KR20010020081A - 광촉매 펄프 조성물, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 발포체, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포체를 이용한 광촉매 펄프 발포성형체 그리고 상기 광촉 - Google Patents

광촉매 펄프 조성물, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 발포체, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포체를 이용한 광촉매 펄프 발포성형체 그리고 상기 광촉 Download PDF

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Abstract

여과재, 포장재료, 건자재 등 각종 광범위한 용도의 항균 및 악취 분해, 유해물질의 산화분해 효과를 갖고, 또 대기처리, 수처리, 토양처리에도 이용되어 유효하고, 동시에 산화티탄의 광촉매 활성효과 그 자체를 향상시킨다.
산화티탄 5-60중량에, 수분함량을 3중량이내로 하고 평균섬유직경이 5-300μm, 평균섬유길이가 0.1-70mm인 펄프 및/또는 종이 40-95중량의 비율로 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 조성물, 상기 배합 산화티탄, 펄프 및/또는 종이의 총중량에 대하여 25-100중량의 열가소성 수지를 배합한 광촉매 펄프 조성물.
이 광촉매 펄프 조성물에 발포제를 배합하여 광촉매 펄프 발포체를 얻는다.

Description

광촉매 펄프 조성물, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 발포체, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포체를 이용한 광촉매 펄프 발포성형체 그리고 상기 광촉매 펄프 조성물, 상기 광촉매 펄프 발포체, 상기 광촉매 펄프 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포성형체의 제조방법 그리고 상기 광촉매 펄프 조성물의 제조장치{PHOTOCATALYTIC PULP COMPOSITION, PHOTOCATALYTIC PULP FOAM USING SAID PHOTOCATALYTIC PULP COMPOSITION, MOLDED PHOTOCATALYTIC PULP USING SAID PHOTOCATALYTIC PULP COMPOSITION AND MOLDED PHOTOCATALYTIC PULP FOAM USING SAID PHOTOCATALYTIC PULP FOAM AS WELL AS PROCESS FOR PRODUCING SAID PHOTOCATALYTIC PULP COMPOSITION, SAID PHOTOCATALYTIC PULP FOAM, SAID MOLDED PHOTOCATALYTIC PULP AND SAID MOLDED PHOTOCATALYTIC PULP FOAM AND APPARATUS FOR PRODUCING SAID PHOTOCATALYTIC PULP COMPOSITION}
본 발명은 펄프 및/또는 종이, 및 폐지, 바람직하게는 신문폐지를 주요 성형소재로 한 광촉매 활성효과를 갖는 광촉매 펄프 조성물 및 그 제조방법 및 장치, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 발포체 및 그 제조방법, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 조성지 등과 같은 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포체를 이용한 광촉매 펄프 발포성형체의 제조방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 펄프 및/또는 종이에 산화티탄을 흡착시키거나 혹은 이것에 산화티탄을 가하고, 바람직하게는 DIP공정을 거친 신문폐지를 예를 들면 초지(抄紙)공정에서 적층하고, 혹은 별도 건조하고, 폐지 회수지로 한 것을 접착제에 의해 적층하여 산화티탄의 광촉매성, 즉 탈취, 항균 등, 자외선에 의해 활성화되고, 유기물, 암모니아, NOx, SOx 등을 산화분해하는 성질을 향상 내지 유효하게 발휘시킬 수 있는 탈취, 항균성을 갖는 여과재, 장지, 미닫이문종이, 벽지, 블라인드, 판넬, 램프 쉐이드, 침대시트, 커튼, 카페트, 소파 및 소파 시트 소재 등의 가구, 건자재 및 일반포장재료, 그리고 플렉시블 복합포장재료, 및 방미용 특수포장재료, 자동차의 내장재, 가전제품의 표장재 등, 그리고 기타 일용품 등의 각종 성형품의 원료 및 제품, 그리고 필름, 시트, 접착제 또는 접착수지층, 다양한 코팅재 또는 코팅수지막, 혹은 도료 또는 도장수지막으로서 각종 용도에 널리 적용할 수 있는 광촉매활성효과를 갖는 광촉매조성물 및 그 다용도 물품을 제공하는 것이다.
종래, 이런 종류의 산화티탄은 탈취 필터로 사용되고, 또 코팅제로서 제공되어 왔고, 대상물에 도포건조하여 피막을 형성하고, 표면의 오염방지효과, 항균효과를 얻기 위해 이용되고 있다.
그러나, 이들 종래품은 코팅한 것 혹은 섬유와 섬유 사이의 간격에 침입한 것에서는 반응속도도 빠르고, 또 반응 종료가 현저히 느린 불리한 결과를 갖는 것이었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하고, 포장재료, 건자재, 여과재 등 각종 광범위한 용도의 항균, 항미, 오염방지 및 악취 분해, 탈취처리, 유해물질의 산화분해 효과를 갖는 광촉매 펄프 조성물, 또 대기처리, 수처리, 토양처리에도 이용되어 유효한 광촉매 펄프 조성물을 제공하고, 산화티탄의 광촉매 활성효과 그 자체를 향상시키는 것이 가능한 광촉매성을 갖는 광촉매 펄프 조성물 및 그 제조방법 및 장치, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 발포체 및 그 제조방법, 상기 광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 성형체 및 상기 광촉매 펄프 발포체를 이용한 광촉매 펄프 발포성형체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 광촉매 펄프 조성물의 주사현미경에 의한 표면을 나타낸 사진이고, 여기서 (A)는 배율×200, (B)는 배율×750이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 광촉매 펄프 조성지의 주사현미경에 의한 표면 및 단면을 나타낸 사진이고, 여기서 (A)는 표면을 나타내는 것으로서 배율×750, (B)는 단면을 나타내는 것으로서 배율×200이다.
도 3은 본 발명의 판지상 건식 펄프의 섬유분할 분해공정에 사용하는 충격마쇄장치의 개요 구성을 모식적으로 나타내는 부분 종단면도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 3의 섬유분할 분해공정의 충격마쇄작용을 설명하기 위한 모식적 정면도이다.
도 6은 본 발명의 섬유분할 분해공정에 사용하는 충격마쇄수단의 사용예를 나타내는 개략도이다.
[부호의 설명]
130 : 세퍼레이터 131 : 고정원반
132 : 공급투입구 133 : 고정단판
134 : 고정핀 135 : 외주측판
141 : 가동원반 142 : 회전횡축
143 : 베어링 144 : 가동핀
151 : 스크린 152 : 배출구
153 : 취출구 154 : 플랜지
155 : 처리공간 156 : 배출공간
157 : 블로워 235 : 연통관
236 : 배관 237 : 분기관
238 : 양방향 밸브 240 : 회수탱크
250 : 회수탱크
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광촉매 펄프 조성물은 산화티탄 5-60중량, 바람직하게는 20-50중량에 수분함유량 3중량이내로 하고 평균섬유직경 5-300μm, 평균섬유길이 0.1-70mm의 펄프 및/또는 종이 40-95중량, 바람직하게는 80-50중량의 비율로 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다(청구항 1, 청구항 14).
또, 본 발명의 다른 광촉매 펄프 조성물은 열가소성 수지를 배합하여 형성할 수도 있다(청구항 2).
열가소성 수지를 배합함에 의해, 상기 광촉매 펄프 조성물을 가열성형하는 것이 용이하게 되고, 일정 형상으로 용이하게 성형가능하게 되고, 열가소성 수지가 바인더로 되어 섬유 사이의 결합이 강고하게 된다.
또, 광촉매 펄프 발포체는
a) 계면활성제의 용액
b-1) 아미노산 및/또는 단백질, 및/또는
b-2) 포말상 접착제
를 포함하는 발포제가 광촉매 펄프 조성물에 배합된 것을 특징으로 한다(청구항 3, 청구항 17).
상기 광촉매 펄프 조성물의 제조방법은 상기 산화티탄에 상기 펄프 및/또는 종이를 배합하여 이루어진 배합물에 대하여 교반충격력을 부가하여 교반하고, 상기 교반충격력에 의거하여 전단력에 의해 전단발열을 일으키고, 이 전단발열에 의해 상기 배합물을 건조하여 수분함량을 3중량이내로 낮추는 공정과, 상기 펄프 및/또는 종이를 상기 건조에 따라 팽윤하고, 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 하는 공정과, 상기 교반충격력에 의해 상기 산화티탄을 상기 펄프 및/또는 종이의 섬유표면으로 밀어내어 고정하는 처리공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다(청구항 8).
또한, 상기 광촉매 펄프 조성물에 대하여 버진 펄프 또는 DIP 공정을 거친 신문폐지 등으로 제조된 폐지 펄프를 적층하여 적층 광촉매 펄프지로서의 광촉매 펄프 성형체를 얻을 수 있다.
그 제조방법으로서 상기 산화티탄의 밀어내는 고정화 처리공정후의 초지공정에서 버진 펄프 또는 폐지 펄프를 겹쳐 적층하여 적층 광촉매 펄프지를 형성할 수 있다.
또, 상기 펄프가 판지형태의 건식 펄프인 경우에는 그 건식 펄프를 처리대상으로 하여 그 건식펄프를 복수의 피처리 소편으로 세단(細斷)하여 형성한 각각의 피처리 소편에 대하여 충격마쇄력을 부가하여 마쇄된 면상(綿狀)으로 응집한 섬유상의 원료 펄프와 거의 같은 길이와, 상기 마쇄에 의해 섬모가 생기지 않는 펄프 섬유로 하는 섬유분할 분해공정을 포함한다.
상기 섬유분할 분해 공정은 복수로 세단(細斷)된 피처리 소편의 공급투입구에 중심부를 연통한 고정원반상에서 복수의 회전궤적상에서 각 고정핀을 순차로 설치된 고정측 충격마쇄수단과, 상기 고정 원반에 대향하여 회전구동가능하게 설치한 가동 원반상에서 상기 각 고정핀과는 다른 복수의 회전궤적상에서 각 가동핀을 순차로 설치된 가동측 충격마쇄수단과, 마쇄되어 면상(綿狀)으로 응집한 섬유상의 피처리 소편을 취출구에 취출하는 취출수단을 구비한 장치에 의해 달성된다.
[실시예]
[광촉매펄프조성물의 제조예(1)]
본 제조예에서는 원재료로 이용되는 펄프 및/또는 종이는 제지공정에서 소위 버진 펄프 뿐만 아니라 폐지 펄프 혹은 1:1로 양자를 혼합한 펄프를 포함하고, 또 상기 종이는 보통 종이 혹은 신문폐지 등의 폐지를 포함한다.
10mm×10mm 스크린을 갖는 커터 밀로 파쇄하여 처리하고, 또 인쇄잉크를 다량으로 함유하는 폐지는 후술하는 적층된 폐지와 같은 제지공정에서 DIP 처리 등 표백 혹은 착색하는 것이 바람직하다.
그리고, 평균섬유직경 5-300μm, 평균섬유길이 0.1-70mm이고 벌크 비중이 상기 종이 섬유의 경우 0.005-0.04, 버진 펄프 및/또는 종이의 경우 0.24이다. 이것 80중량(이때의 펄프 및/또는 종이는 수분을 약 8중량함유함)와 산화티탄 20중량를 배합하였다.
또, 상기 펄프 및/또는 종이의 평균섬유직경 5-300μm, 평균섬유길이 0.1-70mm는 당해 펄프 및/또는 종이의 누적중량 퍼센트 분포의 50중량의 입자경을 의미한다.
종이의 경우, 분쇄기 등에 의해 바람직하게는 10mm 메쉬를 갖는 스크린을 통과한 분쇄처리를 한 것을 이용한다.
또, 폐지에서의 인쇄잉크는 제품에 약간의 색채가 부착되어 있는 것 이외에는 처리상에서 문제가 되지 않는다.
판지상의 건식 펄프를 처리대상으로 하는 경우, 그 건식 펄프를 복수의 피처리 소편에 세단(細斷)하여 형성된 각각의 피처리 소편에 대하여 충격마쇄력을 부가하여 상기 펄프와 같고, 마쇄된 면상(綿狀)으로 응집한 섬유상의 원료펄프와 거의 같은 길이와, 상기 마쇄에 의해서도 섬모가 일어나지 않는 펄프 섬유로 하는 섬유분할 분해공정(303)을 거친 것을 이용한다.
본 공정에 사용되는 충격마쇄수단은 본 실시예에서 편의상 "세퍼레이터"라 한다.
도 3 - 도 6에서, 세퍼레이터(130)는 고정원반(131)의 중심부에 각 피처리 소편을 투입하는 공급투입구(132)를 연통개구시키고, 상기 고정원반(131)에 고정단판(133)을 처리공간(155)를 사이에 두고 대향시키고, 상기 고정원반(131)에 고정단판(133)의 각각의 외주단연을 외주측판(135)에서 고정한다. 상기 처리공간(155) 내에는 회전횡축에 의해서 회전구동되는 가동원판(141)을 설치하고, 회전횡축(142)은 각 베어링(143, 143)에 의해서 피봇으로 지지되어 있다. 상기 회전횡축(142)은 모터 등의 회전구동수단에 의해 회전구동된다. 그리고 상기 고정원반(131) 위에는 복수(본 실시예에서는 6개)의 동심원상의 (가동원판(141)에 대해 상대적인)회전궤적 (a1-a6)(도 5) 상에서 각각의 고정핀(134)을 설치하고, 이 실시예에서는 각각의 고정핀(134)은 상기 고정원판(131) 위의 중심에서 상기 동심원상에 외주연을 향하여 16-24-32-36-40-42 개가 순차로 설치되고, 한편, 상기 가동원판(141) 위에는 상기 각 고정핀(134)과는 다른 복수(본 실시예에서는 6개)의 회전궤적(b1 - b6) 상에서 교대로 들어가고, 가동핀(144)을 상기 가동원판(141) 상의 중심에서 상기 동심원상에 외주연으로 향하여 4-4-4-4-4-6개 순차로 설치하고, 이들 각각의 고정핀(134)과 가동핀(144)의 상호간에 충격마쇄력에 의해 상기 섬유분할분해작용을 얻도록 위치한다.
또한, 가동원판(141)의 외주측에서 상기 외주측판(135)과의 사이에는 배출공간(156)을 사이를 두고 일정 지름의 세공(細孔)을 펀칭에 의해 형성한 일정 메쉬의 스크린(151)을 외주에 설치하고, 배출공간(156)의 하방에 배출구(152)를 설치한다. 또, 블로워(157)는 도 6에 나타낸 바와 같이 세퍼레이터(130)에서 상기 배출구(152)와 연통한다.
그리고, 배출구(152)를 블로워(157)가 설치된 배출관(239)을 통하여 회수탱크(250)에 연통한다.
또, 상기 스크린(151)은 후술하는 가동핀의 회전수에도 의존하지만, 직경 약 0.8mm - 2.0mm가 이용된다. 또 처리공간(155)의 스크린(151) 내의 하부에 취출구(153)를 형성한다(도 3). 상기 각각의 고정 및 가동 핀(134, 144)의 상호간의 클리어런스를 크게 함으로써 피처리 소편에 부가하는 마쇄력을 약하게 하고, 클리어런스를 작게 함으로써 마쇄력을 강하게 한다. 또, 도 6에 나타낸 것처럼, 상기 취출구(153)에 세퍼레이터(130) 내의 에어를 흡인하는 블로워(157)를 연통하고, 이 블로워(157)를 통하여 공급투입구(132)에 연통하여도 좋다.
또, 도 3 및 도 6에 나타낸 것처럼, 취출구(153)와 처리공간(155)을 연통관(235)에 의하여 연통하고, 취출구(153)에서 처리공간(155)으로 환류하는 도시하지 않은 압축공기공급원에서의 압축공기를 배관(236)에 의하여 연통관(235)에 도입하고, 취출구(153)에서 배출된 마쇄된 펄프섬유 및 이물질을 다시 세퍼레이터(130) 내의 처리공간(155) 내로 환류하도록 구성할 수도 있다.
또, 상기 연통관(235)의 공급투입구쪽을 분기하여 상기 펄프 섬유, 또는 펄프섬유 및 이물질의 회수탱크(240)에 연통하는 분기관(237)을 설치하고, 이 분기관(237)의 분기점에 예를 들면 타이머회로에 의해 적절한 설정시간마다 전환되는 양방향 전자밸브(238)를 설치하고, 상기 연통관(235)의 하류측을 전자밸브로 폐색하고 상기 분기관(237)측을 개방하고, 스크린(151) 내에 잔류된 펄프섬유를 흡인하여 분기관(237)을 통하여 회수탱크(240) 내로 회수한다. 혹은 상기 분기관(237)을 개폐하는 전자밸브와 상기 연통관(235)의 하류측을 개폐하는 전자밸브를 설치하고, 이들 두개의 전자밸브를 교대로 개폐하도록 설치할 수 있다(도 6).
모터 등의 회전구동수단에 의해 회전횡축(142)을 회전하여 가동원반(141)을 회전하고, 각 피처리 소편을 공급투입구(132)에 공급하면, 각 피처리 소편은 처리공간(155)의 중심부에 있고, 고정 및 가동의 각 핀(134, 144)의 상호간에 충격마쇄력에 의해 상기 피처리 소편은 보다 가늘게 풀려 섬유상으로 되고, 한편 이물질은 상기 충격마쇄력에 의해 부정형으로 직경이 약 2-6mm 정도로 된다. 즉, 각 피처리 소편이 각 고정 및 가동 핀(134, 144)에 의한 충격으로 두드려져 가늘게 파쇄 내지 분쇄되고, 각 피처리소편에 절곡작용이 반복되어 가해지므로 가늘게 분쇄한 판지가 피처리 소편에서 분리된다. 이와 같이 하여, 피처리 소편을 구성하는 펄프 섬유 및 이물질이 그 종류마다 각각 분리되고, 판지는 섬유상으로 풀리고, 이물질은 박편상으로 각각 마쇄된다.
이 기간중에, 가동원반(141)의 회전에 의한 원심력, 블로워(157)에 의한 흡인 또는 배관(236)을 통하여 처리공간(155) 내로 공급되는 압축공기에 의해 발생되는 기류에 의해, 차차로 상기 분리되고 섬유상으로 된 지층(紙層)과 펄프섬유 또는 섬유상으로 된 지층(紙層) 및 약간의 이물질이 혼재한 상태로 스크린(151)의 주변에 설치된 세퍼레이터(130)의 외주측으로 접근한다. 그후, 섬유상으로 된 펄프가 직경 약 0.8 - 2mm의 메쉬에 형성된 스크린(151)을 통과하고, 배출공간(156) 내로 배출된 후, 배출구(152)에서 블로워(157)를 통하여 외부로 흡인되고, 배출관(239)을 통하여 회수탱크(250) 내로 회수된다. 한편, 박편상의 이물질이나 약간의 면상(綿狀)으로 응집된 형태의 펄프섬유는 스크린(151)을 통과할 수 없고, 처리실 내부에 잔류한다. 상기 펄프섬유의 회수가 종료되면, 처리공간(155) 내부에 잔류된 이물을 취출구(153)에서 외부로 배출한다.
상기 배출된 이물은 상기 연통관(235)의 공급투입구측을 분기한 상기 펄프섬유 등의 회수탱크(240)에 연통하는 분기관(237)의 양방향 전자밸브(238)에 의해, 상기 연통관(235)의 하류측을 전자밸브로 폐색하고 상기 분기관(237)측을 개방하고, 스크린(151) 내에 잔류된 이물을 흡인하여 분기관(237)을 통하여 회수탱크(240) 내로 회수된다.
도 3에서는, 분기관(237)으로의 연통관(235)의 연결은 연통관(235)의 상류측, 취출구(153)측을 분기한 배관에 설치한 플랜지(154)에 의하여 행해지고 있다.
이와 같이 하여 회수된 펄프섬유(84)는 다음 공정으로 이송된다.
산화티탄은 입경이 작을수록 능력이 좋지만, 예를 들면 X선 입경 7-50nm를 이용할 수 있다.
상기 펄프 및/또는 종이 및 산화티탄, 또는 이들과 함께 합성섬유를 투입하고, 믹서 내에서 고속회전하는 교반충격날개에 의한 교반충격력에 기인하는 전단력에 의해 전단발열을 일으키고, 온도 약 120℃로 상승시키고, 산화티탄 및 펄프 및/또는 종이의 수분함유량을 3중량, 바람직하게는 1중량이내로 한다. 이 공정에서, 펄프 및/또는 종이에서 수분을 증발, 건조시키고, 상기 펄프 및/또는 종이를 종이의 경우에는 상기 충격력에 의해 분쇄작용을 받아 섬유상으로 되고, 상기 건조에 따라 팽윤하고, 섬유를 보풀이 일게 하고, 해면상(解綿狀)으로 응집하고, 삼차원으로 얽힌 섬유체로 한 후에 이 섬유 표면 및 섬유 내에도 산화티탄을 상기 교반충격날개에 의한 교반충격력 내지 전단력에 따라 내리눌리는 외력에 의해 부착, 침입 고정시킨다.
합성섬유는 예를 들면 평균섬유길이 1-100mm, 평균지름 10-40μ, 융점 120℃ 이상의 것이 바람직하다.
또, 버진 펄프는 통상 100중량이상의 함수율을 가지므로, 산화티탄 혼입전에 상기 믹서 혹은 공지의 건조기에 의해 수분 10중량이하로 예비건조를 행하는 것이 바람직하다.
이 공정에서 산화티탄의 부착, 고정이 완료되어 "광촉매 펄프 조성물"을 형성한다.
이 공정에서, 원재료 내의 펄프 및/또는 종이는 큰 덩어리로 되지 않고, 각각의 섬유가 서로 굳어 뒤얽히지 않고 해면상(解綿狀)으로 느슨한 섬유상으로 응집하고, 이 의미에서 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 형성되고, 이 각각의 펄프 및/또는 종이가 그 펄프 및/또는 종이의 섬유단체의 표면 전체에 산화티탄을 부착한 상태로 형성되고, 이들 각각의 펄프 및/또는 종이가 집합된 해면상(解綿狀)의 덩어리이기 때문에 펄프 및/또는 종이 단체간의 밀착성이 없고 덩어리 그 자체는 벌크 비중이 높은 것이다. 따라서, 이 공정에 의해 형성된 광촉매 펄프 조성물은 다양한 공지의 제지공정으로 제지가능한 광촉매 펄프 조성지로서 양호한 재료이다.
상기 공정을 더욱 상세하게 설명하면, 펄프 및/또는 종이의 수분함유량은 3중량이하로 되어 있으므로, 산화티탄과 펄프 및/또는 종이와의 계면이 없게 되고, 펄프 및/또는 종이에 균일한 밀도로 산화티탄이 분산되고, 펄프 및/또는 종이에 흡착 내지는 부착하기 쉽게 되고 동시에 완전히 펄프 및/또는 종이 외주를 포위하는 형태로 혼합분산된다.
본 발명의 광촉매 펄프 조성물은 그대로 펄프 원료로서 각종 제지법에 의해 종이로 성형할 수 있다.
또, 플라스틱 섬유 혹은 아교, 전분, 왁스 또는 초산비닐, 아크릴계 수지 접착제를 바인더로서 제지공정에서 혼입하고, 광촉매 펄프 조성지로서의 성형체로 제조할 수 있다.
상기 광촉매 활성을 갖는 펄프 조성물을 이용하여 광촉매 펄프 조성지를 제조하였다.
광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 조성지의 실시예 및 비교예로서, 산화티탄은 ST-01(이시하라테크노 컴퍼니), X선 입경 7nm, 산화티탄 함유량 90중량이상, 비표면적 300㎡/g의 것을 사용하여 상기 믹서 내에서 고속회전하는 교반충격날개에 의한 교반충격력에 의해 처리되었다.
믹서 내부온도 : 120℃
[광촉매 펄프 조성물 ; 실시예 1]
풀린 면상(綿狀) 펄프 ; 2kg(50중량), 함수율 10중량,
산화티탄 ; 2kg(50중량),
처리후 함수율; 0.5중량
판상 건식 펄프 약 2.5kg을 상기 섬유 분할 분해공정에서 처리, 약 2.0kg의 풀린 면상(綿狀) 펄프를 얻고, 이것을 고정화처리공정에서 약 2.0kg의 산화티탄을 고정하고, 약 3.90kg의 광촉매 펄프 조성물을 얻었다.
[광촉매 펄프 조성물 ; 실시예 2](도 1 및 도 2)
풀린 면상(綿狀) 펄프 ; 2kg(80중량), 함수율 10중량
산화티탄 ; 0.5kg(20중량)
처리후 함수율; 0.6중량
종이 섬유 2kg(80중량) 함수율 10중량; 상기 섬유 분할 분해공정에서 처리
산화티탄 ; 0.5kg(20중량)
이것을 고정화처리공정에 의하여 약 2.3kg의 광촉매 펄프 조성물을 얻었다.
상기 실시예 1, 2에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물을 이용하여 수작업으로 하는 화지(和紙)일본제지공정과 같은 공정으로 제지하였다(편의상, 시험예 1, 2라 한다). 광촉매 펄프 조성물 20g에 물 500ml를 가하여 15분간 교반하고, 물 2리터를 가하여 자연건조 하였다. 종이두께는 0.25mm이었다(도 2).
상기 실시예 1에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물을 이용하여 비터에 의해 펄프농도 8중량가 되도록 희석하여 비팅처리를 1시간 하였다.
한편, 일본종이(和紙)를 포함하는 버진 펄프 등의 비팅한 펄프 원료, 여기서는 예를 들면 DIP공정(탈 잉크처리)에 의하여 신문폐지로 된 폐지 펄프를 펄프 농도 8중량가 되도록 물로 희석하고, 1시간 비팅처리를 하고, 이어서 공지의 초지공정에서 초지기(抄紙機)를 이용하여, 광촉매 펄프와 신문폐지로 된 펄프의 웨트 시트(wet sheet)를 제조하였다. 비팅처리후의 광촉매 펄프(50g/㎡)와 신문폐지로 된 펄프(10g/㎡)를 각각 와이어형 초지기 및 실린더형 초지기로 초지하고, 중첩하여 프레스 파트로 이송하고, 건조하여 종이를 만들었다.
이상에서, 신문폐지로 된 투광성, 통기성 백색 기재층을 광촉매 펄프 층에 적층하였다(실시예 3).
[실시예 4]
실시예 2에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물과 신문폐지 펄프를 실시예 1과 같이 종이로 만들었다.
비터 처리시간 1시간
광촉매 펄프 농도 8중량
신문폐지 펄프 농도 8중량
평량 합계 60g/㎡
광촉매 펄프층 50g/㎡
신문폐지 펄프층 10g/㎡
[광촉매 펄프 + 종이 ; 비교예 1]
상기 실시태양 및 실ㅅ예에서 믹서를 이용하지 않고, 단순히 종이섬유 2kg(80중량), 산화티탄 0.5kg(20중량)을 비터에 의해 펄프농도를 8중량가 되도록 희석하고 비팅하여 종이를 제조하였다. 평량 합계 50g/㎡.
이하에 상기 시험예 1, 2 및 비교예 1에 의한 시험결과를 나타낸다.
실험조건
첨가 아세트알데히드 농도 약 820ppm
광속도 약 1mW/c㎡
반응용기 1리터
광촉매 펄프 조성지 및 다른 비교예
샘플 크기 8×8cm, 두께 0.25mm
광촉매 Co2초기 생성속도 1h에서의 Co2생성율 2h에서의 Co2생성율 아세트알데히드 초기 소멸속도
ppm/min () () (ppm/min)
시험예 1 29.8 79 100 18.9
시험예 2 24.0 68 100 17.5
비교예 1 11.0 38 47 7.4
광촉매 Co2초기 생성속도는 다음식에 의해 얻어졌다;
(겉보기 Co2초기 생성속도) - (라이트 콘트롤 Co2생성속도)
1h, 2h에서의 생성율()은 이론치에 대한 생성비로 광촉매 부분만으로 계산되었다.
아세트알데히드 초기 소멸속도는 광조사후 30분에서의 소멸속도
1h에서의 아세트알데히드 소멸율()은 1h에서의 농도/초기농도×100
광촉매 + 펄프지; 비교예 1의 종이는 광촉매활성이 매우 낮고, 아세트알데히드의 소멸속도도 느리다.
이것에 대하여, 광촉매 펄프 조성물 시험예 1은 2h에서의 Co2생성율로는 시험예 2와 같이 100를 나타내고, 아세트알데히드의 농도가 적어지면서 충분한 반응을 하는 것을 알 수 있다.
단순히 산화티탄의 혼합만으로는 효과가 얻어지지 않고, 본 발명이 매우 광촉매 활성성능을 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.
도 1 (A), (B) 및 도 2 (A), (B)는 각각 실시예 2에서의 광촉매 펄프 조성물 및 광촉매 펄프 조성지(시험예 2)의 주사현미경 사진이고, 산화티탄이 펄프 원료의 외면에 고착 결합하고, 또 물을 이용한 제지법에 의해서도 펄프 외면 및 종이 내부에서도 산화티탄의 고착상태가 유지되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 시험예에서의 제지시험으로 교반시 첨가한 물에 거의 산화티탄이 용출되지 않는다는 사실로부터도 명확해진다.
또, 상기 실시예 3, 4는 각각 시험예 1, 2(실시예 1, 2)와 같은 결과를 얻었다.
[광촉매 펄프 조성물의 제조예(2)]
본 제조예에서 광촉매 펄프 조성물을 형성하는 산화티탄, 펄프 및/또는 종이의 배합비율은 상기 제조예(1)의 경우와 동일하게 하였다.
또한, 원재료로 이용되는 산화티탄, 펄프 및/또는 종이에 대해서도 전술한 제조예(1)과 같은 것을 사용할 수 있다.
본 예에서, 상기 제조예(1)과 마찬가지로 산화티탄 및 펄프 및/또는 종이를 배합하고, 그 산화티탄 및 펄프 및/또는 종이의 합계 중량에 대하여 25-100중량의 열가소성 수지를 첨가하여 광촉매 펄프 조성물을 형성한 것이다.
상기 광촉매 펄프 조성물을 형성하고, 이것에 신문폐지를 DIP처리한 폐지 펄프로 된 재생지를 적층할 수 있다.
이 열가소성수지로는 각종 수지를 사용할 수 있고, 또 열가소성수지는 분체, 입체상의 수지 외에 시트상의 수지도 사용할 수 있고, 분체, 입체상의 수지는 바람직하게는 입경 1mm이하, 시트상의 수지는 바람직하게는 두께 1mm이하의 것을 일변 10mm이하로 파쇄하여 사용한다.
생성된 광촉매 조성물을 가열성형하여 광촉매 펄프 성형체를 형성한 경우, 고온에 의해 가열하면 광촉매 펄프 조성물 내의 펄프가 이 열에 의해 타는 경우가 있으므로, 비교적 융점이 높은 폴리에스테르, 폴리카본 등 열가소성수지에 비해서, PE(LLD; 직쇄상저밀도), 초산비닐 등의 저융점의 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 펄프를 구성하는 펄프 및/또는 종이, 및 열가소성 수지는 반드시 각각을 독립된 원료로 믹서 내에 투입할 필요는 없고, 예를 들면 우유팩 등에 사용되고 있고, 열가소성 수지 필름으로 라미네이트된 지층(紙層)을 갖는 복합필름을 예를 들면 일변 10mm 정도의 소편으로 파쇄한 후 전술한 믹서에 투입할 수도 있다. 이 경우, 그 복합필름의 지층은 광촉매 펄프 조성물을 구성하는 펄프 섬유로 되고 열가소성 수지층은 형성된 광촉매 펄프 조성물을 구성하는 열가소성 수지로 된다. 따라서, 복합필름 중에 포함되는 펄프 부분과 열가소성 수지 부분의 비율을 고려하여 산화티탄의 배합량을 결정하고, 필요에 따라 열가소성 수지 및/또는 펄프 및/또는 종이를 가하여 각 원료의 배합이 전술한 비율로 되도록 조정한다.
상기 펄프 및/또는 종이 및 산화티탄, 및 열가소성 수지를 투입후, 믹서를 작동시켜 믹서 내에서 고속회전하는 교반충격날개에 의한 교반충격력에 기인하는 전단력에 의해 전단발열을 일으키고, 온도 약 120℃로 상승시키고, 펄프 및/또는 종이의 수분함유량을 3중량이내 바람직하게는 1중량이내로 한다. 이 공정에서, 펄프 및/또는 종이에서 수분이 증발하고, 건조하고, 동시에 상기 펄프 및/또는 종이를, 종이의 경우에는 상기 충격력에 의해 분쇄작용을 받아 섬유상으로 되고, 상기 건조에 따라 팽윤하고, 섬유를 보풀이 일게 하고, 해면상(解綿狀)으로 응집하고, 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 한 후, 이 섬유표면 및 섬유 내에도 산화티탄을 상기 교반충격날개에 의한 교반충격력 내지 전단력에 따라 밀어내는 외력에 의해 부착, 침입 고정된다.
또한, 동시에 믹서 내에 투입된 열가소성 수지도 적어도 일부가 분쇄작용을 받아 가늘게 분쇄되고, 상기 산화티탄과 같이 섬유 표면 및 섬유 내에 상기 교반충격날개에 의한 교반충격력 내지 전단력에 따라 밀어내는 외력에 의해 부착, 침입고정된다.
상기 펄프 및/또는 종이, 및 열가소성수지로서, 우유팩 등의 복합필름을 사용하는 경우에는, 믹서 내에 투입된 복합필름의 소편이 교반충격날개에 의한 교반충격력에 의하여 열가소성수지층과 지층으로 분리되고, 분리된 지층은 교반충격력에 의하여 더욱 분쇄되어 전술한 종이와 같이 섬유상으로 풀어진다.
또한, 열가소성수지층도 적어도 일부가 교반충격력에 의하여 미세하게 분쇄되어, 별도 투입된 전술한 열가소성수지와 같은 펄프섬유의 표면 및 내부로 밀어내어져 부착, 침입 고정된다.
또한, 열가소성수지는 믹서에 의한 교반시의 열에 의하여 용융될 필요는 없고, 펄프섬유에 부착, 침입 고정된 것이라면 좋다.
본 발명 광촉매 펄프 조성물은, 예를들면 이것을 가열하에 프레스하는 것 등에 의하여 프레스 시트 등의 광촉매 펄프 성형체로 용이하게 성형할 수 있고, 또한, 그 방법에 의하여 성형된 성형체는 펄프섬유의 표면 및 내부에 부착, 침입 고정된 열가소성수지가 바인더로 되어 펄프섬유 사이를 강고하게 결합하기 때문에, 강인한 프레스 시트 등의 성형체가 된다.
상기 제조예에 의하여 얻어진 광촉매 활성을 갖는 펄프 조성물을 이용하여 광촉매 펄프 성형체(프레스 시트)를 제조했다.
광촉매 펄프 조성물을 이용한 광촉매 펄프 조성지의 실시예 및 비교예
실시예로서, 열가소성수지는 PE[우르도젝스 4030P(파우더): 미쯔이석유화학공업사]를 사용하고, 다른 원료에 대해서는 상기 실시예 2와 같게 하였다.
[광촉매 펄프 조성물; 실시예 5: 시험예 3]
지섬유; 2kg(80중량) 함수율 10중량
산화티탄; 0.5kg(20중량)
열가소성수지: PE 1.5kg (지섬유 + 산화티탄의 합계중량에 대하여 60중량)
처리후 함수율: 0.5중량
상기 원료를 믹서 내에 투입하여 교반하고, 약 120℃까지 온도를 상승시켜 지섬유의 수분함유량을 3중량, 바람직하게는 1중량이내로 한다.
상기에 의하여 얻어진 광촉매 펄프 조성물 2.27g을 8×8cm로 넓혀서, 테프론 시트에 끼워서, 1kg의 하중을 걸면서 150℃에서 2시간, 항온실에서 가열하여, 두께 평량 50g/㎡의 광촉매 펄프 성형체(프레스 시트)를 형성하고, 이것을 시료로 했다(시험예 3).
[실시예 6]
상기 실시예 5의 프레스 시트의 성형체에 DIP(탈 잉크처리) 공정을 거친 신문폐지로 된 폐지펄프를 초지하여 건조했다. 평량 10g/㎡을 접착제에 의해 핫 프레스로 편면에 적층하여, 이것을 시료로 했다(실시예 6).
비터 처리시간 1시간
광촉매 펄프 농도 8중량
광촉매펄프는 비터처리 없음
평량 합계 60/㎡
광촉매 펄프층 50/㎡
신문폐지 펄프층 10/㎡
[비교예 2(전술한 광촉매 펄프 조성지; 시험예 2)]
지섬유; 2kg(80중량) 함수율 10중량
산화티탄; 0.5kg(20중량)
처리후 함수율; 0.6중량
상기실시예 2에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물을 이용하여, 손으로 종이를 뜨는 화지(和紙)공정과 같게 제지하였다(미발포: 전술한 시험예 2).
광촉매 펄프 조성물 20kg에 물 500ml을 가하고, 15분간 교반하고, 물 2리터를 가하여 손으로 뜨고, 자연건조하였다. 중량 1.42g, 종이 두께 0.25mm를 비교예 2로 했다.
[비교예 3(실시예 7)]
상기 실시예 2에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물을 이용하여, 비교예 1의 공정과 같게 제지하고(평량 합계 50g/㎡), 이 광촉매 펄프의 성형체에 DIP(탈 잉크처리)공정을 거친 신문폐지로 된 폐지펄프를 초지하여 건조한 것(평량 합계 60g/㎡)을 접착제에 의해 핫 프레스로 편면에 적층하였다.
비터 처리시간 1시간
광촉매 펄프 농도 8중량
신문폐지 농도 8중량
평량 합계 60g/㎡
광촉매 펄프층 50g/㎡
신문폐지 펄프층 10g/㎡
상기 실시예 5의 광촉매 펄프 성형체와, 비교예 2를 하기의 조건에서 비교한 결과를 표2에 나타낸다.
실험조건
첨가 아세트알데히드 농도 약 820ppm
광강도 약 1mm W/㎠
반응용기 1 리터
광촉매 펄프지 및 다른 비교예
샘플 크기 : 8×8cm 평량 합계 60g/㎡
광촉매 Co2초기 생성속도 1h에서의 Co2생성율 2h에서의 Co2생성율 아세트알데히드 초기 소멸속도 Co2100생성시간
ppm/min () () (ppm/min) (h)
시험예 3 24.3 70 100 16.2 2
비교예 2 24.0 68 100 17.5 2
실시예 5에 의하여 제조된 광촉매 펄프 조성물에 의해 형성된 광촉매 펄프 성형체(프레스 시트; 시험예 3)는 전술한 시험예 2에서 얻어진 광촉매 펄프지(비교예 2)와 대개 같은 특성을 갖는 것이 확인되었다.
따라서, 상기 시험예 3의 광촉매 펄프 성형체는 광촉매 활성성능의 향상이라는 단지 산화티탄의 혼합만으로는 얻을 수 없는 효과가 얻어지는 것이 명확하다.
또한, 2시간에서의 Co2생성율이 100가 되기 때문에, 아세트알데히드 농도가 감소한 후에도 충분한 반응을 하는 것을 알 수가 있다.
또한, 실시예 6(시험예 3) 및 비교예 3(실시예 7)은 각각 실시예 5 및 비교예 2와 같은 결과가 얻어졌다.
[광촉매 펄프 발포체의 제조예]
본 발명의 광촉매 펄프 발포체는 전술한 제조예(1)에 의하여 제조된 광촉매 펄프 조성물을 발포시키는 것에 의하여 얻어지는 것이다. 광촉매 펄프 조성물의 제조예는 전술한 제조예 1과 같음으로 인하여, 이하 그 광촉매 펄프 조성물을 발포제에 의하여 발포시키는 공정에 대하여 설명한다.
여기서 이용되는 발포제는 희석수, 계면활성제, 접촉제 및 아미노산 또는 젤라틴으로 되어 있다.
계면활성제는, 이것에 한정되기는 것은 아니지만, 탈지효과가 있는 비이온계인 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸레노레이 에테르, 폴리옥시에틸렌 글리콜노닐 페닐 에테르 등의 에테르형, 아미노에테르형, 에테르 에스테르형, 수지산염, 리그닌 술폰산, ABS, 라우릴 알코올 황산에스테르염 등의 음이온계가 이용된다.
여기서 이용되는 젤라틴 입자는 예를 들면, 시판되고 있는 젤라틴 등의 콜라겐에 유래하는 단백질(아교를 포함하는 젤라틴 일반)을 효소산, 알카리에서 가수분해하여 얻은 폴리펩타이드를 원료로서, 이 폴리펩타이드를 제트밀 등의 건식분쇄 방법으로 분쇄하는 것이 좋고, 예를들면 평균분자량이 8,500보다도 작은 범위에 있는 젤라틴을 분쇄원료로 한다.
특히, 바람직하게는, 시판되고 있는 젤라틴을 효소, 산, 알카리로 가수분해한 후, 약 120℃의 열풍 내에 노즐로부터 분무하여 건조시킨 평균분자량이 1,000∼8,500인 젤라틴 조분을 이용하고 있다.
이어서 본 실시예에서 이용되는 아미노산 입자에 관하여 설명한다.
여기서 이용되는 아미노산(조분)은, 젤라틴입자의 연장선상에 위치되어지는 것이고, 젤라틴 입자와 유사하고, 이것에 한정되지 않지만, 예를들면 탈지대두, 소단백질, 낙화생유조, 채종조, 면종조, 옥수수, 우유, 난백, 어육 등에 함유되어 있는 단백질, 머리카락, 양털 등에 함유되어 있는 케라틴 등을 효소, 산, 알카리에서 가수분해하여 얻어진 평균분자량이 100∼200의 폴리펩티드 결합이 없는 아미노산 이다.
상기 케라틴은 깃털, 동물의 털, 손톱 등에도 함유되고, 이들을 단독 또는 여러종류 병용할 수 있지만, 손톱 등에 대하여는 전처리로써 분쇄공정을 거치는 것이 바람직하고, 따라서 이 공정을 생략가능한 깃털을 원료로 이용하는 것이 바람직하다. 깃털은 이것을 슬러리로 하기 위해 물을 첨가하여 간접가열식 열교환기에 의하여 상압 또는 가압하에서 70℃∼120℃에서 3∼5시간 충분히 자숙한다. 첨가하는 물은 깃털을 슬러리상으로 하기 위해 필요한 양이라면 좋고 특히 한정되지는 않지만, 깃털 100부에 대하여 물 50∼80부(중량비)로 할 수 있다.
이와 같이 하여 자숙한 깃털은 수분과 함께 여과된다.
예를들면, 메쉬 100㎛의 포를 필터로 하는 여과기에 상기 슬러리상으로 된 깃털과 함께 자숙액을 투입하고, 깃털 100부에 대하여 60부의 ß케라틴 수용액을 회수한다. 잔여 40부는 폐기된다.
여기에, 상기의 젤라틴 입자와 함께, 또는 상기의 젤라틴입자 대신에 수지에 배합하여 이용할 수가 있다. 여기서 이용되고 있는 아미노산 입자는 각종 단백질을 효소, 산, 알카리에서 가수분해하는 것에 의하여 얻어지는 평균분자량이 100∼200의 아미노산의 조분을 분쇄하여 만들어 낸다. 예를들면, 습식 볼밀에 디메틸포름아미드와 함께 아미노산 조분을 투입하여 얻어진 분쇄 아미노산 입자는 상기의 젤라틴조분과 같은 분쇄로 얻어진 젤라틴 입자에 비하여, 과분쇄 입자와 미분쇄 입자의 혼재가 적고 대략 균일한 입도범위에 골고루 갖춰진 상태이고, 실용에 하등의 지장이 없다. 또한, 이 아미노산 조분을 제트밀 등의 건식분쇄의 수단을 이용하여 분급을 하면서 분쇄하여 얻어진 아미노산 입자는 균일한 입경으로 채워져 있어서 실용에 특히 바람직하다.
따라서, 여기서 이용되는 아미노산 조분의 아미노산 조성은 아미노산 조분이 얻어지는 원료에 의하여 구별되는 것이지만, 어떠한 아미노산 조성을 갖는 아미노산 조분을 분쇄하여 얻어진 아미노산 입자이더라도 실용에 이용할 수 있다.
접착제가 첨가될 때, 희석수가 50중량이상인 경우에는 경화가 어렵다. 희석수가 5중량이하인 경우에는 점도가 너무 높아 팽창하기가 어렵다.
다음에, 희석수의 온도가 50℃ 이상일 때, 단백질(케라틴 또는 젤라틴)이 10중량이상인 경우에는 해리가 일어나지 않는다. 계면활성제가 0.01중량이하일 때는 그 효과가 얻어지지 않지만, 계면활성제가 0.07중량이상 배합되어 있을 때는 효과에 있어서 차이가 없다.
또한 상기 접착제는 상기 바인더로써 이용되는 아교, 전분 이외에 통상의 접착제에 사용되는 수지에 의하여 형성되고, 필요에 따라 점착부여제, 연화제, 충전제, 노화방지제, 가교제 등의 첨가제를 함유하는 층일 수도 있다.
수지로는 예를들면, 천연고무; 스틸렌 부타디엔계; 폴리이소부틸렌계; 이소프렌계 등의 합성고무; 아크릴수지 예를들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메틸)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트; 올레핀 수지 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌; 실리콘수지 예를들면, 실록산 트리클로로실란, 알콕시실란; 우레탄수지 예를 들면, 폴리에스테르폴리올, 폴리알킬렌폴리올 등이고, 바람직하게는, 에멀션계 접착제 예를 들면, 우레탄 에멀션 또는 아크릴 에멀션계 접착제 예를들면, 폴리에스테르 폴리우레탄계 수성분산체 2액 경화형 접착제를 이용한다.
예를 들면, 우레탄 에멀젼에, 다이니치 세이카코교(주) 상품명 WA351 우레탄에멀젼, 기지의 멜라민수지등 가교조제 내지는 이소시아네이트 등의 경화제(동 C96), 또한 다른 기계적 강도를 안정시키기 위한 첨가제를 첨가한 것을 이용한다.
상기 광촉매 펄프 발포체에서의 발포제 배합비는 다음과 같다:
발포제 혼합비
발포제 희석수 계면활성제 아미노산/젤라틴 접착제
A 100 0.01-0.07 0.1-10
B 100 0.01-0.07 20-200
C 100 0.01-0.07 0.05-2 20-200
광촉매 펄프 조성물과 상기 발포제와의 혼합비는 광촉매 펄프 조성물 100중량에 대하여 다음과 같다:
발포제 종류 발포제(중량)
A 50-300
B 50-400
C 50-400
계속하여, 이들 발포제는 상기 혼합비로, 바람직하게는 광촉매 펄프 조성물과 함께 블렌드기에 의하여 혼합교반된다. 이 혼합교반은 발포제에 기포를 혼입시켜, 소정의 입자형의 유동체 포말로 되도록 행해진다.
포말상 발포체로 됨으로써, 표면적이 증가하고, 광촉매 활성효과를 높여, 발포제 농도를 조정하여 극히 ??게, 또한 균일하게 성형할 수 있다. 게다가 젤라틴 등의 첨가물에 의하여 포말의 장시간 보지가 확보되고, 발포체로써의 성형이 용이하다. 또한, 접착제에 대체되는 것으로써, 펄프섬유 상호의 접착도 강고하게 행해진다.
그리고, 이 혼합교반한 포말층 스컴을 함유하는 수용액을 바로, 게이지압 8kg/㎠의 압력용기로 된 발포기에 투입한다. 발포기는 게이지압 8kg/㎠로 조정되고, 탱크 토출구에는 직경 0.5mm의 세라믹제 비드를 치밀한 압력상태에서 수납한 발포부를 구비하고, 약 30초간의 가압에 의하여 토출구에서 적절한 점성의 거의 균일한 입경 9㎛의 포말을 생성한다.
또한, 이 발포공정후, 혹은 상기 광촉매 펄프 조성물 제조시에 동시에 평균섬유 길이 1∼100mm, 평균직경 10∼40㎛, 융점 120℃이상의 합성섬유를 배합하고, 혼합분산할 수가 있다.
합성섬유의 배합율은, 상기 광촉매 펄프 조성물 1에 대하여 최대 9의 비율이 바람직하다.
[광촉매 펄프 발포성형체; 실시예 8]
상기 광촉매 펄프 발포체 및 여기서의 광촉매 펄프 성형체는 여러 가지 성형법, 예를들면 트랜스퍼, 회전성형, 캘린더, 라이닝 가공, 슬래시, ?? 성형, 적층성형 등에 의하여 성형할 수가 있지만, 목재, 종이, 부직포, 그 밖의 기재표면 또는 박리지에 기지의 각종 코팅방식에 의하여 코팅하고, 혹은 라미네이트하고, 또는 스프에이 건에 의하여 분무도포하고, 또는 주형성형 등의 형 내에 유입하고, 혹은 압공성형, 압축성형에서의 가열을 생략 또는 완화하여 성형하는 등 각종 성형법에 의하여 성형하고, 따라서 필요에 따라 건조 또는 가열건조하고, 필타용도 등의 종이상태의 발포체를 함유하는 임의의 형태의 광촉매 펄프 성형체 내지 광촉매 펄프 발포성형체를 얻을 수가 있고, 여기서는 스프레이 건에 의한 분무도포를 이용한 실시예를 나타낸다.
광촉매 펄프 조성물(전술한 실시예 2)
지섬유; 2kg(80중량) 함수율 10중량
산화티탄; 0.5kg(20중량)
처리후 함수율; 0.6중량
상기의 광촉매 펄프 조성물을 이하의 발포제
계면활성제; 1.25kg
휘석수; 2.5kg
젤라틴; 2.5kg
과 함께 혼합하여, 발포시킨 후에 목제판상에 스프레이 건에 의하여 막두께 5mm로 도포하고, 100℃에서 3시간 건조 후, 막두께 1mm의 중량 0.27g의 시트상 발포성형체(시험예 4)를 얻었다.
[비교예 3(전술한 광촉매 펄프 조성지; 시험예 2)]
지섬유; 2kg(80중량) 함수율 10중량
산화티탄; 0.5kg(20중량)
처리후 함수율; 0.6중량
상기 실시예 2에서 얻어진 광촉매 펄프 조성물을 이용하여, 손으로 뜬 화지(和紙)공정과 같게 제조하였다(미발포: 시험예 2)
광촉매 펄프 조성물 20g에 물 500ml를 가하여, 15분간 교반하고, 물 2리터를 더욱 가하고, 자연건조하였다. 중량: 1.42g, 종이두께: 0.25mm를 비교예 3으로 하였다.
[비교예 4]
비교예 4는 실리카계 바인더 10중량, 산화티탄 10중량에 용제를 첨가한 용액에 유리판을 침지하고, 건조한 실리카계 바인더 50중량, 산화티탄 50중량의 시료로 한 것이다.
이하에 상기 시험예 및 비교예에 의한 시험결과를 나타낸다.
실험조건
첨가 아세트알데히드 농도 약820ppm
광강도 약 1mW/㎠
반응용기 1리터
광촉매 펄프 조성지 및 다른 비교예
샘플 크기 : 8×8cm 두께 : 0.25mm
광촉매 Co2초기 생성속도 1h에서의 Co2생성율 2h에서의 Co2생성율 아세트알데히드 초기 소멸속도 Co2100생성시간
ppm/min () () (ppm/min) (h)
시험예 4 7.0 32 46 6.2 7
비교예 3 24.0 68 100 17.5 2
비교예 4 11.5 - 50 10.4 20
[시험예 4]
광촉매 펄프 발포체는 발포제 성분을 제외하고 조성물의 중량은, 비교예 3(광초매 펄프 조성지: 시험예 2) 의 5분의 1이하이고, 시험결과에서 5분의 1이하가 되는 경우이지만, 시험예 4의 광촉매 펄프 발포성형체는 비교예 3에 대하여 5분의 1이상이라는 수치를 각각 보이고 있다.
상술한 광촉매 펄프 성형체 또는 광촉매 펄프 발포성형체는 이들을 내, 외 또는 중간층으로써, 심재 혹은 기재 등의 적층재로써 보통지, 합성지, 플라스틱 필름, 부직포를 2층 혹은 3층 등으로 적층한 것으로 할 수 있고, 이 경우 심재 또는 기재로써 투광성을 갖고, 또는 개공(開孔)을 다수 갖는 보통지, 합성지, 부직포, 직포, 섬유밀도가 낮은 부직포, 발이 거친 직포, 투명필름 등 투명성이 뛰어난 것을 사용하는 것에 의하여, 광촉매 펄프 성형체 또는 광촉매 펄프 발포체가 광원측에 위치하여, 직접 노광하여 얻어진 상태로 배치된 경우는 물론이고, 심재 혹은 기재 사이에 광촉매 펄프 성형체 또는 광촉매 펄프 발포체가 끼워져 지지되어 있는 경우 등 광촉매 펄프가 직접 광원측에 위치하지 않는 경우에 있어서도 심재 혹은 기재를 통과한 빛이 광촉매 펄프 성형체 또는 광촉매 펄프 발포체에 조사되어 산화티탄의 광촉매성이 바람직하게 발휘되고, 동시에 심재 혹은 기재를 개공 등이 구비된 통기성을 갖는 것으로 함으로써 그 광촉매 펄프 성형체를 필터등으로써 사용하는 것이 용이하게 된다.
상기 성형체 및 발포체는 통기성이 뛰어난 필터 용도로써 최적이고, 또한 발포체에는 성형시 접착제의 건조가 촉진된다. 또한, 열가소성수지가 배합된 광촉매 펄프 조성물을 가열성형하여 이루어진 성형체에서는 열가소성수지가 바인더로 되어 펄프섬유간의 결합이 강고하게 되어 강인한 프레스 시트 등을 얻을 수가 있다.
이상 본 발명에 대하여 설명하였으며, 다음의 광범위한 청구범위는 특정 방식으로 배열된 기계에 대하여 지시하지는 않는다. 대신에 광범위한 청구범위는 본 발명의 핵심이나 본질을 보호하기 위한 것이다.
본 발명은 명백하게 신규하고 유용한 것이다. 또한 전체적으로 고려할 때 선행기술에 비추어 보아 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
또한, 본 발명의 혁신적인 성질을 고려할 때 본 발명은 개척발명임이 분명하다. 다음의 청구범위는 본 발명의 핵심을 보호하기 위해 매우 넓게 해석될 수 있다.
그러므로, 상기 목적 및 앞에서 설명한 것으로부터 명백히 이루진 것들은 효과적으로 성취되고, 어떤 변경들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 구성으로 이루어지기 때문에 앞의 설명에 포함되거나 또는 도면에 나타낸 모든 것들은 예시적으로 설명되는 것이고 제한하는 의미는 아니다.
또한 다음 청구범위는 여기에 설명된 본 발명의 모든 특징들 및 본 발명의 범위내의 모든 설명들을 포함하기 위한 것임을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명한 바와 같은 구성으로 인하여 하기와 같은 효과를 갖는다.
반응속도, 반응종료를 현저하게 빠르게 할 수 있고, 산화티탄의 광촉매 활성효과를 향상시킬 수 있고, 포장재료, 벽지 등의 건자재, 여과재 등의 각종 광범위한 용도에 적용할 수 있는 항균, 항미, 요염방지 및 악취 분해, 탈취처리, 유해물질의 산화분해 효과를 갖는 광촉매 펄프 조성물을 제공하고, 또한 대기처리, 수처리, 토양처리에도 이용되는 유효한 광촉매 펄프 조성물 및 그 발포체를 제공할 수 있다.

Claims (26)

  1. 산화티탄 5-60중량에, 수분함량을 3중량이내로 하고 평균섬유직경이 5-300μm, 평균섬유길이가 0.1-70mm인 펄프 및/또는 종이 40-95중량의 비율로 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 조성물.
  2. 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물에 있어서, 펄프 및/또는 종이는 평균섬유직경 5-300μm로 하고, 산화티탄, 펄프 및/또는 종이의 총중량에 대하여 25-100중량의 열가소성 수지를 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 조성물.
  3. 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물에 대하여 아래의 조성으로 된 발포제를 배합하여 이루어진 광촉매 펄프 발포체:
    a) 희석수 100중량에 대하여 계면활성제 0.01-0.07중량의 용액,
    b-1) 상기 희석수 100중량에 대하여 아미노산 및/또는 젤라틴 등의 단백질 10중량이하인 발포제, 및/또는
    b-2) 상기 희석수 5-50중량에 대하여 접착제 10중량인 포말상 접착제.
  4. 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물을 제지하여 이루어진 광촉매 펄프지로서의 광촉매 펄프 성형체.
  5. 청구항 4에 기재된 광촉매 펄프 성형체가 플라스틱 섬유 혹은 아교, 전분, 왁스 또는 초산비닐, 아크릴계 수지 접착제를 바인더로 하여 제지공정에서 혼입하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 성형체.
  6. 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물을 기재표면 또는 박리지에 코팅 또는 분무하거나, 또는 주형성형, 회전성형, 캘린더가공, 라이닝가공하여 이루어진 광촉매 펄프 성형체 또는 광촉매 펄프 발포성형체.
  7. 청구항 2에 기재된 광촉매 펄프 조성물을 가열성형하여 이루어진 광촉매 펄프 성형체.
  8. 청구항 1에 기재된 배합물에 대하여 교반충격력을 부가하여 교반하고, 상기 교반충격력에 의거하여 전단력에 의해 전단발열을 일으키고, 이 전단발열에 의하여 상기 배합물을 건조하여 수분함량을 3중량이내로 낮추는 공정과, 상기 펄프 및 또는 종이를 상기 건조에 따라 팽윤하고, 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 하는 공정과, 상기 교반충격력에 의해 상기 산화티탄을 상기 펄프 및/또는 종이의 섬유표면으로 밀어내어 고정하는 처리공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 조성물의 제조방법.
  9. 청구항 2에 기재된 배합물에 대하여 교반충격력을 부가하여 교반하고, 상기 교반충격력에 의거한 전단력에 의해 전단발열을 일으키고, 이 전단발열에 의해 상기 배합물을 건조하여 수분함유량을 3중량이내로 낮추는 공정과, 상기 펄프 및/또는 종이를 상기 건조에 따라 팽윤하고, 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 하는 공정과, 상기교반충격에 의해 상기 산화티탄 및 열가소성수지를 상기 펄프 및/또는 종이를 섬유표면에 밀어내어 고정하는 처리공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 조성물의 제조방법.
  10. 청구항 8에 기재된 광촉매 펄프 조성물의 제조방법에서 광촉매 펄프 조성물을 얻는 처리공정, 이하의 조성으로 이루어진 발포체를 준비하는 공정:
    a) 희석수 100중량에 대하여 계면활성제 0.01∼0.07중량의 용액,
    b-1) 상기 희석수 100중량에 대하여 젤라틴 및/또는 아미노산 10중량이하의 발포제, 및/또는
    b-2) 상기 희석수 5∼50중량에 대하여 접착제 10중량의 포말상 접착제, 및
    상기 발포제를 상기 광촉매 펄프 조성물에 혼합하여 발포하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 발포체의 제조방법.
  11. 청구항 3에 기재된 광촉매 펄프 발포체를 형 내에 주입하여, 상기 형내에서 상기 광촉매 펄프 발포체를 가열건조 또는 건조하여 된 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 발포성형체의 제조방법.
  12. 청구항 9에 기재된 광촉매 펄프 조성물을 가열성형하여 된 것을 특징으로 하는 광촉매 펄프 성형체의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 산화티탄 20∼50중량에 펄프 및/또는 종이 80∼50중량를 배합하는 광촉매 펄프 조성물.
  14. 심재 혹은 기재로써 보통지, 합성지, 플라스틱 필름 또는 부직포가 2층 혹은 3층의 형태로 내층, 외층 또는 중간층으로써 청구항 4에 기재된 광촉매 펄프 성형체에 적층하여 이루어진 광촉매 펄프 성형체.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 광촉매 펄프 조성물에 대하여 상기 발포제를 혼합하고, 혹은 혼합교반한 후에, 가압하여 입경 9㎛∼10mm의 포말상으로 하는 광촉매 펄프 발포체의 제조방법.
  16. 상기 발포제는 계면활성제에 깃털 등에서 얻은 케라틴질에서 이루어진 아미노산 혹은 젤라틴을 물과 함께 첨가하여 이루어진 청구항 3에 기재된 광촉매 펄프 발포체 또는 청구항 10에 기재된 광촉매 펄프 발포체의 제조방법.
  17. a) 희석수 100중량에 대하여 계면활성제 0.01∼0.07중량의 용액에,
    b-1) 상기 희석수 100중량에 대하여 젤라틴 및/또는 아미노산을 0.05∼2중량이하의 발포제, 및
    b-2) 상기 희석수 100중량에 대하여 접착제 20∼200중량의 포말상 접착제를 혼합하여 이루어진 상기 발포제 또는
    b-3) 상기 희석수 100중량에 대하여 접착제 20∼200중량의 포말상 접착제를 혼합하여 이루어진 상기 발포제와 상기 펄프 조성물과의 비가 각각 1:0.5∼4인 청구항 3에 기재된 광촉매 펄프 발포체.
  18. a) 희석수 100중량에 대하여 계면활성제 0.01∼0.07중량의 용액에
    b-1) 상기 희석수 100중량에 대하여 젤라틴 및/또는 아미노산을 0.1∼10중량이하 혼합하여 이루어진 상기 발포제와 상기 펄프 조성물과의 비가 1:0.5∼3인 청구항 3에 기재된 광촉매 펄프 발포체의 제조방법.
  19. 산화티탄 5∼60중량및 펄프 및/또는 종이 40∼95중량에 대하여 평균섬유길이 1∼100mm, 평균직경 10∼40㎛, 융점 120℃이상의 합성섬유를 최대 1:9의 비율로 배합하는 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물.
  20. 상기 합성섬유를 광촉매 펄프 조성물 제조공정, 발포공정 또는 발포공정 후 또는 성형공정에서 혼합분산하는 청구항 9에 기재된 광촉매 펄프 성형체의 제조방법.
  21. 청구항 1에 기재된 광촉매 펄프 조성물에 대하여 버진펄프 또는 폐지펄프를 적층하여 이루어진 것을 특징으로 하는 적층 광촉매 펄프지로 이루어진 광촉매 펄프 성형체.
  22. 청구항 2에 기재된 광촉매 펄프 조성물에 대하여 버진펄프 또는 폐지펄프를 적층하여 이루어진 것을 특징으로 하는 적층 광촉매 펄프지로 이루어진 광촉매 펄프 성형체.
  23. 청구항 8에 기재된 상기 산화티탄을 밀어내어 고정하는 처리공정 후의 초지공정에서 버진펄프 혹은 폐지펄프를 손으로 종이를 떠서 적층하여 이루어진 청구항 21 또는 22에 기재된 광촉매 펄프 성형체.
  24. 상기 폐지펄프가 DIP공정을 거친 신문폐지로 이루어진 청구항 21 또는 22에 기재된 광촉매 펄프 성형체.
  25. 청구항 1에 기재된 펄프가 판지상의 건식펄프이고, 그 건식펄프를 처리대상으로 하여, 그 건식펄프를 복수의 피처리소편으로 세단하여 형성된 개개의 피처리소편에 대하여 충격마쇄력을 부가하여 마쇄된 면상(綿狀)으로 응집한 섬유상의 원료 펄프와 거의 같은 길이로 하고, 상기 마쇄에 의해서도 섬모(纖毛)가 생기지 않는 펄프섬유로 하는 섬유분할분리공정을 포함하는 청구항 23에 기재된 광촉매 펄프 성형체의 제조방법.
  26. 청구항 25에 기재된 적층 광촉매 펄프지의 제조방법에 이용한 장치에 있고, 복수로 세단된 피처리 소편의 공급투입구에 중심부를 연통한 고정원반 위에 있고, 복수의 회전궤적 위에서 각 고정핀을 차례로 설치한 고정측 충격마쇄수단과, 상기 고정원반에 대향하여 회전구동가능하게 설치한 가동원반 위에 있고, 상기 각 고정핀과는 다른 복수의 회전궤적 위에서 각 가동핀을 차례로 설치한 가동측 충격마쇄수단과, 마쇄되어진 면상(綿狀)으로 응집된 섬유상의 피처리소편을 취출구에 취출하는 취출수단을 구비한 광촉매 펄프 조성물의 제조장치.
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