KR20000016856A - 공기정화장치 - Google Patents
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Abstract
광촉매 시트를 갖는 공기 정화 장치로서, 이는 광촉매 층이 도포된 지지 기판을 포함하며, 상기 광촉매 층은 내부에 광촉매 입자가 분포된 소성처리된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 구비하고, 상기 수지와 광촉매 입자 사이에는 미세 보이드가 형성되며, 상기 촉매 시트는 자외선 발생기로부터의 빛을 수용하는 영역에 배치된다.
Description
본 발명은 담배나 유해 가스 또는 미세 유기체(microorganisms)의 냄새와 같은 악취를 제거하거나 감소시키는 것과 같은 공기 정화에 사용되는 공기 투과성 광촉매(photo catalyst)시트를 포함한 공기 정화 장치에 관한 것이다.
잘 알려져 있듯이, 산화 티타늄과 같은 산화 금속 반도체에 자외선광이 조사되면, 가전자대(valency band;價電子帶)에 있는 전자들이 전도대(conduction band) 까지 상승되어 홀(hole)을 생성하며, 산화 금속 반도체의 여기된 표면과 접하고 있는 산소 또는 수분로부터 활성 종(라디칼)(active species(radical))이 생성된다. 상기 활성 종은 표면에 부착된 유기물, 미세 유기체 등을 산화 분해시킨다. 이들 활성 종은 또한 NOx또는 SOx 를 산화시켜 최종 산화물로 만든다.
광촉매와 같은 산화 금속 반도체의 미세 입자를 지지하는 지지 기판을 포함하는 광촉매 시트는, 자외선이 조사되면 담배 냄새와 같은 악취, NOx 및 SOx 와 같은 유해 가스, (새집(new house)에서 발생하는) 휘발성 유기 화합물 및, 주거 공간이나 작업 환경에 존재하는 미세 유기체를 제거하거나 감소시킬수 있는 공기 정화 수단으로서 알려져 있다.
광촉매 입자들은 대개 접합재(binder)에 의해 기판상에 유지되고 있다. 이러한 용도의 접합재는 활성화된 광촉매 입자에 의한 분해를 견뎌낼것이 요망된다. 이러한 관점에서, 여러가지의 제안이 이루어져 왔다. 예를 들어, JP-A-7-171408 은 비닐 에테르-플루오로올레핀 코폴리머 및 비닐 에스테르-플루오로올레핀 코폴리머와 같은 실리콘 수지 또는 플루오로 수지를 접합재로서 사용하는 것을 개시하고 있다.
전술한 광촉매 시트를 포함하는 여러가지 공기 정화 장치가 제안되었으나 (예를 들면, JP-A-3-106420, JP-A-7-251028, JP-A-7-35373, JP-A-7-284523), 이들 장치는 광촉매 입자의 표면 대부분이 작은 면적에서만 공기와 접촉하도록 접합 수지로 커버되므로 공기 정화 효율이 낮게 된다. 이는 공기 정화 장치의 크기 및 비용을 감소시키는데 장해가 되어왔다.
본 발명의 발명자들은 광촉매 시트의 냄새 제거(deodorizing) 성능을 향상시키기 위한 연구를 해왔으며, 그 결과 기판에 대해 폴리테트라플루오로에틸렌 분말과 광촉매 입자를 분산 도포하고 이어서 소성처리(baking;燒成)하여 얻어지는 광촉매 층은 탁월한 냄새 제거 성능을 발휘한다는 것을 알아냈다. 상기 광촉매층의 현미경 관측에 의하면 각각의 광촉매 입자와 주위 접합 수지 사이에는 상호 연결되어 연속 통로를 구성하는 보이드(void) 층이 존재한다. 광촉매 입자와 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 사이의 경계면에 형성되는 보이드는, 폴리테트라플루오로에틸렌과 산화 티타늄의 열 수축에 있어서 현저한 차이를 초래하고, 또한 폴리테트라플루오로에틸렌의 비접착에도 원인을 제공하고 있다. 냉각 및 이어지는 소성처리를 하게 되면 상당 수준의 열 수축 응력이 경계면에서 발생되며 상당한 인장 응력은 계면(界面) 비접착으로 인한 계면 분리를 초래한다.
플루오로수지(예를 들면, 비닐 에테르-플루오로올레핀 코폴리머 또는 비닐 에스테르-플루오로올레핀 코폴리머), 교차 결합제(예를 들면, 이소시아네이트 경화제), 광촉매 입자의 분산체를 기판에 도포하는 단계와 코팅층을 교차결합(JP-A-7- 171408)을 통해 경화처리하는 단계를 포함하는 종래의 광촉매 시트 제조 방법에 따르면, 광촉매 입자와 수지 사이의 경계면에 수축 응력을 발생시켜 보이드를 형성하는 단계에 대하여 전혀 기재되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 냄새 제거 성능이 우수한 광촉매 시트를 포함하고 그 크기 및 비용의 감소에 있어서 실용적인 공기 정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 광촉매 시트를 갖는 공기 정화 장치로서, 광촉매 층이 도포된 지지 기판을 포함하며, 상기 광촉매 층은 내부에 광촉매 입자가 분포된 소성처리된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 구비하고, 상기 수지와 광촉매 입자 사이에는 미세 보이드가 형성되며, 상기 촉매 시트는 자외선 발생기로부터의 빛을 수용하는 영역에 배치되는, 공기 정화 장치를 제공한다.
광촉매 시트는 활성 탄소와, 제올라이트와, 구리 카르복시메틸셀룰로스중 하나 이상을 포함하는 탈취 시트를 구비한 적층체일수 있다. 상기 광촉매 시트는 자외선 발생기로부터의 빛을 수용하는 영역에 만곡 형태 또는 절첩 형태로 배치되는 메쉬 또는 천공 지지 기판을 포함하는 공기 투과성 시트일수 있다. 광촉매층의 보이드 체적은 통상 7 % 이상이다.
도 1 은 본 발명에 사용된 광촉매 시트의 단면도.
도 2a 는 본 발명에 사용된 공기 투과성 광촉매 시트의 평면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 b-b 선상에서 취한 단면도.
도 3a 는 본 발명의 공기 정화 장치의 예를 도시하는 평면도이고, 도 3b 는 도 3a 의 b-b 선상에서 취한 단면도.
도 4a 는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 다른 예를 도시하는 평면도이고, 도 4b 는 도 4a 의 b-b 선상에서 취한 단면도.
도 5a 내지 도 5d 및 도 6a 내지 도 6d 는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 다른 예를 도시하는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광촉매 시트 2 : UV 발생기
11 : 기판 12 : 광촉매 층
31 : 반사판
본 발명에 따르면, 공기는 광촉매 시트내의 자외선 활성형(UV-activated) 광촉매 입자의 거의 모든 표면적과 접촉되며 광촉매 입자와 접합재 수지 사이에 형성된 미세 보이드 통로를 통과한다. 따라서, 활성화된 광촉매 입자의 산화 탈취 성능은 향상된 공기 정화 효율을 달성하도록 최대화될수 있다. 또한, 광촉매 입자는 그 서비스 수명 중에 안정하게 유지되고, 거의 분해될수 없는 접합제 수지로 둘러싸인다. 그러므로, 본 발명의 공기 정화 장치는 연장된 기간동안 고효율로 공기를 계속 정화한다.
도 1 은 본 발명에 사용된 광촉매 시트(1)의 단면도이다. 광촉매 시트(1)는 지지 기판(11)과 이 기판(11)상에 제공되는 한쌍의 광촉매 층(12)으로 이루어진다. 광촉매 층(12)은 내부에 광촉매 입자가 분산된 소결(sintered) 폴리테트라플루오로에틸렌 수지로 구성된 소성 층(baked layer)이다. 수지와 광촉매 입자 사이에는 미세 보이드가 형성되며, 소결 폴리테트라플루오로에틸렌 입자들 사이의 틈새는, 상호 연결되어 연속적인 공기 통로를 형성하는 여러개의 보이드를 포함하는 구조를 형성하도록 미세 보이드의 층에 결합된다.
폴리테트라플루오로에틸렌 수지와 광촉매 입자 사이에 형성된 보이드는 수 나노미터에서부터 수 미크론까지의 아주 작은 두께를 갖는다. 이들 보이드는 폴리테트라플루오로에틸렌의 반수성(water repellency)으로 인하여 물 등이 통과하지 못하지만, 공기는 충분히 투과할수 있다.
도 2a 는 본 발명에 사용된 공기 투과성 광촉매 시트의 평면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 b-b 선상에서 취한 단면도이다. 도 2a 와 도 2b 에서 도면부호 11 은 메쉬 기판(예를 들면, 평면 직조의 유리 섬유)이며, 도면부호 12 는 기판(11)에 제공된 광촉매 층이다. 전술했듯이, 광촉매 층(12)은 내부에 광촉매 입자가 분포된 소결 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 소성층이며, 상기 수지와 광촉매 입자 사이에는 미세 보이드가 형성되어 있다. 소결 폴리테트라플루오로에틸렌 사이의 갭은 공기의 연속 통로를 제공하도록 미세 보이드의 층에 연결된다.
광촉매 시트는 폴리테트라플루오로에틸렌 분말, 광촉매 입자, 분산 매체(예, 물)로 구성되는 분산체로 지지 기판을 코팅하고, 상기 코팅 층을 가열하여 분산 매체를 증발시키며, 상기 코팅층을 330 °C 이상의 소성온도에서 소성처리하여 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을 소결시키므로써 제조될수 있다. 냉각 및 이어지는 소성처리를 하고 나면, 수지의 열 수축이 광촉매 입자의 열 수축보다 크고 더구나 수지가 광촉매 입자에 부착되지 않으므로, 광촉매 입자와 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 사이에 보이드 층이 형성된다.
소성처리중에 폴리테트라플루오로에틸렌은 높은 용융 점성(108포아즈(poise) 이상)을 가지므로 흐르지 않고 그 특정 형상을 유지한다. 소결처리가 일체의 압력 적용없이 이루어지므로, 보이드는 충분히 소결 폴리테트라플루오로에틸렌 입자 사이에 잔류한다. 그 결과 얻어지는 광촉매 층은 많은 보이드를 구비한 공기 투과성 구조를 갖는다. 소성처리는 일반적으로 330 내지 400。C 의 온도, 특히 360 내지 380。C 의 온도에서 2 내지 3 분 동안 이루어진다.
폴리테트라플루오로에틸렌 분말은 대개 0.1 내지 1 ㎛ 의 입자 크기를 가진다. 에멀션 중합(emulsion polymerization)에 의해 제조되는 시판중인 폴리테트라플루오로에틸렌 분말이 사용될수도 있다.
광촉매 입자는 대개 200 ㎚ 이하의, 바람직하게는 50 ㎚ 이하의 입자 크기를 갖는다. 광촉매 입자의 크기의 하한치는 일반적으로 프라이머리 입자 크기로 5 ㎚ 이다.
광촉매 층은 7 % 이상의, 특히 10 % 이상의 보이드 체적을 갖는 것이 바람직하다. 전술한 보이드 체적(x)은 다음 식으로 표현된다 :
x = 1 - [w / (vρ)]
여기서 ρ 는 광촉매층의 실제 비중이며, v 는 광촉매층의 체적이고, w 는 광촉매층의 중량이다.
전술한 가열 및 냉각의 조건 및 광촉매 입자를 적절히 선택하므로써 소정의 보이드 체적이 제공될수 있다.
보이드 체적이 7 % 이하이면, 여러개의 보이드를 포함하는 구조를 통해 공기와 광촉매 입자의 접촉을 향상시키는 효과가 저하된다. 그러나, 광촉매 층의 기계적 강도 측면에서 보이드 체적은 30 % 를 넘지 않는 것이 바람직하다.
광촉매 층의 두께는 통상 3 내지 30 ㎛ 이다. 두께가 3 ㎛ 보다 얇으면, 광촉매 층의 감소된 체적이 공기 정화 효율을 저하시킨다. 두께가 30 ㎛ 를 초과하면, 가스 분산 효율이 저하되므로 필요할 것으로 기대되는 두께 이상의 두께를 제공할 필요가 있다.
분산체내의 광촉매 입자의 함량은 광촉매 층의 중량(즉, 고체 성분의 전체 중량)에 기초할때 통상 5 내지 60 중량 % 이며, 양호하게는 30 내지 50 중량 % 이다. 분산체가 지나치게 높은 광촉매 입자 함량을 가지면, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지에 의한 광촉매 입자 사이의 접합 강도는 불충분할 것이다.
본 발명에 사용될수 있는 광촉매는 산화 티타늄, 티탄 스트론튬, 산화 텅스텐, 산화 아연, 산화 주석, 황화 카드뮴을 포함한다. 최상의 광촉매 활성을 갖는 아나타제(anatase;백색안료 또는 예추석)형 산화 티타늄이 특히 바람직하다. 광촉매 입자의 활성을 증진시키기 위해 광촉매 입자상에 알칼리 금속이 포함될수 있다.
소성처리시의 변형에 대한 열저항을 갖는 기판이 본 발명에 사용될수 있다. 유용한 기판의 예가 되는 기판에는, 알루미늄 박(foil) 및 스테인레스 스틸 박과 같은 금속박과; 세라믹판이나 유리판과 같은 무기 판(inorganic plate)과; 폴리이미드 막이나 폴리테트라플루오로에틸렌 막과 같은 내열성 플라스틱 막과; 유리섬유나 폴리아미드 섬유가 함침된 내열 플라스틱(예:폴리테트라플루오로에틸렌) 재질의 직조 섬유와; 유리 섬유, 세라믹 섬유, 금속 섬유, 탄소 섬유 또는 그 혼합물로 이루어진 펠트(felt)형 제품및; 유리 섬유, 세라믹 섬유, 금속 섬유, 탄소 섬유 또는 그 혼합물로 이루어진 망(net)형태 제품이 포함된다.
공기 투과형 광촉매 시트용으로 사용될 메쉬 또는 천공 기판은 가요성, 내열성, 소성 강도(strength for withstanding the baking)에 대한 요건이 충족되는 한 특별히 제한되지 않는다. 유용한 기판의 예로는 예를 들어 알루미늄 네트와 같은 금속 네트이거나, 예를 들어 폴리이미드나 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 내열 플라스틱 재질의 펀칭가공된 시트, 또는 예를 들어 유리 섬유나 폴리아미드 섬유와 같은 내열성 유기 또는 무기 섬유 재질의 직물이 있다.
상기 분산체는 롤 코팅, 딥(dip) 코팅, 스프레이 코팅, 브러쉬 코팅, 캐스팅 등의 코팅 방법에 의해 기판에 도포된다. 분산체내의 고체 성분의 농도는 대개 40 내지 60 중량 % 이며, 본 발명에 따라 변화된다. 원한다면, 상기 분산체는 소성 층의 보이드 체적을 증가시키기 위한 첨가물과, 강도를 증대시키기 위한 첨가물과, 소성처리 온도를 견딜수 있는 가스 흡수제를 20 중량 % 이하의 양으로 포함할수 있다.
상기 광촉매 시트는 단독으로 사용되거나 아니면, 주로 활성 탄소, 제올라이트 및 구리 카르복시메틸셀룰로스중 하나 이상을 포함하는 냄새제거 시트와의 적층체로서 사용될수 있다. 또한, 활성 탄소 입자, 제올라이트 입자 및, 실리카겔 입자중 하나 이상을 광촉매 입자와 함께 광촉매 시트내에 합체시킬수 있다.
도 3a 는 본 발명의 공기 정화 장치의 예를 도시하는 도면이며, 도 3b 는 도 3a 를 b-b 선상에서 취한 단면도이다. 도시된 공기 정화 장치는 장착부(3)에 수평으로 고정되는 UV-발생기(2)와, UV-발생기(2)의 각 측부상에 수직하게 세팅되는 광촉매 시트(1)를 구비한다. 상기 UV-발생기(2)는 불가시광 청색 램프(blacklight blue lamp), 형광 램프, 할로겐 램프, 제논 플래쉬 램프, 수은 램프, 살균 램프와 같이, 400 ㎚ 이하의 파장을 갖는 UV 광을 발생시키는 것이다. 광촉매 시트(1)는 증대된 표면적을 제공하도록 절첩되거나 주름잡힌다. 증대된 표면적은 또한 절첩식 광촉매 시트(1) 대신에 광촉매 시트로 만들어진 벌집모양 구조를 사용하여 얻어질수 있다.
광촉매 시트(1)는 UV-발생기로부터 방출된 자외선이 효과적으로 조사될수 있도록 UV-발생기의 부근에 세팅된다. 예를 들어, 도 4a (평면도) 와 도 4b (도 4A 의 b-b 선상에서 취한 단면도)에 도시되어 있듯이, UV 램프(2)는 장착대(3)상에 수직하게 놓이며, 주름형 광촉매 시트(1)는 UV 램프(2)를 둘러싸도록 장착대(3) 상에 수직하게 세팅된다. 필요하다면, 반사경이 세팅될수 있다.
공기가 확산되어 광촉매 입자와 수지 접합제 사이의 보이드를 통과하므로, 공기는 공기내의 탈취성 성분이 활성 광촉매 입자에 의해 산화 및 냄새제거될수 있도록 광촉매 입자의 넓은 표면적과 접촉된다. 거의 분해될수 없으므로, 광촉매 입자를 지지하는 접합제 수지인 폴리테트라플루오로에틸렌은 오랫동안 광촉매 입자를 안정하게 둘러싸면서 그 형상을 유지할수 있다. 따라서, 상기 시트는 오랜 기간동안 공기내의 탈취성 성분을 산화 분해시킬수 있다.
도 5 와 도 6 은 본 발명의 공기 정화 장치의 다른 예의 측면도 및 사시도이며, 여기서, 자외선 발생기(2) 로부터의 빛을 수용하는 영역내에 세팅되는 공기 투과성 광촉매 시트(1)는 원형 실린더, 타원형 실린더, 원호, 소용돌이(느슨한 롤), 우산, 주름, 웨이브, 나선 형등의 형태로 성형되어 공기 입구와 출구에 필터와 팬을 구비하는 케이스내로 진입된다. 이들 도면에서의 화살표는 공기 정화 장치가 효과적인 공기의 흐름을 도시한다.
특히, 도 5a 에 도시된 장치는 공기 투과성 광촉매 시트(1)로 형성된 두개의 동심 실린더를 구비하며, 그 중심에는 UV 램프(2)를 구비하고 있어서 각각의 시트에 대해 UV 광이 일정 거리 이격되어 균일하게 조사된다. 이러한 구조는 콤팩트한 공기 정화 장치용으로 적합하다. 외측 실린더를 알루미늄판으로 만들어진 원통형의 반사거울로 둘러싸므로써 각 시트의 외부는 공기 정화용으로 사용될수 있다. 이러한 구조는 UV 램프에 평행한 공기 유동 및 이 램프에 대해 수직한 공기 유동에 있어서 효과적이다.
도 5b 에 도시된 장치는 타원형 실린더 형태 형상을 가지며 U자형의 UV 램프 또는 두개의 평행한 UV 램프를 내포하는 공기 투과성의 광촉매 시트(1)를 구비하고, 여기서 상기 타원의 초점은 램프의 축과 일치한다. 이러한 구조는 콤팩트한 공기 정화 장치용으로 실용적이다. 상기 시트(1)의 외부는 예를 들어 알루미늄 판으로 만들어진 원통형 반사경에 의해 실린더를 둘러싸므로써 공기 정화용으로 사용될수 있다. 이러한 구조는 UV 램프에 대해 평행하거나 수직한 공기 유동에 대해 효과적이다. 원통형 시트의 일단부에 고정되는 U형 UV 램프는 광촉매 시트의 교환 및 정화에 있어서 유리하다.
도 5c 에 도시된 장치는 반사판(31)과, 이 반사판(31)상에 고정된 UV 램프(2)및, 이 UV 램프(2) 위에 원호형상으로 상이한 곡률로 배치된 두개의 공기 투과성 광촉매 시트(1)를 포함한다.
도 5d 에 도시된 장치는 UV 램프(2) 주위에 느슨하게 감겨진 공기 투과성 광촉매 시트(1)를 구비한다. 이 구조에 따르면, 도 5a 에 도시된 구조에 의해 발현되는 성능과 동일한 성능이 단일 시트의 사용으로 얻어질수 있다.
도 6a 에 도시된 장치는 그 각각이 우산형태를 가지며 UV 램프(2) 주위에 끼워지게 되어 있는 다수의 공기 투과성 광촉매 시트(1)를 포함한다. 램프에 평행한 공기 유동은 여러 단계를 통해 정화될수 있다.
도 6b 에 도시된 장치는 편평 구조를 만들도록 주름접혀서 UV 램프(2)상에 세팅되는 공기 투과성 광촉매 시트(1)를 구비하며, 태양 광선과 조합하여 사용될수 있다. 도 5c 에 도시된 것과 동일한 방식으로 반사판이 제공될수 있다.
도 6c 에 도시된 장치는 UV 램프(2)상에 세팅된 주름잡힌 공기 투과형 광촉매 시트(1)를 구비한다. 이 구조는 편평하므로, 도 6b 의 장치와 마찬가지로 태양광선과 조합하여 사용될수 있다. 도 5c 에서와 동일한 방식으로 반사판이 제공될수 있다.
도 6d 에 도시된 장치는 나선의 축선에 UV 램프(2)를 갖는 나선 계단 형상을 갖는 공기 투과성 광촉매 시트(1)를 구비한다. 램프에 평행한 공기 유동은 여러 단계를 통해 정화될수 있다.
본 발명에 따른 공기 정화 장치는 담배 냄새와 같은 나쁜 냄새, NOx 및 SOx 와 같은 유해 가스, (새집에서 발생되는) 휘발성 유기 화합물 및 주거 공간이나 작업 환경에서의 미세 유기체를 제거하거나 감소시키는데 적합하다.
본 발명의 공기 정화 장치는 광촉매 층의 연속적인 보이드 구조 때문에 공기 정화에 있어서 높은 효율을 달성한다. 특히, 적절한 형상의 공기 투과성 광촉매 시트를 갖는 도 5 및 도 6 에 도시된 장치는 다음과 같은 장점을 제공한다 : (1) 상기 공기 투과성 광촉매 시트는 공기가 장치를 통과하면서 광촉매와 여러번 접촉되는 구조를 제공하도록 형상을 갖는다. (2) 공기는 공기 투과성 광촉매 시트의 메쉬를 통과하면서 교반된다. (3) 반사경이 제공되는 경우에는, 자외선 발생기를 향하는 측과 반대측이 되는 공기 투과성 광촉매 층의 뒤쪽이 반사광에 의해 활성화되며, 그로 인해 시트를 통과하는 공기가 다시 시트의 뒤쪽에 의해 처리된다. (4) 상기 구조는 두개의 공기 유동 방향중 어느 한 방향과 대치되므로 공기 정화에 있어서 높은 효율을 달성하도록 자외선 발생기를 세팅하기 위한 설계 자유도를 갖는다. 광촉매 시트 성형의 자유도와 설계 자유도를 조합하게 되면 콤팩트하고 저렴한 공기 정화 수단이 제공된다.
본 발명은 이제 실시예를 통해 보다 상세히 설명될 것이지만 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
7 ㎛ 의 두께와 12.2 % 의 보이드 체적을 갖는 광촉매 층을 포함하는 광촉매 시트를 얻기 위해, 60 ㎛ 두께의 알루미늄박으로 만들어진 시트가, 산화 티타늄을 40 중량 % 함유하는 폴리테트라플루오로에틸렌 분말(입자 크기: 0.3 ㎛ ; 비중: 2.20)의 수성 분산체로 딥 코팅되고, 100。C 에서 건조되며, 390。C 에서 2분간 소성 처리되었다. 광촉매 시트로부터 폭 10 ㎝, 길이 100 ㎝ 의 피스(piece)가 절단되어 10 ×10 ㎝ 의 크기를 갖도록 주름형성되었다. 주름진 피스는 공기 정화 장치를 제조하도록 불가시 청색광의 각 측부상에 광으로부터 3 ㎝ 이격되어 세팅되었다.
이렇게 얻어진 공기 정화 장치는 악취가 항상 배어있는 여덟개의 일반적인 일본 집의 화장실(플로어 공간 : 대략 0.9 m × 1.8 m) 에 배치되었다. 악취는 설치후 하루가 지난후 여섯개의 화장실에서 제거되었고, 두개의 화장실에서는 설치후 이틀이 지나서 제거되었다.
실시예 2
광촉매 시트는 알루미늄박을 0.6 ㎜ 의 두께와 30 g/㎡ 의 기초중량을 갖는 탄소섬유 펠트로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방식으로 준비되었다. 주로 구리 카르복시메틸셀룰로스를 포함하는 시판중인 냄새제거 시트 (코진 가부시키 가이샤에서 제조한 클린 스카이)를 광촉매 시트상에 적층하였다. 이 적층 시트로부터 폭 10 ㎝, 길이 100 ㎝ 의 피스를 절단해내어 10 ㎝ × 10 ㎝ 의 크기로 주름형성하였다. 주름진 피스의 각 단부에는 후크가 부착되었다. 주름진 피스를 사용하여 실시예 1 에서와 마찬가지로 공기 정화 장치가 조립되었고 이를 항상 불쾌한 냄새가 차있는 화학약품 보관소(플로어 공간 : 대략 0.9 m × 0.9 m) 에 설치하였다. 불쾌한 냄새는 설치후 다섯시간이 지나서 제거되었다.
비교예 1
폴리테트라플루오로에틸렌을 104포아즈의 용융 점성을 갖는 페르플루오로알킬 비닐 에테르-테트라플루오로에틸렌 코폴리머로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 공기 정화 장치가 준비되었다. 광촉매 층의 보이드 체적은 1 % 였다. 공기 정화 장치는 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 화장실에서 테스트되었으나, 만족할만한 냄새제거 효과를 보지 못했다.
실시예 3
광촉매 시트의 광촉매층이 3.1 % 의 보이드 체적과 7 ㎛ 의 두께를 가진 것을 제외하고는 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 공기 정화 장치가 준비되었다. 이 장치가 실시예 1 에서와 마찬가지의 방식으로 테스트되었을때, 달성되는 냄새제거 효율은 실시예 1 에서의 효율보다 낮지만, 비교예 1 보다는 만족스러웠다.
비교예 1 의 공기 정화 장치의 냄새제거 성능이 실시예 1 내지 3 의 냄새제거 성능에 비해 떨어지는 것은, 페르플루오로알킬 비닐 에테르-테트라플루오로에틸렌 코폴리머가 소성처리시에 광촉매 입자에 용융접합되어 광촉매 입자의 표면적의 대부분을 커버하고, 또한 코폴리머가 그 낮은 용융 점성으로 인하여 소성처리되는 동안에 그 분말화된 형태를 거의 유지하지 못하여 소결 입자간에 공간을 거의 남기지 않기 때문이다.
실시예 4
0.55 ㎜ 두께의 공기 투과성 광촉매 시트를 얻기 위하여, 평면 직조된 유리 섬유 직물(섬유 두께:0.5 ㎜ ; 메쉬 크기: 2.5 ㎜×2.5㎜; 다공성: 대략 30 % ) 이 실시예 1 에서 사용된 것과 동일한 분산체로 코팅되고, 함수분을 제거하기 위해 110。C 에서 60 초간 건조된 후, 370。C 에서 100 초 동안 소성처리 되었다. 직물에 접착된 산화 티타늄 입자의 양은 90 g/㎡ 였다.
비교예 2
분산체의 폴리테트라플루오로에틸렌을 페르플루오로알킬 비닐 에테르-테트라 플루오로에틸렌 코폴리머로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 4 에서와 동일한 방식으로 공기 투과성 광촉매 시트가 준비되었다. 실시예 4 와 비교예 2 에서 얻어진 공기 투과성 광촉매 시트 각각으로부터 폭 200 ㎜, 길이 300 ㎜ 의 피스가 절단되었다. 2 ㎥ 체적의 밀폐된 용기(container)내에 불가시광선(10 W)이 놓여지고, 상기 시트의 절단 피스가 구부러져 원호를 이루며, 공기 정화 장치를 만들도록 상기 불가시광선 위에 대략 10 ㎝ 이격되어 세팅된다. 상기 용기는 10 ppm 농도의 아세탈디하이드로 충진되며, 불가시광선이 켜졌다. 시트에 대한 UV 의 강도는 1 mW/㎠ 였다. 180 분이 지난후, 용기내의 알데히드 농도를 가스 크로마토그래피에 의해 측정하였다. 그 결과, 실시예 4 의 공기 정화 장치를 갖는 용기내의 농도는 3 ppm 으로 감소된 반면에, 비교예 2 의 공기 정화 장치를 갖는 용기내의 농도는 실시예 4 의 농도의 대략 3 배 정도로 높았다.
본 발명이 그 특정 예를 참조하여 설명되었으나, 당업자라면 그 취지 및 범주를 벗어나지 않고서 수정 및 변경이 가능함을 이해할 것이다.
Claims (8)
- 광촉매 시트를 갖는 공기 정화 장치로서, 광촉매 층이 도포된 지지 기판을 포함하며, 상기 광촉매 층은 내부에 광촉매 입자가 분포된 소성처리된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 구비하고, 상기 수지와 광촉매 입자 사이에는 미세 보이드가 형성되며, 상기 촉매 시트는 자외선 발생기로부터의 빛을 수용하는 영역에 배치되는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 시트 상에는 주로 활성 탄소, 제올라이트, 구리 카르복시메틸셀룰로스중 하나 이상으로 구성된 냄새제거 시트가 적층되는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 시트는 그위에 상기 광촉매층이 적층되는 메쉬 또는 천공 지지 기판을 포함하는 만곡형 또는 절첩형의 공기 투과성 시트인 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매층은 7 % 이상의 보이드 체적을 갖는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 층은 5 내지 60 중량 % 의 광촉매 입자를 내포하는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매층은 3 내지 30 ㎛ 의 두께를 갖는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 입자는 산화 티타늄, 티탄 스트론튬, 산화 텅스텐, 산화 아연, 산화 주석, 황화 카드뮴으로 구성되는 그룹에서 선택되는 공기 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 입자는 아나타제형 산화 티타늄 입자인 공기 정화 장치.
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