분해되므로 항상 높은 습윤성을 유지하는 효과를 얻을 수 있는 데 기인한다.

식기 세척 동작으로서는 최종 헹굼시에 수온을 60 내지 70 ℃까지 상승시켜 내부 온도를 올린 후에 송풍 동작에 의해 습기를 기계 외측으로 배출하는데, 식기 수납조(136) 내부에 잔류하는 물방울이 건조 효율을 저하시키는 원인이 된다. 식기 수납조(136), 상방 아암 노즐(144), 하방 아암 노즐(142), 벤튜리관(145) 등의 부품은 높은 내수성이 요구되므로 소수성 소재를 사용하는 경우가 많아 통상 표면의 습윤성이 좋지 않다. 습윤성이 좋지 않은 소재의 표면에서는 물은 막 형태로 확산된 젖은 상태로 되지 못하고 높은 접촉 각도의 물방울 형태로 부착된다. 세정 동작시에는 계면 활성제를 함유한 세제를 투입하므로 세정수의 표면 장력은 저하하고 접촉각은 낮아져 양호하게 젖은 상태가 되지만, 최종 헹굼시의 헹굼물 속에는 세제 성분은 거의 함유되지 않아 물의 표면 장력은 상당히 높다. 따라서, 최종 헹굼 종료 시점에서 헹굼물은 식기 수납조(136) 내부의 각 부품 표면에 높은 접촉각을 갖는 무수의 물방울 상태가 되어 부착된다.

이들 높은 접촉각의 물방울은 얇게 막 형태로 확산된 수막의 경우에 비교해서 수량이 많아 좀처럼 건조되지 않는다. 또, 물방울 형태의 물은 건조시에 물방울 형상을 유지한 채로 축소해서 건조되므로, 표면적도 작아져서 건조 속도는 한층 늦어지고 건조에 필요한 시간은 약 3배가 된다. 식기류는 습윤성이 좋은 유리나 도자기나 목제가 많아 비교적 빨리 건조되지만, 식기 세척기 자체에 물방울이 부착된 상태에서 종료하면 도어(137)를 개방하여 상하 식기 수납 바구니를 인출할 때의 진동에 의해 식기류 위에 물방울이 낙하하여 건조한 식기류를 적셔 버리는 부적합한 현상이 발생한다.

식기 수납조(136), 상방 아암 노즐(144), 하방 아암 노즐(142), 벤튜리관(145) 등의 부품을 PP 성형품으로 구성한 경우 헹굼 종료시의 부착 물방울에 의한 잔류 수량은 약 30g인데 대해, 본 발명에 의한 광촉매막을 형성한 경우는 부착 잔류 수량은 약 5g으로 저감되었다. 또, 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막은 광활성이 높아 조명 기구(159)의 빛으로 부착된 유지류를 분해하는 작용이 있으므로 유지류의 부착에 따른 습윤성의 저하가 없다.

실시예 6의 식기 건조기의 경우와 마찬가지로 건조 동작 중에는 식기류가 그림자가 되어 빛이 충분히 골고루 미치지 않으므로, 건조 동작 종료 후에 일정 시간 점등해서 식기 수납조(136) 내부를 청정화하는 등의 동작 프로그램을 이용하면 한층 효과적이다.

또, 도어(137)는 PP 수지의 성형품으로 되어 있는데, 이 표면에는 코로나 방전 처리한 후에 샘플 12번이 기초층으로서 형성되고, 이 막을 형성시킨 후에 샘플 21번의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성된다.

이 도어(137) 표면에서의 광촉매 박막의 효과는 전술한 실시예 1 내지 6의 외장 부품의 경우와 마찬가지로 실내광에 의해 충분한 오염 방지 및 항균 등의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 거치형 식기 세척기에 대해서 설명했으나, 탁상형에 대해서도 전부 동일하게 해서 광촉매 박막의 효과를 얻을 수 있다. 탁상형의 경우는 실내광이 외장 부품의 전방면에 조사되므로 측면이나 천정부의 외벽면 부재 표면에 광촉매 박막을 형성하면 효과적이다.

(실시예 8)

도15, 도16에 의해 본 발명의 제8 실시예인 주방 쓰레기 처리기에 대해서 설명을 한다.

도15에는 주방 쓰레기 처리기의 외관 사시도를 도시하고, 도16은 본체 단면도를 도시한다.

프레임 부재(160)의 내부에는 중앙부에 회전 가능하게 지지된 교반 블레이드(161)를 구비하고, 상부에 생활 쓰레기 투입구(163)를 형성한 처리조(164)가 배치되어 속에 배양 기초재(165)가 들어 있다. 배양 기초재(165)는 리그닌 등의 미생물에 분해되기 어려운 섬유소가 주성분인 톱밥, 왕겨, 볏짚을 재단한 것 등으로 그 입자 하나 하나가 다공질로 공극을 갖고, 또 입자 직경이 복잡하고 입자와 입자 사이에도 큰 공극이 형성되는 것으로 이루어진다.

회전축(166)에는 상기 교반 블레이드(161)가 3개 설치되어 처리조(164)에 마련한 베어링(167)으로 지지되고, 한 쪽으로 돌출한 회전축 단부는 구동 모터(168)와 체인 등의 전달 수단(169)에 의해 적절한 감속비를 갖고 연결되어 있다. 처리조(164)의 상부 개구부(170)에는 내부 덮개(171)가 상부 패널(172)에 개폐 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 처리조(164) 상부 근방에는 환기팬(173), 흡기구(174), 배기구(175)를 형성하며 환기팬(173)의 회전에 의해 처리조(164) 내에서 발생한 분해 가스 및 수분을 배기구(175)를 통해서 기계 외측으로 배출한다. 또, 흡기구(174) 및 배기구(175)에는 각각 적당한 그물코 형상의 필터가 배치되어 있다.

또, 흡기구(174)의 개폐 덮개(176)를 마련하여 프레임 부재(160)에 부착된 솔레노이드(177)의 왕복 이동에 의해 흡기구(174)를 개폐하도록 구성되어 있다. 그리고, 상부 패널(172)에는 운전을 위한 조작부(178)를 마련하여 이 조작으로 제어기(179)가 동작하여 주방 쓰레기 처리기가 운전된다.

배양 기초재(165)는 수개월 후 공극부가 분해물 등으로 채워져 공극율이 감소하여 생활 쓰레기를 처리할 수 없게 되므로 교환이 필요해진다. 이로 인해, 처리조(164) 바닥부에는 배출구(180), 배출로(181)를 구성하여 배출로(181)에 낙하된 배양 기초재(165)를 긁어내는 조작에 의해 프레임 부재(160)의 외측으로 취출할 수 있다.

처리조(164)의 배양 기초재(165) 상부 공극부의 공기는 습기와 함께 분해 가스로서 트리메틸아민이나 메틸메르캅탄, 암모니아, 황화 수소 등의 악취 강도가 큰 물질을 다량으로 함유하고 있다. 이 악취가 강하므로 종래의 주방 쓰레기 처리기는 주방 내에는 설치하지 못하고, 또 집합 주택 등의 베란다부에 설치할 때도 주변 주택으로의 악취의 누출이 문제가 되고 있었다.

종래 탈취 기구로서 활성탄 등의 흡착재나 망간계 열분해 촉매를 사용한 탈취 기구가 각종 고안되어 왔으나 모두 효과나 수명의 점에서 충분한 것은 아니었다.

본 실시예에서는 배기구(175) 부분에 배기 필터(182, 183)가 설치되고 그 간극에 자외선 램프(184)가 배치되어 있다. 배기 필터(182)는 제올라이트를 주성분으로 하고, 배기 필터(183)는 활성탄을 주성분으로 하는 것으로 모두 벌집 구조를 하고 있고, 자외선 램프(184)로부터 발하는 자외선은 벌집의 내부 깊숙이까지 조사되도록 되어 있다. 이 배기 필터(182, 183)의 벌집 내부 표면에는 표5에 표시한 샘플 62번의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다.

본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매는 분해 효율이 높고 전술한 실시예 1 내지 7과 같은 유기물 부하가 비교적 작은 용도에 있어서는 실내의 조명 기구 수준 즉 파장이 250 내지 350 ㎚인 자외광이 0.001 내지 0.01 mW/㎠ 수준의 조도 또는 형광등이나 백열등의 탑재에 의한 0.01 내지 0.1 mW/㎠ 수준의 조도로 분해가 가능했지만, 본 실시예와 같이 예를 들어 암모니아 농도로 수 ppm 수준의 고부하의 경우는 자외선 발생 수단을 배치할 필요가 있다.

수은등이나 메탈할라이드 램프와 같은 자외선 램프를 사용할 수 있는데, 본 발명에 의하면 종래의 산화물 광촉매보다 분해 효율이 높으므로 탈취 효과도 크고, 또 자외선 강도도 종래의 산화물 광촉매를 사용한 경우에 비해 작아도 된다. 투입한 생활 쓰레기가 가장 활발하게 분해될 때 가장 다량으로 전술한 악취 물질이 발생한다.

주방 쓰레기의 분해는 통상 투입후 1시간에서 8시간 사이가 가장 활발하게 행해지므로, 이 타이밍에 맞추어 자외선 램프(184)를 점등하면 램프의 수명을 오래 유지할 수도 있다. 배기 필터(183)는 활성탄을 기초제로 하고 있고, 악취 농도가 낮을 때는 이 활성탄에 악취를 흡착시켜 흡착량이 증가함에 따라 서서히 흡착 효율이 저하하기 시작하므로 정기적으로 자외선을 조사하여 흡착한 악취 물질을 분해시켜 활성탄을 재생하도록 할 수도 있다.

또, 프레임 부재(160)는 도장 강판으로 이루어지고 외부 덮개(171)는 PP 수지의 사출 성형품으로 되어 있는데, 이 표면에는 염소화폴리에틸렌의 유기 도막이 도포되어 있고, 이 도막 표면에 샘플 21번의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매의 박막이 형성되어 있다.

이들 외측 프레임(160)이나 외부 덮개(171) 표면에서의 광촉매 박막의 효과는 전술한 실시예 1 내지 7의 외장 부품의 경우와 마찬가지로 실내광으로 충분한 오염 방지 및 항균 등의 효과를 얻을 수 있다. 특히, 주방 쓰레기 처리기의 경우 생활 쓰레기를 취급하므로 생활 쓰레기로부터 흘러나오는 즙으로 이들 외장 부품이 더러워지는 경우가 많으므로, 본 발명의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막에 의한 오염 방지 효과가 크다. 주방 쓰레기 처리기는 옥외에 두는 경우 태양광이 이들 외장 부품에 조사된다. 태양광의 파장이 250 내지 350 ㎚인 자외광 조도는 0.1 내지 5.0 mW/㎠ 수준으로 실내 조명 등에 비교하면 강도가 높아 생활 쓰레기 즙 등의 오염물도 분해할 수 있다.

상기 실시예 1 내지 8 중에서 각종 열가소성 플라스틱 등의 피착 부재로서 전동기에 의해 발생하는 공기류가 통과하는 경로나, 그 경로에 설치된 필터 등의 여과 기구 또는 실내 조명 등의 외광이 조사되는 외장 부품이나, 장치 내부에 설치한 조명 기구가 발하는 빛이 조사되는 부품류의 표면에 형성한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막의 배합 조성, 그리고 막의 경화 조건 및 각 배합 조성의 특성 등에 대해서 이하 실시예 9 내지 16을 참조하여 설명한다.

(실시예 9)

SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시킨 용액을 제조했다. 이 용액을 사용해서 PET 필름상에 TiO₂막을 형성하여 도17의 PET 필름을 제작했다. 이하에 그 순서를 표시했다.

우선, SiO₂졸의 제조법에 대해서 설명한다. 5 g의 테트라에톡시실란을 100 ml의 물-에타놀-프로페놀(3 : 27 : 70) 혼합 용액 내에 용해하여 40 ℃에서 5시간 정도 교반했다. 얻어진 용액은 실온에서 2주간 방치하여 SiO₂졸로 했다.

다음에, SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시킨 용액의 제조법에 대해서 설명한다. 우선, 제조한 SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 중량비로 TiO₂/SiO₂＝9로 해서 첨가했다. 또, 고형분 농도는 4 wt%로 해서 필요량의 물을 가하여 조정했다. 그 후, 직경 5 ㎜의 지르코니아볼을 사용해서 SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시키기 위해 24시간 볼밀로 처리하여 SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시킨 용액을 제조했다.

PET 필름(185)에 제조한 TiO₂미립자가 분산된 SiO₂졸을 코트해서 120 ℃에서 저압 수은 램프(강도 : 15 mW/㎠)를 조사하면서 5분간 처리해서 SiO₂막(186) 내에 TiO₂미립자(187)가 분산된 TiO₂분산 SiO₂막(188)을 코트한 플라스틱 필름을 형성했다. PET 필름(185)상에 얻어진 박막은 막질 및 강도가 모두 양호하고 막 두께는 300 ㎚였다.

이 산화 티탄에 의한 유기물의 분해 활성을 평가했다. 또, 활성 시험은 박막에 적색, 보라색 계통의 유기 색소를 코트해서 254 ㎚에서 1 mW/㎠의 빛을 조사해서 행하였다. 분해 속도는 초기의 색소 투과율로부터의 변화량으로부터 구했다. 도20에 그 결과를 표시했다.

도면에는 비교를 위해 TiO₂분산 SiO₂막 부착 외에 막없음과 SiO₂막의 결과도 도시했다. TiO₂분산 SiO₂막없음 및 SiO₂막에서는 거의 색소량에 변화는 없지만, TiO₂분산 SiO₂막있음의 경우는 30분 후에 45 % 분해한다는 결과를 얻을 수 있었다.

이와 같이 광촉매 기능을 갖는 TiO₂분산 SiO₂막 부착 PET 필름을 제작할 수 있었다. 본 발명의 성막법은 120 ℃ 정도에서 제작이 가능하고 파이렉스 유리 기판 이외에 플라스틱 재료로의 응용이 가능하다. 통상의 졸겔법에서는 400 ℃ 정도의 온도가 필요하므로 플라스틱 제품으로의 응용이 곤란하거나 TiO₂의 결정화에 10분 이상의 시간이 필요하다. 한편, 본 발명의 제작법은 저온에서 성막이 가능하므로 사용할 수 있는 기초재가 풍부하고 어떠한 표면에도 광촉매를 성막할 수 있다. 또, 몇분간 이라는 단시간 처리가 가능하여 생산 비용의 대폭적인 저하가 가능하다.

다음에, 광촉매의 성능 향상을 위해 조촉매 첨가를 행하였다. 우선, 제조한 SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시킨 용액 내에 각종 초산염을 첨가하여 PET 필름상에 성막하여 색소의 분해 반응을 행하였다. 결과는 표1에 표시했다.

첨가제의 첨가 효과

샘플 No.	첨가물	첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	10분후 분해율(wt%)
1	NaNO3	5	9	70
2	LiNO3	5	9	100
3	Mg(NO3)2	5	9	50
4	Ca(NO3)2	5	9	40
5	Sr(NO3)2	5	9	30
6	Ba(NO3)2	5	9	20
7	Al(NO3)3	5	9	0
8	Fe(NO3)3	5	9	0
9	Zn(NO3)4	5	9	35
10	Zr(NO3)4	5	9	5
11	-	-	9	25
12	-	-	0(SiO2)	0

Na, Li, K, Mg, Ca, Sr, Zn 첨가의 광촉매가 유효하고 Fe, Al은 실활제가 되는 것을 알 수 있었다.

도21에 전기 음성도에 대해 조촉매의 첨가 효과를 플로트한 결과를 도시했다. 전기 음성도는 작은 것일수록 효과가 있는데, 특히 Li, Na, Mg이 유효하므로 전기 음성도 뿐만 아니라 이온 반경도 중요하다는 것을 알 수 있었다. 도22에는 전기 음성도와 이온 반경 그리고 첨가 효과의 관계를 도시했다. 이와 같이 전기 음성도가 1.6보다 작고 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소에 그 수치가 2이하인 이온을 첨가하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 10)

SiO₂졸 내에 입자 직경이 다른 TiO₂미립자를 분산시킨 용액을 여러 종류 제조했다. 또, TiO₂/SiO₂비는 중량비를 9로 하고 Li 첨가량은 5 wt%로 하여, 실시예 1과 동일한 조작으로 TiO₂분산 SiO₂막을 PET 필름상에 형성하여 유기 색소를 사용해서 10분후의 분해율을 조사했다.

TiO₂입자 직경에 대한 색소 분해율

샘플 No.	Li첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	TiO2 입자 직경(nm)	10분후 분해율(wt%)
13	5	9	2	40
14	5	9	5	86
15	5	9	8	94
16	5	9	10	100
17	5	9	20	100
18	5	9	30	65

표2에 제조한 시료의 각 조건과 시험 결과를 표시했다. 이들 결과로부터 분산시킨 TiO₂입자의 크기는 8 내지 10 ㎚가 가장 유효한 것을 알 수 있었다. 이와 같이 입자 직경에 따라 분해 속도가 변화하고 있고, 또 TiO₂/SiO₂비를 작게 하면 TiO₂미립자의 최적 입자 직경은 변화했지만 5 내지 20 ㎚의 범위라면 분해 속도는 양호했다. 따라서, Li 첨가 촉매의 TiO₂입자 직경은 5 내지 20 ㎚이면 양호한 것을 알 수 있었다. 또, 이상의 결과는 Li 이외의 Na, K, Mg, Ca, Sr, Zn에 대해서도 동일했다.

(실시예 11)

표3에 Li 첨가량, TiO₂/SiO₂를 변화시킨 경우의 색소 분해율 및 막 강도에 대해 조사한 결과를 표시했다. 또, 용액의 제조 및 성막법은 실시예 1과 마찬가지로 행하였다. 이들 결과로부터 분해율과 강도 모두 유효한 조건은 Li 첨가량이 0.5 내지 20 wt%이고, TiO₂/SiO₂가 9 내지 5인 것을 알 수 있었다.

Li 첨가량, TiO₂/SiO₂비에 대한 색소 분해율

샘플 No.	Li첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	TiO2입자 직경(㎚)	10분후 분해도
19	0	9	25	○
20	1	9	90	○
21	5	9	100	○
22	10	9	100	○
23	20	9	100	○
24	50	9	65	×
25	0	8	25	○
26	1	8	88	○
27	5	8	100	○
28	10	8	100	○
29	20	8	100	○
30	50	8	60	×
31	0	6	25	○
32	1	6	86	○
33	5	6	100	○
34	10	6	100	○
35	20	6	100	○
36	50	6	60	×
37	0	4	15	○
38	1	4	15	○
39	5	4	20	○
40	10	4	20	○
41	20	4	20	○
42	50	4	15	○

표4에는 TiO₂/SiO₂및 막두께를 변화시킨 경우의 색소 분해율 및 막질에 대해 조사한 결과를 표시했다. 또, 용액의 제조 및 성막법은 실시예 1과 마찬가지로 행하였으나, 막두께는 용액의 고형분 농도를 0.5 내지 8 wt%까지 변화시켜 조절했다.

결과는 막두께가 100 내지 500 ㎚이면 TiO₂/SiO₂비의 영향을 받지 않아 분해율, 막질 모두 양호한 것을 알 수 있었다.

이상의 결과는 Li 이외의 Na, K, Mg, Ca, Sr, Zn에 대해서도 동일했다.

TiO₂/SiO₂비, 막두께에 대한 색소 분해율

샘플 No.	Li첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	막두께(㎚)	10분후 분해율(wt%)	막질
43	10	9	50	80	양호
44	10	9	100	92	양호
45	10	9	300	100	양호
46	10	9	500	100	양호
47	10	9	600	100	불량
48	10	8	50	60	양호
49	10	8	100	74	양호
50	10	8	300	100	양호
51	10	8	500	100	양호
52	10	8	600	100	불량
53	10	6	50	20	양호
54	10	6	100	35	양호
55	10	6	300	100	양호
56	10	6	500	100	양호
57	10	6	600	100	양호

(실시예 12)

표5에는 TiO₂이외의 산화물 반도체인 ATO, ITO, ZnO, Fe₂O₃, Cr₂O₃미립자를 첨가한 경우의 색소 분해율을 조사한 결과를 표시했다. 결과는 ATO, Fe₂O₃, Cr₂O₃미립자 첨가가 유효하고 첨가량은 모든 경우에 첨가하면 유효하며, 특히 10 내지 20 wt%가 가장 유효했다. 여기서, 각 산화물의 구성 원소의 전자 친화력을 보면 이하와 같이 되며, 1.2 eV 이상의 전자 친화력을 갖는 구성 원소를 이용한 산화물 반도체를 사용하면 유효한 것을 알 수 있었다.

각종 산화물 반도체 첨가량에 대한 색소 분해율

샘플 No.	Li첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	산화물 첨가량(wt%)	10분후 분해율(wt%)
58	10	9	-	65
59	10	9	ATO(1.0)	68
60	10	9	ATO(5.0)	72
61	10	9	ATO(10.0)	80
62	10	9	ATO(20.0)	82
63	10	9	ATO(50.0)	73
64	10	9	ITO(1.0)	55
65	10	9	ITO(5.0)	50
66	10	9	ITO(10.0)	42
67	10	9	ITO(20.0)	38
68	10	9	ITO(50.0)	33
69	10	9	ZnO(1.0)	62
70	10	9	ZnO(5.0)	56
71	10	9	ZnO(10.0)	48
72	10	9	ZnO(20.0)	42
73	10	9	ZnO(50.0)	35
74	10	9	Fe2O3(1.0)	66
75	10	9	Fe2O3(5.0)	68
76	10	9	Fe2O3(10.0)	70
77	10	9	Fe2O3(20.0)	71
78	10	9	Fe2O3(50.0)	72
79	10	9	Cr2O3(1.0)	65
80	10	9	Cr2O3(5.0)	67
81	10	9	Cr2O3(10.0)	69
82	10	9	Cr2O3(20.0)	73
83	10	9	Cr2O3(50.0)	48

구성 원소 Ti Sn In Zn Fe Cr

전자 친화력(eV) 1.25 1.2 0.2 －1.2 3.16 3.54

산화물 반도체의 전자 친화력이 Ti의 전자 친화력보다 작은 경우는 미립자의 입자 계면에는 쇼트키배리어가 형성되어 첨가한 산화물 반도체의 캐리어가 TiO₂내에 주입되지 못해 효과가 나타나지 않는다. 이에 대해, 산화물 반도체의 전자 친화력이 Ti의 전자 친화력보다 작은 경우는 미립자의 입자 계면에는 쇼트키배리어가 형성되지 않아 오오믹 접합이 되어 용이하게 산화물 반도체의 캐리어가 TiO₂내에 주입되어 유효하게 기능한다. 특히, 유효했던 ATO는 전자 친화력은 Ti보다 약간 작지만 그 차이는 거의 없으므로 성능 향상을 꾀할 수 있었다. 이것은 도전성 산화물인 ATO의 캐리어 농도가 높고, ATO의 대량의 캐리어가 TiO₂내에 주입되어 광촉매의 활성이 향상되었기 때문이다. 그리고, 이와 같은 산화물 반도체 첨가시에 있어서도 Li의 첨가 효과가 크다는 것도 알 수 있었다.

또, 산화물 반도체가 지닌 캐리어를 유효하게 이용하는 방법으로서는 미립자 첨가 뿐만 아니라 적층화에 의해서도 가능하다. 표6에는 TiO₂/SiO₂막과 ATO 막을 적층한 경우의 결과를 표시했다. 결과는 적층하는 것이 유효하고 또한 Li을 양쪽에 첨가함으로써 한층 성능이 향상하는 것을 알 수 있었다. 그리고, 다수회 교대로 적층하는 것도 유효한 것을 알 수 있었다.

ATO 적층막의 색소 분해율

샘플 No.	제1층	Li첨가량(wt%)	제2층	Li첨가량(wt%)	20분후 분해율(wt%)
84	TiO2/SiO2＝9	0	ATO	0	45
85	TiO2/SiO2＝9	5	ATO	5	70
86	TiO2/SiO2＝9	10	ATO	5	75
87	TiO2/SiO2＝9	20	ATO	5	73

(실시예 13)

SiO₂졸 내에 입자 직경이 5 ㎚인 TiO₂미립자를 분산시킨 용액을 제조하여 이것에 Ag, Pt, Pd, Rh, Ni, Cu, RuO₂미립자를 각각 TiO₂에 대해 2 wt% 첨가했다. 또, TiO₂/SiO₂비는 중량비를 9로 했다. 제조한 Ag, RuO₂미립자 첨가 TiO₂분산 SiO₂졸을 이용하여 실시예 1과 동일한 조작으로 Ag, Pt, Pd, Rh, Ni, Cu, RuO₂미립자를 첨가한 TiO₂분산 SiO₂막을 PET 필름상에 형성하여 유기 색소의 분해 특성을 조사했다. 결과는 표7에 표시한 바와 같이 Ag, Pt, Pd, Rh, Ni, Cu, RuO₂미립자 첨가에 의해 분해 속도가 커지고 있는 것을 알 수 있었다.

귀금속 첨가에 대한 색소 분해율

샘플 No.	Li첨가량(wt%)	TiO2/SiO2(중량비)	귀금속 첨가량(wt%)	20분후 분해율(wt%)
88	10	9	Pt(0.5)	74
89	10	9	Rh(0.5)	72
90	10	9	Pd(0.5)	75
91	10	9	Ag(0.5)	78
92	10	9	Cu(0.5)	76
93	10	9	Ni(0.5)	68
94	10	9	Ru(0.5)	75
95	10	9	－(0)	65

(실시예 14)

실시예 1에서 제조한 Li 첨가 광촉매와 Li 무첨가 광촉매에 대해 형광등, 태양광, 백열 램프, 수은등을 사용하여 담뱃진, 아세트알데히드, 요소, 대장균의 분해 특성을 비교했다. 그 결과 표8에 표시한 바와 같이 Li 첨가 광촉매는 어떤 램프를 사용해도 담뱃진, 아세트알데히드, 요소, 대장균의 분해 특성이 Li 무첨가 광촉매의 3 내지 5배의 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 Li 첨가 촉매는 자외선 램프 뿐만 아니라 생활 환경하에서 사용하는 램프로 충분한 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, Li 이외의 Na, K, Mg, Ca, Sr, Zn을 첨가한 경우도 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

각종 램프에 의한 유기물의 분해 시험 결과

(Li 10 (wt%) 첨가시/Li 무첨가시의 분해율비)

	담뱃진	아세트알데히드	요소	대장균	색소(Acid Red)
형광등	3	3	3	3	3
태양광	5	5	5	5	5
블랙 라이트	5	5	5	5	5
백열 램프	3	3	3	3	3
수은등	4	4	4	4	4

(실시예 15)

실시예 1에서 제조한 Li 첨가 TiO₂분산 SiO₂막은 PET 필름상에 직접 성막하면 광촉매 작용에 의해 기초재의 PET 필름에 손상을 주고 만다. 그래서, 실시예 9에서 제조한 Li 첨가 TiO₂분산 SiO₂막을 코트할 때 PET 필름과의 사이에 SiO₂막을 1층 형성한 필름을 제작했다. 그리고, SiO₂막 내에 광촉매 작용을 실활시키는 성분이 되는 Al, Fe, Zr의 각 초산염을 첨가한 시료 또는 Li 첨가 TiO₂분산 SiO₂막 내에 ATO를 첨가한 시료를 제조하여 각종 시험을 행하였다. 그 결과는 표9에 표시했다.

SiO₂적층막의 색소 분해 시험 및 내구성 시험 결과

(TiO₂/SiO₂＝9, Li(wt%)＝10)

샘플 No.	ATO (wt%)	SiO2(wt%)	첨가 원소 (wt%)	20분후 분해율 (wt%)	10일후의 박리(테이프 시험 결과)	먼지 부착
96	0	무	무	65	유(×)	유
97	20	무	무	82	유(×)	무
98	0	유	무	65	무(×)	유
99	0	유	Al(5)	65	무(○)	유
100	0	유	Fe(5)	66	무(○)	유
101	0	유	Zr(5)	65	무(○)	유
102	20	유	Al(5)	83	무(○)	무
103	20	유	Fe(5)	82	무(○)	무
104	20	유	Fe(5)	82	무(○)	무

결과는 Li 첨가 TiO₂분산 SiO₂막과 PET 필름 사이에 배리어층으로서 SiO₂막을 1층 형성함으로써 장기간 사용해도 막박리를 방지할 수 있었다. 그리고, Al, Fe, Zr을 첨가함으로써 광촉매 활성을 완전히 실활시킬 수 있어 접착 강도를 유지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, ATO 첨가막에서는 대전 방지 효과가 가미되어 먼지 등의 부착도 억제할 수 있고, 유기물의 분해 뿐만 아니라 무기물의 부착도 방지할 수 있어 한층 우수한 오염물 방지 효과를 갖는 필름을 제작할 수 있었다.

전술한 실시예 9 내지 16에 표시한 배합 조성의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 실시예 1 내지 8에 표시한 바와 같은 전동기에 의해 공기류를 발생시키는 기구를 갖는 각종 물품에 이용한 경우의 구체적인 효과를 평가한 결과를 이하에 정리한다. 우선, 처음에 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 공기 유로 내에 설치한 여과 기구에 응용한 경우의 효과에 대해서 정리한다.

실내에 있어서의 대표적인 공기 중의 오염 물질은 담배 연기이다. 담배 연기는 타르 물질이나 그을음류의 미립자가 부유한 것으로, 이들 미립자가 필터상에서 막을 형성하여 축적되어 필터는 서서히 갈색으로 착색되어 오염되기 시작한다. 이 담배 연기에 의한 오염을 평가했다. 송풍량이 5 (㎥/분)인 환기팬의 흡입측인 전방면에 대상 면적이 10 ㎝×10 ㎝인 폴리에스테르 섬유 부직포 필터를 부착해서 고정했다. 이 부직포 부착의 환기팬을 용량이 45,000 (㎤)인 용기 내에 설치하여 밀봉했다. 이 용기 내에는 담배 연기 발생 장치를 함께 설치했다. 이 담배 연기 발생 장치는 착화한 담배의 필터측에 튜브가 부착되어 있고, 이 튜브는 다이어프램 펌프에 연결되어 있다. 이 다이어프램 펌프를 1,800 (㎤/초)의 풍량으로 구동시켜 담배측 튜브 단부를 감압하면 담배의 필터를 통과한 연기가 펌프의 토출측으로부터 배기되어 약 1.5분 사이에 한개의 단배를 연소한다. 이와 같은 구성의 용기 내에서 담배의 연기 발생 장치와 환기팬을 구동하면 환기팬의 배기도 동일한 용기 내에 배출되므로, 용기 내에 충만한 담배 연기는 여러회 부직포 필터부를 통과하게 된다. 5개의 담배를 연속해서 연소시켜 환기팬을 10분간 구동시킨 후에 용기를 개방하여 부직포 필터를 분리해서 시료로 했다. 이 부직포 필터의 섬유 표면에는 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있다. 작성 방법은 실시예 9에서 설명한 바와 같은 방법으로 작성했다. 실시예 9에서는 PET 필름을 대상으로 하고 있으나, 여기서는 SiO₂졸 내에 TiO₂미립자를 분산시킨 용액 내에 초산 리튬을 첨가한 용액 속에 오존 분위기에 의한 표면 산화 처리를 실시한 부직포 필터를 침지하여 1분간 유지한 후, 필터를 끌어 올려 에어 블로우에 의해 불필요한 용액을 비산시킨 후에 120 ℃에서 저압 수은 램프(강도 : 15 mW/㎠)를 조사하면서 5분간 처리하여 막을 경화시켜 섬유 표면에 광촉매 박막을 형성했다. 이 막의 조성은 표1 중의 샘플 2번이다.

이와 같이 해서 작성한 시료에 형광등의 빛을 조사해서 부착된 오염물의 분해도를 평가했다. 평가는 부직포 필터의 색의 변화를 색차계(니혼 덴시끼 고교샤 : Z-1001DP)를 사용해서 행하였다. 광조사전의 오염된 상태의 색차를 100 %로 하고, 담배 연기에 의한 오염물이 부착되기 전의 색차를 0 %로 해서 오염 방지 효과를 평가했다. 비교용으로 SiO₂내에 TiO₂미립자를 분산시키기만 한 샘플 11번과, TiO₂미립자를 함유하지 않은 SiO₂만의 막인 경우의 샘플 12번에 대해서도 마찬가지로 필터 섬유 표면에 박막을 형성시켜 평가했다.

이 결과를 도23과 도24에 도시했다. 도23은 동일한 조건으로 연기의 필터 통과 시험을 행하였을 때의 필터의 오염 상태를 시간이 경과함에 따라 색차에 의해 평가한 결과이다. 무처리 아크릴 섬유에 비교해서 TiO₂이나 SiO₂를 성분으로 하는 유리질의 산화물 광촉매 박막이 부착되어 있는 경우는 약 50% 변색이 빠르고, 즉 약 50% 연기의 포집 효율이 향상하고 있다. 도24는 상기의 조건으로 연기를 흡착해서 누렇게 변색된 필터에 형광등의 빛을 조사해서 광촉매에 의해 부착물을 분해시켜 변색된 필터의 색이 다시 원래의 색조로 복귀하는 정도를 시간의 경과에 따른 색차의 측정에 의해 평가한 결과이다. 도면 중 적산광량은 250 내지 350 (㎚)의 파장의 빛이 조사된 적산값을 표시한다. 도면 중 샘플 12번은 TiO₂을 함유하지 않은 SiO₂만의 경우로서 거의 분해에 의한 탈색 효과가 확인되지 않는다. 샘플 11번과 샘플 2번에는 TiO₂의 양이 동일하게 함유되어 있어 모두 효과가 확인되는데, 샘플 2번은 LiNO₃을 첨가한 본 발명에 의한 처방으로서 탈색의 속도가 크게 개선된 것을 알 수 있다. 특히, 초기에 있어서는 LiNO₃무첨가 경우의 2배 이상의 높은 분해 효율을 얻고 있다. 실제 공기 청정기나 환기팬 등의 경우, 소량의 오염물이 부착됨과 동시에 실내광이 조사되므로 초기적인 분해 속도가 중요해진다. 오염물의 부착량이 많아짐에 따라 빛이 오염물에 차단되어 섬유 표면의 광촉매 박막에 도달하기 어려워지므로 분해 효율도 저하한다. 이로 인해, 오염물이 두껍게 부착되기 전에 분해하는 것이 중요해진다.

실제 환경에서 상기의 장치를 사용한 본 시험과 동일한 수준의 오염량을 필터에 부착시키려면 밀폐한 다다미 6장 넓이의 방(약 20㎡)에서 상기 환기팬을 가동시킨 경우 20개의 담배를 연소시키고 120분간 가동한 후의 오염량에 상당하는 것이었다.

다음에, 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 공기 유로 내에 설치한 여과 기구에 응용한 경우의 탈취 효과에 대해서 검토한 결과를 정리한다. 대표적인 악취 물질로서 암모니아의 제거 작용에 대해서 평가를 행하였다. 상기 담배의 경우와 완전히 동일한 구성으로 검토를 행하였다. 담배의 연기 발생 장치 대신에 일정량의 암모니아 가스를 용기 내부에 주입하고, 용기 내부의 암모니아 가스 농도를 25 (ppm)으로 조정한 다음 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막이 형성된 부직포를 부착한 환기팬을 구동시켰다. 우선, 처음에 연기 포집의 경우와 마찬가지로 유리질의 산화물 광촉매 박막에 의한 암모니아 가스의 흡착 효과를 측정한 결과를 도25에 도시한다. 무처리 아크릴 섬유에서는 1시간 후에도 90 (%) 이상의 암모니아 가스가 잔류하고 있는 데 반해 TiO₂이나 SiO₂를 성분으로 하는 유리질의 산화물 광촉매 박막이 부착되어 있는 경우는 1시간 후에 50 (%) 이하의 농도까지 흡착 제거된 것을 알 수 있다. 연기 뿐만 아니라 암모니아 가스의 포집 효과를 확인할 수 있다.

이 암모니아 가스가 포화되기까지 흡착시킨 후에 용기 내부에 설치한 백열 전구를 점등하여 필터면에 빛이 닿도록 했다. 용기 내의 암모니아 가스 농도를 시간의 경과에 따라 측정하여 암모니아 분해 효과를 평가했다. 이 결과를 도26에 도시한다.

TiO₂을 함유하지 않은 샘플 12번의 필터에서는 거의 농도 변화는 확인되지 않는다. TiO₂을 함유한 11번과 2번은 광조사에 따라 암모니아 가스 농도가 저하하여 분해된 것을 알 수 있는데, 2번은 본 발명에 의한 LiNO₃을 배합함으로써 분해 효율이 크게 개선되어 샘플 11번에 비교해서 약 3배의 분해 효율을 얻을 수 있었다.

상기와 같은 오염 방지 및 탈취 효과는 공기 청정기나 환기팬으로의 응용 사례의 대표적인 예로서 기재했으나, 동일한 기구를 갖는 각종 물품의 필터에서 완전히 동일한 효과를 발휘하는 것은 물론이다.

다음에, 실시예 1 내지 8에 표시한 바와 같은 각종 물품의 외장 부품에 이용한 경우의 구체적인 효과를 평가한 결과를 이하에 정리한다. 시료로서는 가장 일반적으로 외장 부품에 사용하는 사출 성형용 열가소성 ABS 수지(테크노폴리머사 : 터플렉스 451, 백색 착색품)를 사용했다. 5 ㎝×5 ㎝의 판 형상의 성형품을 작성하여 이 표면을 코로나 방전 처리했다. 이 코로나 방전 처리면에 실시예 12에 있어서의 표6에 표시한 샘플 86번 조성의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성시켰다. 비교용으로 SiO₂내에 TiO₂미립자를 분산시키기만 한 표1 중의 샘플 11번과, TiO₂미립자를 함유하지 않은 SiO₂만의 막인 경우의 샘플 12번에 대해서도 마찬가지로 성형판 표면에 박막을 형성시켜 평가했다.

우선, 처음에 전술한 바와 마찬가지로 담배 연기에 의한 오염의 평가를 행하였다. 전술한 부직포 필터의 시험과 완전히 동일한 구성으로 검토를 행하였다. 필터가 배치된 부분의 중앙부에 5 ㎝×5 ㎝의 ABS판을 고정하고, 10개의 담배를 연소시킨 후 120분간 환기팬을 구동시켜 백색의 ABS판을 누렇게 오염시켰다. 이 ABS판을 분리하여 전술한 바와 마찬가지로 각종 조건의 빛을 조사시켜 그 전후의 색차 측정에 의해 제거율을 평가했다. 이 결과를 도27에 도시했다.

이 결과 필터의 경우와 대략 동일한 결과를 얻을 수 있었는데, 부착되는 오염물 자체가 필터의 경우보다 적으므로 절반 이하의 빛의 양으로 동일한 정도의 탈색 효과를 얻을 수 있었다. 또, 샘플 86번은 LiNO₃에 부가해서 ATO도 첨가 성분으로서 배합되어 있어 샘플 11번과 비교해서 약간 더 높은 분해 효율을 얻고 있다.

다음에, 주방 등과 같이 유분을 다용하는 환경에서 물품이 사용되어 유지에 의해 오염된 경우의 오염 방지 효과에 대해서 평가한 결과를 정리한다. 실시예 12의 표6에 표시한 샘플 86번 조성의 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성시킨 5 ㎝×5 ㎝의 유리판에 샐러드 오일을 약 5(㎛)의 두께로 얇게 도포하여 자외선 램프의 빛을 조사시켜 오일의 중량 변화를 시간의 경과에 따라 측정했다. 이 결과를 도28에 도시한다. 이 결과, TiO₂을 함유하지 않은 샘플 12번에서는 거의 중량 변화는 확인되지 않는다. TiO₂을 함유한 11번과 2번은 광조사에 따라 오일이 분해되어 휘산하므로 중량이 저하되는데, 2번은 본 발명에 의한 LiNO₃을 배합함으로써 분해 효율이 크게 개선되어 샘플 11번에 비교해서 약 2배의 분해 효율을 얻을 수 있었다.

이상 일련의 실시예의 경우를 포함하여 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성할 때는 기초 재질과의 밀착성을 향상시키기 위해 각종 방법을 이용할 수 있다. 프라이머를 이용하는 방법으로서는 예를 들어 각종 커플링제를 미리 도포한 후에 광촉매막을 형성하면 효과가 있다.

일예로서는 실란 커플링제나 유기 티탄계 화합물을 들 수 있다.

실란 커플링제의 예로서는 비닐트리스(β메톡시에톡시)실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-(메타크릴록시프로필) 트리메톡시실란, β(3, 4 에폭시시클로헥실) 에틸트리메톡시실란, γ-그리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-그리시독시프로필 메틸디에톡시실란, N-β(아미노에틸) γ-아미노프로필 트리메톡시실란, n-β(아미노에틸) γ-아미노프로필 메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필 트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필 트리메톡시실란, γ-메르캅트프로필 트리메톡시실란 등을 사용할 수 있다.

유기 티탄계 화합물로서는 티탄에스테르, 티탄아실레이트, 티탄킬레이트류를 사용할 수 있고, 특히 테트라-i-프로폭시티탄, 테트라-n-부톡시티탄, 테트라키스(2-에틸헥실리옥시)티탄, 디-i-프로폭시·비스(아세틸아세토나트)티탄, 티타늄-i-프로폭시옥틸렌 그리콜레이트, 티타늄 스테아레이트 등이 효과적이다.

또, 각종 표면 개질 수단을 이용하여 대상물의 표면을 산화 처리하여 수산기나 카르보닐기, 카르복실기 등을 도입하여 본 발명에 의한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 견고하게 결합시키는 방법도 효과가 있다.

구체적으로는 자외선 조사, 전자선 조사, 코로나 방전 처리, 오존 분위기 처리 등의 방법을 들 수 있다. 폴리아미드 수지나 폴리에스테르 수지 등과 같은 비교적 친수성 수지의 경우는 상기와 같은 전처리를 행하지 않고 높은 부착력을 얻을 수 있지만, 폴리올레핀계 수지나 고결정성 수지에 대해서는 이들 전처리를 행하는 것이 효과적이다.

본 발명에 있어서는 광촉매의 활성을 높이기 위한 첨가 성분으로서 Ag이나 Cu를 혼합하면 효과가 있는 것은 전술한 바와 같다. 이들은 동시에 막자체의 전기 절연성을 낮춰 대전 방지 효과를 얻을 수 있는 데다 또한 미생물 번식을 억제하는 효과도 얻을 수 있다. Ag이나 Cu의 이온은 항균성 특히 세균 저항성이 높은 것이 공지되어 있으며, 이들 Ag이나 Cu를 함께 사용한 경우는 빛이 조사되지 않을 때도 미생물의 번식을 억제할 수 있다.

본 발명의 대상으로 하는 응용 범위는 이상 구체적인 예를 들어 설명한 장치에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 원리는 자외선 등의 특정 파장의 전자파를 조사함으로써 무기 폴리머의 고분자화를 촉진할 수 있고, 이 결과 플라스틱류 등의 내열성이 낮은 소재의 표면이라도 TiO₂을 주성분으로 하는 광촉매의 무기질 박막을 형성시키는 점과, 이 TiO₂을 주성분으로 하는 광촉매의 반응 활성도를 각종 성분을 첨가함으로써 수배 높이는 점을 활용하여 열가소성의 범용 플라스틱류로부터 열경화성 플라스틱류나 또는 플라스틱 재료를 도장한 면에 광촉매 기능을 갖게 하는 것으로서 이 원리를 활용하여 종래에는 없는 낮은 내열성 소재 표면에 있어서 종래에는 없는 미약한 광강도로 유기물을 분해시키는 것이다. 또, 막자체의 표면 저항치를 저하시키는 등의 반도체, 도체 미립자를 첨가함으로써 도막 표면의 대전 방지 효과를 얻을 수 있으므로 정전기에 의한 오염물 부착이 적어지고 있다.

본 발명에 의한 상기에 기술한 바와 같은 작용을 지닌 부재를 각종 장치류의 공기가 흐르는 부위에 설치함으로써 부착된 유기물을 효과적으로 분해할 수 있으므로, 공기류를 발생시키거나 또는 그 공기류를 여과시키거나 하는 등의 구조를 구비하는 장치라면 어떤 제품이든지 용이하게 응용할 수 있다.

일예로서는 난방 기구로서 석유팬 히터나 가스팬 히터, 전기 히터류나 각로 등에 응용할 수 있다. 공기 조화기나 제습기 또는 냉풍팬에도 마찬가지로 응용할 수 있다. 또, 가열식이나 초음파식의 가습기에도 응용할 수 있다. 오븐이나 전자 조리기 등의 가열 조리 기구류에도 적용할 수 있다. 헤어 드라이어에도 이용할 수 있다. 또, 냉각팬을 구비하는 장치류에도 이용할 수 있다. 즉, 퍼스널 컴퓨너나 워드 프로세서 등의 각종 컴퓨터류나 브라운관 등의 그들 컴퓨터 기기의 디스플레이류 또는 복사기나 레이저 빔 프린터 등의 전자 사진 기구를 이용하는 장치류, 액정 프로젝터나 슬라이드 투영기 등의 장치류에 부대하고 있는 냉각팬 부분이나 이들 장치의 냉각팬을 이용한 냉각 바람의 통풍에 사용하는 흡기구나 배기구 부분, 그들 흡배기구 부분에 부착한 필터 부분에도 본 발명과 동일한 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성할 수 있어 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 효과에 대해서 이하에 정리한다.

본 발명에서는 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 처리기와 같은 전동기에 의해 공기류를 발생시키는 기구를 내장한 주로 실내 환경에서 사용하는 전기 제품류의 공기가 흐르는 유로나 여과 부분, 외장 부분이나 내장한 조명 기구에 의해 조사되는 부분에 저온 경화형의 고활성 산화물 광촉매 박막을 형성했으므로 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면 크게 나누어 세가지 효과를 얻을 수 있다.

첫째로, 본 발명에서는 종래 공지한 TiO₂등과 같은 산화물 광촉매 박막 내에 Na, Li 등을 함유하는 전기 음성도가 1.6보다 작고 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서 원자가가 2이하인 이온을 첨가함으로써 유기물의 분해 효과가 높아졌다. 그리고, 이에 부가해서 안티몬 첨가 산화 주석 등을 함유하는 전기 친화력이 1.2이상인 금속 산화물 반도체 또는 Ag, Cu, Ni, Pd, Rh, Pt의 금속 미립자를 함께 사용해서 첨가하면 한층 분해 효율이 높아졌다. 이에 따라, 종래의 산화물 광촉매에서는 필요로 하던 자외선 램프 등의 짧은 파장의 빛을 발생하는 기구가 불필요해지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 일반적으로 실내에서 얻을 수 있는 빛으로서 형광등이나 백열 전구, 수은등이나 유리창 너머의 태양광 등의 미약한 빛으로도 유기물을 분해해서 담뱃진이나 수지 등 피지류 등의 부착물에 따른 오염물이 부착되어도 분해해서 오염 방지 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 미약한 빛으로 공기 중에 분산된 유기 아민이나 메르캅탄류 등 각종 악취 원인 물질이 부착되면 이를 분해해서 저악취 또는 무악취의 물질로 분해해 버리므로 실내의 악취를 저감하는 탈취 효과를 얻을 수 있다. 또, 마찬가지로 미약한 빛으로 공기 중에 부유하는 세균, 곰팡이, 꽃가루 등의 각종 미생물류가 부착되면 유기물 분해 작용에 의해 이들 미생물을 사멸 또는 번식을 억제하므로, 산화물 촉매의 박막을 형성한 부재 표면이 청결하게 유지되는 동시에 이들 제품을 사용하는 실내의 공기 중에 부유하는 미생물량을 저감하는 효과를 얻을 수 있다. 종래는 필터나 네트류 등 이들 공기를 여과하는 부품은 교환 부품으로서 취급되는 경우가 많아 오염물이 축적되거나 막히기 시작하면 부품을 취출해서 세정하거나 신품과 교환하는 것이 필요했으나, 본 발명에 의하면 부착된 오염물을 분해하므로 막힘에 도달하기까지의 수명을 연장시킬 수 있어 교환 빈도를 적게 하는 효과가 있다.

각 용도에 있어서의 구체적인 효과의 사례를 이하에 제시한다. 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 처리기의 외측 프레임이나 프레임, 케이스류의 외장 부품에는 모두 실내 조명이나 태양광이 조사되므로 오염되기 어려워 미생물이 번식하기 어려운 청결한 상태를 유지할 수 있게 된다. 또, 이들 물품류에 부설되어 있는 공기 유로 부품이나 공기 유로 내에 있는 필터, 네트류 등의 부품에 대해서도 실내 조명이나 태양광이 조사되도록 설치하면 마찬가지로 오염 방지, 항균 뿐만 아니라 실내의 탈취 효과도 얻을 수 있다.

오염 방지 효과에 대해서는 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기는 본체에 적외선 수광부를 마련하고 리모트 컨트롤러부에 적외선 발신부를 형성하여 원격 조작을 하는 경우가 있는데, 이들 적외선 수발신부에 오염물이 부착되어 신호의 수발신을 방해하는 부적합한 현상을 방지하는 효과도 있다.

일반적으로 실내에서 얻을 수 있는 빛의 강도로 분해가 충분하지 않을 정도로 오염의 부하가 큰 경우나, 실내의 빛이 충분히 닿지 않는 부재에 사용하고 싶은 경우에는 형광등이나 전구 등의 조명 수단을 부설하면 효과를 얻을 수 있다. 또, 그래도 부족한 경우는 수은등이나 메탈할라이드 램프 등의 자외선 발생 수단을 함께 설치하면 높은 분해 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서 본 발명에 의하면 종래보다 분해 효율이 높으므로, 램프류의 점등 시간을 단축하거나 램프류의 출력을 저감할 수 있어 소비 전력을 절약할 수 있는 동시에 램프류의 수명도 연장되어 교환 빈도가 적어지는 효과가 있다.

일예를 들면 주방 쓰레기 처리기로부터 발생하는 다량의 악취 물질의 분해나 주방용 환기팬과 같이 대량으로 식용유가 부착되는 경우나, 식기 세척기나 식기 건조기, 의류 건조기와 같이 밀폐된 통이나 드럼 내부의 청정화 효과를 필요로 하는 경우는 전술한 바와 같은 각종 파장의 광발생 수단을 함께 이용하면 효과가 있다.

둘째로, 본 발명에서는 상기와 같이 광촉매 박막에 안티몬 첨가 산화 주석 등을 함유하는 전기 친화력이 1.2이상인 금속의 산화물 반도체 또는 Ag, Cu, Ni, Pd, Rh, Pt의 금속 미립자를 첨가하므로 막자체의 표면 저항치를 낮게 억제할 수 있다. 이 효과로서 분해에 시간이 걸리는 큰 사이즈의 먼지나 섬유류 또는 분해되지 않는 흙 등의 광물류가 정전기에 의해 부착되는 현상을 억제할 수 있게 된다. 이 작용에 의해 난분해성의 오염물이 표면에 체적되어 광촉매 박막면에 빛이 미치지 않게 되는 현상을 억제할 수 있다.

이 대전 방지 효과는 먼지 등의 부착에 따른 오염 방지 뿐만 아니라 정전기 대전에 의한 전자 회로의 오동작도 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 청소기와 같이 사용 중에 마찰 대전하기 쉬운 물품류에는 효과가 크다.

각 용도에 있어서의 구체적인 효과 사례를 이하에 제시한다. 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 처리기의 외측 프레임이나 프레임, 케이스류의 외장 부품은 특히 흙먼지류가 부착되기 쉬우므로 효과적이다.

세째로, 본 발명에서는 상기와 같은 효과를 갖는 광촉매 박막을 형성할 때 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 함유하는 용액으로부터 작성하고, 그 금속 원자와 유기기의 결합을 파괴시키기 위해 자외선광 등을 포함하는 필요한 특정 파장의 전자파를 조사함으로써 막화하기 위한 반응을 촉진하므로 종래보다 저온에서 박막을 형성할 수 있게 되었다. 이로 인해, 전술한 바와 같은 전기 제품류에 사용하는 ABS, PS, PP, 폴리에스테르 등을 함유하는 범용 플라스틱류나 강판류에 도장하는 유기 도료류의 표면에 대해 기초 소재로 열에 의한 연화, 변형, 기포 발생, 균열 발생, 취화, 강도 저하, 인성 저하 등의 부적합한 현상을 발생시키지 않고 상기 산화물 광촉매 박막을 형성할 수 있게 되었다.

각 용도에 있어서의 구체적인 효과의 사례를 이하에 제시한다. 공기 청정기, 환기팬, 선풍기, 청소기, 의류 건조기, 식기 건조기, 식기 세척기, 주방 쓰레기 처리기의 외측 프레임이나 프레임, 케이스류의 외장 부품에 일반적으로 사용되는 합성 수지의 성형체 또는 도장한 강판류는 종래의 TiO₂등을 주체로 한 산화물 광촉매의 박막 형성 온도인 300 ℃ 이상의 높은 온도에 견딜 수 없었으나, 본 발명에 의하면 이들 부품 표면의 바탕에 열적 손실을 주지 않고 용이하게 막을 형성할 수 있게 된다.

또, 상기의 물품류에 부설되어 있는 공기 유로 부품이나 공기 유로 내에 있는 팬, 블레이드, 필터, 네트류의 부품도 마찬가지로 300 ℃ 이상의 열처리에 견디는 소재로 구성하는 것은 극히 곤란했으나, 본 발명에 의해 용이하게 상기 산화물 광촉매 박막을 형성할 수 있게 되었다.

그 외의 효과로서는 본 발명에 의한 산화물 광촉매 박막은 저온에서 경질의 막을 형성할 수 있으므로, 종래의 플라스틱 성형품 표면에 도장하던 아크릴계 수지 등의 하드 코트의 대체가 되는 효과도 있다. 이에 의해, 종래 하드 코드와 마찬가지로 성형품의 광택을 증가시켜 표면의 손상을 방지할 수 있는 데다 미생물 번식의 억제 효과와 오염 방지 효과, 대전 방지 효과도 얻을 수 있게 된다.

또, 부직포, 직포, 스폰지 등으로 이루어지는 필터류로의 응용의 경우에는 섬유 표면에 형성한 산화물 광촉매 박막은 유리질이므로 표면의 흡착성이나 습윤성이 양호해진다. 이에 따라, 악취의 포집이나 연기 입자의 포집 효율이 향상하는 효과가 있다. SiO₂단독의 박막을 형성해도 동일한 원리로 포집 효율이 개선되며 부착되어 악취나 연기 입자가 섬유 표면을 피복하면 포집 효과가 감소하지만, 본 발명에서는 이 유리질의 막자체가 광촉매성을 갖고 있으므로 섬유 표면은 항상 청정화되어 높은 흡착성을 지닌 바탕면이 계속 노출되므로 효과가 지속된다.

또, 식기 세척기의 경우는 광촉매의 오염 방지 효과를 이용하여 내부에 부착되는 물방울의 접촉 각도를 저감할 수 있다. 이에 의해, 잔류수 총량을 저감할 수 있으므로 식기의 건조 효율을 상승시키는 효과가 있다. 이 효과를 이용해서 이슬이 부착되면 곤란한 용도에도 다양하게 응용할 수 있다.

Claims (32)

1. 전동 송풍기를 구동시켜 발생하는 공기류에 의해, 흡기구로부터 실내의 공기를 취입하여, 통풍로 중에 설치한 필터를 통과시키고, 공기 중에 부유하는 먼지나 오일 입자나 연기, 꽃가루나 각종 미생물류, 혹은 악취 물질 등을 포집하여 청정화한 후에 배기구로부터 배출하는 공기 청정기에 있어서, 구성 부품 중에서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6 보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2 이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 공기 청정기.
2. 전동 송풍기를 구동시켜 발생하는 공기류에 의해 실내측의 흡기구로부터 취입된 공기를 부유하는 먼지나 오일 입자나 연기, 꽃가루나 각종 미생물류, 혹은 악취 물질 등과 함께 실외측의 배기구로부터 실외로 배출하는 환기팬에 있어서, 구성 부품 중에서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 환기팬.
3. 전동기에 의해 날개를 회전시켜 공기류를 발생시키는 선풍기에 있어서, 구성 부품 중에서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 선풍기.
4. 흡입구와 집진실을 연통시키고, 집진실 내의 기압을 전동 송풍기에 의해 감압시킴으로써, 상기 흡입구로부터 취입된 쓰레기나 먼지류를 상기 집진실 내에 포집하고, 쓰레기나 먼지류를 여과한 후에, 공기를 배기구로부터 배출하는 청소기에 있어서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품 표면에, TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2 이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 청소기.
5. 습기를 포함하는 의류를 수납한 건조 드럼 내에, 전동 송풍기에 의해 외부로부터 취입된 공기를 가열용 히터를 이용하여 가열한 후에 송입하고, 의류를 가열시켜 수분을 증발시키고, 이 수분을 포함하는 공기를 배기구로부터 배출, 혹은 열교환기에 의해 수분을 결로시키고, 수분을 제거한 후에 배기구로부터 배출하는 의류 건조기에 있어서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 의류 건조기.
6. 젖은 식기류를 수납한 건조실 내에, 전동 송풍기에 의해 외부로부터 취입된 공기를 가열용 히터를 이용하여 가열한 후에 송입하고, 식기류를 가열시켜 부착된 수분을 증발시키고, 이 수분을 포함하는 공기와 함께 배기구로부터 배출하는 식기 건조기에 있어서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 식기 건조기.
7. 오염된 식기류를 수납한 세척조 내에서, 물을 가열하면서 세정 펌프에 의해 가압하고, 상기 세척조 내에 설치한 회전 가능한 암 노즐로부터 분사시켜 식기류를 세척한 후에 헹굼 동작을 행하고, 이 후에 전동 송풍기에 의해 외기를 흡입하여 송풍 혹은 가열 히터에 의해 온풍화하여 헹굼 동작 후의 고습도의 내부 공기를 치환시키고, 식기류나 세척조 내부에 잔류한 수분을 증발 건조시키는 식기 세척기에 있어서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 식기 세척기.
8. 미생물류를 포함하는 배양 베이스가 설치된 처리조 내에, 젖은 쓰레기를 투입하고, 상기 배양 베이스와 함께 교반 장치를 이용하여 교반시키고, 미생물의 대사 작용에 의해 젖은 쓰레기를 분해시키는 동시에, 분해시에 발생하는 수분을 전동 송풍기를 이용하여 공기와 함께 배출시키는 주방 쓰레기 처리기에 있어서, 실내 조명광 혹은 실외로부터의 태양광에 접촉하는 부품의 표면에 TiO₂미립자가 분산한 도막을 형성하고, 상기 도막 중에 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2이하인 이온을 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 주방 쓰레기 처리기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 산화물 광촉매 박막을 형성하는 부품 소재의 융점 또는 분해 온도가 300 ℃ 이하의 내열 특성인 것을 특징으로 하는 전온 경화형 고활성 산화물 광촉매 막박을 구비한 물품.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 산화물 광촉매 박막을 형성하는 부품의 표면 소재가 유기 고분자, 혹은 무기물 필라나 무기물 섬유를 충전한 유기 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 산화물 광촉매 박막을 형성하는 부품의 소재가 유기 고분자, 혹은 무기물 필라나 무기물 섬유를 충전한 유기 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원소가 Na, Li, K, Mg, Ca, Sr, Zn 중 적어도 한 종류인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TiO 미립자의 크기가 5 내지 20 ㎚인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
14. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TiO₂미립자가 SiO₂중에 분산되어 있으며, TiO₂/SiO₂의 중량비가 9 내지 5인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
15. 제14항에 있어서, 상기 원소의 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작고, 또한 원자가가 2 이하인 이온 첨가량이 0.5 내지 20 wt %인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 저온 경화형 고활성 산화물 박막의 막 두께가 100 내지 500 ㎚인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
17. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화물 광촉매 박막 중에 배합하는 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작고, 원자가가 2 이하인 이온으로 이루어지는 원소에다가, 게다가 적어도 전자 친화력이 1.2 이상인 금속 원소로 구성되는 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 분산하고 있는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
18. 제17항에 있어서, 상기 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 ATO(안티몬 첨가 산화 주석)인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자의 첨가량이 2 내지 50 wt %인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
20. 제14항에 있어서, 상기 산화물 광촉매 박막이 복수층 적층한 구조로 되어 있으며, 표면으로부터 열거하여 제1층에는 SiO₂중에 TiO₂미립자가 분산되어 있으며, 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작은 원소로서, 원자가가 2 이하인 이온을 첨가하고 있는 산화물 광촉매 박막이 형성되어 있으며, 표면으로부터 열거하여 제2층에는 적어도 전자 친화력이 1.2 이상인 금속 원소로 구성되는 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 분산하고 있는 산화물 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 친화력이 1.2 이상인 금속 원소로 구성되는 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 분산하고 있는 상기 산화물 박막에 있어서 산화물 미립자가 Sn, Fe, Cr 중 적어도 한 종류의 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 산화물 반도체를 주체로 하는 산화물 미립자가 ATO(안티몬 첨가 산화 주석)인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
23. 제20항에 있어서, 상기 표면으로부터 열거하여 제2층에는 Al, Zr, Fe로부터 선택된 적어도 한 종류를 첨가한 SiO₂를 주체로 한 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
24. 제23항에 있어서, 상기 표면으로터 열거하여 제1층, 혹은 표면으로부터 열거해 제2층 적어도 어느 하나의 막 중에 ATO를 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
25. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화물 광촉매 박막 중에 배합하는 전기 음성도가 1.6보다 작고, 이온 반경이 0.2 ㎚보다 작고, 원자가가 2 이하인 이온으로 이루어지는 원소에다가 Pt, Rh, Pd, Ag, Cu, Ni 중 적어도 한 종류를 첨가한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
26. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 산화물 광촉매 박막을 형성하는 방법이, 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액으로 형성하는 것이며, 상기 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 갖는 성분을 포함하는 전자파를 조사하고, 상기 유기 금속 화합물의 가수 분해를 촉진하고, 상기 용액 중에 금속 산화물의 프리폴리머를 형성시키는 공정 및 상기 프리폴리머의 용액을 상기 물품류의 표면에 도포하여 건조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
27. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 산화물 광촉매 박막을 형성하는 방법이, 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액으로 형성하는 것이며, 상기 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액을 대상 부재 표면에 도포한 후에 상기 저분자량의 유기 금속 화합물과 물을 포함하는 용액이 습윤 상태에 있는 동안에, 상기 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 갖는 성분을 포함하는 전자파를 조사하고, 상기 유기 금속 화합물의 가수 분해를 촉진하고, 상기 용액 중에 금속 산화물의 프리폴리머를 형성시키는 공정 및 상기 프리폴리머의 용액을 건조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
28. 제26항에 있어서, 상기 유기 금속 화합물의 금속 원자와 유기기와의 결합을 파괴시키기 위해 필요한 특정 파장을 갖는 성분을 포함하는 전자파가 적외선인 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
29. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 광촉매가 TiO₂, SrTiO₃, BaTiO₃, WO₃, SiC 중 어느 한 종류, 혹은 복수 병용한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
30. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 도막 중에 도전성의 미립자를 분산시키고, 상기 도막의 표면 저항치가 10⁹Ω/? 이하이며, 대전 방지 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
31. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막 표면에 빛이 조사되는 위치에 형광관, 혹은 백열 전구를 구비한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.
32. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막 표면에 빛이 조사되는 위치에 적외선 램프를 구비한 것을 특징으로 하는 저온 경화형 고활성 산화물 광촉매 박막을 구비한 물품.