KR20060107819A - 광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기재나 광촉매 함유층의 수지가 광촉매 입자에 의해 분해되지 않고, 시트를 서로 용이하게 접합시킬 수 있으며, 광촉매의 광산화 환원 효과를 얻을 수 있는 광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법을 제공한다.
광촉매 시트(lb)는, 섬유 등의 기재(2)와, 기재(2)의 양면에 피막된 피막층(3)으로 이루어지며, 피막층(3)은, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 분산된 수지로 고정된 광촉매 함유층이다. 이때, 광촉매 함유층 표면에 있는 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)는, 광촉매 함유층 표면으로부터 노출되는 부분을 갖도록 고정한다. 광촉매 시트(lb)를 서로 접합할 경우에는, 각 광촉매 시트(lb)의 광촉매 함유층을 제거하지 않고 접합면을 서로 합쳐서 열용착 등에 의하여 접합한다.
광촉매, 시트, 인회석, 접합, 피막

Description

광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법{PHOTOCATALYST SHEET, METHOD OF BONDING THEREOF AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 광촉매 입자에 의해 기재나 광촉매 함유층의 수지 또는 고무가 분해되지 않는 광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 광촉매 시트를 서로 용이하게 접합할 수 있고, 또한 광촉매의 광산화 환원 효과를 얻을 수 있는 광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 광촉매는 소취(消臭), 항균, 방오 기능을 가지므로, 각종 분야에서 사용되고 있다. 예를 들면, 광촉매 입자를 가진 시트에 대하여 일광(日光) 등에 포함된 자외선이 조사되면, 광산화 환원 반응이 발생하고, 시트의 표면에 부착되어 있는 유기물 등의 오염 물질이 분해된다. 한편, 광촉매는 오염 물질 등에만 작용하는 것이 아니라, 섬유나 플라스틱 자체도 분해하기 때문에, 광촉매인 산화 티탄의 표면에 광촉매에 불활성인 다공질 인산 칼슘 막을 피복하는 것이 고려되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼5).
도 8은, 종래의 광촉매를 포함하는 시트의 단면 구조도이다. 종래의 시트(10)는 아래와 같은 4층 구조이다. 즉, 베이스가 되는 합성 섬유나 무기 섬유 직물 등의 섬유로 이루어진 제1 층(11) 위에, 합성 수지나 고무로 된 제2 층(12)이 피막되어 있다. 이 제2층(12) 위에 중간층(13)이 피막되고, 중간층(13) 위에 산화 티탄 등의 광촉매 입자(15)로 이루어진 광촉매층(14)이 피막되어 있다(예를 들면, 특허문헌 6).
광촉매층(14)에 함유된 광촉매 입자(15)가 광 조사를 받아서 산화 환원 반응이 일어나면, 이 광산화 환원 반응에 의하여 아래에 위치한 제2 층(12)이나 제1 층(11)을 구성하는 수지나 섬유 등이 열화되지 않도록, 중간층(13)을 제2 층(12)과 광촉매층(14) 사이에 개재하고 있다. 즉, 중간층(13)은 일종의 보호 접착층으로서 기능한다. 또한, 광촉매 입자를 고정하기 위하여, 플루오르 수지 등 난분해성 소재가 사용된다.
도 9는, 도 8과는 다른 광촉매를 포함하는 시트의 단면 구조도이다. 도 8에서는, 제1 층(11)의 양쪽 면 중 어느 한 면에 제2 층(12), 중간층(13) 및 광촉매층(14)을 순서대로 피막한 시트(10)를 나타내고 있으나, 도 9와 같이 제1 층(11)의 양쪽 면상에 대칭적으로 제2 층(12), 중간층(13) 및 광촉매층(14)을 순차로 피막한 시트(10a)도 있다.
종래의 시트(10, 10a)를 서로 접합하는 방법으로서, 다음과 같은 방법이 있다.
도 10a는 종래의 시트(10a)를 접합하는 전단계에서의 단면도, (b)는 접합 단계에서의 단면도이다. 전단계에 있어서, 도 10a와 같이, 시트(10a)를 서로 접합하는 폭(d)만큼, 접합되는 모든 시트(10a)의 광촉매층(14) 및 중간층(13)을 연마 등에 의해 제거하고, 일면에 열용착 가능한 수지층인 제2 층(12)을 노출시킨다.
이어서, 접합 단계에 있어서, 도 10(b)와 같이, 폭(d)의 접합면을 서로 맞추어서 열용착시킨다. 즉, 제2 층(12)을 구성하는 수지를 서로 용융 고화(固化)시킨다. 열용착 방법으로서는, 열풍 용착, 열판 용착, 고주파 용착, 초음파 용착, 열인두식 용착 등이 있다. 또한, 접착제나 양면 테이프를 사용하여 접합시킬 수도 있다. 또한, 광촉매층(14)이 일면에 피막된 시트(10)에 있어서도, 전단계로서 접합 폭(d)만큼 광촉매층(14) 및 중간층(13)을 제거할 필요가 있다.
이와 같이, 광촉매 입자(15)에 의한 광산화 환원 반응이 제2 층(12)이나 제1 층(11)에 대하여 악영향을 미치지 않도록, 제2 층(12)과 광촉매층(14) 사이에 중간층(13)을 개재시킨 시트(10, 10a)를 접합할 경우에는, 접합 폭(d)만큼 광촉매층(14) 및 중간층(13)을 제거할 필요가 있다(예를 들면, 특허문헌 7).
[특허문헌 1] 특허 제3275032호 공보([0006], [0009])
[특허문헌 2] 특개 평11-267519호 공보([0004], [0009])
[특허문헌 3] 특개 2000-1631호 공보(전(前)문)
[특허문헌 4] WO01/017680호 공보(전(前)문)
[특허문헌 5] 특개 2000-119957호 공보([0009])
[특허문헌 6] 특개 평10-237769호 공보([0004], [(0005])
[특허문헌 7] 특허 제2889224호 공보([0007])
그러나, 제2 층(12)과 광촉매층(14) 사이에 중간층(13)을 형성하면, 시트(10, 10a)의 제조에 있어서 작업 공정이 증가되므로, 생산 효율이 저하되어 비용이 증가한다. 또한, 종래의 시트(10, 10a)를 서로 접합할 경우에는, 접합 폭만큼 광촉매층을 제거해야되므로, 접합 공정상 복잡한 작업이 필요하다. 그리고, 광촉매 입자를 고정할 경우에, 플루오르 수지 등 난분해성 소재를 사용할 필요가 있으며, 가공이 어렵고 원가가 상승한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 기재나 광촉매 함유층의 수지나 고무가 광촉매에 의해 분해되지 않고, 시트가 서로 용이하게 접합되며, 또한, 광촉매의 광산화 환원 효과를 얻을 수 있는 광촉매 시트 및 그 접합 방법과 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광촉매 시트의 제1 구현예는, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가, 적어도 표면에 고정된 광촉매 시트로서, 상기 광촉매 시트끼리의 일부를 서로 겹쳐 접합시킨 각 접합면이, 열용착 가능한 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 제2항에 기재된 발명은, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 이 광촉매 입자가 표면에 고정된 기재로 이루어지는 광촉매 시트로서, 상기 각 광촉매 시트끼리의 일부를 서로 겹쳐 접합시킨 기재의 각 접합면은, 열용착 가능한 소재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 시트의 제2 구현예는, 기재와, 이 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며, 상기 피막층은 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 시트의 제3 구현예는, 기재와, 이 기재의 일면 또는 양면에 피막된 제1 피막층과, 상기 제1 피막층 위에 피막된 제2 피막층으로 이루어지며, 제2 피막층은 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 것을 특징으로 한다.
상기 광촉매 함유층 표면에 있는 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 광촉매 함유층 표면으로부터 노출된 부분이 있는 것이 바람직하다. 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 광촉매 입자의 표면 일부에 인회석이 피복된 입자이거나, 또는, 광촉매 입자의 표면에 다공질의 인회석이 피복된 입자인 것이 바람직하다. 특히, 상기 광촉매 입자에 피복되는 인회석의 피복량은, 상기 광촉매 시트 표면에 강도 18mW/cm2의 자외선을 1시간 동안 조사한 경우에, 상기 광촉매 시트 전체의 중량 감소율이 10% 이하의 양인 것이 바람직하다. 광촉매 입자는, 자외선 응답형, 가시광 응답형 중 하나 또는 양쪽 모두인 것이 바람직하다.
상기 광촉매 입자는 산화 티탄을 포함하며, 상기 인회석은 수산 인회석, 탄산 인회석, 플루오르 인회석, 염소 인회석, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 기재는 양마(kenaf), 주트(jute) 등의 천연 섬유, 폴리아미드계 섬유, 폴리아라미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리염화비닐리덴계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유 등의 합성 섬유, 또는 유리 섬유, 실리카 섬유, 바살트(basalt) 섬유 등의 무기 섬유로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 상기 광촉매 함유층을 이루는 수지 또는 고무로 고정되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율은 10∼90중량%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 수지는 염화비닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 폴리우레탄, 플루오르 수지, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아미드, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 메틸펜텐 수지 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이며, 상기 고무는, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 플루오르 고무, 에틸렌프로필렌 고무 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 특히, 상기 플루오르 수지는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 광촉매 시트에서는, 광촉매 시트의 표면인 광촉매 함유층은 표면에 수지 또는 고무가 노출되어 있으므로 직접 열용착 또는 접착제나 양면 테이프에 의한 접합도 가능하며, 광촉매 시트를 서로 접합하기 위하여 어떠한 특별한 공정을 필요로 하지 않고, 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 이러한 광촉매 함유층에는 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 분산되어서 고정되어 있으므로, 광촉매 작용을 얻을 수 있다. 또한, 광촉매 입자에는 인회석이 피복되어 있기 때문에, 광촉매 함유층의 광촉매 이외의 소재, 제3 구현예에서의 제1 피막층과 기재에 광촉매 작용으로 인한 영향을 미치지 않는다. 즉, 광산화 환원 반응에 의해 기재가 거의 분해되지 않는다. 특히, 제3 구현예에 있어서는, 광촉매 함유층인 제2 피막층과 기재 사이에 광촉매 함유층으로부터 광촉매를 제거한 것과 동일한 소재로 구성된 제1 피막층을 개재시킴으로써, 광촉매 함유층을 얇게 할 수 있고, 광촉매 함유층에 고정된 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 양을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 광촉매 입자로서 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 사용하므로, 플루오르 수지 등 난분해성 소재를 사용할 필요가 없다. 단, 플루오르 수지로, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 고정할 수도 있다.
한편, 본 발명의 광촉매 시트의 접합 방법은, 본 발명의 광촉매 시트의 제2 구현예 또는 제3 구현예의 광촉매 시트 접합 방법으로, 광촉매 시트의 광촉매 함유층을 제거하지 않고 접합면을 서로 맞추어서, 상기 접합면들을 접합하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 접합면에 존재하는 수지 또는 고무를 서로 열용착하여 접합하는 것이 바람직하다. 광촉매 함유층에 있어서, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 수지 또는 고무에 대한 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율은, 10∼60중량%의 범위가 바람직하다.
본 발명에 의한 광촉매 시트의 접합 방법에 의하면, 종래와 달리, 접합 폭만큼의 광촉매층을 제거하여 수지층을 표면에 노출시키는 전단계 처리를 행할 필요가 없으므로, 용이하게 접합시킬 수 있다. 특히, 열용착의 경우에는, 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율을, 10∼60중량%의 범위로 하여 충분한 접합 강도로 접합할 수 있다.
본 발명의 광촉매 시트 제조 방법은, 기재와 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며, 피막층의 최상층이 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 광촉매 시트의 제조 방법으로서, 광촉매 함유층이 수지 또는 고무로 이루어지며, 광촉매 함유층은, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 함유된 분산액의 도포함으로써 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광촉매 시트 제조 방법은, 기재와 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며, 피막층의 최상층은, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 광촉매 시트의 제조 방법으로서, 광촉매 함유층이 수지 또는 고무로 이루어지고, 광촉매 함유층을, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 함유된 수지 또는 고무로 시트형으로 형성하고, 이 시트형 광촉매 함유층을 상기 피막층의 최상층에 접착시킴으로써 광촉매 시트를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 분산액은 수지 또는 고무와, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 유기 용제를 포함하며, 광촉매 함유층에 있어서의, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 고정하는 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자는 10∼90중량%의 범위이다. 또한, 바람직하게는, 분산액이 수지 또는 고무와, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 물을 포함하며, 광촉매 함유층에 있어서의 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 고정하는 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율은 10∼90중량%이다.
본 발명에 의한 광촉매 시트의 제조 방법에 의하면, 기재의 최상층에 형성되는 인회석으로 피복된 광촉매를 함유하는 광촉매 함유층을 분산액의 도포 등의 방법으로 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 2는, 도 1과는 다른, 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 3은, 도 1, 도 2와는 다른, 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 4는, 도 1 내지 도 3과는 다른, 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 광촉매 시트 접합 방법을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 실시예 1∼5의 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매 PVC 시트 및 비교예 1∼6에 있어서, 최상층의 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율의 평가 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 실시예 6∼10의 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매를 함유한 FEP층이 최상층인 PTFE 시트 및 비교예 7에 있어서, 최상층의 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율의 평가 결과를 나타낸 표이다.
도 8은 종래의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 9는, 도 8과는 다른, 종래의 광촉매 시트의 단면도이다.
도 10은 종래 광촉매 시트의 접합 방법을 모식적으로 나타내며, (a)는 전단계에서의 단면도, (b)는 접합 단계에서의 단면도이다.
본 발명은, 하기 상세한 발명 및 본 발명의 몇 가지 실시예를 나타낸 첨부 도면에 의하여 더욱 쉽게 이해될 것이다. 또한, 첨부 도면에 나타낸 다양한 실시예는 본 발명을 특정 또는 한정하려는 것이 아니라, 단순히 본 발명의 설명 및 이 해를 용이하게 하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다. 도 1의 광촉매 시트(1)는, 기재(2)와, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 분산되어 고정된 피막층(3)으로 이루어진다.
여기에서, 특허청구의 범위를 포함한 본 명세서에 있어서, 기재(2)란, 각종 제품 자체 또는 제품에 사용되는 재료를 포함하는 개념이며, 재료(소재)의 표면에 표면 처리제를 피복한 상태 또는 피복하기 전의 상태인 것을 포함하는 개념으로 사용된다. 기재(2)로서는, 예를 들면, 야구장, 행사장 등의 돔이나 축구 스타디움, 텐트 창고, 체육관, 상업 시설 등의 막 구조물, 처마형 텐트, 트랙 덮개, 양생 시트, 플렉서블 컨테이너 등에 사용되는 기재나, 우의, 가방, 의자 등에 사용되는 방수천, 벨트 컨베이어, 타이밍 벨트 등 기계용 섬유 보강 수지의 기재 등을 들 수 있다. 기재(2)가 섬유일 경우에는, 양마, 주트 등의 천연 섬유나, 폴리아미드계 섬유, 폴리아라미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리염화비닐리덴계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유 등의 합성 섬유나, 유리 섬유, 실리카 섬유, 바살트 섬유 등의 무기 섬유 등을 들 수 있고, 직물로서 가공이 완료된 것도 가능하다.
피막층(3)은, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 수지나 고무에 고정된 광촉매 함유층이다. 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)를 고정하는 고정제는, 광촉매 입자의 표면이 인회석으로 피복되어 있으므로, 플루오르 수지 등 난분해성 소재 일 필요가 없다. 또한, 피막층(3)은, 광촉매 함유층을 제거하지 않고 광촉매 시트(1)를 서로 열용착할 때, 충분한 접합 강도를 얻기 위하여, 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)의 비율은, 10∼60중량%인 것이 바람직하다.
수지로서는, 예를 들면, 염화비닐 수지(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌아세트산비닐 공중합체(EVA), 폴리우레탄(PU), 플루오르 수지, 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리아미드(PA, 나일론(등록상표)), 아크릴 수지(PMA), 폴리카보네이트(PC), 메틸펜텐 수지(TPX) 등의 합성 수지이거나, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 여기에서, 플루오르 수지로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등의 플루오르 수지 모노머의 중합체를 들 수 있다. 또한, 고무로서는, 클로로프렌 고무(CR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM), 천연 고무(NR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌 고무(SBR), 부틸 고무(IIR), 니트릴 고무(NBR), 아크릴 고무(ACM), 우레탄 고무(U), 실리콘 고무(Si), 플루오르 고무(FPM), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM) 등을 들 수 있다.
피막층(3)에 고정되는 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)는, 광촉매 입자의 표면 일부에 섬의 형태로 또는 전부를, 광촉매로서 불활성 인회석을 피복한 입자이다. 광촉매 입자에 피복되는 인회석의 피복량은, 기재나 수지 등이 광촉매에 의해 분해되지 않는 정도의 양이다. 예를 들면, 광촉매 시트 표면에 강도 18mW/cm2의 자외선을 1시간 동안 조사한 경우에, 광촉매 작용에 의한 광촉매 시트(1) 전체의 중량 감소율이 10% 이하가 되는 양인 것이 바람직하다. 여기에서, 자외선 조사에는, 주로 360nm 전후의 자외 방사를 발생시키도록 설계된 고압 수은 램프나 형광 램프, 크세논 램프, 블랙라이트 램프 등의 광을 이용한다.
인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 광촉매의 표면 전부에 인회석을 피복한 입자일 경우에는, 인회석은 다공질이어야 하며, 인회석의 표면에 있는 세공(細孔)의 밑바닥에 광촉매로서 활성화된 광촉매가 노출된 상태로 되어 있다.
여기에서, 광촉매란, 광반도체라고도 불리는 재료로서, 예를 들면 1∼1O0nm의 아나타제형 TiO2 (이산화 티탄, 금제대(禁制帶) 폭 3.2eV, 파장 388nm) 등의 광촉매 미립자이다. 산화 티탄(티탄 산화물)에는, 아나타제형 TiO2 외에 루틸형 TiO2(금제대 폭 3.0eV, 파장 414nm)나 삼산화 티탄(TiO3) 등이 있으나, 어느 것이나 가능하다. 이들 광촉매를 적절하게 산화 티탄이라고 부른다. 또한, 광촉매로서, 산화 아연(ZnO, 금제대 폭 3.2eV, 파장 388nm), 티탄산 스트론튬(SrTiO2, 금제대 폭 3.2eV, 파장 388nm), 삼산화 텅스텐(WO3, 금제대 폭 3.2eV, 파장 388nm) 등을 사용할 수도 있다.
또한, 광촉매 입자는, 자외선으로 광산화 환원 반응을 발생시키는 자외선 응답형뿐 아니라, 실내광에 포함된 가시광선으로 광산화 환원 반응을 발생시키는 가 시광선 응답형일 수도 있고, 이들의 혼합물일 수도 있다.
인회석은, 인산 칼슘이 주성분이며, 수산 인회석(히드록시 인회석), 탄산 인회석, 플루오르 인회석, 염소 인회석 등을 들 수 있고, 이들의 혼합물일 수도 있다.
즉, 인회석은 실질적으로 수산 인회석(Ca10(PO4)6(OH)2)로 이루어지는 것이면 되고, 소량의 타성분을 포함하는 것은 허용된다. 이 수산 인회석의 Ca 사이트, PO4 사이트, OH 사이트를 다른 원소 혹은 분자로 치환 또는 부분 고용(固溶)시킨 다양한 화합물 구조인 인회석일 수도 있다. 여기에서, Ca 사이트의 Ca는, Sr, Ba, Pb, Cd, Ra 등으로 치환할 수 있다. 또는 Nd, Y, La, Mn, Fe, Zn, Tl, Rh, H 등의 원소를 부분 고용시킬 수도 있다. Pb 사이트의 PbO4는, VO4, AsO4, CrO4 등으로 치환할 수 있다. 또는 CO3, HPO4, BO3 등을 부분 고용시켜도 된다. OH 사이트의 OH는, F, Cl, Br, O, CO3, BO2 등으로 치환할 수도 있다.
인회석은 쉽게 석출되지 않도록 물에 난용성인 것이 바람직하다. 또한, 다공질의 인회석으로 피복된 것이 바람직하다. 다공질이기 때문에 세공 중에 광촉매 표면이 피복되지 않고 노출된 부분이 존재하며, 이 부분에 광조사하여 산화 환원 반응이 생긴다. 즉, 광, 특히 자외선 또는 가시광선의 조사하에서, 광촉매에 의해 발생한 전자와 정공의 광산화 환원 반응에 의해, 인산 칼슘 등 인회석에 의해 흡착된 유기 물질이나 유해 물질 등의 유기 화합물이 용이하게 분해 제거된다. 따라 서, 방오, 항균, 소취 등 광촉매 작용을 얻을 수 있다. 가시광 응답형 광촉매를 사용하여 실내에서 광촉매 시트를 사용할 경우는, 조명 등에 의해 광촉매 반응이 일어나 실내의 환경 오염 물질도 분해된다. 또한, 광촉매 반응에 의해 광촉매 시트 표면의 접촉각이 130°이하가 되고, 시트 표면을 적시기 때문에 광촉매 시트를 막구조 건축물이나 텐트로서 사용할 경우에는 결로에 의한 물방울 낙하를 방지할 수 있다.
이러한 인회석으로 광촉매가 피복되어 있으므로, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 고정된 수지나 고무에 광촉매의 표면이 실질적으로 직접 접촉되지 않는다. 또한, 이 인회석이 광촉매로서 불활성인 점에서, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 고정된 피막층(3)을 구성하는 수지나 고무의 매체에 혼입 첨가하여 사용해도, 수지나 고무가 인회석으로 보호되며, 수지나 고무 등 매체 자체가 쉽게 분해되지 않는다. 따라서, 광촉매의 광산화 환원 반응의 영향이 아래에 위치한 기재(2)에 나쁜 영향을 주지 않으며, 광촉매 시트(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 인회석은, 잡균, 공기 중의 세균, 바이러스, 악취의 원인이 되는 유기물이나 질소 산화물(NOx), 휘발성 유기 화합물(VOC) 등의 유해 물질을 흡착하는 성질이 있으므로, 특히 광촉매 함유층의 표면에 고정된 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)는 그들 유해 물질을 흡착하는 동시에, 흡착된 유해 물질을 광촉매의 강력한 산화력에 의해 확실히 또한 효율적으로 사멸 또는 분해시킬 수 있다.
상기 인회석으로는, 광촉매만이 피복된 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4) 뿐 아니라, 인회석으로 피복할 때에 광촉매 입자의 표면 부분 등에, Pt, Rh, Ru, Pd, Ag, Cu, Zn 등의 금속을 혼입시켜, 광촉매의 작용에 의해 산화 분해되는 속도를 증가시킨 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)도 가능하다.
또한, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)는, 피막층(3)인 광촉매 함유층에, 바람직하게는 균일하게 분산되어 고정되어 있는 것이 바람직하다.
광촉매 함유층의 표면에 있는 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)에 대해서는, 피막층(3), 즉, 광촉매 함유층의 표면으로부터 노출되어 있는 쪽이, 햇볕 등의 광에 포함되는 자외선 등의 조사에 의해 광산화 환원 반응이 일어나기 쉬우며, 광촉매의 작용이 용이해진다. 광촉매의 작용을 높이기 위해서는, 광촉매 함유층의 표면에 노출된 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)의 면적을 증가시킨다. 따라서, 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)의 입경은 적당히 작은 것이 바람직하다.
또한, 종래의 시트(10, 도 8)와 같이 광촉매층(14)에 광촉매 입자(15)를 충전하고 있는 것과는 달리, 본 발명에서는 피막층(3)인 광촉매 함유층에 분산시켜 고정되어 있다. 이에 따라, 필요 이상으로 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)를 준비할 필요가 없다.
또한, 광촉매 시트(1)에 도전성을 부여하거나 광촉매 효과를 높이기 위하여 피막층(3)에 금속 재료나 광촉매 기능 보조 물질 등을 첨가할 수도 있다. 금속 재료로서는, Ag, Al, Au, Cu, Fe, In, lr, Ni, Os, Pd, Pt, Rh, Ru, Sb, Sn, Zn, Zr 등을 들 수 있다. 또한, 피막층(3)에는 악취 물질이나 유해 물질 등을 흡수하는 활성탄, 제올라이트와 같은 흡수제를 광촉매 시트(1)의 용도에 따라 첨가할 수도 있다.
도 2는, 도 1과는 다른 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다. 도 2의 광촉매 시트(1a)는, 기재(2)와, 기재(2)의 일면에 피막된 제1 피막층(5)과, 제1 피막층(5) 위에 피막된 제2 피막층(3a)으로 구성된 3층 구조이다. 제2 피막층(3a)은 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 분산되어 고정된 광촉매 함유층이다. 기재(2)는 도 1의 기재(2)와 동일하며, 제2 피막층(3a)은 도 1의 피막층(3)과 동일하지만, 광촉매 시트(1a)의 제2 피막층(3a)은 광촉매 시트(1, 도 1)와 비교하면 얇다.
제1 피막층(5)은 제2 피막층(3a)에서 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 고정된 수지 또는 고무로 구성된다. 그 이외에는 도 1의 광촉매 시트와 동일하다.
이러한 구성에 의해, 제2 피막층(3a)인 광촉매 함유층에 분산되어 고정되는 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)의 양을 줄일 수 있으며, 원가를 절감할 수 있음과 동시에, 광촉매 시트(1a)의 강도면에 있어서도, 도 1의 광촉매 시트(1)과 비교하여 손색이 없으며, 또한 광촉매 시트(1a)를 서로 접합시킬 경우에도 도 1의 경우과 동일한 방법으로 행할 수 있다.
도 3은, 도 1 및 도 2와는 다른, 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다. 도 3의 광촉매 시트(1b)는 도 1의 광촉매 시트(1)와 같이 기재(2)의 일면에 피막층(3)을 피막시킨 시트와 달리, 기재(2)의 양면에 피막층(3)을 피막시킨 시트이다. 여기에서, 기재(2), 피막층(3)의 각 층에 대해서는, 도 1의 경우와 동일하다.
도 3에 나타낸 바와 같이 광촉매 시트(1b)의 양면에 광촉매 함유층인 피막층(3)이 있을 경우에는, 광촉매 시트(1b)의 한쪽 피막층(3)에는 자외선 응답형 광 촉매 입자를 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)를 사용하며, 광촉매 시트(1b)의 다른 한쪽 피막층(3)에는 가시광 응답형 광촉매 입자를 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)를 사용할 수도 있다.
또한, 도면은 생략하였으나, 도 2의 광촉매 시트(1a)의 경우에 대해서도 동일하며, 기재(2)의 양면에 제1 피막층(5)을 피막하고, 또한 제1 피막층(5) 위에 제2 피막층(3a)이 피막된 시트로 할 수도 있다.
도 4는, 도 1 내지 도 3과 다른, 본 발명의 광촉매 시트의 단면도이다. 도 4의 광촉매 시트(1c)는, 기재(6)의 표면에 광촉매 입자(7)가 고정된 시트이다. 기재(6)는 광촉매 시트(1c)가 서로 접합면이 되는 기재(6)의 표면이 열용착 가능한 소재로 형성되어 있다. 예를 들면, 기재(6)의 재질로서는, 상술한 각종 수지나 고무를 들 수 있다. 또한, 기재(6)의 표면에는 인회석(8)으로 피복된 광촉매 입자(7)가 고정되어 있다. 고정되는 광촉매 입자(7)의 일부는 인회석(8)으로 피복되어 있으며, 광촉매 입자(7)의 표면, 즉, 인회석(8)이 피복되지 않는 표면(7a)이 대기측에 노출되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 광촉매 입자(7)가 광을 받기 용이해지며, 광촉매 작용이 효율적으로 발휘된다. 또한, 도 4에서는, 기재(6)의 한쪽 표면에 광촉매 입자(7)를 고정하고 있으나, 기재(6)의 양쪽 표면에 광촉매 입자(7)를 고정하는 것이, 접합 시에 접합면을 하나씩 확인할 필요가 없으므로, 접합 작업이 용이해진다.
이어서, 본 발명의 광촉매 시트(1, la, lb)를 접합하는 방법에 대하여, 일례로서, 도 3의 광촉매 시트(1b)를 서로 접합하는 방법을 예로 들어 설명한다.
도 5는, 도 3의 광촉매 시트를 서로 접합하는 단계의 단면도이다. 광촉매 시트(1b)의 안과 바깥면은 피막층(3)이며, 이 피막층(3)은 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 분산되어 고정된 광촉매 함유층이다. 광촉매 함유층은 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)가 충전되어 있는 것이 아니라, 분산되어 있으며, 표면이나 그 내부에는 인회석으로 피복된 광촉매 입자(4)를 고정하는 수지가 존재한다.
따라서, 광촉매 시트(1b)를 서로 접합하는 단계에서는, 광촉매 시트(1b)의 접합면을 서로 마주한 후에, 접합면을 열용착시킴으로써 용이하게 광촉매 함유층의 수지들이 용융 고화되어 광촉매 시트(1b)를 접합할 수 있다. 열용착으로서는, 열풍 용착하거나, 열판으로 용착하거나, 고주파를 이용하여 용착하거나, 초음파를 사용하여 용착하거나, 열인두를 이용하여 용착하는 것을 들 수 있다.
상기 접합 방법은, 이미 설명한 다른 광촉매 시트(1, la) 등에서도 각 광촉매 시트의 표면에 동일한 광촉매 함유층이 존재하므로, 아무런 변경 없이 동일하게 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 광촉매 시트에서는, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 사용하고, 또한, 이 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 수지나 고무로 고정하고 있다. 따라서, 광촉매의 작용, 즉 광산화 환원 반응의 영향을 광촉매 함유층의 광촉매 이외의 소재, 도 2의 광촉매 시트에서의 제1 피막층과 기재에 미치지 않도록 할 수 있으며, 또한 접합 시에 여분의 부분을 제거할 필요가 없다.
또한, 이 광촉매 시트를 서로 접합할 때에는, 종래 여분의 광촉매층이나 중간층을 제거할 필요가 있었으나, 상기 설명한 바와 같이, 제거해야 할 부분이 없으 며, 광촉매 시트의 접합면을 합쳐서 열용착시키므로, 생산 원가를 절감할 수 있고, 종래에는 제거에 의해 폐기물이 발생하였으나, 제거 부분이 없기 때문에 폐기물이 발생하지도 않는다.
이어서, 본 발명의 광촉매 시트의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 광촉매 시트는, 폴리에스테르 섬유 직물이나 유리 섬유 직물의 양면에, 염화비닐 수지가 피복된 시트(이하, PVC시트라 함)나, PTFE가 피복된 시트(이하, PTFE시트라 함)에, 인회석으로 피복된 광촉매를 함유한 합성 수지 분산액을 도포하고, 소정의 온도에서 소정 시간 동안 건조하여 자연 냉각함으로써 제조할 수 있다.
인회석으로 피복된 광촉매를 함유한 합성 수지 분산액이란, 메틸에틸케톤(MEK) 및/또는, 톨루엔 등의 유기 용제에, 염화비닐이나 아크릴 등의 합성 수지, 인회석으로 피복된 광촉매 분말, MEK 등의 희석제를 첨가하고, 혼합, 교반한 것이다. 유기 용제 및 희석제는, 상기 합성 수지나 고무 등을 용해할 수 있으면 되고, 상술한 것에 한정되지 않는다. 유기 용제는, 분산액의 점도를 100mPa·s 이하로 첨가하면 도공성이 좋아진다.
인회석으로 피복된 광촉매 분말은, 유기 용제를 사용하지 않고 염화비닐이나 아크릴 등의 합성 수지에 직접 혼련할 수도 있으나, 제조 효율이나 혼합의 용이성을 위하여 유기 용제를 사용하고, 분산체로 하여 도포하는 것이 바람직하다. 플루오르 수지 이외의 합성 수지인 PVC나 고무를 분산액으로 사용한 경우, 최외 표면층 에 도포할 경우의 도포량은 5g/m2∼2Og/m2로 하는 것이 바람직하며, 건조 온도는 사용하는 유기 용제에 따라 상이하지만, 70℃ 내지 120℃가 바람직하다.
또한, 플루오르 수지를 분산액으로 사용한 경우, PTFE, PFA, FEP 등의 플루오르 수지는 수계 분산체 뿐만 아니라, 아세트산 부틸 등의 용제를 사용하여 에나멜 도료의 형태로 이용할 수도 있다. 또한, PVF나 PVDF는 적당한 유기 용제를 선택하고, 용융시킬 수 있다. 이러한 유기 용제로서는, MEK, 톨루엔, 아세톤 등을 들 수 있다. 플루오르 수지의 최외 표면층에 도포할 경우의 도포량은 5g/m2∼3Og/m2로 하는 것이 바람직하다.
도포 방법은, 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 리버스 코팅법, 콤마 코팅법, 롤 코팅법, 리버스 롤 코팅법, 디핑 코팅법, 키스 코팅법, 다이 코팅법, 플로우 코팅법 등, 균일하게 도포 가능한 방법이면 어느 방법을 이용해도 된다.
본 발명의 광촉매 시트 제조 방법에 있어서, 플루오르 수지 이외의 합성 수지나 고무를 사용할 경우에는, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 함유하는 수지 또는 고무를 캘린더 가공 등에 의해 시트화하고, 광촉매 함유층을 형성하여, 이 시트화된 광촉매 함유층을 기재의 최상층에 접착시킴으로써 제조할 수 있다.
구체적으로는, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 필요에 따라 가소제, 가공 보조제, 내후 안정제, 산화 방지제, 안료 등을 합성 수지 또는 고무에 함유시키고, 용융, 혼련하여 시트화한다. 이렇게 시트화된 광촉매 함유층을 기재의 최상층에 접착시킴으로써, 본 발명의 광촉매 시트를 제조할 수 있다. 이러한 기재로서는, 합성 수지 또는 고무를 피막시킨 기재도 가능하다.
실시예 1
우선, 폴리에스테르 섬유의 양면을 염화비닐 수지로 피복한 PVC 시트에 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 표면에 고정한 광촉매 시트인 실시예 1∼5과 비교예 1∼6에 대하여 설명한다.
실시예 1에 있어서, 염화비닐 수지용 유기 용제형 표면 처리제(다이니치세이카사 제품, 레저히트 LM-1249, 비휘발 성분 13.5wt%(중량%)) 10.0g과, 인회석으로 피복된 아나타제형 이산화 티탄 광촉매 분말(쇼와덴코사 제품 FlS02(평균 입경 90nm, 인회석 피복량 2%)) 0.15g과, 희석제로서 MEK 3.5g을 첨가하고, 혼합, 교반하여 용액A를 제조하였다. 제조된 용액A의 염화비닐 수지(PVC) 및 아크릴 수지(PMA)와 인회석 피복 산화 티탄의 비율은 90:10이었다.
이어서, 상기 용액A를, 폴리에스테르 섬유 양면을 염화비닐 수지로 피복한 PVC 시트에 바 코팅법에 의해 일면만 도포하였다. 이 도막을 상온 건조한 후, 100℃에서 2분 동안 가열 건조하고, 자연 냉각하여 실시예 1의 시료a를 제조하였다.
실시예 2
인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매 분말을 0.34g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액B를 제조하고, 실시예 2의 시료b를 제조하였다. 용액B의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석 피복 이산화 티탄의 비율은 80:20이었다.
실시예 3
인회석으로 피복한 이산화 티탄 광촉매 분말을 0.90g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액C를 제조하고, 실시예 3의 시료c를 제조하였다. 용액C의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석 피복 이산화 티탄의 비율은 60:40이었다.
실시예 4
인회석으로 피복한 이산화 티탄 광촉매 분말을 2.03g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액D를 제조하고, 실시예 4의 시료d를 제조하였다. 용액D의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석 피복 이산화 티탄의 비율은 40:60이었다.
실시예 5
인회석으로 피복한 이산화 티탄 광촉매 분말을 3.15g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액E를 제조하고, 실시예 5의 시료e를 제조하였다. 용액E의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 30:70이었다.
(비교예 1)
실시예 1에 사용한 폴리에스테르 섬유의 양면이 염화비닐 수지로 피복되고, 광촉매를 도포하지 않은 시트 단체(單體)를 비교예 1의 시료f로 하였다.
(비교예 2)
인회석이 피복되지 않은 아나타제형 이산화 티탄 광촉매 분말(이시하라산업 제품 ST01, 일차 입경 약 7nm) 0.15g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액G를 제조하고, 비교예 2의 시료g를 제조하였다. 용액G의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄의 비율은 90:10이었다.
(비교예 3)
비교예 2의 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄 광촉매 분말을 0.34g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액H를 제조하고, 비교예 3의 시료h를 제조하였다. 용액H의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄의 비율은 80:20이었다.
(비교예 4)
비교예 2의 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄 광촉매 분말을 0.9g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액I를 제조하고, 비교예 4의 시료i를 제조하였다. 용액I의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄의 비율은 60:40이었다.
(비교예 5)
비교예 2의 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄 광촉매 분말을 2.03g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액J를 제조하고, 비교예 6의 시료j를 제조하였다. 용액J의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄의 비율은 40:60이었다.
(비교예 6)
비교예 2의 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄 광촉매 분말을 3.15g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용액K를 제조하고, 비교예 6의 시료k를 제조하였다. 용액J의 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석이 피복되지 않은 이산화 티탄의 비율은 30:70이었다.
실시예 6
이어서, 유리 섬유 직물의 양면에 PTFE가 피복된 시트에, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 표면에 고정한 광촉매 시트인 실시예 6∼10과 비교예 7에 대하여 설명한다.
인회석으로 피복된 아나타제형 이산화 티탄 광촉매 수계 분산체(쇼와덴코 제품 FlS02FS(평균 입경 90nm, 인회석 피복량 2%, 고형분 25wt%) 10g, 정제수 10g, FEP로 이루어진 수계 디스퍼젼(고형분(54Wt%)을 41.7g, 실리콘계 계면 활성제를 0.6g(전체의 1중량부) 첨가하고, 혼합, 교반하여 용액M(FEP/인회석으로 피복된 이산화 티탄=90/10)을 제조하였다.
이어서, 유리 섬유의 양면이 PTFE와 또한 그 최표면층을 FEP로 피복한 시트에, 용액M을 바 코팅법에 의해 일면만 도포하였다. 제조된 도막을 상온 건조한 후, 60℃에서 5분 동안 가열 건조하고, 또한 360℃에서 3분 동안 가열 소성하여 자연 냉각하였다. 표백 처리로서, 저온 사이클 크세논 웨더미터(weather meter)를 이용하고, 방사 조도 180W/m2(파장 300∼400nm)에서 24시간 동안 자외선 조사하여 실시예 6의 시료m을 제조하였다.
실시예 7
실시예 6의 FEP로 이루어진 수계 디스퍼젼을 18.5g으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 용액N을 제조하고, 실시예 7의 시료n을 제조하였다. 용액N의 FEP와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 80:20이었다.
실시예 8
실시예 6의 FEP로 이루어진 수계 디스퍼젼을 6.9g으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 용액P을 제조하고, 실시예 8의 시료p를 제조하였다. 용액P의 FEP와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 60:40이었다.
실시예 9
실시예 6의 FEP로 이루어진 수계 디스퍼젼을 3.lg으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 용액Q를 제조하고, 실시예 9의 시료q를 제조하였다. 용액Q의 FEP와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 40:60이었다.
실시예 10
실시예 6의 FEP로 이루어진 수계 디스퍼젼을 2.0g으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 용액R를 제조하고, 실시예 10의 시료r을 제조하였다. 용액R의 FEP와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 30:70이었다.
(비교예 7)
실시예 6의 PTFE 시트의 최표면층을 FEP로 피복한 시트를, 표백 처리로서 저온 사이클 크세논 웨더미터를 이용하고, 방사 조도 180W/m2(파장 300∼400nm)에서 24시간 동안 자외선 조사하고, 비교예 7의 시료s를 제조하였다.
이어서 실시예 1∼10의 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매를 함유하는 광촉매 시트 및 비교예 1∼7의 시트 최상층의 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율을 평가하였다.
도 6은, 실시예 1∼5의 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매 PVC 시트 및 비교예 1∼6에서 최상층의 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율의 평가 결과를 나타낸 표이다. 광촉매 활성으로서의 환원 작용은, 질산은 수용액에 의한 정색 반응 후의 색차(ΔE)에 의해 평가하였다. 각 시료를 0.1몰/리터(0.1 규정)의 질산은 수용액 중에 침지시킨 상태에서, 1mW/cm2의 자외선을 1분 동안 조사하여 정색 반응을 나타낸 것은 광촉매 반응이 있었던 것으로 ○, 정색 반응을 나타내지 않은 것은 ×로 하였다.
도 6의 평가 1로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 광촉매를 함유하지 않은 비교예 1 이외의, 광촉매를 함유한 실시예 1∼6 및 비교예 2∼7의 광촉매 시트는 광촉매 반응이 있으며, ○이었다.
이어서, 열접합은 PVC 시트의 광촉매면을 서로 겹쳐서 열접합하였다. 열접합에는 4cm×30cm의 평판 전극(요철, 치형(齒型)이 붙어 있지 않은 평면상의 전극)을 장착한 고주파 웰더 용착기(야마모토비니타주식회사 제품, YC-10000F형, 출력 10kW)를 사용하였다. 접합 조건은, 비교예 2의 시료f가 충분히 용착된 전류 설정값 90, 속도 설정 값 10, 동조(同調) 70, 용착 시간 4초, 냉각 시간 3초로 하였다. 용착 후, 접합부를 인장 시험기에 의해 50mm/분의 속도로 박리시키고, 폴리에스테 르 섬유 또는 유리 섬유로부터 박리된 경우는 양호로 ○, 부분적으로 광촉매층이 남는 박리 외관을 나타낸 경우는 △, 광촉매층 사이에서 박리된 경우는 용착되지 않은 것으로 판단하여 ×로 하였다.
도 6의 평가 2로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매를 함유한 실시예 1∼3 및 비교예 2∼5의 인장 시험은 양호(○)하며, 실시예 4에서는 △, 실시예 5, 비교예 5, 7에서는 용착되지 않았다(×).
이를 통하여, 실시예 1∼4의 광촉매 시트에 있어서, 염화비닐 수지 및 아크릴 수지와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율은 40:60 내지 90:10이며, 열접합성이 양호한 것을 알 수 있었다.
이어서, 광산화 분해에 의한 질량 변화율을 평가하였다. 각 시료로부터 5cm×5cm의 시험편을 잘라낸 후, 질량을 mg 단위로 측정하였다. 그 후, 각 시험편을 크세논 램프 사용 웨더미터(스가시험기 제품, 조사 파장 300∼400nm, 조사 강도: 18mW/cm2)에 넣고, 1시간 및 24시간 동안 조사한 후의 질량을 mg 단위로 측정하여 시험전과의 질량 변화율을 구하였다.
PVC 시트의 경우는, 특히 자외선 조사에 의해 가소제 등이 휘발한다. 질량 변화량은 시험편 시트 전체의 변화량으로 하였다. 질량 변화율은 광촉매 함유 수지층 근처의 변화율을 구하기 위하여, 도포량(약 10g/m2로 설정하였기 때문에 25cm2 시험편당 25mg)에 대한 질량 변화율로 하고, 가소제 등의 휘발분을 고려하여 비교예 1을 기준으로 하였다(도 6 평가 3 참조).
따라서, 이 값이 큰 값(+)일수록, 염화비닐 수지 및 아크릴 수지의 표면 처리제의 효과에 의해 가소제의 휘발이 억제된 것으로 생각된다. 반대로, 값의 마이너스가 큰 값(-)일수록 광촉매에 의한 분해의 영향을 받고 있다고 판단할 수 있으며, 작은 것은 광촉매의 영향을 잘 받지 않는 것으로 생각된다.
도 6의 평가 3으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 인회석으로 피복된 산화 티탄 광촉매를 함유한 실시예 1∼5의 질량 변화율은 +이며, 광촉매의 영향이 없다는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 비교예 2∼6은, 질량 변화율은 -이며, 광촉매에 의한 분해의 영향을 받고 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 실시예 6∼10 및 비교예 7의 시트 최상층의, 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율의 평가에 대하여 설명한다.
도 7은, 실시예 6∼10의 인회석으로 피복된 산화 티탄 광촉매를 함유한 FEP층이 최상층인 PTFE시트 및 비교예 7의 최상층의, 광촉매 활성, 열접합 특성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율의 평가 결과를 나타낸 표이다. 평가 방법은, PTFE 시트의 열접합 조건 이외에는 실시예 1∼5의 평가 방법과 동일하므로 설명을 생략한다.
PTFE 시트의 열접합성은, 각 시료의 최상층을 겹쳐서 10cm×4Ocm의 열판(요철, 치형이 붙어 있지 않은 평면상의 열판)을 장착한 열판 용착기를 사용하였다. 접합 조건은, 비교예 7(시료s)이 충분히 용착되는 온도 370℃, 압력 0.78kg/cm2, 용착 시간 70초, 냉각 시간 20초로 하였다.
도 7의 평가 1로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 광촉매를 함유하지 않은 비교예 7 이외의, 광촉매를 함유한 실시예 5∼10의 광촉매 시트는 광촉매 반응이 있으며, ○이었다.
도 7의 평가 2로부터, 열접합에 있어서는, 인회석으로 피복된 이산화 티탄 광촉매를 함유한 실시예 5∼9 및 PTFE 단체의 시트인 비교예 7의 인장력 시험은 양호(○) 또는 가능(△)이며, 실시예 10은 용착되지 않았다(×). 이로부터, 실시예 6∼9의 광촉매 시트에서는, FEP와 인회석으로 피복된 이산화 티탄의 비율이 40:60 이상에서 90:10이며, 열접합성이 양호한 것을 알 수 있었다.
또한, 도 7의 평가 3으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 실시예 6∼10 및 비교예 7의 질량 변화 및 그 변화율은 모두 0이며, 광촉매의 영향이 없는 것을 알 수 있었다.
상기 실시예의 결과로부터, 실시예 1∼10의 경우에는, 그 최상층의 광촉매활성 및 광산화 분해에 의한 질량 변화율이, 비교예 1∼7에 대하여 양호한 것을 알 수 있었다. 특히, 실시예 1∼4 및 6∼9에서는, 열접합 특성이 더욱 양호한 것을 알 수 있었다.
본 발명은, 상기 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 한정되지 않으며, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하고, 이들도 당연히 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 본 명세서 및 특허청구의 범위에서는 광촉매 시트 등 시트라는 단어를 사용하였으나, 시트에는 필름도 포함되는 의미로 사용되었다.
본 발명의 광촉매 시트 및 그 제조 방법에 의하면, 광촉매 시트를 서로 용이하게 접합할 수 있는 광촉매 시트를 얻을 수 있다. 또한, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 광촉매 함유층에 분산되어 고정되어 있으므로, 광촉매 작용에 의해 생기는 광산화 환원 반응에 의하여 거의 기재가 분해되지 않는다. 광촉매 함유층의 표면에는, 접합 시에 서로 용융 고화함으로써 결합 가능한 소재가 존재하므로, 접합에 있어서, 종래와 달리 전단계 처리가 필요 없다. 특히, 본 발명의 광촉매 시트의 제3 구현예와 같이, 광촉매 함유층인 제2 피막층과 기재 사이에 광촉매 함유층으로부터 광촉매를 제외한 것과 동일한 소재로 구성된 제1 피막층을 개재시킴으로써, 광촉매 함유층을 얇게 할 수 있고, 광촉매 함유층에 고정되는 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 양을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 광촉매 입자로서 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 사용하고, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 고정할 때에는 플루오르 수지 등의 난분해성 소재를 사용할 필요가 없으며, 원가가 절감되며 가공하기 용이하다. 또한, 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 플루오르 수지로 고정하는 경우에도 적용할 수 있다. 특히, 광촉매 입자로서, 자외선 응답형뿐만 아니라 가시광 응답형을 채용함으로써 실내의 조명 등에 의하여 광촉매로서의 작용을 얻을 수 있다. 또한, 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율을 10∼90중량%로 함으로써, 수지 또는 고무나 기재를 열화시키지 않고 광촉매의 작용 효과를 충분히 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광촉매 시트 접합 방법에서는, 광촉매 함유층 중, 바람직하 게는 그 표면에도 인회석으로 피복된 광촉매 입자를 분산시켜 고정하고 있다. 따라서, 그 고정제인 수지도 표면에 존재하므로, 접착제나 양면 테이프로 양쪽 광촉매 시트를 접합하거나 열처리함으로써, 광촉매 시트의 광촉매 함유층이 서로 용융 고화되어, 양 광촉매 시트를 접합할 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 접합에 있어서 중간층이나 광촉매층을 부분적으로 제거하는 전단계 처리가 필요 없다. 이에 따라 접합 작업이 대폭 단축된다. 또한, 열용착하는 경우에는, 수지 또는 고무에 대한 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율을 10∼60중량%로 함으로써, 광촉매 시트를 서로 접합시킬 경우에 충분한 접합 강도를 얻을 수 있다.
본 발명의 광촉매 시트는, 돔 등의 막 구조 건조물, 텐트, 내장재, 플렉서블 컨테이너백, 토목 건축용 시트 등에 이용되며, 본 발명의 광촉매 시트의 접합 방법은 여러 가지 필요한 크기로 시트를 서로 연결할 때에 용이하게 이용된다.

Claims (21)

  1. 인회석(apatite)으로 피복된 광촉매 입자가, 적어도 표면에 고정된 광촉매 시트로서, 상기 광촉매 시트끼리의 일부를 서로 겹쳐 접합시킨 각 접합면이, 열용착 가능한 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  2. 인회석으로 피복된 광촉매 입자; 및
    표면에 상기 광촉매 입자가 고정된 기재
    를 포함하는 광촉매 시트로서,
    상기 각 광촉매 시트끼리의 일부를 서로 겹쳐 접합시킨 상기 기재의 각 접합면은 열용착 가능한 소재인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  3. 기재; 및
    상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층
    을 포함하며,
    상기 피막층이 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  4. 기재;
    상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 제1 피막층; 및
    상기 제1 피막층 위에 피막된 제2 피막층
    을 포함하며,
    상기 제2 피막층은 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 광촉매 함유층에 고정된 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 상기 광촉매 함유층 표면으로부터 노출된 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 광촉매 입자의 표면의 일부에 인회석이 피복된 입자이거나, 또는 광촉매 입자의 표면에 다공질 인회석이 피복된 입자인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광촉매 입자에 피복되는 인회석의 피복량은, 상기 광촉매 시트 표면에 강도 18mW/cm2의 자외선을 1시간 동안 조사한 경우, 상기 광촉매 시트 전체의 중량감소율이 10% 이하가 되는 양인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광촉매 입자는, 자외선 응답형, 가시광 응답형 중 어느 하나 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광촉매 입자는 산화 티탄을 포함하며,
    상기 인회석은 수산 인회석, 탄산 인회석, 플루오르 인회석, 염소 인회석 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  10. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기재는, 양마(kenaf), 주트(jute) 등의 천연 섬유, 폴리아미드계 섬유, 폴리아라미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리염화비닐리덴계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유 등의 합성 섬유, 또는 유리 섬유, 실리카 섬유, 바살트(basalt) 섬유 등의 무기 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  11. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자는, 상기 광촉매 함유층을 이루는 수지 또는 고무로 고정된 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수지 또는 고무에 대한 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율은 10∼90중량%인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수지는, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 폴리우레탄, 플루오르 수지, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아미드, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 메틸펜텐 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 고무는, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 플루오르 고무, 에틸렌프로필렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플루오르 수지는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)로 이루어진 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 광촉매 시트.
  15. 광촉매 시트의 접합 방법에 있어서,
    상기 광촉매 시트가, 기재와 상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며, 상기 피막층이 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층이거나, 또는,
    상기 광촉매 시트가, 기재와 상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 제1 피막층과, 상기 제1 피막층 위에 피막된 제2 피막층으로 이루어지며, 상기 제2 피막층이 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층이며,
    상기 광촉매 시트의 접합 방법은,
    상기 광촉매 시트의 상기 광촉매 함유층을 제거하지 않고 접합면을 서로 맞추어서, 상기 접합면을 서로 접합하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 접합 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접합면에 존재하는 수지 또는 고무를 서로 열용착하여 접합하는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 접합 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광촉매 함유층에 있어서, 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 수지 또는 고무에 대한 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자의 비율은, 10∼60중량%인 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 접합 방법.
  18. 기재와, 상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며,
    상기 피막층의 최상층이, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 광촉매 시트의 제조 방법에 있어서,
    상기 광촉매 함유층이 수지 또는 고무로 이루어지고,
    상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 함유된 분산액을 도포함으로써 상기 광촉매 함유층을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 제조 방법.
  19. 기재와, 상기 기재의 일면 또는 양면에 피막된 피막층으로 이루어지며,
    상기 피막층의 최상층이, 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 광촉매 함유층인 광촉매 시트의 제조 방법에 있어서,
    상기 광촉매 함유층이 수지 또는 고무로 이루어지고,
    인회석으로 피복된 광촉매 입자가 함유된 수지 또는 고무로 시트형으로 상기 광촉매 함유층을 형성하는 단계; 및
    상기 시트형 광촉매 함유층을 상기 피막층의 최상층과 서로 접착시킴으로써, 상기 광촉매 시트를 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 분산액이, 수지 또는 고무와, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 유기 용제를 포함하여 이루어지며, 상기 광촉매 함유층에 있어서의 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 수지 또는 고무에 대한 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가, 10∼90중량%의 범위로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 분산액이, 수지 또는 고무와, 인회석으로 피복된 광촉매 입자와, 물을 포함하여 이루어지며, 상기 광촉매 함유층에 있어서의 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가 고정된 수지 또는 고무에 대한 상기 인회석으로 피복된 광촉매 입자가, 10∼90중량%의 범위로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 시트의 제조 방법.
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