KR20070086937A - 자정 투명 방음벽 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄을 바인더 재료와 함께 코팅층을 형성하고, 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트 수지 표면에 고착시킨 투명 방음벽으로서, 그늘 등의 약한 빛에서도 광촉매 기능을 발휘하여, 오염 성분을 분해함과 동시에 표면을 친수화시켜서, 장기간에 걸쳐 방음벽의 투명성을 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 차량 등이 왕래하는 도로 연도, 철도 연선 등에서 사용되는, 소음을 차음 또는 흡음하는 투명성이 높은 방음벽에 관한 것으로, 상세하게는 브루카이트형 결정(brookite-type crystal)을 함유한 이산화티탄 입자(titanium dioxide particles)를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽, 방음 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도시에서는 최근, 일조권 등에 대한 배려로 투명성이 높은 재료를 이용한 방음벽이나 방음 패널(이하, 「투명 방음벽(transparent noise-barrier wall)」이라고 약기함)이 도로 연도, 철도 연선(the roadside or wayside of a road or railway)을 따라 설치되는 사례가 증가하고 있다. 또한, 종래의 금속판 등의 불투명 재료로는 외관상의 미관을 해치기 때문에 바람직하지 않다는 관점에서, 투명 재료로의 대체도 진행되고 있다. 이러한 투명한 소재로는, 플라스틱 소재 중에서 폴리카보네이트 수지나 아크릴 수지의 성형물이 충분한 강도를 지니고 있기 때문에 널리 사용되고 있다.
한편으로, 이러한 투명성이 높은 방음벽은, 도로 주행중인 차의 배기 가스, 전차(train)의 브레이크 더스트, 공기중의 부유 분진, 먼지 등에 의해 서서히 오염되어 가기 때문에, 세정 작업을 정기적으로 하여 투명성을 유지할 필요가 있다. 투명 방음벽의 투명성을 유지하는 방법으로는, 인위적으로 세정하는 방법이 가장 효과적이긴 하나, 도로나 철도를 일시적으로 완전 폐쇄 혹은 일부 폐쇄하여 세정 작업을 하지 않으면 안되어, 상당히 비용이 드는 동시에, 교통 안전상, 자주 실시하기 힘든 등의 제약이 많다.
이산화티탄의 광촉매 기능은 널리 알려져 있어, 구체적으로는 방오염, 탈취, 항균 등의 효과를 이용하는 용도로 응용되고 있다. 이 중에서, 폴리카보네이트 수지나 아크릴 수지 기재(基材; substrate)를 이용한 투명 방음벽의 투명성 유지에는, 이산화티탄의 광촉매 기능 중에서, 방오염 기능을 이용하고 있다. 그리고, 더 상세하게는, 방음벽 표면에 이산화티탄을 존재하게 함으로써, 오염 성분을 분해시키고, 더욱이 그 표면을 친수화시킴으로써, 오염 성분이 빗물 등에 의해 쉽게 세정될 수 있다(일본 공개특허공보 평성11(1999)-81250호, 일본 공개특허공보 평성10(1998)-37135호, 일본 공개특허공보 평성10(1998)-305091호). 이러한 공지 기술에서 이용되고 있는 이산화티탄은, 아나타제형 결정(anatase-type crystals)으로 이루어진 이산화티탄이다. 이와 같이, 아나타제형 결정으로 이루어진 이산화티탄의 광촉매 기능은 널리 알려져 있으며, 상기 방오염, 탈취, 항균 등의 용도로 응용되어, 많은 응용예가 제안되어 있다.
그러나, 상기 아나타제형 결정으로 이루어진 이산화티탄은, 오염 성분을 광 촉매적으로 분해하고, 이 표면을 친수화시키는 효과가 알려져 있는데, 그 기능은 충분한 광 조사에 의해서만 발휘되고 있다. 즉, 그 광촉매 반응에 대해, 빛의 조사가 충분하지 않은 장소(예컨대, 빌딩의 그늘 등의 음지 등)나, 태양빛이 약한 겨울철 등에는, 아나타제형 결정으로 이루어진 이산화티탄을 이용한 광촉매성 응용 부재는 그 결과로서 충분히 효과를 발휘할 수 없었다. 바꿔 말하면, 충분히 빛이 들고 있는 장소(여름철의 대낮에, 인공적으로 자외선이 조사되는 램프 등)에서만 이용할 수 있었다.
즉, 상기 아나타제형 결정으로 이루어진 이산화티탄을 이용한, 종래의 투명 방음벽에서는, 빛의 조사가 불충분한 장소에서는 오염 성분의 광 분해가 충분하지 않고, 또한 방음벽 표면의 친수화가 충분히 일어나지 않아(물의 접촉각(the contact angle to water)으로 규정), 빗물이나 물로 씻어내거나, 수증기를 쐬어주어도 기재 표면 전체가 충분히 젖지 않아서, 자정 작용(self-cleaning effect)이 충분히 이루어지지 않는다. 그 결과, 서서히 때가 끼여서 투명성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 일본 공개특허공보 평성11(1999)-100526호에서는 브루카이트형 결정이 표면층에 존재하는 부재에 대해서 개시되어 있으나, 그 내용은 종래부터 알려져 있는 아나타제형 결정에서의 작용과 동일한 것을 기재하고 있을 뿐이다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그늘과 같은 약한 광 조 사에 의해서도 광촉매 기능을 발휘하여, 오염 성분을 분해하고, 더욱이 표면을 친수화시킴으로써 오염 성분을 빗물 등에 의해 쉽게 세정할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 투명성을 지속하는 투명 방음벽 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄을 실질적으로 기재 표면에 존재하게 함으로써 이루어지는 투명 방음벽이다.
상기 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄이, 브루카이트형 결정을 입자 중에 적어도 20질량% 이상 포함하는 이산화티탄 입자인 것을 포함하고, 상기 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄이, 브루카이트형 결정을 입자 중에 적어도 50질량% 이상 포함하는 이산화티탄 입자인 것이 바람직하며, 더욱이, 상기 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄이, 브루카이트형 결정을 실질적으로 100% 함유하는 이산화티탄 입자인 것이 더 바람직하다.
상기 이산화티탄 입자는, 브루카이트형 결정과 루틸형 결정(rutile-type crystal), 또는 브루카이트형 결정과 아나타제형 결정, 또는 브루카이트형 결정, 루틸형 결정 및 아나타제형 결정으로 이루어진 것을 포함한다.
또한, 상기 이산화티탄 입자가, 바인더 재료(binder material)와 함께 표면층을 형성하고, 기재 표면에 고착된 상태에서 존속하는 것을 포함한다.
상기 이산화티탄 입자와 바인더 재료로 이루어진 표면층의 두께가, 적어도 0.005㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.005∼10㎛의 범위인 것을 포함한다.
또한, 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 실질적으로 표면에 존재하게 한 표면층이, 3.5㎽/㎠∼0.005㎽/㎠ 범위의 빛의 세기에 따라 물과의 접촉각을 10°이하로 이루는 것을 포함한다.
브루카이트형 결정의 이산화티탄을 실질적으로 표면에 존재하게 한 표면층이, 오염·세정 시험후의 전체 광선 투과율로서 86% 이상의 특성을 가지고, 오염·세정 시험후의 흐림도(haze value)로서 0∼10% 범위의 특성을 가지며, 더욱이 물과의 접촉각이, 빛이 96시간 동안 단절된 상태에서, 10°이하의 특성을 갖고 있는 것을 포함한다.
또한, 상기 투명 방음벽이, 3000시간의 선샤인 카본 아크식 촉진 노출 시험에서의 황변도(the change of yellowness)가 7이하가 되는 특성을 갖는 것을 포함한다.
또한, 상기 투명 방음벽의 기재가, 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 이루어진 것을 포함한다.
상기 바인더 재료가, Si-O 결합, Ti-O 결합, Al-O 결합, Zr-O 결합, Ca-O 결합, Mg-O 결합으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 종류의 금속 원소-산소 원소 결합을 갖는 재료인 것을 포함한다.
상기 브루카이트형 결정의 이산화티탄이, 언더코팅재(undercoat material)를 통해서 수지 기재 표면 상에 고착된 것을 포함한다.
브루카이트형 결정의 이산화티탄을 적어도 20질량% 이상 함유한 이산화티탄 입자를 포함하는 코팅제(coating agent)를, 투명 방음벽의 기재 표면에 도포함으로 써 이루어진 광촉매 활성을 지닌 투명 방음벽의 제조방법을 포함한다.
또한, 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 적어도 50질량% 이상 함유한 이산화티탄 입자를 포함하는 코팅제를, 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하는 것을 포함하는 광촉매 활성을 지닌 투명 방음벽의 제조방법을 포함한다.
또한, 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 적어도 70질량% 이상 함유한 이산화티탄 입자를 포함하는 코팅제를, 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하는 것을 포함하는 광촉매 활성을 지닌 투명 방음벽의 제조방법을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 투명 방음벽은, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄을 그 표면에 존속시켰으므로, 빛의 세기가 약한 음지나 간접 조명으로도, 오염 성분은 광촉매적으로 분해하고, 더욱이 표면을 친수화시키기 때문에, 오염 성분은 빗물 등에 의해 쉽게 세정되어, 장기간에 걸쳐 투명성을 유지할 수 있다.
본 발명자들은, 예의 연구한 결과, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄층은, 약한 빛에서도 광촉매 반응이 활발히 이루어지는 것을 발견하여, 투명 방음벽에 적용함으로써, 그늘에 위치해도 오염 성분이 광촉매적으로 분해되고, 더욱이 표면을 친수화시키기 때문에, 오염 성분이 빗물 등에 의해 쉽게 세정되어 장기간에 걸쳐 투명성을 유지하는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자 또는 상기 결 정으로 이루어진 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽으로서, 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 실질적으로 표면에 존재하게 한 투명 방음벽에 의해, 약간의 광 조사에 의해 오염 성분이 광 분해되고, 표면이 친수화되어 쉽게 제거된다. 상기 「실질적으로(substantially)」란, 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 수지 기재 표면상에 고착시키고, 상기 이산화티탄 표면을 대기 중에 노출시킨 상태에서 존재하게 한 상태를 말하며, 예컨대, 상기 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자에 있어서는, 그 함유량은 20질량% 이상, 바람직하게는 50질량% 이상(100% 포함)인 것이 바람직하다.
상기 투명 방음벽은, 이산화티탄 입자는 무기계의 바인더(inorganic binder)를 이용하여 방음벽 기재의 가장 바깥 표면에 존재하게 하는 것이 바람직하다. 또한 이때, 방음벽과 이산화티탄 입자가 직접 접촉하지 않도록, 방음벽과 이산화티탄 입자의 사이에 무기계의 언더코팅층을 도입하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 투명 방음벽의 기재는, 기계적 강도가 뛰어난 폴리카보네이트 수지 또는 아크릴 수지에 의해 성형된 것이 바람직하고, 필요에 따라서 보강재 등이 내포되어 있는 것이어도 무방하다. 또한, 이러한 기재로서는, 빛을 차단하는 지주(支柱) 등이 적어도 무방한 대형의 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 아크릴 수지란, 메타크릴산에스테르계 폴리머(metacrylate-type polymer)를 원료로 하는 수지를 가리키며, 보다 구체적으로는 이 원료를 이용하여 성형이나 캐스트법 등에 의해 판형상으로 가공한 것, 및 이것에 난연성, 내충격성 등을 향상시킨 개질 타입의 것을 말한다.
예를 들면, 아크릴 수지로서는, Plexiglas SE-3, Plexiglas H(이상, Rohm & Haas제), 아크릴라이트(Acrylite) FR, 아크릴라이트 MR, 아크리펫(Acrypet) IR(이상, 미쯔비시레이욘제), 파라글라스 NF(가부시키가이샤 쿠라레이(Kuraray Co., Ltd.)제) 등을 들 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 수지로서는, 디옥시화합물(비스페놀)이나 탄산디아릴 등을 원료로 한 열가소성 수지를 말하며, 예컨대 유필론(Iupilon), 노바렉스(Novarex)(이상, 미쯔비시 엔지니어링 플라스틱제), 판라이트(Panlite)(테이징카세이(Teijin Chemicals Ltd.)제) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 이산화티탄 입자라고 함은, 브루카이트형 결정을 함유하고 있는 것으로서, 자외선을 이용한 광촉매 반응에 있어서, 아나타제형 결정이 발휘할 수 없는, 약한 빛에서도 높은 광촉매 활성을 발휘할 수 있는 이산화티탄 입자를 가리킨다. 그리고, 이것을, 투명 방음벽의 광촉매성 매체로서 사용함으로써, 특히 약한 광 조사 환경 하에서 각별한 효과를 낸다.
하나의 구체예로서, 이 이산화티탄 입자를 포함하는 박막을 상기 투명수지 상에 제작하고, 이것에 365nm의 자외선 조사에 있어서, 그 세기가 0.1㎽/㎠∼0.005㎽/㎠ 범위의 약한 광 조사 환경하에서 120분간 조사한 후, 그 표면에 한방울씩 떨어뜨린 물의 접촉각이 10°이하가 되어, 매우 약한 빛 환경하에서도, 광 촉매성이나 친수성을 발휘할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자라고 함은, 브루카이트형 결정 단독으로 이루어진 이산화티탄 입자, 또는 루틸형이나 아나타제형 결정의 이산화티탄 입자를 혼합계로 포함해도 무방하다. 루틸형이나 아 나타제형 결정의 이산화티탄 입자를 포함하는 경우, 이산화티탄 입자 중의 브루카이트형 결정 이산화티탄 입자의 비율은 특별히 제한은 없지만, 통상 1∼100질량%이며, 바람직하게는 10∼100질량%, 더 바람직하게는 50∼100질량%이다. 이는, 브루카이트형 결정의 이산화티탄은 루틸형이나 아나타제형 결정의 이산화티탄보다 광촉매 성능이 뛰어나기 때문이다.
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 제조방법은, 아나타제형 결정의 이산화티탄 입자를 열처리하여 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자를 얻는 기상(氣相)에서의 제조방법이나, 사염화티탄, 삼염화티탄, 티탄알콕시드, 황산티탄 등의 티탄화합물의 용액을 중화시키거나, 가수분해시키거나 함으로써, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자가 분산된 이산화티탄 졸(titanium dioxide sol)로서 얻는 액상(液相)에서의 제조방법 등이 있다.
이러한 방법들은, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자를 포함하는 것이 얻어지는 제조방법이면 특별히 제한은 없으나, 얻어지는 물질의 광촉매 성능, 용이한 취급성, 이산화티탄의 박막을 형성했을 경우의 투명성, 밀착성, 막 경도로부터, 하기의 방법에 의해 제조된 이산화티탄이 바람직하다.
즉, 75∼100℃의 뜨거운 물에 사염화티탄을 가하고, 75℃ 이상의 용액의 비등점 이하의 온도, 더 바람직하게는 90℃∼95℃의 온도에서, 염소 이온 농도를 컨트롤하면서 사염화티탄을 가수분해하여, 이산화티탄 졸로서 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자를 얻는 방법이나, 초산(硝酸) 이온, 인산 이온 중 어느 하나 또는 양쪽이 존재하는 물에 사염화티탄을 가하여, 75℃ 이상 용액 비등점 이 하의 온도에서, 더욱 바람직하게는 90℃∼95℃의 온도에서, 염소 이온, 초산 이온 및 인산 이온의 총 농도를 컨트롤하면서 사염화티탄을 가수 분해하여, 이산화티탄 졸로서 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자를 얻는 방법이 바람직하다.
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 크기는 특별히 제한은 없지만, 평균입자크기가 적어도 0.005㎛ 이상, 바람직하게는 0.005∼0.1㎛, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.05㎛이다. 이것은, 0.1㎛보다 크면 광촉매 활성이 저하되어, 잘 더러워지지 않고, 또한 더러워졌을 경우에도 쉽게 유기물을 분해하여, 세정할 수 있다고 하는 효과를 얻기 힘들기 때문이다. 또한, 이산화티탄 입자의 투명성이 저하되어, 이러한 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽에서는, 이산화티탄 입자의 색이 투명 방음벽의 색에 영향을 끼치게 되어, 바람직하지 않다. 0.005㎛보다 작으면 이산화티탄 입자를 제조하는 공정에서의 취급이 곤란하다. 또한, 이산화티탄 입자의 비표면적은, 바람직하게는 20㎡/g 이상이다.
이렇게 해서 얻어진 이산화티탄 입자를, 투명 방음벽의 표면에 존재하게 한 방법으로는, 이산화티탄 입자의 졸(sol)을 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하고, 그 후 건조, 열처리 등에 의해, 투명 방음벽의 표면에 부착시키는 방법이나, 이산화티탄 입자를 도료 등과 혼합하여 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하고, 그 후 건조, 열처리하는 방법 등이 있는데, 기재가 폴리카보네이트 수지나 아크릴 수지 등의 내열성이 그다지 높지 않은 소재일 경우, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자에 그대로 바인더 등을 혼입하여 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제로 하여, 이것을 도포함으로써 투명 방음벽에 고정시키는 방법이 더 바람직하다.
바인더는, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제 중의 이산화티탄 입자와 투명 방음벽의 접착 강도를 높여, 막 경도를 향상시키는 것이면 된다. 이와 같이 바인더를 사용함으로써, 이산화티탄 입자가 투명 방음벽으로부터 박리되기 어려워지며, 장기간에 걸쳐 잘 더러워지지 않고, 또는 더러워지더라도 쉽게 세정할 수 있는 효과가 지속된다.
본 발명에서 이용할 수 있는 바인더 또는, 바인더 전구체의 종류는 사용하는 투명 방음벽의 재질에 따라 다른데, 예컨대 Si-O 결합, Ti-O 결합, Al-O 결합, Zr-O 결합, Ca-O 결합, Mg-O 결합 등의 금속 원소-산소 원소의 결합을 갖는 금속 산화물 형태가 사용되며, 바인더 전구체로는 이 금속을 갖는 알콕시드체(alkoxide form) 등이, 부착성 및 막 강도를 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
특히 바람직하게는, 바인더 전구체인 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등의 규소의 알콕시드체, 티타늄의 알콕시드체, 티타늄의 아세테이트, 바인더인 티타늄의 킬레이트체이다. 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등의 규소의 알콕시드체는 축합되어서 폴리실록산, 오르가노폴리실록산을 형성하여, 바인더가 된다.
특히 바람직한 것으로는 구체적으로는, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란(테트라프로필옥시실란), 테트라부톡시실란, 디에톡시디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란(메틸트리프로필옥시실란), 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리프로폭시실란(에틸트리프로필옥시실란), 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디 메톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, γ-글리콕시독시프로필트리메틸실란 및 γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 또한, 이들 물질의 부분 가수분해물, 탈수 축중합물 등도 마찬가지로 사용할 수 있다.
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제를 투명 방음벽에 도포하는 방법은 특별히 제한은 없지만, 스핀 코팅법, 플로우 코팅법, 딥 코팅법(dip coating method), 스프레이 코팅법, 바 코팅법(bar coating method), 롤러 코팅법, 브러쉬 코팅법, 침지법 등의 공지된 방법 중 어느 하나를 이용해도 상관없으나, 대형 기재가 되기 때문에 스프레이 코팅법, 롤러 코팅법이 특히 바람직하다.
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제를 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하고, 그 후 건조에 의해, 표면에 부착시킬 경우에는, 도장 조건에 따라 코팅제에 분산제나 계면활성제를 첨가시켜 놓을 수도 있다. 또한, 투명 방음벽에는 미리 무기물로 구성되는 바인더를 도포하고, 무기물의 언더코팅층을 형성하는 언더코팅 처리를 하는 것이 바람직하다. 이 무기물의 언더코팅제로서는, 공지된 플라스틱용 하드 코팅제(Si계, Ti계, Zr계, Al계 등)를 사용할 수 있다. Si계에 관해서는, 본 발명에 사용하는 바인더 단독으로 대용할 수 있다.
본 발명에 따른 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 형상은, 일례로서는 거의 블록 형상이며, 접착면에 존재하고 있다. 또한 그 표면은, 대기중에서 산소 또는 수산기에 의해 피복되어 있어, 바인더로 한 실라놀 결합(silanol bond)을 만드는 산화규소나 그 전구체, 또는 표면 수산기를 갖는 금속 산화물이나 그 전구체가, 투명 방음벽 및 이산화티탄 입자의 표면과 각각 축합되어서, 강력히 결합되기 때문에, 소량의 바인더로도 효과적으로 뛰어난 접착력을 발현한다.
이러한 바인더 또는 바인더 전구체를 이용하여 형성된 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 박막의 경도는, 산화규소, 이산화티탄 및 그들의 전구체를 이용했을 경우는 연필 경도(pencil hardness) 3H이상이 되며, 막 강도가 뛰어나, 잘 벗겨지지 않은 것이 된다.
이들 바인더 또는 바인더 전구체는, 1종 단독, 또는 2종 이상을 이용해도 무방하다. 이들을 혼합하여 사용할 경우, 그 혼합 비율은 임의로 선택할 수 있다. 바인더나 바인더 전구체를 첨가할 경우의 첨가량은, 그들을 산화물로 환산했을 경우, 통상, 이산화티탄에 대해 5∼50질량%이다. 50질량%보다 많으면, 바인더 중에 매몰하는 이산화티탄 입자의 비율이 커지기 때문에, 도포막의 광 촉매 활성이 저하되고, 5질량%보다 적으면 바인더의 효과를 얻을 수 없어, 이산화티탄 입자가 탈락되기 때문에 바람직하지 않다.
바인더 및 바인더 전구체의 첨가 방법은, 특별히 제한은 없지만, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자가 분산된 졸에, 이들을 첨가한 다음 투명 방음벽에 도포하는 방법이나, 이산화티탄 졸을 스프레이 코팅법에 의해 도포할 때, 바인더, 바인더 전구체를 다른 스프레이로부터 도포하는 방법 등이 있다.
브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제를 투명 방음벽에 도포하고, 그 후 건조시킬 경우에는, 건조 속도를 빠르게 하기 위해서나, 박막의 평활성을 높이기 위한 레벨링제(leveling agent)로서 적당한 용매를 가해도 무방하 다. 통상, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자가 물에 분산되어 있는 경우에는, 에틸알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올 등의 친수성 유기용매가 사용된다.
이와 같이 해서 보호막을 형성한 투명 방음벽에 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제를 도포한 후, 표면에 이산화티탄 입자를 고정시키기 위해, 건조가 이루어진다. 통상, 건조시의 분위기는 특별히 제한은 없으며, 대기중, 진공중, 불활성가스 중에서 행해지는데, 통상 대기중에서 행해진다. 그 온도는, 투명 방음벽의 재질이나, 바인더, 바인더 전구체의 종류에 따라 다른데, 통상 20∼100℃이고, 건조 처리의 시간은 통상 5분간∼60시간, 바람직하게는 15분간∼24시간이다. 또한 필요에 따라 드라이어 등의, 강제 건조 방법도 이용할 수 있다.
이와 같이 해서 얻어진 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽에 있어서, 이산화티탄이 존재하는 박막의 두께는, 적어도 0.005㎛ 이상, 바람직하게는, 0.005∼10㎛, 더 바람직하게는 0.01∼5㎛이다. 0.005㎛보다 얇으면 광촉매 활성이나 친수성이 충분하지 못하다. 10㎛보다 두꺼우면, 광촉매 반응은 이산화티탄 박막의 표면 근처에서만 이루어지기 때문에, 광촉매 반응에 관여하지 않는 이산화티탄 입자가 늘어나게 되어 경제적으로 유익하지 않으며, 이 입자가 투명 방음벽으로부터 박리되기 쉬워진다. 또한, 투명 방음벽의 투명성이 저하되어, 바람직하지 못하다.
본 발명의 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽은, 아나타제형 결정보다 높은 활성의 브루카이트형 결정을 함유 하는 이산화티탄 입자의 광촉매 기능에 의해 부착된 오염을 분해한다. 또한, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자에 의한 코팅제에 의해 막이 형성된 이산화티탄 박막은, 친수성이 뛰어나고, 그 물과의 접촉각은, 약한 빛의 세기(빛의 세기가 0.1㎽/㎠∼0.005㎽/㎠의 범위)하에서도 10° 이하가 되기 때문에, 투명 방음벽에 부착된 오염, 예컨대 공기 중의 먼지, 자동차의 배기 가스, 전차(electric train)의 브레이크 더스트 등이 잘 부착되지 않고, 또한 더러워졌을 경우에도 쉽게 세정시킬 수 있게 된다.
또한, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자의 코팅제에 의해 형성된 막은, 투명성도 뛰어나고, 투명 방음벽의 색에 영향을 주지 않는다. 더욱이, 바인더나 바인더 전구체에 의해 강력하게 방음벽 표면에 형성된 보호층 표면에 접착되어 있기 때문에 막 경도가 뛰어나서, 벗겨지기 어려우며, 본 발명의 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄 입자에 의한 상기 효과가 장기간에 걸쳐 지속되게 된다.
상술한 효과가, 브루카이트형 결정을 포함하지 않는 종래의 아나타제형 결정을 주체로 하는 이산화티탄 입자에서는 얻을 수 없었던 원인으로는 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 이산화티탄의 결정 구조는 기본적으로 1개의 티탄 원자가 6개의 산소 원자에 둘러싸인 단위가, 조합되어 구성되어 있다. 이산화티탄의 광촉매 반응은 이 티탄 원자와 산소 원자간의 전자 교환에서 일어나는 것이라고 일컬어지고 있다. 그 결과, 이 티탄 원자와 산소 원자의 결합 상태(6개의 결합)가 광촉매 활성에 중요한 영향을 미치리라고 예상된다.
결정의 구조 해석 결과, 아나타제형 결정, 루틸형 결정 모두, 이러한 6개의 결합이 2쌍의 결합 거리(two pairs of bond distances)로 구성되어 있음이 판명되었다. 즉, 아나타제형 결정은 티타늄과 산소의 결합 상태가 각각 0.19656nm의 결합 거리인 것이 2개와, 0.19370nm의 결합 거리인 것이 4개, 루틸형 결정은 0.19834nm의 결합 거리인 것이 2개와, 0.19462nm의 결합 거리인 것이 4개로 구성되어 있다. 즉, 매우 대칭성(symmetry)이 높은 결합을 하고 있음을 알 수 있다.
이에 반해, 브루카이트형 결정은, 이러한 6개의 결합이 전부 다르기 때문에 6쌍의 결합 거리를 갖고 있게 된다. 최소값은 0.18651nm이며, 최대값은 0.20403nm이다. 그 결과, 대칭성이 없고 모든 쌍이 광촉매 기능에 관여하기 때문에 매우 활성이 높으리라고 예상된다.
본 발명의 투명 방음벽에 있어서는, 상기한 바와 같이 사용하는 브루카이트형 결정이 약한 광 조사하에서도 효과적인 광 촉매성, 친수화를 발휘할 수 있는 이점과 함께, 방음벽 기재가 투명도가 높은 수지이기 때문에, 수지 내부로부터 간접적으로 조사된 빛에 의해서도 상기 이산화티탄 입자가 광촉매성 반응을 받게 된 결과, 장기적인 지속성을 비롯한 예기치 못한 각별한 효과가 발견되었다.
한편, 광촉매의 세정의 용이성을 평가하는 오염 세정 시험은, 디젤 자동차 아이들링 상태에서의 배기 가스에 의해 방음벽을 더럽히고, 그 후, 자외선의 소정의 빛의 세기에 의해 더러워진 부분을 조사하여 유기물 성분을 분해하여, 오염을 부유시킨 상태로 한 후, 소정량의 샤워수(빗물에 상당)에 의한 세정을 행하여, 전체 광선에 대한 투과된 광선의 투과율에 의해 투명도를 평가하였다.
이하, 본 발명에 대해 실시예를 들어서 구체적으로 설명하겠는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예
1
95℃로 미리 가열시킨 증류수 945mL를, 환류 냉각관과 교반 날개를 부착한 내부 용적 1.5L의 유리 반응조에 투입하였다. 그런 다음, 약 200rpm으로 교반 날개를 회전시키면서, 반응조 내의 액체 온도를 95℃로 유지하면서 사염화티탄 수용액(Ti 함유량 14.3질량%, 비중 1.5g/㎤) 56g을 약 1시간에 걸쳐 천천히 반응조에 한방울씩 떨어뜨렸다. 적하(dropwise addition)가 진행됨에 따라, 반응조 내의 용액이 서서히 가수분해되기 시작해, 액체 전체가 백탁된 졸(turbid sol)이 되었다.
적하 종료후, 비등점(104℃) 근처까지 가열하고, 그 온도에서 1시간 유지하여 사염화티탄을 완전히 가수분해시켰다. 이와 같이 해서, 얻어진 졸의 농도를 측정한 결과, 이산화티탄 환산에서 2질량%였다. 얻어진 졸을 냉각 농축시켜, 가수분해에 의해 생성된 염소를 아시히카세이고교 가부시키가이샤제 전기 투석 장치 G3형을 이용하여 전기 투석에 의해 제거하고, pH=4.0(염소 이온 약 400ppm, 이산화티탄 농도 20질량%)의 물분산 이산화티탄 졸로 만들었다. 또한, 투과형 전자 현미경에 의해 졸 중의 입자를 관찰한 결과, 입자의 크기는 0.01∼0.02㎛였다.
이 졸 중에 포함되는 이산화티탄 입자의 결정 구조를 알아보기 위해, 이 졸을 60℃의 진공건조기로 건조시키고, 얻어진 이산화티탄 입자를 X선 회절에 의해 분석하였다. X선 회절은 리가쿠덴끼가부시키가이샤제 X선 회절 장치(RAD-B 로터 플렉스(Rotor Flex))에 의해 행해, Cu 관구(bulb)를 이용하였다. 그 결과, 브루카 이트형 결정의 (121)면의 회절을 나타내는 피크가 2θ=30.8°로 검출되었다. 또한, 분명히 루틸형 결정 및 아나타제형 결정인 피크는 검출되지 않았다.
상기와 같이 해서 얻어진, 브루카이트형 결정 이산화티탄을 포함하는 물분산 이산화티탄 졸을 기재에 도포하기 위해, 실리콘계 접착제인 테트라메톡시실란과 건조 속도를 향상시키기 위한 에틸알코올을 첨가하여, 표 2에 나타내는 조성의 광촉매 도료를 조제하였다.
강도를 향상시키기 위해, 내부에 금속 메쉬를 삽입하여 보강시킨 아크릴 수지(높이 2m×폭 4m×두께 15mm) 표면에, 이산화티탄의 광촉매 작용에 의해 열화되지 않도록 하기 위해, GE 도시바 실리콘제 토스가드(Tosguard) 510을 이소프로필알코올에 의해 희석하여 보호막으로 막 두께가 150nm가 되도록 스프레이 도포하여 막을 형성하였다.
그런 다음, 이 보호막의 위에 표 2에 나타낸 상술한 광촉매 도료를, 스프레이 도포에 의해 약 200ml 도포하고, 대기중에 24시간 방치 건조하여 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽을 제작하였다. 이 때, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자의 층은 200nm였다.
실시예
2
사염화티탄 수용액을 한방울씩 떨어뜨리기 전에, 염산을 HCl로써 1몰/L이 되도록 반응조에 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 해서, 사염화티탄을 가수분해시켰다. 얻어진 졸을 실시예 1과 동일하게 처리하여 물분산 이산화티탄 졸을 얻었다. 또한, 실시예 1과 동일하게 해서 졸 안의 입자를 관찰한 결과, 입자의 크 기는 0.01∼0.03㎛였다.
이 졸 안에 포함되는 이산화티탄 입자의 결정 구조를 실시예 1과 동일하게 해서 조사하였다. 그 결과, 브루카이트형 결정의 (121)면의 회절을 나타내는 피크, 루틸형 결정의 메인 피크인 (110)면의 회절을 나타내는 피크가 검출되었다. 또한, 아나타제형 결정의 (004)면의 회절을 나타내는 피크가 검출되었다. 따라서, 얻어진 졸은 브루카이트형 결정, 아나타제형 결정, 루틸형 결정을 포함하는 혼합물이었다. 이들 결정의 함유율은 다음과 같이 해서 산출하였다.
브루카이트형 결정, 아나타제형 결정, 루틸형 결정의 이산화티탄은 각각 표 1(JCPDS 카드 발췌)에 나타내는 X선 회절 피크를 갖는데, 이들은 그 d값으로부터 알 수 있듯이 겹쳐 있는 부분이 많다. 특히 브루카이트형 결정과 아나타제형 결정의 메인 피크의 d값은 각각 0.351nm, 0.352nm이며, 더욱이 브루카이트형 결정은 0.347nm에도 피크를 가져, 이들 3개의 피크는 실질적으로 겹친다.
이와 같이, 브루카이트형 결정과 아나타제형 결정의 메인 피크의 세기 비율(intensity ratio)을 구할 수 없으므로, 여기에서는 아나타제형 결정의 피크와 겹치지 않는 브루카이트형 결정의 (121)면의 피크를 이용하여, 이것과 상기 3개에서의 피크가 겹치는 위치에서의 피크와의 세기 비율(브루카이트형 결정 (121)면의 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)을 구해, 이것으로부터 브루카이트형 결정과 아나타제형 결정의 이산화티탄의 함유율을 구했다. 또한, 루틸형 결정에 대해서는, 그 메인 피크인 (110)면의 회절을 나타내는 피크와, 상기 3개가 겹치는 위치에서의 피크의 세기 비율(루틸형 결정 메인 피크 세기)/(3개가 겹치는 위 치에서의 피크 세기)로부터 함유율을 구했다.
그 결과, (브루카이트형 결정 (121)면의 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0.38, (루틸형 결정 메인 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0.05이며, 브루카이트형 결정이 약 70질량%, 루틸형 결정이 1.2질량%, 아나타제형 결정이 약 28.8 질량% 포함되어 있음을 알 수 있었다.
상기와 같이 해서 얻어진, 브루카이트형 결정 이산화티탄을 포함하는 물분산 이산화티탄 졸에, 건조 속도를 향상시키기 위한 에틸알코올을 첨가하여, 표 2에 나타내는 구성의 광촉매 도료를 조제하였다.
이와 같이 해서 얻어진 광촉매 도료를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 해서 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽(방음벽 패널)을 동일하게 제작하였다.
실시예
3
폴리카보네이트 수지를 압출성형법에 의해, 높이 1m×폭 2m×두께 5mm의 기재를 성형하였다. 이 성형된 폴리카보네이트 수지의 내부에는 강도 보강용 재료는 특별히 넣지 않았다. 이 폴리카보네이트 수지를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 해서 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽을 제작하였다.
실시예
4
실시예 3에 있어서, 실시예 2에서 사용한 광촉매 도료(표 2에 기재)를 이용한 것 이외에는 동일한 처리를 행해, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 폴리카보네이트제 투명 방음벽을 제작하였다.
실시예
5
95℃로 미리 가열시킨 증류수 690mL를, 환류 냉각관과 교반 날개를 부착한 내부 용적 1.5L의 유리 반응조에 투입하였다. 그런 다음, 약 200rpm으로 교반 날개를 회전시키면서, 반응조 내의 액체 온도를 95℃로 유지하면서 사염화티탄 수용액(Ti 함유량 15.4질량%, 비중 1.5g/㎤) 60g을 약 1시간에 걸쳐 천천히 반응조에 한방울씩 떨어뜨렸다. 적하 종료후, 비등점(101℃) 근처까지 가열하고, 그 온도에서 1시간 유지하여 사염화티탄을 완전히 가수분해시켰다.
얻어진 졸을 실시예 1과 동일하게 처리하여 물분산 이산화티탄 졸을 얻었다.
이 졸 안에 포함된 이산화티탄 입자의 결정 구조를 실시예 2와 동일하게 해서 조사하였다. 그 결과, 졸은 대략 브루카이트형 결정 48.4질량%와 아나타제형 결정 51.6질량%를 포함하고 있었다.
이와 같이 얻어진 이산화티탄 졸을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 해서 투명 방음벽을 제작하였다.
기타, 표 2에 나타낸 실시예 6 내지 실시예 11은, 브루카이트/아나타제 함유량 비가 다른 산화티탄을 이용한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 광촉매 도료를 제조하였다. 이들 실시예 6 내지 11의 물 접촉각의 측정은 실시예 1과 동일한 조건으로 행하였다.
표 2에서와 같이, 약한 광조사 환경하에서도 브루카이트형 결정을 함유하고 있으면 효과가 있는데, 그 비율을 50질량% 내지 100질량%로 하면 그 효과가 현저하다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 1에 산화티탄 중의 브루카이트의 비율과 접촉각의 관계를 나타낸다. 상기 도 1에 있어서, 실시예 1, 5 및 비교예 1은 큰 플롯으로, 실시예 6 내지 실시예 11은 작은 플롯으로 나타내고 있다.
브루카이트의 비율이 약 50질량% 이상(도면 중, B의 영역)에서는, 접촉각이, 조사 직후, 어두운 곳 96시간 후의 양쪽 모두 낮은 값으로 되어 있다.
한편, 브루카이트의 비율이 낮으면(도면 중 A의 영역), 접촉각이 크고, 특히 어두운 곳 96시간 후에서는 더욱 크게 되어 있다.
비교예
1
실시예 1에서 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자 대신에, 브루카이트형 결정을 포함하지 않는 아나타제형 결정(브루카이트형 결정 (121)면의 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0, (루틸형 결정 메인 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0으로 이루어진 이산화티탄 졸(이시하라산교제, STS-02)을 이용하여 제작한 도료(표 2에 나타냄)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 처리에 의해, 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽을 동일하게 제작하였다.
비교예
2
실시예 1에 있어서 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자 대신에, 브루카이트형 결정을 포함하지 않는 아나타제형 결정과 루틸형 결정(브루카이트형 결정 (121)면의 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0, (루틸형 결정의 메인 피크 세기)/(3개가 겹치는 위치에서의 피크 세기)=0.16으로 이루어진 이산화티탄 입자(닛뽕에어로질제, P-25)를 이용하여 제작한 도료(표 2에 나타냄)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 처리에 의해, 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽을 동일하게 제작하였다.
| 실시예 비교예 번호 | TiO2 질량% | TiO2 결정형 ※ | SiO2로서 테트라메톡시실란, 질량% | 에틸알코올, 질량% | 기재 종류 |
| 실시예 1 | 3.5 | B | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 2 | 3.0 | B+A+R | 0.5 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 3 | 2.0 | B | 0.5 | 75 | 폴리카보네이트 |
| 실시예 4 | 1.5 | B+A+R | 0.3 | 75 | 폴리카보네이트 |
| 실시예 5 | 3.5 | B 48.4% A 51.6% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 6 | 3.5 | B 62.7% A 32.8% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 7 | 3.5 | B 57.1% A 42.9% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 8 | 3.5 | B 50.5% A 49.5% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 9 | 3.5 | B 44.0% A 56.0% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 10 | 3.5 | B 33.4% A 66.6% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 실시예 11 | 3.5 | B 26.9% A 73.1% | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 비교예 1 | 3.5 | A | 0.7 | 75 | 아크릴 |
| 비교예 2 | 3.5 | A+R | 0.7 | 75 | 아크릴 |
※A : 아나타제형 결정, B : 브루카이트형 결정, R : 루틸형 결정을 나타냄.
방음벽의 평가
<물 접촉각>
상기 실시예, 비교예에 의해 얻어진 투명 방음벽의 이산화티탄을 실질적으로 표면에 존재하게 한 표면층의 접촉각을 측정하였다. 측정은 쿄와카이멘가가쿠제 CA-D형을 이용하여, 365nm에서의 빛 세기가 0.3㎽/㎠인 자외선을 120분간 조사하여, 조사하기 전, 조사한 직후 및 빛을 조사한 후 어두운 곳에서 96시간 경과후에 각각 물의 접촉각을 측정하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
| 실시예 및 비교예 번호 | 물 접촉각 | ||
| 조사전 | 조사직후 | 어두운 곳에서 96시간후 | |
| 실시예 1 | 14° | 5° | 6° |
| 실시예 2 | 18° | 7° | 9° |
| 실시예 3 | 17° | 6° | 8° |
| 실시예 4 | 20° | 8° | 9° |
| 실시예 5 | 16° | 5° | 7° |
| 실시예 6 | 17° | 6° | 7° |
| 실시예 7 | 16° | 5° | 7° |
| 실시예 8 | 16° | 5° | 7° |
| 실시예 9 | 17° | 12° | 19° |
| 실시예 10 | 16° | 13° | 22° |
| 실시예 11 | 15° | 15° | 23° |
| 비교예 1 | 25° | 18° | 23° |
| 비교예 2 | 22° | 15° | 19° |
<세정 용이성>
그 다음에, 실시예, 비교예에 의해 얻어진 투명 방음벽의 세정 용이성을 측정하였다. 실시예, 비교예에 의해 얻어진 투명 방음벽의 이산화티탄이 존재하는 표면층에 디젤 자동차의 배기 가스를 아이들링 상태에서 약 1시간 내뿜어서 표면을 더럽힌 상태로 만들었다. 이들 각 방음벽에 자외선(365nm에서의 빛 세기 : 0.3㎽/㎠)을 1시간 조사한 후, 수온 20℃의 샤워수 5L 또는 1L를 투명 방음벽에 부어서, 오염의 세정 정도를 눈으로 평가하였다. 또한, 상기 오염-세정 공정을 10회 반복한 후 세정 정도를 마찬가지로 눈으로 평가하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
| 실시예 및 비교예 번호 | 세정 정도, 5L | 세정 정도, 1L | 10회 반복후 세정 정도, 5L | 10회 반복후 세정 정도, 1L |
| 실시예 1 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 2 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 3 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 4 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 5 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 비교예 1 | ○ | × | × | × |
| 비교예 2 | × | × | × | × |
◎…오염이 금방 세정됨
Ｏ…오염이 약간 세정되기 힘듦
×…오염이 세정되지 않음
<투명성 유지성>
실시예, 비교예에 의해 얻어진 투명 방음벽의 투명성 유지성을 평가하였다. 상기 세정 용이성 평가에 있어서의 5L 샤워수(shower water)의 경우의 10회 반복후와 방음벽 제조 직후의 광선 투과율(파장대역은 450∼700nm)을 측정하였다. 측정은, 도쿄덴쇼쿠제 탁도계(haze meter), TC-HⅢ DP형을 이용하여, JIS K6718측정법으로 전체 광선 투과율 및 흐림도를 구하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
| 비교예 및 실시예 번호 | 전체 광선 투과율(%) | 흐림도(%) | ||
| 제조 직후 | 10회 반복후 | 제조 직후 | 10회 반복후 | |
| 실시예 1 | 93 | 92 | 0.2 | 0.2 |
| 실시예 2 | 92 | 90 | 0.3 | 0.5 |
| 실시예 3 | 91 | 89 | 1.6 | 1.7 |
| 실시예 4 | 88 | 86 | 0.8 | 1.0 |
| 실시예 5 | 92 | 90 | 0.3 | 0.3 |
| 비교예 1 | 93 | 80 | 6.9 | 17.2 |
| 비교예 2 | 85 | 65 | 9.3 | 20.6 |
<내후성>
실시예에 의해 얻어진 투명 방음벽의 내후성을 평가하였다. 선샤인 카본 아크식 촉진 노출 시험(sunshine carbon arc exposure acceleration test)으로서, 스가시켄끼제 선샤인 웨더 미터(sunshine weather meter) WEL-SUN-DC에 의해 3000시간 노출(JIS A1415 시험법)시켰다. 그 후, 365nm에서의 빛의 세기가 0.3㎽/㎠인 자외선을 120분간 조사하여, 물과의 접촉각을 <물 접촉각> 평가와 동일한 장치로 측정하였다. 또한, 촉진 노출 시험 전후의 황색도(the degree of yellowness)를 미놀타제 분광 측색계, CM-3700d에 의해 측정하여 황변도를 산출하였다(JIS K7105법). 결과를 표 6에 나타내었다.
| 실시예 번호 | 물 접촉각 | 황변도 |
| 실시예 1 | 5° | 2.0 |
| 실시예 2 | 8° | 4.5 |
| 실시예 3 | 7° | 3.1 |
| 실시예 4 | 9° | 5.8 |
| 실시예 5 | 7° | 2.8 |
표 4, 표 5, 표 6에 나타낸 바와 같이 브루카이트형 결정을 많이 함유하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽은, 투명성 유지성이 높고, 또한 더러워져도 세정하기 쉬운 것이었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 투명 방음벽은, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄을 표면에 존재하게 하고 있으므로, 빌딩 사이나 음지 등 매우 약한 빛 세기에서의 광촉매 활성이 강하고, 그렇기 때문에 물의 접촉각이 작아지는 친수화 현상도 마찬가지로 약한 빛 세기에서도 발현된다.
또한 본 발명의, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽은, 브루카이트형 결정을 포함하지 않는 이산화티탄을 이용한 것에 비해, 친수성이 좋아 물에 대해 젖기 쉽다. 그러므로, 소량의 물로 기재 전체가 젖기 때문에 더러워졌을 경우에 쉽게 세정할 수 있다.
본 발명의 투명 방음벽에 있어서는, 방음벽 기재가 투명도가 높은 수지이기 때문에, 수지 내부로부터(기재 베이스로부터) 간접적으로 조사된 빛에 의해서도 상기 광촉매 성능과 친수화 성능을 효과적으로 발휘한다.
그 결과, 본 발명의 투명 방음벽은, 오염되었을 경우에도 쉽게 자정 효과를 장기적으로 발휘 유지할 수 있는 것이다. 특히, 이산화티탄 입자 중의 브루카이트형 결정의 함유량이 많을수록, 상기의 효과를 더 뛰어나게 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 브루카이트형 결정을 포함하는 이산화티탄 입자 또는 이 입자를 포함하는 도포막은, 투명성의 면에서 우수하기 때문에, 수지 자체가 갖는 투명성·외관성을 유지할 수 있다. 예컨대, 방음벽 기재가 아크릴 수지나 폴리카보네이트 수지이면, 전체 광선 투과율이 86% 이상인, 투명한 이산화티탄 입자를 가진 방음벽을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 브루카이트형 결정을 함유한 이산화티탄입자를 표면에 존재하게 한 투명 방음벽에 있어서, 이산화티탄에 함유된 브루카이트형 결정의 비율과 접촉각의 관계도를 나타낸다.
Claims (19)
- 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄을 실질적으로 기재 표면에 존재시킨 투명 방음벽으로서, 상기 이산화 티탄이, 브루카이트형 결정을 입자중에 적어도 20질량% 이상 함유하는 이산화티탄 입자인 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 1 항에 있어서, 브루카이트형 결정을 함유하는 이산화티탄이, 브루카이트형 결정을 입자 중에 실질적으로 100질량% 함유하는 이산화티탄 입자인 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 1 항에 있어서, 이산화티탄 입자가 브루카이트형 결정과 루틸형 결정, 브루카이트형 결정과 아나타제형 결정, 또는 브루카이트형 결정과 루틸형 결정 및 아나타제형 결정으로 이루어지는 이산화티탄 입자인 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 이산화티탄 입자가 바인더 재료와 함께 표면층을 형성하고, 기재 표면에 고착된 상태로 존재하는 투명 방음벽.
- 제 4 항에 있어서, 이산화티탄 입자와 바인더 재료로 이루어진 표면층의 두께가, 적어도 0.005㎛ 이상인 투명 방음벽.
- 제 4 항에 있어서, 표면층의 두께가 0.005 내지 10㎛의 범위인 투명 방음벽.
- 제 1 항에 있어서, 투명 방음벽의 기재가 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 4 항에 있어서, 바인더 재료가 Si-O 결합, Ti-O 결합, Al-O 결합, Zr-O 결합, Ca-O 결합 및 Mg-O 결합으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 종류의 금속 원소-산소 원소 결합을 가지는 재료인 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 1 항에 있어서, 브루카이트형 결정의 이산화티탄이 언더코팅재(undercoat material)를 통해서 수지 기재 표면상에 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 방음벽.
- 제 1 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 2 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 3 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 4 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 5 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 6 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 7 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 제 8 항에 기재된 투명 방음벽을 구성하는 방음 패널 유닛.
- 브루카이트형 결정의 이산화티탄을 적어도 70질량% 이상 함유한 이산화티탄 입자를 포함하는 코팅제를, 투명 방음벽의 기재 표면에 도포하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 지닌 투명 방음벽의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서, 투명 방음벽의 기재가, 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 지닌 투명 방음벽의 제조방법.
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