KR20040095156A - 해로운 생-병원균 및 독성 화학물질에 대한 방어를 위한자기-정화 또는 자기-청정 코팅 - Google Patents

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Abstract

UV 조사 및 수분의 존재 하에서 표면상의 유기 오염물을 파괴하기 충분한 양만큼 히드록시 라디칼을 생성시킬 수 있는 자기-세정 자기-정화 코팅.

Description

해로운 생-병원균 및 독성 화학물질에 대한 방어를 위한 자기-정화 또는 자기-청정 코팅{A self-decontaminating or self-cleaning coating for protection against hazardous bio-pathogens and toxic chemical agents}
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 해로운 오염물의 처리에 관한 것으로서, 구체적으로는 자외선 조사의 존재 하에서 전기금속 산화물과 물의 작용으로 생성되는 히드록실 라디칼과의 반응을 통해 해로운 유기 화학물질 및 생물학적 물질을 중화할 수 있는 자기-정화 광촉매 표면의 생성을 위한, 유기 코팅이 스프레이되는 표면-침착 방법에 관한 것이다.
2. 관련 종래 기술의 간단한 설명
노출된 구조의 표면이 화학물질 또는 생물학적 물질로 오염되는 것은 시민들이나 군인들 모두에게 일어날 수 있다. 오염은 위험한 물질을 한 곳에서 다른 곳으로 운반하는 동안과 같은 사고로 또는 화학적 및/또는 생물학적 전쟁에서와 같이 고의적으로 일어날 수도 있다. 그러한 물질은 차량, 비행기, 건물, 설비 등과 같은 노출된 표면에 상당한 기간동안 남아 있어, 이러한 표면과 접촉할 수도 있는 사람과 동물에게 위험을 끼칠 수도 있다.
자기-정화 코팅은 해로운 물질을 중화시키는 능력 이외에 여러 특성을 필요로 한다. 코팅은 시간의 흐름에 따른 상당한 내구성을 나타내야 하며, 바람직하게는 자기 정화능과 다양한 안료의 통합에 대한 순응성이 있어야 하며, 그로 인해 코팅이 형성될 때, 기질의 표면에 서서히 침착된 자국, 특히 손가락 자국 또는 대기에 존재하는 휘발성 유기 생성물 또는 곰팡이 증식과 같은 유기적 원인으로 인한 자국을 분해에 의해 정화시키는 것과 제거에 의해 정화시키는 것간의 차이를 늘리는 것이 가능해야 한다.
이러한 더러운 자국 문제에 대한 해결방법은 예를 들어, 광촉매작용에 의한 이러한 더러운 자국들의 분해를 위해 기질에 코팅을 침착시키는 방법이 있다. 적절한 파장을 조사하면, 코팅 성분이 라디칼 반응을 유발하고, 이로 인해 유기 생성물의 산화가 유발된다. 이 분해는 빛의 영향 하에서 라디칼을 생성시키는 임의의 화합물에 의해 유도될 수 있다.
이러한 광촉매 반응은 주위 습도로부터 유래된 표면 수분과 함께 UV 자극으로 자체적으로 유지된다. 미세하게 분할된 형태의 어떠한 전이금속 화합물을 금속 표면에 적용하는 것은 표면의 유기물질을 산화하는 능력을 그 물질에 부여하는 것으로 나타났다. 특히, 아나타제 형태의 TiO2는 UV 조사를 흡수하고, 표면 수분의 존재 하에서 산화력이 큰 히드록실 라디칼을 생성시킨다. 산화 및 분해를 받기 쉬운 유기 물질은 다양한 유해성 및 비유해성의 물질뿐만 아니라 세균, 포자, 및 바이러스와 같은 생물이다. 아나타제를 함유하는 코팅은 표면을 정화하는 것 이외에도 자기-청정 표면으로서도 작용한다.
이러한 자기-정화 및 자기-청정 특징을 생물학적 및 화학적 오염으로부터 표면을 보호하기 위해 사용할 수 있는 코팅에 통합시킬 수 있다. 코팅 시스템에서 아나타제의 문제점은 그것이 광화학적으로 활성이 있으며 루틸형 TiO2와 같이 상대적으로 불활성인 염료가 아니라는 것이다. 루틸형 TiO2는 상대적으로 광화학적으로 불활성이기 때문에, 그 색소는 흡수된 빛을 분산시킴으로써 코팅이 분해되는 것을 막는다. 루틸형 색소에 비해, 아나타제 형태는 광화학적으로 활성이 있기 때문에, 그 결과 이산화티타늄 아나타제 색소와 함께 제조된 외부의 페인트는 막대한 초킹(chalking)을 받는다.
전형적인 코팅은, 아나타제 존재 하에서 생성되는 산화력이 큰 히드록실 라디칼의 존재 하에서 분해되기 쉬운 유기 성분을 함유한다. 이러한 반응은 코팅의 수명을 현저히 감소시키기 때문에, 원하는 목적을 갖는 코팅이 시간의 경과에 따라 분해되어 쓸모 없어지는 것을 막아내는 레진 시스템을 갖는 것이 중요하다. 쵸킹 문제를 해결하고 광화학적 반응성에 대한 아나타제의 장점을 계속 보유하기 위해, 히드록실 라디칼에 의한 산화에 매우 내성이 있을 뿐만 아니라 가능한 UV 조사에 광화학적으로 불활성인 레진 시스템을 갖추는 것이 필수적이다.
발명의 명칭이 "Fungus Resistant Protective Coatings"인 Drisko, 미국특허 4,039,494, 1977년 8월 2일은 지방산 및 비스(트리부틸주석) 옥사이드의 반응 생성물이, 공기 경화가 이루어지고 상대적으로 많은 주석 함량을 가지며 미생물 증식에 대한 큰 저항성을 갖는 내구성의 페인트 필름을 형성하기 위해 착색될 수 있는 균질한 혼합물을 형성하는 농도로, 비반응의 알키드 레진 또는 유기 주석 화합물과 함께 반응한 알키드 레진과 조합하는 것을 개시하고 있다.
발명의 명칭이 "Photocatalyst Sheet and Method for Producing Thereof"인 Taoda, 미국특허 5,707,915, 1998년 1월 13일은 공기 중의 악취를 풍기는 물질 및 환경-오염 물질을 분해하고 제거하고 세균, 곰팡이의 성장을 억제하고 오염을 차단함으로써 살아있는 주위환경을 정제할 수 있는 광촉매 쉬트 및 그것을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그 방법은 플라스틱과 같은 유기물질로 된 쉬트의 표면 상에 티타늄 산화물 졸 용액을 코팅하는 단계 및 그것을 가압 하에서 가열하여 티타늄 파우더를 쉬트의 표면에 침착시키는 단계를 포함한다.
발명의 명칭이 "Photocatalytic Hydrophilic Coating Compositions"인 Chikuni, 미국특허 5,755,867 등, 1998년 5월 26일은 (A) 경화 시 실리콘 레진 코팅을 형성할 수 있는 코팅-형성 성분 및 (B) 거기에 분산된 광촉매를 포함하는 코팅 조성물을 개시하고 있다. 상기 코팅-형성 성분은 1 가의 유기 C1-C18기 및 C1-C4알콕시기를 갖는 유기폴리실록산으로 구성된다. 상기 코팅 조성물을 물건에 적용하고 경화하여 그 위에 실리콘 코팅을 형성시킨다. 상기 코팅을 빛, 전형적으로 UV에 노출시키면, 광촉매는 여기되어 코팅 표면 상의 실리콘 분자의 규소 원자에 부착되어 있는 유기 그룹이 광촉매 작용이 일어나며, 상기 유기 그룹은 물의 존재하에서 히드록실기로 치환되어 코팅 표면이 친수성이 된다. 그 후, 그 코팅은 반영구적으로 수친화성을 유지하고 향상된 내후성(weather resistance)을 갖는다. 광촉매는 티타늄 산화물을 포함한 물질로부터 선택된다.
발명의 명칭이 "Zinc Oxide Photoactive Antifoulant Material" Morris 등, 미국특허 5,916,947, 1999년 6월 29일은, 산화아연의 가시광선 흡수능을 증가시키는 광감제로 표면코팅된 산화아연을 포함하는 비독성의 방오 코팅 조성물을 개시하고 있다. 상기 감광제는 기체 아나타제, 스트론튬 티타네이트, 비안트론, 아줄렌, 아연 피리티온, 테르티오펜, 히페리신, 및 그들의 혼합물로부터 선택된다.
발명의 명칭이 "Photocatalyst-Containing Coating Composition"인 Taoda 등, 미국특허 5,981,422, 1999년 11월 9일은 인산칼슘 및 산화티타늄을 함유하는 광촉매 및 코팅성분을 포함하는 코팅 조성물을 개시한다. 상기 광촉매는 부분적으로 인산칼슘으로 덮여진 산화 티타늄 입자, 또는 부분적으로 인산칼슘으로 덮여진 산화 티타늄 필름으로 코팅된 다공성 몸체로 제조된다. 산화 티타늄의 결정형은 바람직하게는 아나타제이다. 유기 코팅은 비닐-유형의 합성 레진 유제를 포함하며, 무기코팅은 예를 들어, 졸-겔 방법에 의해 필름을 형성하기 위한 금속 알콕시드를 함유하는 용액이다.
발명의 명칭이 "Titanium Dioxide-Based Photocatalystic Coatings Substrate and Titanium Dioxide-Based Organic Dispersions"인 Chopin 등, 미국특허 6,037,289, 2000년 3월 14일은 표면 중 한 면의 적어도 일부가, 적어도 일부가 결정성이고 주로 아나타제 형태의 결정화된 입자의 형태로 상기 코팅에 부분적으로혼입되는 이산화티타늄에 기초한 광촉매 특성을 갖는 코팅을 갖는 기판을 개시하고 있다. 본 발명은 또한 이러한 기판의 제조방법 및 그러한 기판의 상기 제조방법에 사용되는 이산화티타늄 입자의 유기 분산제에 관한 것이다.
발명의 명칭이 "Compositions Containing Liquid Crystalline Polymers"인 Cottis 등, 미국특허 6,093,765, 2000년 7월 25일은 a) 용융 처리가능하며 용융상태에서 비등방성(anisotrophy)을 나타내는 전체적으로 방향성인 폴리에스테르 35-85 중량%; b) 5 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 작은 판 모양의(platelet-shaped) 필러 15-65 중량%; 및 c) 선택적으로 이산화티타늄 20 중량% 이하를 포함하는 액정 폴리에스테르 레진 조성물을 개시하고 있다.
발명의 명칭이 "Titanium Dioxide Particles, Method for Their Preparation and Their Use in Cosmetics, Varnish and Surface Coating"인 Chopin 등, 미국특허 6,187,438, 2001년 2월 13일은 적어도 세륨 및/또는 철 화합물로된 제 1 층과 적어도 금속산화물, 히드록시드, 또는 옥소히드록시드로된 제 2 층으로 적어도 부분적으로 코팅된 이산화티타늄 입자를 개시하고 있으며, 상기 입자는 최소 70 m2/g의 BET 비표면적과 2.5의 밀도를 갖는다. 그 발명은 또한 이러한 입자를 제조하는 방법 및 그 입자를 항-UV제로 사용하는 용도에 관한 것이다.
발명의 명칭이 "Coating Compositions, Method of Forming Hydrophilic Films, and Hydrophilic Film-Coated Articles"인 Matsumura 등, 미국특허 6,197,101, 2001년 3월 6일은 (a) 특정 가수분해 가능한 실란 또는 그들의 부분적가수분해산물의 가수분해 가능한 혼합물이 물에서 가수분해되어 획득된 유기규소 화합물, (b) 물, 및 (c) 마이크로미립자(microparticulate) 광-산화 촉매를 포함하는 코팅 조성물이 실질적으로 필요한 유기용매의 양을 실질적으로 줄이거나 제거한다고 개시하고 있다. 미립자 광-산화 촉매는 산화티타늄, 산화세륨, 및 산화아연으로부터 선택된다. 이러한 코팅 조성물은 훌륭한 내후성 및 방오 특성을 갖는 응용 필름을 제공하며, 그들 자체가 알칼리성 pH에서조차 안정하다.
발명의 명칭이 "Weatherable Coating and Stain System for Thermoset or Thermoplastic Composite Surface"인 Porter 등, 미국특허 6,201,057, 2001년 3월 13일은 비-다공성 열경화성 및/또는 열가소성 물건을 위한 스테인/탑코트(stain/topcoat) 시스템은 착색된 스테인 및 탑코트를 포함하며, 그 탑코트는 하나 이상의 비-실록산 필름-형성 폴리머, 하나 이상의 경화 가능한 유기폴리실록산 유제, 카르복실레이트 작용기와 반응성이 있는 작용기를 갖는 내후성 시약, 및 물을 포함한다. 상기 탑코트는 착색된 스테인 표면에 대하여 우수한 점착력과 내후성을 나타낸다. 상기 탑코트는 또한 표면안정화된 아나타제형 또는 루틸형 이산화티타늄을 상기 탑코트 중량에 대하여 약 5 중량% 이하의 양만큼 더 포함하며, 자외선을 흡수하는데 효과적인 평균 입자 크기를 갖는다.
발명의 명칭이 "Method for Producing a Self Decontaminating Surface"인 DiMarzio 등, 미국특허 6,235,351, 2001년 5월 22일은 표면에 침착되고 유리 히드록시 라디칼과의 반응을 통해 정화 가능한 화학적 및 생물학적 오염물질을 정화하는 자기 정화 표면을 제조하는 방법을 개시하고 있다.
나노입자 또는 그 클러스터를 공급원료(feedstock)으로부터 표면으로 스프레이 하여 표면에 적용하여 나노입자를 갖는 나노입자 코팅을 형성함으로써, 아나타제 이산화티타늄이 비제한적인 예에 해당하는 전이금속 산화물의 나노입자 코팅을 형성한다. 그 나노입자는 스프레이 장치로부터 배출될 때 온도가 약 750℃ 이상이며 크기가 5 nm 내지 100 nm이다. 상기 처리된 표면을 환경으로부터 자연적이거나 인공적인 자외선 및 수분에 노출시키고, 그럼으로써 그 이후에 오염물과 반응하여 일반적으로 해롭지 않게 만드는 유리 히드록시 라디칼을 촉매적으로 형성한다.
본 발명의 목적은 자기-세정 표면을 생성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 자기-정화 표면을 생성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이후의 자외선의 존재 하에서의 물과의 반응 결과, 해로운 화학물질을 중화시키고 표면에 존재하는 생물을 사멸시키는 히드록시 라디칼을 생성시키기는 전이금속 산화물이 표면에 효과적이면서도 상대적으로 광범위하게 침착된 자기-정화 표면을 생성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 물질을 함유하는 전이금속 산화물을 표면에 코팅하기 위한 효과적인 열 또는 페인트 스프레이 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 광촉매 특성을 나타내고 내구성이 있고 투명하며 산업적으로 제조될 수 있는 코팅을 갖는 새로운 물질을 제공하는 것이다.
발명의 요약
상기 목적과 관련하여, 본 발명은 최소한 부분적으로 결정형이고 주로 아나타제 형태로 결정화된 입자 형태로 부분적으로 코팅에 혼입되는 이산화티타늄에 기초한 광촉매 코팅을 그 표면의 최소 일부에 갖는 기판에 관한 것이다.
본 발명은 주로 아나타제 형태인 이산화티타늄을 조성물 전체에 대하여 약 0.5 내지 약 20 부피%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10 부피% 범위의 함량으로 함유하는, 유기 레진 또는 용매를 베이스(base)로 하는 코팅 제제를 포함한다. 상기 아나타제 입자는 약 5 nm 내지 약 80 nm 범위의 나노 입자 크기범위를 가지며, 바람직하게는 상기 입자의 대부분은 5 nm 내지 70 nm, 가장 바람직하게는 약 10 nm 내지 약 50 nm 범위에 해당한다.
상기 레진 시스템은 플루오로엘라스토머, 액정 폴리머, 폴리우레탄, 알키드, 에폭시, 라텍스, 또는 그들의 혼합물과 같은 임의의 종래의 레진 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 MIL-PRF-85285, MIL-PRF-23377, MIL-PRF-85582, BMS 10-11, BMS 10-79, BMS 10-60, BMS 10-72, TTP-2760, 및 CARC(화학물질 저항성 코팅)(MIL-C-46168) 또는 유사한 유형의 제제뿐만 아니라 제로 VOC 우레탄, 낮은 또는 제로의 VOC 하나의 코트 플루오로폴리머 종류 탑코트, 하나의 코트 우레탄과 같은 용매를 베이스로 하는 시스템에서 아나타제를 사용하는 것을 의도한다.
레진이나 용매 시스템 및 아나타제 이외에, 상기 제제는 테프론, 염료, 요변성 시약, 및 그 이외의 종래의 첨가제를 함유할 수 있으며, 광택의, 반광택의, 또는 무광택의 코팅으로 제조될 수 있다.
본 발명은 그 아래에 적용된 보호 또는 장식 코팅을 보호하기 위하여, 오버코트(overcoat)로서 투명한 코팅에 사용하는 것을 또한 의도한다.
상기 코팅은 종래의 방법으로 표면을 코팅하는데 적용할 수 있다; 그러나, 열 또는 페인트 스페레이 기술을 이용하여 코팅을 적용하는 것이 바람직하다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 코팅의 표면상의 유기물질을 산화하여 유기 또는 무기 이물질을 분해하여 제거하고 세균, 곰팡이, 및 다른 살아있는 질병유발 생물의 증식을 억제할 수 있는 자기-정화 또는 자기-세정 코팅을 제공한다. 그것은 가격이 저렴하고, 에너지 이용량이 적고, 안전성이 높고, 비오염유발 분해산물을 제공하며, 보수 없이 오랫동안 이러한 효과를 유지할 수 있다.
아나타제 이산화티타늄이 광촉매로서 가장 바람직하다. TiO2는 무해하고, 화학적으로 안정하며, 저가로 입수할 수 있다.
TiO2는 평균 입자크기가 더 작아질수록 광촉매 작용이 증가한다. 따라서, 0.1 mm 이하의 평균 입자크기를 갖는 TiO2를 사용하는 것이 추천된다. 각각 수성 질산 또는 수성 암모니아에 분산된 작은 평균 입자크기를 갖는 아나타제형 TiO2입자를 갖는 졸인, 질산 해교형 TiO2졸(nitric acid peptization TiO2sol) 및 암모니아 해교형 TiO2졸 각각은 상업적으로 입수 가능하다. TiO2의 분산 매질은 물뿐만 아니라 나프타, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 및 이소부탄올과 메틸 에틸 케톤(MEK)과 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 메틸-프로필-케톤(MPK)과같은 케톤일 수 있다. TiO2입자는 파우더 형태로 사용되거나, 또는 물이나 용매에 TiO2입자를 함유하는 페이스트를 TiO2입자의 원료로 사용할 수 있다.
TiO2이외에 사용될 수 있는 광촉매로는 산화주석, 산화아연, 산화 제2철, 삼산화텅스텐, 삼산화이비스무쓰, 및 스트론튬 티타네이트 등이 있다. 사용될 수 있는 다른 반도체 산화물에는 WO3, ZnO, SnO2, CrO2, 및 SbO4등이 있다. TiO2아나타제 또는 다른 광촉매는 가시광선을 분산시키지 않을 정도로 충분히 작거나 광선 차단 색소로서 작용하는 물리적 형태로 존재하여, 투명한 코트의 형성을 가능하게 하거나 다른 염료와 함께 첨가제로서 사용하는 것을 고려할 수 있다.
전형적인 코팅 조성물은 레진을 포함하는 담체, 하나 이상의 염료, 레진에 대한 적절한 용매, 그리고 점증제(들), 습윤제(들) 등과 같은 다양한 선택적인 첨가제를 포함할 것이다. 또한, 페인트 조성물은 선택적으로 부가적으로 냉동과 전해질에 대한 안정성, 성형 특성뿐만 아니라 점도, 파우더 습윤, 및 분산성에 좋은 영향을 미치는 첨가제를 함유할 수 있다.
초미세 이산화티타늄 파우더를 물 또는 유기 용매에 현탁시킴으로써 슬러리를 제조한다. 적절한 용매는 물, 알콜, 에스테르, 에테르, 아민, 탄화수소, 그들의 혼합물, 또는 물과 염산 또는 질산의 혼합물이다.
전형적인 코팅에서, 사용되는 레진은 폴리비닐, 알키드, 폴리-에폭시, 폴리-실록산, 폴리우레탄, 아크릴로니트릴, 폴리-아크릴레이트, 염소화된 엘라스토머 종류 또는 폴리에스테르 레진, 및 그들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된다. 본발명자는 이러한 레진 시스템이 존재하는 히드록실 이온에 의한 산화 또는 분해에 대해 충분한 방어를 제공하지 않는다는 것과 액정 폴리머 또는 플루오로폴리머를 사용하는 것이 필수적이라는 것을 발견하였다.
본 발명의 조성물을 보호되어야 할 기판에 침지, 스프레이, 또는 브러싱을 포함한 임의의 종래의 방법에 의해 적용할 수 있다고 하더라도, 열 또는 페인트 스프레이에 의해 코팅을 적용하는 것이 매우 바람직하다. 기판은 깨끗하고 오일이 없어야 한다. 일반적으로 맨 상태의 금속표면을 준비하거나, 적용하기 전에 필요한 바대로 준비하여야 한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물의 예는 적절한 용매[약 40 중량%]에 TiO2[약 3%]를 염료, 검 로진, 비닐 레진, 가소제, 점증제, 및 침강방지제와 함께 혼합함으로써 제조한다.
나노입자 형태의 아나타제는 예를 들어 Degussa Corporation, Dublin, Ohio 43017로부터 Titanium Dioxide P-25의 명칭으로서 입수 가능하다.
코팅의 이산화티타늄 입자는 주로 아나타제 결정형이다. "주로"는 코팅의 이산화티타늄 입자의 아나타제 수준이 50 중량%보다 크며 바람직하게는 80 중량%보다 크다는 것을 의미한다.
코팅에 혼입되는 결정형 이산화티타늄 입자는 평균 크기가 5 내지 80 nm, 바람직하게는 5 내지 70 nm, 보다 바람직하게는 10 내지 50 nm의 평균 크기를 나타낸다. 그 직경은 투과전자현미경(TEM)으로 측정한다.
이산화티타늄 입자는 바람직하게는 결합제를 이용하여 코팅에 혼입된다.
본 발명은 UV 분해와 광화학적 작용에 매우 저항성이 있다고 입증된 액정 폴리머(LCP)와 함께 또는 없이 플루오로엘라스토머를 이용하여 UV 저항성 코팅 제제를 제조하는 것과, 인간 및/또는 동물에게 독성이 있는 소정의 생물학적 및 화학학 물질을 파괴하는 능력을 갖는 코팅을 제조하기 위해 상기 제제에 아나타제를 부가하는 것에 관한 것이다. 잘 알려져 있듯이, 이러한 물질로는 신경가스와 그 이외의 해로운 화학물질뿐만아니라 탄저병의 독성 포자, 모든 형태의 세균 및 바이러스, 및/또는 다른 독성 및 전염병의 조합이 포함될 수 있다. 비행기, 배, 군함, 및 귀중한 장비, 지하철 역과 같은 공공장소, 철도역, 경기장, 및 건물의 내부 및 외부에 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 색상이 한정되는 것은 아니며, 이러한 물질은 광택, 반광택, 또는 무광택으로 제조되고, 이미 존재하는 코팅 및 구조물을 새롭게 할 수 있다. 이산화티타늄의 부가가 빛의 분산에 영향을 미치지 않도록 아나타제의 입자 크기 및 분포를 조절함으로써, 표면상의 아나타제가 히드록실 라디칼을 생성시킬 필요가 있는 원하는 반응을 유발하도록 하면서도 투명하고 빛을 투과할 수 있는 코팅을 제조할 수 있다.
또한 이미 존재하는 수명이 긴 색상이 있는 착색된 레진 시스템에 아나타제를 사용 시 부가하여, 존재하는 특징을 변경시킬 수 있다. 이러한 예는 Deft Chemical에 의해 생산되는 새롭게 제조된 연장된 수명을 갖는 플루오로엘라스토머 코팅이다. 이 코팅은 MIL-PRF-85285를 특성을 변경시켜, 많은 군용기(C-17 & F-15)에 현재 사용되고 있는 코팅과 상업적인 비행기를 위해 제안되는 코팅의 필요조건을 만족시켰다.
플루오로엘라스토머 또는 레진 혼합물의 경우에, 아나타제를 플루오로엘라스토머 또는 레진 혼합물 내에서 혼합하고 균질하게 분산시킨 다음, 생-독소로부터의 방어가 필요한 기판에 페인트 스프레이 하기에 적절한 순서대로 용매와 함께 혼합시킬 수 있다.
또한, 아나타제 입자를 함유하는 LCP 입자를 LCP를 착색하는데 사용되고 있는 현재의 방법과 유사하게 착색할 수 있다.
아나타제를 부가하여 이러한 코팅을 제조하기 위해 다른 적절한 수명이 긴 레진 시스템을 이용할 수 있고, 그리하여 본 발명은 UV 분해, 아나타제의 화학적 활성, 및 히드록시 라디칼이 형성으로부터 기인한 산화의 효과에 저항성이 있는 레진 시스템을 포함한다.
본 발명에 따르면, 자외선의 존재 하에서 물과의 반응 결과, 해로운 화학물질을 중화시키고 표면에 존재하는 생물을 사멸시키는 히드록시 라디칼을 생성시키기는 전이금속 산화물이 표면에 효과적이면서도 상대적으로 광범위하게 침착된 자기-정화 표면을 생성시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. UV 조사에 대하여 광화학적으로 불활성이고 히드록실 라디칼에 의한 산화에 저항성이 있는 레진에 분산된 전이금속 산화물을 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 TiO2, WO3, ZnO, SnO2, ZrO2, CrO2, SbO4및 그들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 주로 아나타제 형태의 TiO2인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레진은 플루오로폴리머 및 액정 폴리머로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 결합제는 플루오로폴리머 종류인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 결합제는 액정 폴리머인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 코팅 조성물 중량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 코팅 조성물 중량에 대하여 약 2 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 폴리(테트라플루오로에틸렌)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물의 입자 크기는 약 5 내지 약 80 nm 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 산화물의 입자 크기는 약 10 내지 약 50 nm 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 자기 정화능을 부여하고자 하는 깨끗한 표면을 제공하는 단계;
    제 1 항의 조성물을 상기 표면에 스프레이 하는 단계; 및
    상기 표면을 건조시키는 단계를 포함하는, 자기 정화-표면을 제조하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 투명하거나 반투명인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  14. 제 1 항의 조성물로 코팅된 기판을 포함하는 자기-세정 자기-정화 표면.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 착색된 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  16. 초음파 분산, 볼밀링(ball milling), 캘린더링, 높은 전단 블레이드 혼합, 및 그들의 조합으로부터 선택된 기술과 초원심분리를 이용하여, 아나타제 TiO2나노입자의 콜로이드 현탁액을 유기 레진 시스템 또는 용매에 부가하고 현탁함으로써 생성되는 유기 코팅 제제.
  17. 표면이 활성이 있도록 유지하기 위해 아나타제를 UV 조사에 노출시키는 것을 조장하거나 계속하는, 충분하게 자기-세정능이 있는 코팅.
  18. 물 또는 수분의 존재 하에서 UV 반응이 표면상에서 일어나도록 하기에 충분한 양의 아나타제 나노입자를 함유하는, 제 1 항에 따른 투명하거나 반투명의 유기 코팅.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 광택이 나거나, 반광택이 나거나, 광택이 없는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  20. 해롭고 독성이 있는 물질을 파괴하는 능력을 여전히 보유하면서도 UV 조사의 해로운 효과로부터 바로 아래에 존재하는 코팅들을 보호할 수 있는 제 1 항에 따른 투명한 코팅.
  21. 제 13 항에 있어서, 차량, 비행기, 건물, 배, 또는 건축 설비의 외부 표면인 것을 특징으로 하는 표면.
  22. 제 14항에 있어서, 자외선 조사에 노출되는 차량, 비행기, 건물, 공기 덕트, 또는 터널의 내부 표면인 것을 특징으로 하는 표면.
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