KR20030075888A - 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한폴리우레탄폼 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매가 코팅된 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공한다. 하이드록시 아파타이트는 이산화티탄 광촉매에 대하여 분해되지 않는 무기재료로써 안정성이 높고 단백질을 선택적으로 흡착하는 능력이 있다. 이에 따라, 하이드록시 아파타이트로 표면을 덮은 이산화티탄 광촉매를 유기도료와 혼합하여 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 표면을 코팅하였을 때, 유기물인 폴리우레탄 폼 및 유기도료가 분해되지 않으면서도 세균 혹은 유기물질의 흡착력을 개선할 수 있다.

Description

하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한 폴리우레탄 폼 필터 및 그 제조방법{Polyurethane foam filter coated by hydroxy apatite titanium dioxide photocatalyst and manufacturing method thereof}
본 발명은 폴리우레탄 폼 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한 폴리우레탄 폼 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨을 포함한 공조 설비에는 흡음 및 단열 목적으로 폴리우레탄 폼 필터를 사용하고 있다. 그러나, 공조 설비의 지속적인 가동에 따라 주위환경이 오염되고, 공기 중에 부유해 있는 여러 종의 균들이 폴리우레탄 폼 필터에 붙어 서식하게 된다. 특히, 폴리우레탄 폼 필터는 주위의 습기를 많이 함유하고 있는 상태이기 때문에 폴리우레탄 폼 필터에서 서식하는 여러 종의 균들이 빠르게 번식을 한다. 이렇게 번식한 균들은 최후에는 죽어 부패하기 때문에 심한 악취를 내 뿜는다. 따라서, 폴리우레탄 폼 필터에는 균들의 서식을 막을 수 있는 새로운 물질을 코팅하는 것이 필요하다.
이산화티탄(TiO2) 광촉매는 빛(자외선)이 닿으면 대단히 강한 산화력을 발생시키며, 광촉매 표면에 접촉하는 유해 화학물질이나, 세균, 곰팡이, 오염물질 등을 분해하여 최종적으로는 물(H2O)과 탄산가스 등으로 분해 제거할 수 있다. 이산화티탄은 촉매로 작용하며 그 자신은 변하지 않기 때문에 이론적으로는 반영구적으로 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼 필터에 균들의 서식을 막게끔 상기 폴리우레탄 폼 필터에 아나타제형(anatase type)의 이산화티탄 광촉매를 코팅하기 위해서, 유기계 혹은 무기계의 원료 화합물을 이용하여 이산화티탄 광촉매를 폴리우레탄 폼의 표면에 부착 및 고정시키는 작업이 필요하다.
그런데, 상기 이산화티탄 광촉매는 표면에서 대단히 강력한 산화반응을 일으켜 유기물인 폴리우레탄 폼 및 유기도료를 분해하기 때문에 폴리우레탄 폼 필터의 표면에 코팅하는 것이 불가능하다. 다시 말해, 이산화티탄 광촉매는 순식간에 변화하는 빠르기는 아니지만 몇 일, 몇 주, 몇 개월 동안 접해 있는 폴리우레탄 폼 필터를 광촉매 반응에 의해 분해시키기 때문에 폴리우레탄 폼 필터 및 유기도료의 표면에 이산화티탄 광촉매를 코팅하는 것은 불가능하다.
더하여, 상기 이산화티탄 광촉매는 물질을 끌어당기는 흡착력이 약해 광촉매 표면에 접촉한 물질밖에 분해할 수가 없으며, 빛이 닫지 않으면 광촉매 표면에 접촉한 물질조차 분해하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선하여 유기물인 폴리우레탄 폼의 표면에 광촉매가 코팅되어 있고 광촉매의 표면 흡착력이 향상된 폴리우레탄 폼 필터를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 폴리우레탄 폼 필터를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 하이드록시 아파타이트가 이산화티탄 표면에 피복된 형태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한 폴리우레탄 폼 필터의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따라 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 폴리우레탄 폼 필터는 주재료인 폴리우레탄 폼과, 상기 폴리우레탄 폼에 코팅된 하이드록시 아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2) 이산화티탄 광촉매를 포함하여 이루어진다. 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄의 중량은 건조된 도막의 중량과 대비하여 0.3∼87%인 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 폼은 폴리에테르계 또는 폴리에스테르계이며, 밀도는 22∼32 Kg/m3, 기공수(cell count)는 7∼45 PPI(pore per inch)인 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 폴리우레탄 폼 필터의제조방법은 주재료인 폴리우레탄 폼을 준비한 후, 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 만든다. 이어서, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 상기 폴리우레탄 폼에 도포(코팅)한 후, 상기 하이드록시 이산화티탄 현탁액 혼합물이 도포된 폴리우레탄 폼을 건조시켜 완성한다.
상기 도포 방법은 함침 도포법, 스프레이 분무 도포법, 또는 에어레스 분무 도포법을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물은 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼(carboxylated acryl copolymer emulsion) 수지에 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 혼합하여 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액을 만든 후, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, 이하, PVP) 폴리머를 첨가하여 얻어질 수 있다.
상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물의 건조된 도막 상태에서의 도막 중량을 기준으로 했을 때 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 12% ~ 99%인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물에 난연제를 더 첨가할 수 있다. 상기 난연제가 첨가될 경우 상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물의 건조된 도막 상태에서의 도막 중량을 기준으로 했을 때 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 27% ~ 48%인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물에 증점제, 염기 물질, 소포제 및 가교제를 더 첨가할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 하이드록시 아파타이트로 표면을 덮은 이산화티탄 광촉매를 유기도료와 혼합하여 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam) 표면을 코팅한다. 이에 따라, 종래의 이산화티탄 광촉매의 활용에 문제점이었던 유기물인 폴리우레탄 폼과 유기 도료의 분해 문제 및 이산화티탄 광촉매가 하지 못했던 세균 혹은 유기물질의 흡착력을 개선할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
먼저, 본 발명에서는 이산화티탄 광촉매가 유기물인 폴리우레탄 폼 필터 및 유기도료를 분해하는 것을 방지하기 위해 이산화티탄 광촉매 자체를 피복할 수 있는 무기 재료를 다양한 실험을 통하여 채택하였다. 본 발명에서 채택한 무기 재료는 아파타이트(Apatite)이다. 아파타이트는 일반적으로 M10(ZO4)6X2의 조성을 가진 광물군의 총칭이며, 그 중에서도 뼈나 치아의 주성분으로 알려져 있는 것은 Ca10(PO4)6(OH)2로 나타내는 하이드록시(Hydroxy) 아파타이트이다. 생체 치아의 에나멜질에는 약95%, 뼈에는 65%의 아파타이트가 함유되어 있다. 아파타이트는 단백질의 흡착 능력이 있어 바이러스나 대장균 등의 세균류를 흡착하고, 암모니아, 알데히드류, NOx등 가스 흡착 성능도 있다.
상기 하이드록시 아파타이트를 이산화티탄 광촉매에 피복하는 제조 과정에 있어서 조성, 온도, 시간 등의 주변 조건에 따라 하이드록시 아파타이트 형상이나, 크기, 밀도, 두께 등의 조절이 가능하다.
여기서, 도 1 및 도 2를 이용하여 하이드록시 아파타이트가 이탄화티탄에 어떻게 피복되어 있는지를 설명한다.
구체적으로, 하이드록시 아파타이트는 이산화티탄 입자 표면 전체를 판상 구조로 덮고 있으면서 이산화티탄 표면에 수직 방향으로 배열한 구조이다. 상기 하이드록시 아파타이트는 폴리우레탄 폼 필터와 간격을 띄우는 보호층(spacer)이 되어 이산화티탄 표면이 직접 폴리우레탄 폼 필터 및 유기 도료와 접촉하지 않기 때문에 폴리우레탄 폼 필터 및 유기 도료를 분해하는 일은 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 원리에 따라 하이드록시 아파타이트를 피복한 이산화티탄 광촉매를 혼합한 유기 도료는 통상의 도료와 같이 무기질(콘크리트류, 도자기, 금속)은 물론 유기질(목재, 섬유, 종이, 플라스틱류, 폴리우레탄 폼 필터)등에의 코팅이 가능하다. 즉, 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 폴리우레탄 폼 필터 표면에 부착 및 고정시키는 일이 가능하다.
이와 같이 하이드록시 아파타이트 이산화티탄을 도포한 폴리우레탄 폼 필터는 빛(자외선)을 조사하지 않아도 하이드록시 아파타이트가 균이나 알데히드류 같은 유해 가스를 흡착한다. 따라서, 야간이나 빛이 닿지 않는 장소에서도 하이드록시 아파타이트가 이들 해로운 물질을 흡착하였다가 빛이 조사되면 이산화티탄 광촉매가 이를 산화 및 분해하여 빛이 닿지 않으면 전혀 작용하지 않는 광촉매의 결점을 보완할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따라 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한 폴리우레탄 폼 필터의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 폴리우레탄 폼 필터를 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 코팅한 폴리우레탄 폼 필터의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 폴리우레탄 폼 필터의 주재료인 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 준비한다(스텝 100). 폴리우레탄 폼은 폴리에티르(polyether)계 및 폴리에스테르(polyester)계 우레탄이며, 필터로서의 기능을 발휘하기 위한 규격으로 밀도는 22∼32 Kg/m3, 기공수(cell count)는 7∼45 PPI(pore per inch) 규격을 갖는다.
다음에, 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 만든다(스텝 102). 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물에서 하이드록시 아파타이트 이산화티탄의 중량은 후공정에서 건조되어 마련된 도막 중량과 대비하여 0.3% ~ 87%로 만든다. 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 제조 과정은 후에 자세히 설명한다.
다음에, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)에 도포(코팅)한다(스텝 104). 상기 하이드록시 이산화티탄 현탁액 혼합물의 도포 방법은 함침 도포법(dipping process), 스프레이 분무 도포법(spray process), 또는 에어레스 분무 도포법(airless spray process)이 사용된다.
상기 함침 도포법은 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물이 담긴 용기(Bath)에 폴리우레탄 폼을 담근 다음 꺼내어 적절한 함수율(폴리우레탄 폼 중량 대비 약 50∼300 %)이 되도록 롤러(roller)를 통과시키는 방법이다. 상기 스프레이 분무 도포법은 압축공기를 써서 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 안개 모양으로 하여 그 압축 공기와 같이 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 분무하여 도포하는 방법이다. 이때 장방형의 스프레이 건 (spray gun)을 이용하여 3∼3.5Kg/cm2의 분무압력으로, 피도장물로부터 15∼25cm 분무거리 간격을 두고, 20∼50cm/sec의 분무속도로 폴리우레탄 폼의 양면을 코팅한다. 상기 에어레스 분무 도포법은 하이드라 스프레이라고도 하여 압축공기를 사용하지 않는 분무방법이다. 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물에 플런저(Plunger)로 고압, 예컨대, 100∼200Kg/cm2를 가하여 초경합금의 특수한 가느다란 노즐에서 분출시켜 도포한다. 이때, 분무거리는 30∼40cm로 하며, 분무속도는 100cm/sec로 한다.
다음에, 하이드록시 이산화티탄 현탁액 혼합물이 도포된 폴리우레탄 폼을 약 130∼180℃의 건조로에서 건조시킨다(스텝 106). 이에 따라, 상기 하이드록시 이산화티탄이 폴리우레탄 폼의 골격(structure) 표면에 피복된다.
이하에서는 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 제조 과정을 설명한다.
도 4는 본 발명에 따라 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
구체적으로, 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼(carboxylated acryl copolymer emulsion) 수지에 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 혼합하여 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액을 만든다(스텝 200).
상기 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼(carboxylated acryl copolymer emulsion) 수지는 희석제가 물이므로 공해 문제가 적고 점도가 낮으며, 건조 도막에 특유의 기공이 존재하여 공기 및 습기의 유통이 가능하며, 공중합체가 무정형(Amorphous)이기 때문에 생성 막이 투명하다. 따라서 이산화티탄 표면에서의 광촉매 반응에 장애의 요소가 적다.
카르복시화 아크릴 공중합체(carboxylated acryl copolymer)와 같은 화합물은 아크릴 산(acrylic acid) 및 메타아크릴 산(methacrylic acid)을 중합함으로써 용이하게 얻을 수 있다. 아크릴 산(acrylic acid) 및 메타아크릴 산(methacrylic acid)의 중합시 중합되는 폴리머(polymer)의 종류에 따라 고유의 특정 유리전이온도(Tg) 값을 가진다. Tg값이 높으면 도막의 경도(hardness)가 높아 깨짐(Cracking)의 염려가 있으며, Tg값이 낮으면 도막의 경도가 낮아 소프트(soft)한 대신 유연성(flexibility)이 증가한다. 폴리우레탄 폼에 도막을 형성한 후 칼날에 의한 절단 혹은 압착 프레스에 의한 가공을 하는데 있어서 도막이 깨지지 않도록 충분한 유연성(Flexibility)을 확보하기 위해서는 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 구성하는 주 부착제(main binder)의 Tg값은 10℃ 이하여야 한다.
다음에, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, 이하 PVP) 폴리머를 첨가한다(스텝 202). 상기 PVP는 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 입자의 분산을 돕고, 주 부착제(main Binder)가 폴리우레탄 폼(polyurethane Foam) 표면에 잘 부착되도록 하며 산소가 통과되는 투명한 도막을 형성할 수 있는 수용성 폴리머(Polymer)이다. 상기 PVP 폴리머는 N-vinyl-2-pyrrolidone의 호모폴리머(homopoymer)이며, 일반적으로 하기와 같은 구조식 1을 가진다.
[구조식 1]
여기서, n은 정수이다.
상기 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 혼합 농도 범위는 수많은 여러 실행 가능한 인자들에 의해 결정된다. 이러한 인자들은 코팅 도막의 무결성, 건조시간, 단가 등이 있으나, 이 중 가장 중요한 것은 코팅 도막의 상태이다. 상기 PVP 폴리머의 적절한 혼합 비율은 상기 카르복시화 아크릴 공증합체 에멀젼의 건조된 도막 중량과 대비하여 6 ~ 22 % 이다. 상기 PVP 폴리머의 비율이 너무 높으면 코팅 작업, 특히 스프레이 도포 작업이 어려워진다. 하이드록시 아파타이트이산화티탄 현탁액 혼합물의 건조된 도막 상태에서의 도막 중량을 기준으로 했을 때 적절한 부착제, 즉 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 12~99% 이다. 특히, 후에 언급하는 난연제를 첨가하지 않을 경우는 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 12~99%이며, 난연제를 첨가하는 경우에는 27∼48%이다.
다음에, 상기 PVP 폴리머가 첨가된 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액에 증점제(Thickener)가 첨가된다(스텝 204). 일반적으로 도료와 같은 액체는 막대기로 휘저을 때 저항이 작아져서 유동성이 크게 되고 젖기를 멈추고 방치하면 본래의 상태로 굳어지는 현상을 볼 수가 있는데 이러한 현상을 요변성(thixotropy)라 한다. 이는 도료를 어떤 대상 기재 표면에 코팅 및 도포할 때 높은 미분 속도 상태에서는 점도가 떨어져 흐름이 좋아지고 도포 작업이 쉬워지며 또한 도포한 직후 낮은 미분 속도 상태에서는 구조 점성에 의해 흘러내림 현상이 방지되는 성질을 말한다. 이와 같이 폴리우레탄 폼 기재를 함침에 의한 롤러(Roller) 작업시 혹은 스프레이(spray) 작업시 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 도포 작업을 용이하게 하고, 롤러(Roller)를 통과한 뒤 혹은 스프레이 작업 후 폴리우레탄 폼에서 여분의 현탁액 혼합물이 흘러내리는 것을 방지하고, 또한 현탁액 혼합물에서 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 입자들의 침강을 방지하여 현탁액 혼합물의 저장성을 높이기 위해 증점제를 첨가한다. 상기 증점제 물질로서는 Methyl Cellose, Hydroxy Ethyl Cellulose, Poly Vinyl Alcohol, Bentonite, Azido 유도체, Acrylic Copolymer, Alluminium Silicate의 유기 복합체 등이 사용된다. 이 증점제의 사용량은 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물 전체계의 0.2∼3% 농도이다.
다음에, 증점제가 첨가된 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물에 염기 물질을 첨가한다(스텝 206). 상기 염기 물질은 현탁액 혼합물 전체계의 pH 조절용으로 첨가된다. 상기 염기 물질은 암모니아수(ammonium hydroxide) 혹은 아민류(amine)를 이용한다. 상기 염기 물질은 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 입자의 분산을 목적으로 첨가하며, 증점제를 투여하기 전 또는 증점제 투여 후에도 무방하다. 특히 암모니아수를 염기물질로 쓰는 경우에는 건조된 도막의 내수성(water resistance)을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 염기물질이 첨가된 현택액 혼합물에 소포제를 첨가한다(스텝 208). 상기 소포제는 표면 장력을 낮추어 정적 유동을 좋게 하여 균일 평활한 코팅면을 형성할 수 있도록 하고, 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물의 제조시 교반 작업을 할 때 거품의 생성을 적게 하기 위한 목적으로 첨가한다. 상기 첨가제는 최종적으로 만들어지는 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물 전체계의 0.1% ~ 0.5% 농도로 첨가한다. 소포제로는 실리콘 오일(silicone oil), 계면활성제, 고급알코올 등이 사용된다.
다음에, 상기 소포제가 첨가된 하이드록시 이산화티탄 현택액 혼합물에 가교제(crosslinking agent)를 첨가한다(스텝 210), 상기 가교제는 부착제 역할을 하는 카르복시화 아크릴 공중합체(Carboxylated Acryl Copolymer) 및 PVP 수용성 폴리머를 더욱 견고한 도막이 형성되도록 하며, 코팅 대상 물체에 대한 부착제(Binder)의접착력 강화, 내수성, 내화학성, 내마모성, 내열성 등을 한층 더 강화시켜 준다. 상기 가교제로서는 Melamine Formaldehydes, Urea Formaldehydes, Aziridines, Titanates, Zinc Complex, Zirconium Complex 등이 사용된다. 이 가교제는 최종적으로 만들어지는 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물 전체계의 0.5% ~ 3% 농도로 첨가한다.
다음에, 폴리우레탄 폼 및 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼, PVP 폴리머 등 기타 유기 성분들은 불에 잘 타는 가연성 물질인 관계로 난연성 재질의 내장재를 요구하는 경우 난연 처리가 필수이다. 따라서, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 혼합액에 난연제(flame retardant)를 첨가한다(스텝 212). 상기 난연제의 비율은 건조된 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물 도막의 중량 대비 52∼53%이다. 상기 난연제로는 삼산화안티몬(Sb2O3), 수산화알루미늄(Al2(OH)3), 브롬계(Br), 인산암모늄, 염화파라핀등이 있다. 이중 효과적인 난연제로서는 삼산화안티몬, 수산화알루미늄, 브롬계를 혼합한 형태이다. 이 혼합 난연제에서 이들 각각의 효과는 다음과 같다. 삼산화안티몬의 할로겐화물은 연소할 때 기체상에서 발생하는 프리라디칼 반응을 정지시켜 난연 효과를 얻는다, 수산화알루미늄은 흡열 분해에 의해 물을 생성하여 난연 효과를 얻고, 생성수에 의한 냉각작용에 의해 연소를 방지한다, 브롬계는 연소 시 주변의 산소(O2)와 먼저 반응하여 주변의 산소를 차단시켜 난연 효과를 얻는다.
상술한 바와 같이 만들어진 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 폴리우레탄폼 필터에 대한 냉암소(빛이 없는 장소)에서의 탈취 효과 성능은 하기의 [표1]과 같이 같이 나타났다. 이 측정값은 한국원사시험연구소에서 실험되어 측정된 값이다. 여기서, 시험 가스는 트리메틸아민 (trimethyl amine)이고, 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 폴리우레탄 폼 필터의 크기는 10 cm X 10 cm X 1.4 cm 이였다.
시간 5분 15분 30분 60분
탈취율(%) 25 58.6 66.1 72
본 발명에 따른 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 폴리우레탄 폼 필터는 사용 중 빛(자외선)이 없는 장소(야간, 냉암소)에서 공기 중에 부유하는 먼지, 기름때, 유해가스 등에 의해 하이드록시 아파타이트의 흡착 능력이 한계에 도달할 때도 폴리우레탄 폼 필터를 흐르는 수돗물에 세척 후 태양광선에 노출하여 말리는 과정에서 흡착된 유기 물질 등이 광촉매 작용에 의해 산화 및 분해되기 때문에 필터의 성능을 초기 상태와 같이 재생할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 하이드록시 아파타이트는 이산화티탄 광촉매에 대하여 분해되지 않는 무기재료로써 안정성이 높고 단백질을 선택적으로 흡착하는 능력이 있다. 이에 따라, 하이드록시 아파타이트로 표면을 덮은 이산화티탄 광촉매를 유기도료와 혼합하여 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam) 표면을 코팅하였을 때, 종래의 이산화티탄 광촉매의 활용에 문제점이었던 유기물인 폴리우레탄 폼 및 유기도료의 분해 문제 및 이산화티탄 광촉매가 하지 못했던 세균 혹은 유기물질의 흡착력을 개선할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 주재료인 폴리우레탄 폼; 및
    상기 폴리우레탄 폼에 코팅된 하이드록시 아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2) 이산화티탄 광촉매을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄의 중량은 건조된 도막의 중량과 대비하여 0.3∼87%인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼은 폴리에테르계 또는 폴리에스테르계이며, 밀도는 22∼32 Kg/m3, 기공수(cell count)는 7∼45 PPI(pore per inch)인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 필터.
  4. 주재료인 폴리우레탄 폼을 준비하는 단계;
    하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 만드는 단계;
    상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물을 상기 폴리우레탄 폼에 도포하는 단계; 및
    상기 하이드록시 이산화티탄 현탁액 혼합물이 도포된 폴리우레탄 폼을 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 도포 방법은 함침 도포법, 스프레이 분무 도포법 또는 에어레스 분무 도포법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물은 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼(carboxylated acryl copolymer emulsion) 수지에 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 광촉매를 혼합하여 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액을 만드는 단계와, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone) 폴리머를 첨가하는 단계를 포함하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물의 건조된 도막 상태에서의 도막 중량을 기준으로 했을 때 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 12 ~ 99%인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 이산화티탄 현탁액 혼합물에 난연제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물의 건조된 도막 상태에서의 도막 중량을 기준으로 했을 때 카르복시화 아크릴 공중합체 에멀젼과 PVP 폴리머의 중량 범위는 27~48%인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 하이드록시 아파타이트 현탁액 혼합물에 증점제, 염기 물질, 소포제 및 가교제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
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