KR20050100137A - 광촉매 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광촉매 코팅 방법에 관한 것이다. 본 발명은 건축물 내부의 벽, 바닥, 천장, 욕실 등과 건축물 외부의 옥외 구조물을 코팅 처리함에 있어 광촉매 코팅 처리면에 특수 기능을 부여할 수 있는 1차 코팅층과 친수성 및 오염방지 자정기능을 부여하는 광촉매의 2차 코팅층을 가지도록 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

광촉매 코팅 방법{Coating Method of Photo-Catalyst}

최근 산업화, 도시화로 환경오염이 심화됨에 따라 건축 및 도료 분야에서는 건축 내장 재료로 사용되는 접착제의 경화속도를 향상 시키기 위하여 포름 알데히드를 사용하고 이로 인한 실내공기 오염으로 신체에 많은 피해가 있을 뿐만 아니라, 건축 외장 재료와 옥외 구조물의 표면 오염이 문제가 되고 있다. 대기중에 부유하는 먼지와 입자는 비에 의해 침강하며 건축물의 외장과 옥외 구조물에 빗물의 경로를 따라 줄무늬의 오염 자국을 남기게 되며 건축물의 외관을 해치게 된다. 이와같은 건축 내외장의 오염을 막기 위하여 다양한 방법이 제시되고 있으나 최근 가장 주목을 받고 있는 것은 친수성 기능을 가진 TiO2 광촉매로 코팅 처리하는 방법들이 제안되고 있다.

이와같은 건축물의 광촉매 코팅처리는 광촉매로 코팅 처리된 소재를 이용하여 건축을 하는 방법과 건축물이 완공된 후에 코팅 처리하는 방법을 생각할 수 있는데, 건축물이 완공된 후에 코팅 처리하는 방법하는 것이 바람직한 경우가 많다. 표면 처리가 되어진 벽지 등으로 내장을 마감할 경우 벽지의 표면 처리를 위하여는 공정상에 원가 부담이 증가하게 될 뿐만 아니라 완벽한 표면 처리가 불가능하다. 또, 건축물 외장의 경우는 타일 벽돌, 석재 등으로 외장 마감시을 하는 경우 타일이나 벽돌 사이에 존재하는 틈새 부분의 표면 처리를 별도로 해야하기 때문에 재시공이 필요하다. 종래의 기술은 주로 건축 소재를 광촉매로 처리하는 방법에 주안점을 두고 있는데 반해 본 발명은 건축물이 완공된 후 코팅 처리하는 방법에 촛점을 맞추고 있다.

건축물의 내 외장 재료로 사용되는 것으로는 벽지, 벽돌, 타일, 콘크리트, 석재, 유리와 같은 세라믹류, 알루미늄, 스테인레스 스틸 등과 같은 금속류, 폴리카보네이트, 아크릴과 같은 고분자류 등 매우 다양하다.

건축물이 완공된 후 코팅 처리하는 방법의 특징은 광촉매 코팅층이 상온에서 경화하여야 하며 경화된 후에는 건축내외장재가 가지는 원래의 특성을 저하시키지 않으면서 표면 강도와 접착력, 내구성, 친수성, 자정기능 등을 가져야 한다.

그러나 특2003-0086971 및 특1999-0046492에서는 광촉매의 코팅 방법을 제시하였지만 상기의 문제해결이 불가능하고 단지 표면에 광촉매를 코팅하는 방법만 도출 하였다. 이로 인해 아직 건축물에의 본격적인 적용이 아직 이루어지지 않고 있는 실정이다.

예를들면 벽기, 벽돌, 콘크리트와 같은 다공성인 건축 내외장재로 마감된 경우 Sub-Micron 단위의 박막으로 광촉매의 코팅 처리가 힘들뿐 아니라 다공성 기공들로 인해 친수성의 효과도 기대하기 힘들다. 또 타일, 유리와 같이 표면이 매끄러운 경우에는 주로 Sol-Gel 반응으로 형성되는 광촉매 코팅층이 원하는 접착력을 나타내지 못하는 경우가 많다. 또 건축물이 페인트칠 등으로 마감되어 있는 경우 광촉매를 직접 코팅한다면 광촉매의 분해 작용으로 인해 페인트칠이 점차적으로 손상되어 오히려 미관을 해칠 우려가 있다.

다양한 소재로 구성되는 건축물 또는 옥외구조물이 완공된 후 광촉매 코팅층을 도포하여 상온 경화함에 있어 건축물 내외장재가 가져야하는 본래의 기능을 보유함과 동시에 오염방지 자정기능을 가지는 건축물 및 옥외구조물의 외장 처리 방법 및 외장 처리 소재의 구성을 제공하는데 그 목적이 있다

본 발명은 건축내장물 또는 옥외구조물의 외장부를 오염방지 자정기능을 가지는 광촉매로 코팅 처리함에 있어 건축물 내외장재에 특수 기능을 부여할수 있는 1차 코팅층 먼저 도포하고 그 위에 친수성과 오염방지 자정 기능을 부여하는 광촉매의 2차 코팅층을 도포함으로써 건축물 외장재가 가져야하는 본래의 기능을 보유함과 동시에 오염방지 자정 기능을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

1차 코팅층인 기능성 언더코팅층은 건축외장재의 특성에 따라 발수를 목적으로 하는 발수차단 기능층, 광촉매 코팅의 접착력 증대를 위한 프라이머층과 건축물이 페인트나 고분자로 마감되어 있을 경우 광촉매의 유기고분자 분해 기능으로 부터의 보호층, 소다 유리와 같은 건축 내외장재에 있어서 광촉매의 활성 저하를 방지하기 위한 알칼리 차단층 등과 같은 기능의 단독 또는 복합 역할을 하는 층이다.

기능성 언더코팅층을 구성하는 주 Binder 소재는 다양한 피착물 소재에 대해 접착력이 뛰어 나며, 광촉매 코팅층를 구성하는 Binder와도 결합력이 우수하면서도 광촉매의 활성에 대해서도 안정하고, Spray Coating 이 가능하면서도 코팅 두께 조절이 용이해야 하며, 내산성, 내알칼리성, 내열성 등을 가져야한다. 또 물, IPA, 또는 에탄올과 같은 용제를 주용매로하는 코팅액으로 제조될 수 있어야하고 상온에서 건조 및 경화가 가능하여야 한다.

상기의 기능을 가지며 본 고안의 언더코팅층을 구성하는 주 Binder 소재로는 실리콘류가 적합하며 실란류, 실라놀류, 실리케이트류, 알루미네이트류, 보레이트류 등이 실리콘류와 혼합된 것도 사용될 수 있다. 여기서 지칭하는 실리콘류는 일반적으로 통칭되는 바와같이 실록세인류, 폴리실록세인류, 폴리실리콘류를 포괄하는 것을 말한다.

본 발명의 기능성 언더코팅층은 상기에서 언급한 Binder 소재로만 구성된 것에 국한하지는 않으며 그 기능을 증대하기 위하여 각종 첨가제를 포함한 것으로 형성될 수 있다. 이러한 첨가제는 건축물 내외장재에 따라 소광, 자외선 차단, 소수성 증대 등 복합적이고도 다양하게 구성될 수 있다.

본 발명의 기능성 언더코팅층은 그 자체로서도 건축물 내외장재가 가져야하는 기능을 보완하는 역할을 하므로 코팅 두께의 적절한 조절이 필요하다. 코팅 두께가 두껍게 되면 건축물의 내외장재가 가지는 특성을 나타내지 못하거나 표면 크랙 등의 문제점을 유발 할 수 있고 또 얇게 코팅되면 언더 코팅층의 역할을 하지 못하기 때문이다.

광촉매 코팅층은 친수성이 뛰어나도록 조제되어 있으며 코팅 후 건축물 내외장재의 색감을 저해하지 않도록 투명성이 뛰어나고 언더코팅층과 접착력이 우수하며 내구성이 뛰어나도록 조제된 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 광촉매로는 광촉매로의 활성이 입증된 TiO2, ZnO, WO3, SnO2, CaTiO3, Fe2O3, MoO3 등 어느 것을 사용하여도 무방하며 이들의 혼합물이나 광촉매의 활성을 증대시키기 위하여 Ag, Pt, Sn, Mg, Sr, Cu, Zn 등으로 도핑된 것을 사용하여도 무방하나 건축물 내외장재의 색감을 저해하지 않도록 광촉매 입자의 크기는 300 nm 이하 것이 사용되는 것이 바람직하다.

광촉매 코팅층을 구성하는 주 Binder는 언더코팅층에 대해 접착력이 뛰어 나며, 광촉매의 활성에 대해서도 안정하고, Spray Coating 이 가능하면서도 코팅 두께 조절이 용이해야 하며, 물, IPA, 또는 에탄올과 같은 용제를 주용매로하는 코팅액으로 제조될 수 있어야하고 상온에서 건조 및 경화가 가능하여야 한다. 이와 같은 Binder 소재로 바람직한 것은 언더코팅층에 사용되는 Binder 소재처럼 실리콘류, 실란류, 실라놀류, 실리케이트류, 알루미네이트류, 보레이트류 들이나 또는 이들이 혼합된 것도 사용될 수 있다. 본 고안의 효과를 다음의 실시예를 통해 보다 명확히 설명한다.

실시예 및 비교예

일반 시멘트 콘크리트로 마감된 건축물 벽채에 대해 오염방지 자정기능을 가지도록 광촉매 코팅으로 외장처리 하였다. 언더 코팅은 IPA/물 로 구성된 용제에 표1에 나타낸 언더 코팅층을 형성시키는 물질을 5 중량부로 용해하여 침투성 발수제로 스프레이 코팅한 후 상온에서 3시간 건조하여 형성시켰다. 상기의 언더 코팅층 상에 광촉매 코팅층을 형성하였으며 광촉매 코팅층으로는 상용 판매되고 있는 이시하라의ST-301을 스프레이 코팅한 후 상온에서 6시간 건조 경화시켜 형성시켰다.

실시예 및 비교예

항목	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
언더코팅 유무	유	유	유	무	유	유
언더코팅 물질	실란	실리콘	불소수지	-	아크릴	실리콘
언더코팅 두께	2㎛	10㎛	10㎛	0㎛	10㎛	10㎛

상기의 실시예 및 비교예로 표면처리 한 후 평가한 결과를 표2에 나타내었다.

1)표면 손상

자외선 하에서 6개월 방치 한 후 표면손상 정도를 상 중 하로 표시하였다. 상이 표면 손상이 없고 가장 양호한 것을 나타냄

2)친수 효과

지속적인 광촉매의 효과를 보기 위하여 친수 효과를 Test 하였다. Test한 결과를 상 중 하로 표시하였다. 상이 가장 완벽한 친수 효과를 나타냄

3)표면 크랙

6개월 방치 한 후 표면크랙 정도를 상 중 하로 표시하였다. 상이 표면 크랙이 없고 가장 양호한 것을 나타냄

실시예 및 비교예 결과

항목	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
표면손상	중	상	상	하	하	상
친수효과	상	상	상	하	중	중
표면크랙	중	상	중	하	하	하

본 발명의 결과 건축물 또는 옥외구조물이 완공된 후 오염방지 자정기능을 부여하도록 광촉매 코팅 및 외장 처리함에 있어서 본 발명의 언더 코팅층을 도입함으로써 내외장부의 본래 기능을 증대시키고 다양한 소재로 마감된 내외장재의 광촉매 코팅 처리를 할 수 있다.

Claims (2)

1. 건축물 내부와 외부의 옥외 구조물을 코팅 처리함에 있어 광촉매 코팅 처리면에 특수 기능을 부여할 수 있는 1차 코팅층과 친수정 및 오염 방지 자정기능을 부여하는 광촉매의 2차 코팅층을 가지도록 처리하는 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅 처리 방법
2. 상기 언더코팅층으로는 실란, 실리콘 및 실록세인 계열과 불소 수지를 사용하고 두께범위가 0.1~30 ㎛ 인 것을 특징으로하는 광촉매 코팅 처리 방법