KR20030012537A - 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보론(B)으로 도핑된, 산화티탄 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 실리콘을 포함하는 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 광촉매 조성물은 친수유지력이 월등히 뛰어나 암실이나 지하 주차장에서 장기간 방치하여도 야간운전시 친수성이 유지되는 효과가 있다.

Description

자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용{Compositions of Photo-Catalyst for Automotive}

본 발명은 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보론(B)으로 도핑된, 산화티탄 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 실리콘을 포함하는 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 관한 것이다.

현재 개발되고 있는 자동차용 초친수성 사이드 미러는 거울의 표면에 산화티탄(TiO_2-x)을 코팅한 후, 코팅 면에 햇빛 등 자외선을 조사하면, 산화티탄의 광촉매 반응에 의해 표면이 초친수화하는 기구로 되어있다. 이러한 초친수화하는 기구는 자외선에 의해 산화티탄의 격자에서 자유전자와 전자 정공이 발생하고, 이러한 전자와 정공이 표면에 흡착된 소수성 유기분자를 분해하고, 대기중의 산소와 반응하여 산화시키며, 아울러 대기중의 수분과 반응하여 표면의 산소를 방출시키고, 초 친수기인 OH^-기를 생성하여 이루어진다고 알려져 있다. 즉, 격자내에서 생성된자유전자와 정공을 달리 표현하면 다음과 같다. 2TiO₂에 가까운 조성이 빛을 받아 2Ti⁴⁺+ 4O^2-로 분해되며, O^2-는 대기중의 산소농도에 따라 쉽게 O₂가스로 변화하므로, 결과적으로 격자에는 2Ti³⁺(자유전자 보급원)와 산소공공이 존재하게 되고, Ti는 천이원소이므로 쉽게 Ti³⁺또는 Ti⁴⁺로 존재하므로 Ti³⁺에 존재하는 전자는 자유전자화 된다. Ti에서 전자가 이탈하게 되면, 산소공공자리(전자공공)는 전기적으로 양성이 되므로, 자유전자와 전자정공은 대가중의 수분을 분해하여 H⁺와 OH^-를 형성하고, OH^-는 산소공공자리에 결합하여 표면을 초친수화한다. 빛이 조사되지 않는 경우에는 Ti³⁺는 Ti⁴⁺가 되어 OH기를 밀어내고, 그 자리에는 공기중의 산소가 다시 이온화되어 재결합을 하여, 표면의 친수성을 상실하게 된다. 위의 반응들은 가역적이며, 또한 반응속도론적인 결과이므로, 다분히 확률적이며, 각 반응원소 또는 이온의 농도와 비례하게 된다.

초친수화를 이루기 위해서는 격자내에서 자유전자와 정공(또는 Ti³⁺와 산소공공)이 많이 생성되어야 하며, 이를 위해서는 반드시 햇빛 등과 같은 자외선에너지가 가해져야 한다. 만약 햇빛 등과 같은 빛에너지가 가해지지 않는다면, 비록 초친수화가 이루진 후라도, 서서히 자유전자와 정공이 재결합을 이루며, 이로 인해 반응에 참여할 수 있는 전자와 정공의 수가 급감하여, 친수화된 표면은 다시 소수화되어 친수성을 상실하게 된다. 따라서, 광촉매가 코팅된 미러는 햇빛이 존재하는 낮에는 친수성이 발휘되지만, 햇빛이 없는 밤이나, 암실에서는 서서히 친수성을 상실하게 되는 문제점이 있어 이에 대한 개선의 필용성이 절실히 대두되던 실정이었다.

이에, 본 발명의 별명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 산화티탄 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 실리콘에 보론(B)을 도핑시켜 포함시키고, 친수유지력을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 보론(B)이 도핑된, 산화티탄 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 실리콘을 포함하는 자동차 사이드미러용 광촉매 조성물을 제공하는데 있다.

또 다른 본 발명의 목적은 상기 광촉매 조성물을 이용해 코팅시킨 자동차 사이드 미러를 포함한다.

이하, 본 발명의 자동차 사이드 미러용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 친수반응에 기여하는 격자내의 자유전자와 전자정공의 농도를 빛이 없는 상태에서도 유지할 수 있도록, 산화티탄 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부의 보론(B)이 도핑된 5 내지 50 중량부의 실리콘을 포함하는 자동차사이드 미러용 광촉매 조성물을 그 특징으로 한다.

먼저 광촉매의 물질은 기본적으로 알려진 산화 티탄(TiO_2-x)이며, 첨가하는 물질은 제조공정에 따라 달라지지만, 최종적으로 거울이나 유리의 표면에 존재하게 되는 물질은 보론(B)이 도핑된 실리콘(Si) 입자이다. 여기서, 실리콘 입자는 크기가 5nm 내지 100nm이며, 바람직하게는 5nm 내지 50nm의 것을 사용한다. 또한, 이들 실리콘 함량은 산화티탄의 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부를 포함시키며, 바람직하게는 15 내지 25 중량부를 유지하도록 한다. 실리콘에 도핑된 보론의 양은 실리콘 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부를 포함시킨다.

이렇게 제조된 보론이 도핑된 실리콘 입자는 흔히 p형 반도체라 일컫는 것으로서, 격자내의 실리콘이 보론으로 치환됨으로써, 전자정공을 생성하고 있는 물질이다. 이러한 p형 반도체는 광촉매가 빛을 받아 자유전자가 생성된 후, 자유전자가 이탈해서 생성된 원래의 정공자리로 자유전자가 재결합하는 것을 방해하는 역할을 한다. 즉, 산화티탄이 빛을 받아 생성된 자유전자를 포획(p형 실리콘 격자내의 정공과 결합)하여 빛이 감소 또는 소멸했을 때, 자유전자가 정공과의 재결합을 방지하는 역할을 수행하는 것이다. 이렇게 첨가된 실리콘 입자가 광촉매의 자유전자를 포획하면, 정공은 결합된 친수기(빛 조사시 수분이 분해되어 결합한 OH기)를 그대로 유지하게 되므로, 빛이 없이도 친수력을 유지할 수 있는 것으로 판단된다. 이 결과로 광촉매의 표면에 일단 빛이 조사된 후에는 계속해서 빛을 조사하지 않아도, 표면의 초 친수성을 상실하지 않고 유지하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 광촉매 조성물을 이용해 코팅처리한 자동차 사이드 미러를 포함한다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예 및 실험예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1 ∼ 18:

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 이용하여 통상의 방법대로 광촉매를 제조하고, 이 광촉매 조성을 이용하여 자동차 사이드 미러에 코팅시킨 후, 미러상에서의 친수 유지력을 측정하였고 그 결과를 다음 표 1에 요약하여 나타내었다. 이때, 친수유지력은 코팅 조성물을 달리한 시편을 태양광에 3시간이상 노출시켜 표면을 친수화한 다음, 시편을 빛이 없는 암실에 방치한 후 주기적으로 물을 분사하여 친수성이 소멸되는 시간을 관찰하는 방법으로 측정하였다.

실리콘내의 보론 도핑량이 0.5 중량부일 때 친수유지력이 가장 우수하며, 실리콘 입자는 크기가 작을수록, 그리고 실리콘 중량비는 산화티탄 100 중량부에 대하여 20 중량부일 때 가장 우수한 친수 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 자동차 사이드 미러 코팅용 광촉매 조성물 및 이의 이용에 관한 것이다. 따라서, 이러한 본 발명에 따른광촉매 조성물은 친수유지력이 월등히 뛰어나 암실이나 지하 주차장에서 장기간 방치하여도 야간운전시 친수성이 유지되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 보론(B)이 도핑된, 산화티탄 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 실리콘(Si)을 포함하는 자동차 사이드 미러용 광촉매 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보론은 실리콘 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부인 것을 특징으로 하는 자동차 사이드 미러용 광촉매 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 입자 크기는 5 내지 100 ㎚인 것을 특징으로 하는 자동차 사이드 미러용 광촉매 조성물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 광촉매 조성물을 이용하여 코팅처리된 자동차 사이드 미러.