KR20080077634A - 광촉매성이고 활성탄 성분을 갖는 기재 및 제조 방법 - Google Patents

광촉매성이고 활성탄 성분을 갖는 기재 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직물 지지체 및 상기 지지체의 적어도 제 1 표면상의 마무리제를 포함하는 광촉매성 기재를 제공한다. 상기 직물 지지체의 적어도 제 1 표면상의 마무리제는 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 상기 직물 지지체의 반대쪽 표면상에는 활성탄 입자 및 결합제를 포함하는 코팅층이 배치된다. 상기와 같은 광촉매성 기재의 제조 방법을 또한 제공한다.

Description

광촉매성이고 활성탄 성분을 갖는 기재 및 제조 방법{SUBSTRATE HAVING PHOTOCATALYTIC AND ACTIVATED CARBON CONSTITUENTS AND PROCESS FOR PRODUCING}
본 내용은 광촉매성 기재(catalytic substrate) 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 내용은 활성탄 코팅층이 표면에 배치된 광촉매성 기재에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명은 직물(textile) 지지체 및 상기 지지체의 적어도 제 1 표면상의 마무리제를 포함하는 광촉매성 기재를 제공한다. 상기 직물 지지체의 적어도 제 1 표면상의 마무리제는 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 상기 직물 지지체의 반대쪽 표면상에는 활성탄 입자 및 결합제를 포함하는 코팅층이 배치된다.
상기와 같은 광촉매성 기재의 제조 방법을 또한 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 표면을 갖는 직물 지지체를 제공하고, 광촉매성 마무리제를 제공하고, 상기 광촉매성 마무리제를 상기 직물 지지체의 적어도 제 1 표면의 적어도 일부에 적용시키고, 상기 광촉매성 마무리제가 적용된 상기 직물 지지체의 표면을 건조시켜 광촉매성 기재를 생성시키고, 활성탄 입자 및 결합제를 포함하는 코팅 조성물을 제공하고, 상기 활성탄 조성물을 상기 광촉매성 마무리제의 반대쪽 표면에 적용하고, 상기 직물 지지체를 건조시켜 완성된 직물 제품을 생성시키는 단계들을 포함한다.
도 1은 샘플 3A의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(6,000 배 확대)이다.
도 1A는 샘플 3A의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(50,000 배 확대)이다.
도 2는 샘플 3B의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(2,840 배 확대)이다.
도 2A는 샘플 3B의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(8,350 배 확대)이다.
도 2B는 샘플 3B의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(50,000 배 확대)이다.
도 3은 샘플 3C의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(3,200 배 확대)이다.
도 3A는 샘플 3C의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(8,500 배 확대)이다.
도 4는 샘플 3D의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(1,610 배 확대)이다.
도 4A는 샘플 3D의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(3,000 배 확대)이다.
도 4B는 샘플 3D의 표면의 일부의 주사 전자 현미경사진(50,000 배 확대)이 다.
도 5는 활성탄 입자의 코팅층이 한 면에 배치된 광촉매성 기재의 단면도이다.
도 6은 활성탄 입자의 코팅층이 한 면에 배치된 또 다른 광촉매성 기재의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 기재는 터프트 파일(tufted pile) 구조로 제공된 직물 물질이다.
도 7은 활성탄 입자의 코팅층이 한 면에 배치된 또 다른 광촉매성 기재의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 기재는 결합된 파일 구조로 제공된 직물 물질이다.
광촉매성 마무리제
상기 나타낸 바와 같이, 본 내용은 직물 지지체 및 상기 지지체의 표면상의 마무리제를 포함하는 광촉매성 기재를 제공한다. 상기 직물 지지체 표면상의 마무리제는 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 적합한 직물 지지체는 본 발명에 개시된 것들을 포함한다.
상기 광촉매성 물질에 관해 본 발명에 사용된 바와 같은 "미립자"란 용어는 미세한 별도의 입자들의 수집물을 포함하는 광촉매성 물질을 지칭한다. 특히, "미립자 광촉매성 물질"이란 용어는 다수의 일차 입자들을 포함하는 광촉매성 물질을 지칭한다. 몇몇 광촉매성 물질의 경우, 이들 일차 입자들을 함께 융합시켜 "집합체(aggregate)"를 형성시킬 수 있으며, 상기 집합체는 서로 물리적으로 결합되고 감지할 수 있을 정도의 기계적 힘의 적용을 통해 오직 그의 성분인 일차 입자들로 감소시킬 수 있는 일차 입자들의 수집물을 지칭하는데 사용되는 용어이다. 상기 일차 입자들의 개별적인 집합체를 추가로 회합시켜 "집괴(agglomerate)"를 형성시킬 수 있다. 다르게는, 상기 특정한 광촉매성 물질의 개별적인 일차 입자들을 또한 회합시켜 집괴를 형성시킬 수 있다.
상기 기재에 사용되는 광촉매성 물질은 임의의 적합한 광촉매성 물질일 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같은 "광촉매성 물질"이란 용어는 일반적으로 상기 물질을 빛(예를 들어 자외선 및/또는 가시광선)에 노출시킬 때 화학 반응을 촉진할 수 있는 물질을 지칭한다. 예를 들어, 본 발명에 사용된 바와 같은 "광촉매성 물질"이란 용어는 빛(예를 들어 자외선 및/또는 가시광선)에 노출 시 유기 물질, 예를 들어 유기 냄새 유발 물질, 휘발성 유기 화합물, 및 유기 기재 염색제의 분해 또는 산화에 관련되는 산화환원(산화/환원) 반응(들)을 촉진시킬 수 있는 물질을 지칭한다.
상기 기재에 사용하기에 적합한 광촉매성 물질로는 비 제한적으로 티타늄 다이옥사이드(예를 들어 아나타제 티타늄 다이옥사이드), 도핑된 티타늄 다이옥사이드, 몰리브데늄 설파이드, 아연 옥사이드, 및 이들의 조합이 있다. "아나타제 티타늄 다이옥사이드"란 용어는 티타늄 다이옥사이드의 아나타제 결정형뿐만 아니라 상당 부분(예를 들어 약 50% 초과, 또는 약 60% 초과, 또는 약 70% 초과)의 아나타제 결정형을 함유하는 티타늄 다이옥사이드를 지칭하는데 사용된다. 본 발명에 사용된 바와 같은 "도핑된 티타늄 다이옥사이드"란 용어는 원자가 상태의 전자와 여기된 전도대 전자 상태(즉 티타늄 다이옥사이드 중의 전자가 가시광선 또는 자외선에 노출 시 여기된 상태(들)) 사이의 띠 간격을 낮추기 위해 다른 원소(예를 들어 탄소, 질소, 또는 다른 원소 또는 금속) 또는 무기 옥사이드로 도핑시킨 티타늄 다이옥사이드를 지칭한다. 상기 광촉매성 물질의 띠 간격을 낮추는 것은 상기 광촉매성 물질의 산화 전위를 감소시키며, 이는 상기 광촉매성 물질에 의한 상기 기재의 잠재적인 손상 또는 열화를 감소시키는데 일조할 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 미립자 광촉매성 물질은 발연된(fumed) 아나타제 티타늄 다이옥사이드를 포함한다.
아나타제 티타늄 다이옥사이드와 같은 광촉매들은 유기 물질, 예를 들어 유기 염료, 유기 중합체(예를 들어 수지 결합제), 및 다수의 유기 중합체 섬유를 분해하는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 유기 기재의 장기적인 광 안정성 또는 기계적 완전성을 희생하지 않고 상기 유기 기재상에 광촉매성 코팅층 또는 마무리제를 제공하는 것은 일반적으로 어렵다. 이러한 어려움에도 불구하고, 본 발명의 교시에 따라, 광촉매적으로 활성인 코팅층 또는 마무리제를, 기재의 색상에 대한 광 안정성 또는 상기 기재의 기계적 성질에 불리한 영향을 미치지 않으면서 미립자 광촉매성 물질 및 결합제(예를 들어 유기 수지 결합제)를 사용하여 상기 기재(예를 들어 유기 물질로부터 제조된 기재) 상에 제공할 수 있는 것으로 여겨진다.
상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.05 중량% 이상의 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 이상, 약 0.2 중량% 이상, 약 0.3 중량% 이상, 약 0.4 중량% 이상, 또는 약 0.5 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 2 중량% 이하의 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 1.75 중량% 이하, 약 1.5 중량% 이하, 약 1.25 중량% 이하, 또는 약 1 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 광촉매성 물질은 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 2 중량% 또는 약 0.5 내지 약 1 중량%의 양으로 존재한다.
상기 나타낸 바와 같이, 상기 직물 지지체 상의 마무리제는 상기 광촉매성 물질 이외에 결합제를 포함한다. 상기 마무리제 중의 결합제는 임의의 적합한 결합제, 예를 들어 유기 및 무기 결합제일 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 결합제의 중합체 주쇄가 약 50% 이하(예를 들어 약 40% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하)의 Si-O 및/또는 C-F 결합 수를 포함하는 유기 결합제이다. 적합한 유기 결합제로는 비 제한적으로 라텍스 결합제, 폴리아크릴레이트 결합제, 비닐 에스터 결합제, 폴리유레탄 결합제, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 결합제, 폴리올레핀 결합제, 폴리에스터 결합제, 폴리아미드 결합제, 폴리에테르 결합제, 폴리(스타이렌-코-부타다이엔) 결합제, 폴리아이소프렌 결합제, 폴리클로로프렌 결합제, 및 이들의 조합이 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 라텍스 결합제이다.
상기 광촉매성 기재에 사용하기에 적합한 것으로 여겨지고 상업적으로 입수할 수 있는 것으로 여겨지는 결합제들의 구체적인 예는 비 제한적으로 하기와 같다: 폴리아크릴계 라텍스, 예를 들어 다이킨 인더스트리즈 리미티드(Daikin Industries, Ltd.)에 의해 UNIDYNE(등록상표) TG-5010이란 이름으로 판매되는 퍼플루오로카본-개질된 단량체; 롬 앤드 하스 캄파니(Rohm and Haas Company)에 의해 RHOPLEX(등록상표) HA-16, RHOPLEX(등록상표) E-32NP, 및 RHOPLEX(등록상표) NW-1402라는 이름으로 판매되는 폴리아크릴계 라텍스 수지; 노베온 인코포레이티드(Noveon, Inc.)에 의해 HYCAR(등록상표) 2671 및 HYSTRETCH(등록상표) V-43이라는 이름으로 판매되는 폴리아크릴계 라텍스 수지; 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)에 의해 AIRFLEX(등록상표) TL-51이란 이름으로 판매되는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 라텍스; 노베온 인코포레이티드에 의해 SANCURE(등록상표) 2026이라는 이름으로 판매되는 폴리유레탄 유화액; 및 어드밴스드 폴리머 인코포레이티드(Advanced Polymer, Inc.)에 의해 FLUOROSHIELD(등록상표) 2000W라는 이름으로 판매되었던 것으로 여겨지는 메틸 메트아크릴레이트와 비닐리덴 플루오라이드의 공중합체.
상기 직물 지지체 상의 마무리제는 임의의 적합한 양의 결합제를 포함할 수 있다. 전형적으로 상기 결합제는 상기 마무리제 중에 약 1:0.1 이상의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 마무리제 중에 약 1:0.2 이상, 또는 약 1:0.5 이상의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 상기 결합제는 전형적으로는 상기 마무리제 중에 약 1:5 이하의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 마무리제 중에 약 1:2 이하, 또는 약 1:1 이하의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량 비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 마무리제 중에 약 1:0.1 내지 약 1:5, 또는 약 1:0.2 내지 약 1:2의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량 비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다.
상기 나타낸 바와 같이, 상기 광촉매성 물질은 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 다수의 일차 입자들을 포함하며, 상기 입자들은 차례로 물리적으로 회합하거나 융합하여 집합체를 형성할 수 있다. 상기 일차 입자 및/또는 일차 입자들의 집합체는 상기 나타낸 바와 같이, 상기 마무리제 내에서 추가로 회합하게 되어 집괴를 형성할 수 있다. 이들 일차 입자 및/또는 집합체의 물리적 회합으로부터 생성되는 표면 구조로 인해, 상기 집괴는 전형적으로는 다공성 외부 표면을 갖는다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 이들 집괴의 다공성 외부 표면은 예를 들어 유기 냄새 유발 물질, 휘발성 유기 화합물, 및 유기 기재 염색제의 분해 또는 산화를 일으키는 산화환원 반응의 광촉매분해에 참가하는데 이용될 수 있는 상당한 표면적을 제공하는 것으로 여겨진다. 또한, 이들 집괴의 구조는 상기 광촉매성 물질을 상기 직물 지지체에 고정시키기에 적합한 표면을 제공하며, 이에 의해 상기 직물 지지체 상에 내구력이 있는 마무리제가 제공되는 것으로 여겨진다.
상기 집괴는 상기 광촉매성 기재의 몇몇 실시태양들의 마무리제 중에 존재할 때, 임의의 적합한 크기 또는 직경을 가질 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 집괴는 약 0.2 내지 약 14 마이크론 또는 약 1 내지 약 6 마이크론의 직경을 갖는다.
상기 직물 지지체 상의 마무리제는 또한 다른 적합한 작용제, 예를 들어 항균 화합물 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 항균 화합물 또는 첨가제로는 비 제한적으로 무기 항균 첨가제, 예를 들어 은 제올라이트, 은 입자(예를 들어 나노실버 입자), 은 지르코늄 포스페이트, 및 이들의 조합이 있다. 상기 광촉매성 기재에 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 항균 첨가제의 구체적인 예는 밀리켄 케미칼(Milliken Chemical)로부터의 ALPHASAN(등록상표) RC 5000 항균 첨가제이다. 상기 추가적인 첨가제 또는 작용제들은 상기 마무리제 중에 존재할 때 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 마무리제가 항균 첨가제를 포함하는 경우, 상기 첨가제는 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
광촉매성 표면의 생성
상기 광촉매성 기재를 임의의 적합한 방법에 의해 생성시킬 수 있으나, 본원은 또한 직물 기재상에 광촉매성 표면을 생성시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 표면을 갖는 직물 지지체를 제공하고, 광촉매성 마무리제를 제공하고, 상기 광촉매성 마무리제를 상기 직물 지지체의 상기 표면의 적어도 일부에 적용하고, 상기 광촉매성 마무리제가 적용된 상기 직물 지지체의 표면을 건조시켜 광촉매성 기재를 생성시키는 단계들을 포함한다.
상기 지지체로서 사용되는 직물 물질은 임의의 적합한 직물 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 직물 지지체를 니트, 직조(woven) 또는 부직 구조로 제공할 수 있으며, 상기 지지체는 천연 섬유, 합성 섬유, 재생 섬유, 및 상기 3 개 중 임의의 2 개 이상의 혼방물로부터 제조된 야안(yarn) 또는 섬유를 포함할 수 있다. 상기 직물 지지체에 사용하기에 적합한 천연 섬유에는 비 제한적으로 셀룰로스 섬유(예를 들어 면), 모 및 견이 있다. 상기 직물 지지체에 사용하기에 적합한 합성 섬유로는 비 제한적으로 폴리에스터, 폴리아미드(예를 들어 지방족 및 방향족 폴리아미드), 폴리올레핀(예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리락트산, 폴리아크릴, 폴리유레탄, 폴리케톤, 폴리폼알데하이드 수지, 및 이들의 조합이 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 직물 지지체는 폴리에스터 함유 야안(즉 폴리에스터 섬유 또는 필라멘트를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나 또는 이들로 이루어진 야안) 또는 폴리에스터 섬유를 포함하며, 상기 야안 또는 섬유는 직조, 부직 또는 니트 구조로 제공된다. 일반적으로 상기 직물 물질은 약 4 내지 16 온스/yd2의 비 코팅 중량을 갖는 것이 바람직하다. 상기 야안 또는 섬유를 또한 파일 구조, 예를 들어 터프트 파일 또는 결합된 파일로 제공할 수 있다. 이 경우, 상기 직물 물질의 중량은 바람직하게는 4 내지 20 온스/yd2이다.
상기 개시된 방법에 사용되는 광촉매성 마무리제는 미립자 광촉매성 물질 및 적합한 액체 매질 중에 분산 또는 현탁된 결합제를 포함한다. 상기 방법에 사용되는 광촉매성 물질 및 결합제는 임의의 적합한 광촉매성 물질 및 결합제, 예를 들어 상술한 광촉매성 물질 및 결합제일 수 있다. 광촉매성 물질 및 결합제가 분산 또는 현탁되는 액체 매질은 임의의 적합한 액체 매질일 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 액체 매질은 수성 매질이다.
상술한 방법에 사용되는 광촉매성 마무리제는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로, 상기 광촉매성 마무리제는 먼저 적합한 액체 매질을 제공하고, 이어서 상기 액체 매질에 건조한 미립자 광촉매성 물질(예를 들어 분말 형태의 광촉매성 물질)을 분산 또는 현탁시키고, 상기 결합제를 상기 액체 매질에 첨가함으로써 제조된다. 바람직하게는, 상기 미립자 광촉매성 물질을 과도한 연마, 분쇄 또는 초고 전단 혼합 없이 상기 액체 매질에 분산 또는 현탁시킨다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 미립자 광촉매성 물질을 이러한 방식으로 분산 또는 현탁하는 것은 상기 광촉매성 물질 중에 존재하는 개별적인 일차 입자 및/또는 집합체가 집괴를 형성할 수 있게 하고, 이어서 상기 집괴를 상기 방법의 후속 단계들에서 상기 직물 지지체 상에 침착시키는 것으로 여겨진다.
상기 광촉매성 마무리제는 임의의 적합한 양의 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함할 수 있다. 상기 광촉매성 물질을 상기 직물 지지체 상에 충분히 침착되게 하기 위해서, 상기 광촉매성 마무리제는 전형적으로는 상기 코팅 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.2 중량% 이상의 미립자 광촉매성 물질을 포함한다. 상기 광촉매성 마무리제는 전형적으로는 상기 코팅 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량% 이하의 미립자 광촉매성 물질을 포함한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 광촉매성 마무리제는 상기 광촉매성 마무리제의 전체 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 1 중량%의 광촉매성 물질을 포함한다.
전형적으로, 상기 결합제는 상기 광촉매성 마무리제 중에 약 1:0.1 이상의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 광촉매성 마무리제 중에 약 1:0.2 이상, 또는 약 1:0.5 이상의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 상기 결합제는 전형적으로는 상기 광촉매성 마무리제 중에 약 1:5 이하의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 광촉매성 마무리제 중에 약 1:2 이하, 또는 약 1:1 이하의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 결합제는 상기 광촉매성 마무리제 중에 약 1:0.1 내지 약 1:5, 또는 약 1:0.2 내지 약 1:2의 광촉매성 물질 대 결합제 고체의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다.
상기 광촉매성 물질의 안정한 분산액 또는 현탁액의 형성을 촉진하기 위해서, 상기 광촉매성 마무리제는 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서 분산제를 포함할 수 있다. 상기 분산제를 상기 광촉매성 마무리제 제조의 임의의 적합한 시점에서 상기 광촉매성 마무리제의 액체 매질에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 분산제를 상기 미립자 광촉매성 물질 및 결합제의 첨가 전, 또는 상기 미립자 광촉매성 물질의 첨가 후 및 상기 결합제의 첨가 전에 상기 액체 매질에 첨가할 수 있다.
상기 분산제는 임의의 적합한 분산제일 수 있으나, 단 상기 광촉매성 마무리제 중의 광촉매성 물질 및 결합제 모두와 상용성이어야 한다. 적합한 분산제로는 비 제한적으로 포스페이트 에스터, 암모니아, 수산화 암모늄, 및 이들의 조합이 있다. 본 발명에 사용된 바와 같은 "포스페이트 에스터"란 용어는 하기 화학식으로 나타내는 모노에스터, 다이에스터, 및 트라이에스터를 지칭하는데 사용된다:
Figure 112008043901683-PCT00001
상기 식에서,
R, R1, R2 및 R3은 바람직하게는 아실 함유 유기 라디칼이고,
X는 바람직하게는 암모늄, 양성자 또는 1 가 금속 이온이다.
몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, R, R1, R2 및 R3은 에톡실화된 페놀, 알콜 또는 카복실산이다. 상기 광촉매성 마무리제에 사용하기에 적합하고 상업적으로 입수할 수 있는 것으로 여겨지는 포스페이트 에스터는 비 제한적으로 로디아 인코포레이티드(Rhodia, Inc.)에 의해 RHODOFAC(등록상표) 및 SOPROPHOR(등록상표)라는 이름으로 판매되는 포스페이트 에스터를 포함한다.
상기 과정에 따라 제조 시, 상기 미립자 광촉매성 물질은 상기 마무리제 조성물 중에 집괴를 형성한다. 상기 집괴의 크기는 예를 들어 사용되는 특정 광촉매, 상기 광촉매의 구조, 상기 마무리제 조성물 중에 존재하는 결합제, 및 상기 마무리제 조성물에 첨가되는 임의의 분산제에 따라 변할 수 있다. 몇몇 실시태양에서, 예를 들어 발연된 아나타제 풍부 티타늄 다이옥사이드가 미립자 광촉매성 물질로서 사용되는 경우, 상기 마무리제 조성물은, 집괴들 중 작은 부분이 약 40 내지 약 120 마이크론 범위의 직경을 갖고, 집괴들 중 보다 큰 부분이 약 0.2 내지 약 14 마이크론 범위의 직경을 갖는 집괴들을 함유하는 것으로 여겨진다. 약 0.2 내지 약 14 마이크론의 직경을 갖는 집괴가 이보다 큰 집괴보다 더 안정한 것으로 여겨지며, 따라서 상기 보다 큰 집괴보다 더 바람직하다.
보다 큰 부분의 집괴들(즉 약 0.2 내지 약 14 마이크론의 직경을 갖는 집되들) 내에서, 상기 집괴의 다수(예를 들어 약 50% 이상)는 약 1 내지 약 6 마이크론의 직경을 갖는 것으로 여겨진다. 약 40 마이크론 초과의 직경을 갖는 집괴가 이보다 작은 집괴보다 덜 안정한 것으로 여겨지며, 묽은, 저 점도 마무리제 조성물에서 시간에 따라 침전되는 경향을 보인다. 그러나, 보다 큰 집괴는 예를 들어 증점제를 사용하여 제조된 점성 마무리제 조성물에서 비교적 안정한 방식으로 현탁될 수 있다. 약 40 마이크론 초과의 직경을 갖는 집괴가 상당량으로 상기 마무리제 조성물 중에 존재하는 경우, 이들 보다 큰 집괴를, 예를 들어 상기 마무리제 조성물을 적합한 필터 매질에 통과시킴으로써 제거하거나, 또는 상기 집괴의 직경을 상기 코팅 조성물의 초음파, 기계적 전단 혼합, 또는 온화한 분쇄에 의해 감소시킬 수 있다.
상기 마무리제 조성물을 임의의 적합한 방법을 사용하여 상기 직물 지지체의 표면에 적용시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 마무리제 조성물을 상기 직물 지지체의 표면상에 인쇄 또는 분무할 수 있다. 다르게는, 상기 직물 지지체를 상기 광촉매성 마무리제 중에 침지시키고, 몇몇 실시태양에서, 한 쌍의 닙 롤러에 통과시켜 상기 직물 지지체로부터 임의의 과잉의 액체 매질을 제거할 수 있다. 상기 마무리제 조성물을 또한 폼(예를 들어 수성계 폼(aqueous-based foam))의 형태로 상기 직물 지지체의 표면에 적용시킬 수 있다. 상기와 같은 방법에서, 상기 폼을 적합한 취입제 또는 폼 안정화 계면활성제를 사용하여 상기 마무리제 조성물로부터 생성시키고 통상적인 발포 마무리 장치를 사용하여 상기 직물 지지체에 적용할 수 있다.
상기 광촉매성 마무리제가 적용된 직물 지지체를 임의의 적합한 방법에 의해 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 직물 지지체를, 상기 코팅된 직물 지지체를 승온으로, 예를 들어 오븐에서 건조시키고 상기 광촉매성 기재를 생성시키기에 충분한 시간 동안 노출시킴으로써 건조시킬 수 있다.
상기 광촉매성 기재 및 상기 방법에 의해 생성된 기재는 다양한 용도에 유용할 수 있다. 예를 들어, 상기 광촉매성 기재는 자동차 내부의 실내장식품으로서 특히 유용할 수 있다. 실제로, 상기 광촉매성 기재를 포함하는 자동차 실내장식품은 유기 기재 냄새, 예를 들어 담배 연기의 분해 또는 산화에 특히 유효할 수 있는 것으로 여겨진다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 실내장식품의 상당한 표면적 및 상기 실내장식품의 자외선 및 가시광선에의 상당한 노출이 유기 냄새 유발제의 신속한 분해 또는 산화에 이상적인 환경을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다.
하기의 실시예들은 본 발명에 함유된 교시를 추가로 예시하지만, 이들 실시예가 상기 교시의 범위를 임의의 방식으로 제한하는 것으로서 해석해서는 안 됨은 물론이다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 광촉매성 기재의 제조 및 상기 기재의 광촉매성 성질을 설명한다. 광촉매성 마무리제는 대략 98 g의 탈이온수 중에 분산된 대략 0.6 g의 발연된 아나타제-풍부 티타늄 다이옥사이드(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25)를 서서히 교반하면서 분산시킴으로써 제조하였다. 이어서, 대략 0.1 g의 포스페이트 에스터 계면활성제(Rhodia, Inc.로부터의 RHODOFAC(등록상표) RS-610)를 상기 분산액에 가하고, 대략 0.2 g의 수산화 암모늄을 상기 분산액에 가하여 pH를 대략 8로 상승시켰다. 이어서 대략 0.5 g의 메틸 메트아크릴레이트 및 비닐리덴 플루오라이드 공중합체 결합제(Advanced Polymer, Inc.로부터의 FLUOROSHIELD(등록상표) 2000W)를 상기 분산액에 가하여 광촉매성 마무리제를 수득하였다.
이어서 100% 폴리에스터 방적사로 전적으로 제조된 백색의 평직 직물 천 조각을 상기 광촉매성 마무리제에 침지시키고 대략 280 kPa(40 psi)의 압력으로 지정 된 한 쌍의 닙 롤러에 통과시켰다. 이어서 상기 처리된 직물 천 조각을 대류 오븐에 넣고 대략 3 분 동안 대략 180 ℃(350 ℉)의 온도에서 건조시켰다. 생성된 광촉매성 기재는 그의 표면상에 마무리제를 가졌으며, 상기 마무리제는 직물 ㎡ 당 대략 5 g의 광촉매, 및 대략 2:1의 광촉매 대 결합제 중량비를 함유하였다.
상기 기재의 광촉매성 성질을 정성적으로 측정하기 위해서, 대략 10 ㎝(4 in) x 대략 8 ㎝(3 in) 크기의 상기 기재의 천 조각을 주입구가 장착된 3.8 리터(1 갤런)의 투명한 유리 단지에 넣었다. 이어서 대략 30 ㎖의 연기를 주사기를 사용하여 불붙인 담배로부터 빨아들이고 상기 연기를 상기 주입구를 통해 상기 단지에 주입하였다. 이어서 상기 단지를 2 개의 20 와트 평행 비가시광선 튜브 사이에 두어 상기 광촉매성 기재를 자외선에 노출시켰다. 목적하는 노출 시간 후에, 상기 단지 내부 공기의 냄새 및 상기 단지 안의 기재의 냄새를 인간의 판단에 의해 평가하고 결과를 기록하였다. 2 시간 노출 후에, 상기 기재 및 상기 단지 내부 공기는 담배 냄새의 상당한 감소를 나타내었다. 5 시간 노출 후에, 상기 담배 냄새는 알아챌 수 없었다. 동일한 조건 하에서 시험한, 유사한 비 처리 직물은 여전히 강한 담배 냄새를 나타내었다.
상기 기재의 광촉매적 활성을 또한 하기의 방식으로 정량적으로 측정하였다. 대략 12 ㎝(4.75 in) x 대략 6.4 ㎝(2.5 in) 크기의 광촉매성 기재 천 조각을 고무 격벽이 장착된 64 ㎖의 투명한 유리 바이알에 넣었다. 이어서 대략 2 ㎖의 증기 포화된 아세트알데하이드를 상기 바이알에 주입하고, 상기 바이알을 대략 2.5 ㎝(1 in)의 거리로 분리된 2 개의 20 와트 비 가시광선 튜브 사이에 놓았다. 이어서 1 ㎖의 기체 샘플을 상대적인 아세트알데하이드 농도의 측정을 위한 GC 분석을 위해 상기 바이알로부터 주기적으로 빨아드렸다. 상기 농도 측정을 사용하여, 하기 반응식에 따라 상기 아세트알데하이드의 분해 속도 상수를 측정할 수 있다:
Figure 112008043901683-PCT00002
상기 분해 반응이 1 차 동력학에 따른다고 가정할 때, 상기 반응의 속도 상수를 하기 식을 사용하여 측정할 수 있다:
d[M]/dt = -k[M]
상기 식에서,
[M]은 지정된 시간의 UV 조사 후 바이알 중의 아세트알데하이드의 농도를 나타내고,
t는 UV 조사 시간(분)을 나타내고,
k는 분해 반응의 속도 상수를 나타낸다.
상기 식을 0에서 t까지의 시간에 걸쳐 적분하여 하기식을 얻는다:
log([M]/[M]0) = -kt
상기 식에서,
[M], t 및 k는 선행 식에 대해 나타낸 바와 동일하고,
[M]0는 UV 조사 전 바이알 중의 아세트알데하이드의 초기 농도를 나타낸다.
log([M]/[M]0) 대 시간(t)의 값을 플롯팅함으로써, 상기 분해 반응의 속도 상수를 상기 플롯팅된 선의 기울기로부터 측정할 수 있다.
상기 과정에 따라, 1 ㎖의 기체 샘플을 UV 조사 전, 및 UV 조사 30, 60, 120 및 180 분 후에 상기 기재 및 아세트알데하이드를 함유하는 바이알로부터 뽑아내었다. 지정된 시간에서 ([M]/[M]0) 및 log([M]/[M]0)에 대해 계산된 값들을 하기 표 1에 나타낸다.
지정된 시간에서 ([M]/[M]0) 및 log([M]/[M]0)에 대한 값
시간(분) 0 30 60 120 180
([M]/[M]0) 1.00 0.83 0.66 0.46 0.22
log([M]/[M]0) 0 -0.081 -0.18 -0.34 -0.66
log([M]/[M]0) 대 시간(t)의 값을 플롯팅한 후에, 상기 광촉매성 기재의 존재 하에서 상기 분해 반응의 속도 상수는 대략 0.0035 분-1인 것으로 측정되었다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 광촉매성 기재의 제조 및 그의 광촉매성 성질을 설명한다. 광촉매성 기재를 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 제조하였다. 상기 기재의 제조에 사용된 코팅 조성물은 실시예 1에 사용된 바와 실질적으로 동일하였으나, 단 마무리제 조성물 중에 사용된 결합제는 0.5 g의 폴리아크릴레이트 라텍스 결합제(Rohm and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) E-32NP)이었다.
이어서 생성 기재의 광촉매적 활성을 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 정성적으로 및 정량적으로 측정하였다. 2 시간의 UV 노출 후에, 인간의 판단으로는 상기 기재의 단지 안 공기로부터 담배 냄새를 검출할 수 없었다. 또한, 상기 광촉매성 기재의 존재 하에서 아세트알데하이드의 분해 반응의 속도 상수는 대략 0.0035 분-1인 것으로 측정되었다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 다수의 광촉매성 기재의 제조 및 그의 광촉매성 성질을 설명한다. 4 개의 기재(샘플 3A 내지 3D)를 1 중량%의 4 개의 상이한 광촉매 및 0.5 중량%의 라텍스 결합제(Rohm and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) HA-16)를 사용하여 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 제조하였다.
실시예 3A를 광촉매로서 발연된 아나타제 풍부 티탄 다이옥사이드 분말(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25)을 사용하여 제조하였다.
실시예 3B를 아나타제 풍부 티탄 다이옥사이드 졸(Kon Corporation으로부터의 TPX-85(등록상표))을 사용하여 제조하였다.
실시예 3C를 또 다른 아나타제 풍부 티탄 다이옥사이드 졸(Ishihara Corporation USA로부터의 STS-01(등록상표))을 사용하여 제조하였다.
실시예 3D를 아나타제 풍부 티탄 다이옥사이드 분말(Kemira Corporation으로부터의 ANX(등록상표) 유형 A)을 사용하여 제조하였다.
이어서 각각의 광촉매성 기재의 존재 하에서 아세트알데하이드의 분해 반응의 속도 상수를 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 측정하였다. 상기 샘플들 각각에 대한 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
샘플 3A 내지 3D에 대한 아세트알데하이드 분해의 속도 상수
샘플 속도 상수
3A 0.0024
3B 0.0008
3C 0.0015
3D 0.0056
표 2에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 적용 전에 매질에 분산 또는 현탁된 건조한 분말화된 광촉매성 물질을 사용하여 제조한 광촉매성 기재들(즉 샘플 3A 및 3D)은 광촉매성 물질의 졸을 사용하여 제조한 기재의 경우보다 더 높은 광촉매적 활성을 나타내었다. 샘플 3B 및 3C의 제조에 사용된 광촉매성 물질의 졸, 예를 들어 티타늄 다이옥사이드 졸은 일반적으로 매우 미세한 미립자 광촉매성 물질 분산액이며, 상기 분산액 중에는 단지 소량의 집괴가 함유되거나 또는 전혀 함유되지 않는다. 상기 보다 큰 광촉매적 활성은 샘플 3A 및 3D의 존재 하에서 상기 아세트알데하이드 분해 반응의 증가된 속도 상수에 의해 입증된다.
이어서 상기 각 샘플의 표면을 주사 전자 현미경으로 분석하여 상기 직물 지지체 표면상의 마무리제의 형태를 정성적으로 분석하였다. 샘플 3A 내지 3D 각각에 대해 획득한 현미경사진을 도 1 내지 4B에 나타낸다. 상기 현미경 사진들의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 보다 높은 광촉매적 활성을 나타내는 기재들(즉 샘플 3A 및 3D)은 상기 광촉매성 물질의 집괴를 포함하는 마무리제를 갖는 반면, 보다 낮은 광촉매적 활성을 나타내는 기재들(즉 샘플 3B 및 3C)은 비교적 크기가 균일하고 검출 가능한 집괴를 함유하지 않는 광촉매성 물질을 함유하는 마무리제를 갖는다.
실시예 4
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 다수의 광촉매성 기재의 제조 및 그의 광촉매성 성질을 설명한다. 8 개의 기재(샘플 4A 내지 4H)를 다양한 양의 광촉매(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25) 및 폴리아크릴계 라텍스 결합제(Rohm and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) HA-16)를 사용하여 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 제조하였다. 사용된 광촉매 및 결합제의 양을 하기 표 3에 나타낸다. 상기 샘플(즉 RHOPLEX(등록상표) HA-16)의 제조에 사용된 결합제는 대략 45 중량%의 결합제 고체를 함유하는 폴리아크릴계 라텍스 결합제의 수성 유화액이다. 하기 표 3에 나타낸 결합제의 양은 첨가된 유화액(즉 수성 매질 및 결합제 고체)의 양을 기준으로 한다.
상기 기재 각각의 광촉매적 활성을 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 정량적으로 측정하였다. 상기 각 샘플들의 존재 하의 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수를 하기 표 3에 나타낸다.
샘플 4A 내지 4H에 대한 광촉매 및 결합제의 양 및 아세트알데하이드 분해의 속도 상수
샘플 광촉매의 양(g) 결합제의 양(중량%) 속도 상수(분-1)
4A 0.1 1.0 0.0005
4B 0.3 1.0 0.0010
4C 0.6 1.0 0.0015
4D 1.0 1.0 0.0014
4E 0.2 0.5 0.0007
4F 0.4 0.5 0.0009
4G 0.6 0.5 0.0027
4H 1.0 0.5 0.0036
표 3에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 기재의 광촉매적 활성(상기 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수에 의해 입증된 바와 같은)은 일반적으로 광촉매의 양이 증가함에 따라 증가하였다. 그러나, 샘플 4C, 4D, 4G 및 4H의 비교는, 동일한 광촉매 농도의 경우 상기 광촉매적 활성은 보다 적은 결합제를 갖는 기재에 대해 실제적으로 증가함을 보였다.
실시예 5
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 다수의 광촉매성 기재의 제조 및 그의 광촉매성 성질을 설명한다. 5 개의 샘플(샘플 5A 내지 5E)을, 5 개의 상이한 직물 물질을 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 처리함으로써 제조하였다.
샘플 5A는 커피색상의 직조된 능직 조직의 폴리에스터 직물로 제조되었다.
샘플 5B는 회색 폴 니트의 폴리에스터 파일 직물로 제조되었다.
도 5C는 염색되지 않은, 흰색의 환편 니트 폴리에스터 직물로 제조되었다.
도 5D는 분산 염색된, 적색의 환편 니트 폴리에스터 직물로 제조되었다.
도 5E는 분산 염색된, 흑색의 환편 니트 폴리에스터 직물로 제조되었다.
이어서 각각의 샘플을, 400 내지 250 ㎚의 파장을 갖는 빛의 평균 흡광도 및 상기 샘플의 평균 광반사율을 측정하기 위해 시험하였다. 상기 기재를 또한 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 시험하여 그의 광촉매적 활성을 측정하였다. 상기 기재의 일광견뢰도를 측정하기 위해서, 샘플 5A 및 5B를 또한, 상기 샘플들을 대략 225 kJ의 자외선에 노출시킴으로써 SAE 시험 방법 J1885에 따라 시험하였다. 이어서 광도계를 사용하여 상기 기재의 색상 변화를 측정하였으며, 이때 상기 색상 변화를 ΔE에 의해 나타낸다. 상기 측정의 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
샘플 5A 내지 5E에 대한 평균 광반사율, 평균 흡광도 및 ΔE
샘플 평균 광반사율(%) 평균 흡광도 속도 상수(분-1) ΔE
5A 4.5 3.16 0.0014 4.1
5B 11.3 1.96 0.0008 2.78
5C 55.2 0.79 0.0011 -
5D 10.9 1.63 0.0007 -
5E 5.15 1.62 0.0005 -
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 광촉매성 기재는 다양한 상이한 색상의 직물 지지체에 대해 광촉매적 활성을 보인다. 상기 결과는 또한 상기 기재의 광촉매적 활성(상기 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수의 비교에 의해 측정됨)이 일반적으로는 보다 밝은 색상의 기재보다 보다 짙은 색상의 기재의 경우 더 낮음을 입증한다. 예를 들어, 샘플 5C 내지 5E에 대해 측정된 속도 상수의 비교는 상기 기재의 광촉매적 활성이 백색 기재의 경우 최고이고 흑색 기재의 경우 최하임을 보였다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 관찰된 기재 색상에 근거한 광촉매적 활성의 감소는 적어도 부분적으로, 짙은 색 염료 또는 안료에 의한 자외선의 경쟁적인 흡수에 기인할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 상기 염료 또는 안료에 의해 흡수된 자외선의 양이 증가함에 따라, 상기 광촉매가 상기 반응을 촉진하는데 사용하는 이용 가능한 자외선이 적어지는 것으로 여겨진다. 상기 결과는 또한 상기 직물 지지체에 적용된 광촉매성 마무리제가 다량의 자외선에 노출된 후에조차도 상기 지지체의 색상에 상당한 영향을 미치지 않음을 보인다.
실시예 6
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 다수의 광촉매성 기재의 제조 및 그의 광촉매성 성질을 설명한다. 4 개의 샘플(샘플 6A 내지 6D)을 하기의 변경과 함께, 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 제조하였다. 샘플 6A 및 6B의 제조에 사용된 광촉매성 마무리제는 분산제를 함유하지 않았으며, 샘플 6C 및 6D의 제조에 사용된 광촉매성 마무리제는 0.1 중량%의 포스페이트 에스터 계면활성제(Rhodia, Inc.로부터의 RHODOFAC(등록상표) RS-610)를 함유하였다. 샘플 6A 및 6C의 제조에 사용된 광촉매성 마무리제는 1 중량%의 폴리아크릴계 라텍스 결합제(Rhom and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) E-32NP)를 함유하고 샘플 6B 및 6D의 제조에 사용된 광촉매성 마무리제는 1 중량%의 상이한 폴리아크릴계 라텍스 결합제(Rhom and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) HA-16)를 함유하였다. 이어서 상기 샘플들을 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 시험하여 상기 각 샘플 존재 하의 상기 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수를 측정하였다. 이들 측정에 대한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
샘플 6A 내지 6D에 대한 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수
샘플 분산제 결합제 속도 상수(분-1)
6A - 1 중량% E-32NP 0.0011
6B - 1 중량% HA-16 0.0014
6C 0.1 중량% 1 중량% E-32NP 0.0018
6D 0.1 중량% 1 중량% HA-16 0.0021
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 광촉매성 마무리제 중의 분산제(예를 들어 포스페이트 에스터 계면활성제)의 존재는 상기 코팅 조성물을 사용하여 제조한 기재의 광촉매적 활성을 증가시킬 수 있다.
비교 실시예
본 실시예는 결합제의 사용 없이 직물 물질의 표면상에 광촉매를 침착시키는 효과를 입증한다. 대략 30 ㎝(12 in) x 대략 30 ㎝(12 in) 크기의 직조된 폴리에스터 직물 천 조각을 작은 실험실 규모의 제트 염색기에 넣었다. 이어서 탈이온수, 대략 0.1 중량%의 발연된 아나타제-풍부 티타늄 다이옥사이드(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25), 및 수 방울의 염산을 포함하는 대략 1 리터의 수성 분산액을 상기 제트 염색기에 넣었다. 이어서 상기 직물을 대략 125 ℃의 온도 및 승압에서 대략 30 분간 상기 수성 분산액에서 교반하였다. 상기 직물을 냉각시키고, 물로 서서히 헹구고 건조시켰다. 상기 생성 직물은 그의 표면상에 티타늄 다이옥사이드 흡착층을 가졌다.
이어서 상기 직물에 대략 225 kJ의 총 자외선 노출을 위해 SAE 시험 방법 J1885에 따라 가속화된 자외선 노출을 가하였다. 조사 후 상기 직물은 대단히 약해졌으며 손으로 쉽게 찢어졌다. 상기 직물 표면의 주사 전자 현미경사진은 상기 직물 섬유의 상당한 피팅(pitting)과 에칭(etching)을 드러내었다. 대조로, 실시예 2에 나타낸 과정에 따라 제조된 기재는 유사한 자외선 노출 후에 어떠한 가시적인 표면 손상도 나타내지 않았다. 또한, 실시예 2에 나타낸 과정에 따라 제조된 기재의 색상은 상기 자외선 노출 후에 상당한 색상 변화를 나타내지 않았다.
실시예 7
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 다수의 광촉매성 기재의 제조 및 상기 기재의 광촉매성 성질을 설명한다. 4 개의 샘플(샘플 7A 내지 7D)을, 하기와 같이 변경시켜, 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 제조하였다. 샘플 7A 및 7C는 백색의 평직, 100% 방적사, 폴리에스터 직물이었다. 샘플 7B 및 7D는 흑색의 평직, 100% 방적사 폴리에스터 직물이었다. 상기 기재의 제조에 사용된 코팅 조성물들은 대략 1 중량%의 발연된 아나타제-풍부 티타늄 다이옥사이드(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25)를 포함하였다. 샘플 7A 및 7B의 제조에 사용된 코팅 조성물은 또한 대략적으로 1 중량%의 폴리아크릴계 라텍스 결합제(Rohm and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) HA-16)를 함유하였다. 샘플 7C 및 7D의 제조에 사용된 코팅 조성물은 대략 1 중량%의 퍼플루오로카본-개질된 단량체(Daikin Industries, Ltd.로부터의 UNIDYNE(등록상표)) 및 대략 0.5 중량%의 메틸에틸 케톡심 차단된 지방족 아이소시아네이트 삼량체 가교결합제((Clariant로부터의 ARKOPHOB(등록상표) DAN)를 함유하였다.
상기 생성 기재를 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 시험하여 상기 기재의 광촉매적 활성을 정량적으로 측정하였다. 상기 측정의 결과를 하기 표 6에 나타낸다. 이어서 상기 샘플들을 AATCC 시험 방법 16, 옵션 E에 따라 대략 40 시간 동안 자외선에 노출시키고 상기 샘플의 광촉매적 활성을 다시 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 정량적으로 측정하였다. 이들 측정의 결과를 또한 하기 표 6에 나타낸다.
샘플 6A 내지 6D에 대한 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수
샘플 초기 속도 상수(분-1) 조사된 속도 상수(분-1)
7A 0.0015 0.0046
7B 0.0009 0.0017
7C 0.0010 0.0046
7D 0.0009 0.0019
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 샘플 각각의 광촉매적 활성(상기 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수의 비교에 의해 측정됨)은 상기 기재를 상술한 바와 같이 자외선에 노출시킨 후 대략 88%에서 대략 360%까지 증가하였다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 관찰된 기재의 광촉매적 활성의 증가는 적어도 부분적으로, 상기 자외선 및 광촉매로 인한 결합제의 부분적인 분해에 기인할 수 있는 것으로 여겨진다. 상기 결합제의 이러한 부분적인 분해는 상기 광촉매성 물질의 보다 큰 양의 표면적이 노출되는 것을 도와, 촉매 분해에 이용 가능한 면적을 증가시키고 상기 반응 속도를 증가시키는 것으로 여겨진다.
이어서 상기 조사된 샘플을, 상기에서 여겨진 결합제의 부분적인 분해가 상기 광촉매성 물질의 상기 직물 지지체에의 부착에 불리한 영향을 미치는지의 여부를 결정하기 위한 노력으로 수 회 세척하였다. 선택된 샘플에 수 회의 세척을 가한 후에, 상기 세척 및 세척되지 않은 샘플의 광촉매적 활성을 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 측정하였다. 상기 세척 및 세척되지 않은 샘플의 광촉매적 활성의 비교는 세척된 샘플과 세척되지 않은 샘플간의 활성 변화가 거의 없음을 밝혔다. 따라서, 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 결합제의 이론화된 부분적인 분해는 전체로서 상기 미립자 광촉매성 물질의 상기 직물 지지체에의 부착에 불리한 영향을 미치지 않는 것으로 여겨진다.
실시예 8
본 실시예는 본 발명의 교시에 따른 광촉매성 기재의 제조, 상기 기재의 광촉매성 성질, 및 세탁에 대한 상기 기재의 내구성을 설명한다. 백색의 직조된 100% 폴리에스터 직물 천 조각을 하기를 함유하는 코팅 조성물을 사용하여 실시예 1에 나타낸 일반적인 과정에 따라 처리하였다: 대략 1 중량%의 발연된 아나타제-풍부 티타늄 다이옥사이드(Degussa로부터의 AEROXIDE(등록상표) P25), 대략 0.2 중량%의 수산화 암모늄, 대략 1 중량%의 폴리아크릴계 라텍스 결합제(Rohm and Haas Company로부터의 RHOPLEX(등록상표) HA-16) 및 잔량의 물.
상기 생성 기재를 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 시험하여 상기 기재의 광촉매적 활성을 정량적으로 측정하였다. 상기 측정 결과를 하기 표 7에 나타낸다. 이어서 상기 기재에 10 회의 가정용 세탁 주기(즉 가정용 세탁기에서의 세척 주기 및 가정용 텀블 건조기에서의 건조 주기)를 실행하고 상기 샘플의 광촉매적 활성을 다시 실시예 1에 나타낸 과정에 따라 정량적으로 측정하였다. 상기 측정의 결과를 또한 하기 표 7에 나타낸다.
샘플 6A 내지 6D에 대한 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수
가정용 세탁 회수(주기) 속도 상수(분-1)
0 0.0015
10 0.0012
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 교시에 따른 광촉매성 기재는 10 회의 가정용 세탁 주기 후 상기 기재에 의해 나타나는 광촉매적 활성의 비교적 작은 감소에 의해 입증되는 바와 같이, 비교적 내구적이다. 특히, 상기 기재의 광촉매적 활성(상기 아세트알데하이드 분해 반응의 속도 상수의 비교에 의해 측정됨)은 상기 기재에 10 회의 가정용 세탁 주기를 실행한 후 단지 20%까지만 감소하였다.
활성탄 코팅층
몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 본 발명에 따른 광촉매성 기재는 직물 지지체상에 활성탄-함유 코팅층 또는 마무리제를 추가로 포함할 수 있다. 활성탄은 대기 또는 공간 환경으로부터 바람직하지 못한 성분들을 흡수하는데 사용된다. 본 발명의 경우에, 활성탄을 폐쇄된 환경, 예를 들어 자동차 내부로부터 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 다른 오염물질(예를 들어 담배 연기)을 제거하는데 사용한다. 바람직하게는 상기 활성탄 코팅층을 단지 상기 직물의 한쪽 면에만 배치하며, 따라서 상기 직물을 예를 들어 자동차 내부에 설치할 때, 상기 활성탄 코팅층의 검은 색상을 반대편에서는 볼 수 없다.
활성탄은, 특히 과립 또는 분말 형태로 사용될 때, 바람직하지 못한 오염물질들이 흡착될 수 있는 표면상에 다수의 기공들(즉 큰 표면적)을 함유한다. 상기 활성탄 입자는 600 ㎡/g 이상, 보다 바람직하게는 900 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는다.
하나의 바람직한 실시태양에서, 활성탄은 본 발명에서 미세한 입자의 형태로 사용된다. 상기와 같은 활성탄 입자의 바람직한 크기는 평균 약 1 마이크론 내지 약 50 마이크론이고; 보다 바람직하게는 상기 평균 입자 크기는 약 3 마이크론 내지 약 20 마이크론이다.
상기 활성탄 입자의 흡착 특성은 상기 입자가 기원한 공급원의 고유 구조에 따라 변한다. 활성탄은 다수의 상이한 공급원, 예를 들어 비 제한적으로 석탄, 코코넛 쉘, 목재, 레이온, 피트, 폴리아크릴로나이트릴, 페놀 폼알데하이드 수지, 및 가교결합된 폴리스타이렌 수지로부터 기원한다. 하나의 바람직한 실시태양에서, 상기 활성탄 입자는 석탄 기재이다. 석탄 기재 활성탄은 VOC 및 냄새의 흡착에 균형잡힌 기공 구조를 제공할 뿐만 아니라 경제적이며 수지 결합제와의 안정한 분산액에 쉽게 혼입된다. 본 발명에 사용된 바와 같은 "균형잡힌 기공 구조(balanced proe structure)"란 용어는 거대 기공(예를 들어 약 100 ㎚ 초과의 직경을 갖는 입자), 중간 기공(예를 들어 약 10 내지 약 100 ㎚의 직경을 갖는 입자), 및 미세 기공(예를 들어 약 10 ㎚ 미만의 직경을 갖는 입자)의 조합을 갖는 활성탄 입자를 지칭하는데 사용된다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 거대 기공, 중간 기공 및 미세 기공의 조합은 다양한 냄새 유발 분자를 흡착하기에 적합한 표면 구조를 제공하는 동시에, 또한 상기 냄새 유발 분자가 흡착되는 활성탄 입자의 내부 부분 안으로 상기 분자가 통과되게 하는 표면 구조를 제공하는 것으로 여겨진다. 균형잡힌 기공 구조를 나타내는 활성탄 입자들에는 비 제한적으로 페놀 폼알데하이드 수지로부터 생성되는 활성탄 입자 및 중국에서 채굴한 석탄으로부터 생성된 활성탄 입자가 있다. 중국산 석탄 기재 활성탄이 차이니스 석탄의 고유한 형태학적 구조로 인해 보다 바람직하다.
활성탄 표면의 생성
상기 활성탄 입자를 상기 직물 지지체에 적용시키기 위해서, 상기 활성탄 입자를 수성 용액에 분산시키고, 여기에 연질 라텍스 결합제를 가하여 활성탄 코팅 조성물을 형성시킨다. 바람직하게는, 고 분자량 분산제가 상기 수성 입자 분산액 중에 상기 분산액의 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재한다. 상기와 같은 분산제의 예는 음이온성 또는 비 이온성 수용성 또는 수 분산성 중합체, 예를 들어 스타이렌, 아크릴 에스터 또는 메트아크릴 에스터와의 아크릴산 공중합체; 아크릴 에스터 또는 메트아크릴 에스터와의 설폰화된 스타이렌 공중합체; 스타이렌; 에틸렌 옥사이드 중합체 구획을 함유하는 공중합체; 및 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드와의 공중합체를 포함한다.
상기 라텍스 결합제를 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 스타이렌, 비닐 에스터, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 부타다이엔, 클로로프렌 및 올레핀의 중합체 및 공중합체 중에서 선택할 수 있다. 다른 축합 중합체, 예를 들어 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리유레탄, 실리콘, 아미노 수지, 에폭시 수지, 및 이들의 조합(이들은 모두 -60 내지 50 ℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는다)을 또한 사용할 수 있다. 상기 라텍스 물질을 사용하여 상기 활성탄 입자를 서로 및 직물 지지체에 결합시킨다. 그러나, 상기 라텍스의 양은 상기 활성탄 입자를 완전히 캡슐화하여, 이에 의해 상기 기공들의 오염물질 흡착을 차단할 정도로 크지는 않다.
바람직하게는, 상기 활성탄 입자의 중량은 상기 코팅 조성물의 중량 퍼센트로서, 상기 코팅 조성물 중량의 15 % 이상, 보다 바람직하게는 20 내지 50%이다. 하나의 실시태양에서, 상기 활성탄 대 결합제 수지의 비를 상기 코팅층 중의 활성탄 입자(건조 시)가 하나 이상의 연속적인 경로를 형성하고 상기 코팅층이 전기 전도성이 되도록 선택한다. 즉, 상기 코팅층 중의 활성탄 입자의 양은 바람직하게는 삼출 한계(percolation threshold) 이상이며, 상기 한계는 활성탄 입자의 하나 이상의 연속적인 접촉 경로를 제공하는데 필요한 활성탄 입자의 양이다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 활성탄 입자는 냄새 유발 분자의 흡착 및 상기 기재와의 접촉을 통해 발생할 수도 있는 임의의 정전기의 소산의 이중 작용을 수행할 수 있다. 몇몇 가능한 바람직한 실시태양에서, 상기 활성탄 입자는 상기 코팅 조성물 중에 약 10-12 지멘스/㎡ 이상의 표면 전도도를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 몇몇 다른 실시태양에서, 상기와 같은 코팅 조성물의 표면 전도도는 바람직하게는 약 10-10 지멘스/㎡ 이상이고 보다 바람직하게는 약 10-8 지멘스/㎡ 이상이다. 상기 활성탄 입자가 바람직하게는 상기 코팅 조성물 중에 상기 나타낸 바와 같이 최소 전도도를 제공하기에 충분한 양으로 존재하지만, 상기 활성탄 입자는 전형적으로는 상기 코팅 조성물 중에 약 10-3 지멘스/㎡ 미만(예를 들어 약 10-3 지멘스/㎡ 이하)의 표면 전도도를 제공하는 양으로 존재한다. 임의의 특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 약 10-3 지멘스/㎡ 초과의 표면 전도도를 제공하기에 충분한 활성탄의 양을 포함하는 것은 상기 기재와의 접촉을 통해 발생할 수도 있는 정전기를 소산시키는 상기 코팅층의 능력의 임의의 극적인 증가를 도출하지 않을 것으로 여겨진다. 상기 기재의 표면 전도도를 임의의 적합한 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 전도도를 상업적으로 입수할 수 있는 표면 저항계, 예를 들어 모델 ACL 385 표면 저항계(ACL Staticide, Inc. Elk Grove Village, Illinois)를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 활성탄 코팅 조성물 중에 존재하는 분산제 이외에, 상기 코팅 조성물에 항균 또는 보존 화합물을 혼입시키는 것이 또한 바람직할 수 있다. 상기와 같은 화합물은 상기 활성탄 표면상에서 바람직하지 못한 생물 생육을 방지하고 상기 기재의 수명을 유지시키는 작용을 한다. 상기 목적에 적합한 화합물의 예로는 무기 항균제(예를 들어 Milliken & Company에 의해 ALPHASAN(등록상표)이란 이름으로 판매되는 은 지르코늄 포스페이트)가 있다. 휘발성 항균제는 덜 바람직한데, 그 이유는 상기 항균제의 존재가 자동차 내부에서 추가적인 VOC의 생산에 기여할 수도 있기 때문이다.
상기 활성탄 코팅층(즉 활성탄 입자 및 라텍스)을 상기 직물 지지체에, 나이프 코팅, 스크레이프 코팅, 폼 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 스프레이 코팅 등을 포함한 다수의 기법들 중 임의의 기법을 사용하여, 바람직하게는 상기 지지체의 배면 상에 적용시킨다. 상기 코팅 조성물의 건조 추가 수준은 바람직하게는 약 0.5 온스/yd2 및 약 4.0 온스/yd2의 범위이며, 보다 바람직하게는 약 1.5 온스/yd2 내지 약 2.5 온스/yd2이다.
도면으로 돌아와서, 같은 도면 번호는 여러 도면 전체를 통해 같은 부분을 지칭하며, 도 5는 본 발명에 따른 광촉매성 기재를 나타낸다. 상기 광촉매성 기재(500)는 직물 지지체(505)를 포함한다. 상기 직물 지지체(505)는 다수의 야안(506)을 포함한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 다수의 야안(506)이 직조된 구조로 제공되어 있으나; 상기 나타낸 바와 같이, 상기 다수의 야안은 또한 니트 구조로 또는 다른 적합한 직물 구조로 존재할 수 있다. 제 1 마무리제(510)가 상기 직물 지지체(505)의 표면상에 제공된다. 상기 제 1 마무리제(510)는 상술한 바와 같이, 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 제 2 마무리제(515)는 상기 제 1 마무리제(510)를 갖는 표면의 반대쪽의 직물 지지체의 표면상에 제공된다. 상기 제 2 마무리제(515)는 상술한 바와 같이 활성탄 입자 및 결합제를 포함한다. 도 5에 나타낸 기재는 상기 제 1 마무리제가 직물 지지체의 단지 한 면에만 배치된 것으로 보이지만, 상기 제 1 마무리제를 상기 직물 지지체의 양면에 배치할 수 있다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 제 2 마무리제를 상기 직물 지지체의 한 면 상의 제 1 마무리제 위에 적용한다.
도 6은 본 발명에 따른 광촉매성 기재의 또 다른 실시태양을 나타낸다. 상기 기재(600)는 직물 지지체(605)를 포함하며, 상기 지지체는 터프트 파일 구조로 제공된 다수의 야안(606)을 포함한다. 제 1 마무리제(510)가 상기 터프트 파일 야안(606)의 적어도 일부를 코팅하는 방식으로 상기 직물 지지체(605)의 표면상에 제공된다. 상기 제 1 마무리제(510)는 상술한 바와 같이 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 제 2 마무리제(515)는 상기 제 1 마무리제(510)를 갖는 표면(즉 상기 직물 지지체의 터프트 표면)의 반대쪽의 직물 지지체(605)의 표면상에 제공된다. 상기 제 2 마무리제(515)는 상술한 바와 같이 활성탄 입자 및 결합제를 포함한다. 도 6에 나타낸 기재는 상기 제 1 마무리제가 직물 지지체의 단지 한 면에만 배치된 것으로 보이지만, 상기 제 1 마무리제를 상기 직물 지지체의 양면에 배치할 수 있다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 제 2 마무리제를 상기 직물 지지체의 한 면 상의 제 1 마무리제 위에 적용한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 직물 지지체(605)는 제 1 배면(620)(임의의 적합한 직물, 니트 또는 부직 또는 스크림일 수 있다)을 통해 터프트된 다수의 야안(606)을 포함한다. 배면층(630), 예를 들어 결합제층(예를 들어 라텍스 결합제를 함유하는 코팅층), 폼 배면(예를 들어 폴리유레탄 폼 배면) 등을 상기 제 1 배면(620)의 배면 상에 배치하여 상기 야안(606)을 적소에 고정하는 것을 돕는다. 상기 제 2 마무리제(615)를 상기 배면층(630)에 적용된 코팅층 또는 마무리제의 형태로 상기 기재의 특수 배면 상에 배치시킬 수 있다. 다르게는, 상기 제 2 마무리제를 예를 들어 활성탄 입자를 함유하는 라텍스 결합제 코팅층 또는 활성탄 입자를 함유하는 폼(예를 들어 폴리유레탄 폼 배면)의 형태로, 상기 배면층(630)에 혼입시킬 수 있다. 또 다른 가능한 실시태양에서, 상기 제 2 마무리제를 상기 제 1 배면과 배면층 사이에 배치시킬 수 있다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 제 2 마무리제를 상기 야안의 터프트화 후에 상기 제 1 배면에 적용시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 광촉매성 기재의 또 다른 실시태양을 나타낸다. 상기 기재(700)는 직물 지지체(705)를 포함하며, 상기 지지체는 결합된 파일 구조로 제공된 다수의 야안(706)을 포함한다. 제 1 마무리제(510)가 상기 결합된 파일 야안(706)의 적어도 일부를 코팅하는 방식으로 상기 직물 지지체(705)의 표면상에 제공된다. 상기 제 1 마무리제(510)는 상술한 바와 같이 미립자 광촉매성 물질 및 결합제를 포함한다. 제 2 마무리제(515)는 상기 제 1 마무리제(510)를 갖는 표면(즉 상기 직물 지지체의 결합된 파일 표면)의 반대쪽의 직물 지지체(705)의 표면상에 제공된다. 상기 제 2 마무리제(515)는 상술한 바와 같이 활성탄 입자 및 결합제를 포함한다. 도 7에 나타낸 기재는 상기 제 1 마무리제가 직물 지지체의 단지 한 면에만 배치된 것으로 보이지만, 상기 제 1 마무리제를 상기 직물 지지체의 양면에 배치할 수 있다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 제 2 마무리제를 상기 직물 지지체의 한 면 상의 제 1 마무리제 위에 적용한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 직물 지지체(705)는 접착제(720)에 의해 적소에 결합된 다수의 야안(706)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 마무리제(515)를 상기 접착제 층(720)에 적용된 코팅층 또는 마무리제의 형태로 상기 기재의 특수 배면 상에 배치시킬 수 있다. 다르게는, 상기 제 2 마무리제를 예를 들어 활성탄 입자를 함유하는 라텍스 결합제 코팅층 또는 활성탄 입자를 함유하는 폼(예를 들어 폴리유레탄 폼 배면)의 형태로, 상기 접착제 층에 적용된 배면층에 혼입시킬 수 있다.
상기 직물 지지체의 한 면에 활성탄 입자를 적용한 결과, 상기 코팅된 직물은 상기 코팅된 면에서 전기적으로 전도성이며, 그 결과 정전기 소산 표면이 생성된다. 상기와 같은 특성은 자동차 내부에 특히 유용한데, 상기 내부에서의 정전기의 감소는 자동차 탑승자에 대한 자극 충격을 제거할 뿐만 아니라 예를 들어 주유소에서 정전기 방전에 의해 유발되는 화재 가능성을 감소시키는데 바람직하다.
하기의 실시예들은 본 발명에 개시되는 바와 같은 활성탄 코팅층으로 코팅된 직물 지지체의 표면 전기 전도도를 나타낸다.
실시예 9 내지 17
광촉매성 마무리제가 적용된(실시예 1에서와 같이) 샘플 5A의 직물을 한 면에 활성탄 코팅층으로 코팅하였다. 상기 활성탄 코팅층은 활성탄 분말을 함유하였으며(하기 표 8에 제공된 바와 같이), 상기 코팅층을 먼저 메트아크릴산 분산제의 존재 하에서 고속 전단 혼합 하에 물로 분산시켰다. 이어서 상기 코팅층을 약 -10 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 폴리아크릴레이트 라텍스 결합제와, 상기 활성탄 성분이 상기 코팅 조성물의 약 20 중량%가 되도록 혼합하였다.
다양한 활성탄 입자의 공급원 및 제조
샘플 ID 탄소원 제조사 상표명
9 역청 Calgon Corporation Calgon Flue(등록상표) Pac B(미세 분말)
10 역청 Calgon Corporation Calgon(등록상표) WPH-CX
11 석탄 Norit America Norit(등록상표) PAC 200(미세 분말)
12 석탄 Norit America Darco(등록상표) KB-G (미세 분말)
13 차이니스 석탄 Pica, Inc. PICA(등록상표) Chinese Coal PAC(미세 분말)
14 코코넛 쉘 Pica, Inc. PICA(등록상표) CSA 80 CTC(8 내지 15 마이크론 입자 크기)
15 코코넛 쉘 Pica, Inc. PICA(등록상표) GX 203 (20 내지 30 마이크론 입자 크기)
16 갈탄 Norit America Darco(등록상표) FGD (미세 분말)
17 피트 Norit America Norit(등록상표) SX Ultra
상기 활성탄 코팅층의 전기 전도도를 모델 ACL 385 표면 저항계(ACL Staticide, Inc. Elk Grove Village, Illinos)를 사용하여 측정하였다. 실시예 9 내지 11 및 13 내지 17은 각각 약 10-5 지멘스/m의 표면 전기 전도도를 나타내었다. 실시예 12는 10-10 지멘스/m의 표면 전기 전도도를 나타내었다.
지지체의 적어도 제 1 표면에 적용된 광촉매성 마무리제 및 상기 지지체의 제 2 표면에 적용된 활성탄 코팅층을 갖는 본 발명의 직물 지지체를 자동차 내부로부터의 오염물질을 흡착하고 상기와 같은 오염물질을 분해 또는 산화시키도록 디자인한다. 상기 직물 지지체는 실내장식품 직물로서 매우 적합하며, 이때 상기 정전기 소산 성질은 탑승자가 자동차를 타고 내릴 때 충격을 받는 것을 방지한다.
더욱이, 앞서 논의된 바와 같이, 상기 광촉매성 마무리제는 자동차 탑승자가 상기 자동차 내부에 들어올 수 있도록, 유기 기재 냄새를 분해하는 작용을 한다. 이러한 냄새로는 담배 연기, 음식물 관련된 냄새 등이 있다. 상기 직물 지지체 중의 활성탄 성분은 자동차 좌석에 사용된 유레탄 폼으로부터 발산되는 것을 포함하여, 불쾌한 냄새를 흡착함으로써 작용한다. 상기와 같은 폼은 잔류 출발 물질이 휘발함에 따라 독특한 아민 냄새를 생성시키는 것으로 알려져 있다. 상기 좌석을 본 발명의 직물 지지체로 덮음으로써, 보다 적은 불쾌한 VOC가 객실 공간으로 들어가게 한다. 실제로, 본 발명에 따른 기재를 자동차 내부의 실내장식품에 혼입시키는 것은 승객 칸막이 구획에 존재하는 VOC의 양에 관한 자동차 통과 기준, 예를 들어 일본 자동차 제조 협회(JAMA)가 최근에 채택하고 있는 표적 VOC 수준을 지원할 수 있는 것으로 여겨진다.
또한, 본 발명의 직물 지지체를 또한 헤드라이너(즉 자동차의 내부 천정을 덮는데 사용되는 직물) 또는 트렁크라이너(즉 자동차의 내부 보관 영역을 덮는데 사용되는 직물)로서 뿐만 아니라 상기 자동차 내부 내의 임의의 다른 직물 패널에 사용할 수 있다. 내부 카펫, 예를 들어 바닥 매트를 또한 본 발명의 광촉매 및 활성탄 처리제로 처리하여 상기 제품들에 냄새 흡착 및 냄새 제거 성질을 부여할 수 있다.
본 발명의 직물 지지체를 자동차와 관련된 용도에 대해 개시하지만, 상기와 같은 지지체를 광범위하게 다양한 다른 용도들에도 사용할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 이유들로 인해, 본 발명의 직물 지지체는 종래 기술보다 유용한 진보를 나타낸다.
본 발명에 인용된 모든 참고문헌, 예를 들어 공보, 특허 출원 및 특허는 각 참고문헌이 개별적으로 및 구체적으로 참고로 인용됨을 가리키고 온전히 본 발명에 나타낸 바와 같은 정도로 본 발명에 참고로 인용된다.
본 발명의 생성물 및 방법의 개시와 관련하여(특히 하기 청구의 범위와 관련하여), 단수형 표현 및 "상기"라는 용어 및 유사한 지시대상들의 사용은 본 발명에 달리 나타내거나 내용상 명백히 반대되지 않는 한 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. "포함하는", "갖는", "포함" 및 "함유"라는 용어들은 달리 나타내지 않는 한 정해지지 않은(open-ended) 용어(즉 "비 제한적으로 포함하는"을 의미함)로서 간주되어야 한다. 본 발명에서 값의 범위의 인용은 본 발명에서 달리 나타내지 않는 한 단지 상기 범위 내에 있는 각각의 별도의 값들을 개별적으로 지칭하는 약기(shorthand) 방법으로서 역할하도록 의도되며, 각각의 별도의 값은 상기 값이 개별적으로 본 발명에 인용된 것처럼 명세서에 인용된다. 본 발명에 개시된 모든 방법들을 본 발명에 달리 나타내거나 내용상 명백히 반대되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행할 수 있다. 본 발명에 제공된 임의의 및 모든 실시예, 또는 예시적인 용어(예를 들어 "와 같은")의 사용은 달리 청구되지 않는 한 단지 본 발명에 제공된 교시를 보다 잘 예시하고 상기 교시의 범위에 대한 제한을 부과하지 않는 것으로 해석된다. 명세서에서 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 교시의 실시에 필수적인 것으로서 가리키는 용어는 없는 것으로 간주해야 한다.
본 발명자에게 본 발명의 교시를 실행하는데 최선의 방식으로 공지된 것을 포함하여 바람직한 실시태양들을 상기 설명에 제공하였다. 바람직한 실시태양들의 변형은 고찰 시 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 자명해질 수 있다. 본 발명자들은 숙련가들이 상기와 같은 변형을 적합하게 사용할 것으로 예상하며, 본 발명자들은 본 발명의 교시를 본 발명에 구체적으로 개시하는 것과 달리 실시하고자 한다. 따라서, 상기 내용은 적용 가능한 법칙에 의해 허용되는 바와 같이 본 발명에 첨부된 청구의 범위에 인용된 주제의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 본 발명의 모든 가능한 변형에서 상술한 요소들의 임의의 조합은 본 발명에 달리 나타내거나 내용상 명백히 반대되지 않는 한 본 발명에 포함된다.

Claims (15)

  1. (a) 하나 이상의 표면을 갖는 직물(textile) 지지체, 및
    (b) 상기 지지체의 표면상의 제 1 마무리제를 포함하는 광촉매성 기재로서,
    상기 제 1 마무리제가,
    (i) 다수의 일차 입자들을 포함하며, 제 1 마무리제 중에 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 2 중량%의 양으로 존재하는, 미립자 광촉매성 물질, 및
    (ii) 상기 제 1 마무리제 중에 약 1:0.1 내지 약 1:5의 광촉매성 물질 대 결합제의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 결합제
    를 포함하고,
    상기 직물 지지체의 표면상의 제 1 마무리제가 상기 광촉매성 물질의 일차 입자들의 집괴(agglomerate)를 다수 포함하고 상기 집괴가 다공성 외부 표면을 갖는, 광촉매성 기재(photocatalytic substrate).
  2. (a) 제 1 표면 및 상기 제 1 표면 반대쪽의 제 2 표면을 갖는 직물 지지체,
    (b) 상기 직물 지지체의 제 1 표면상에 배치된 제 1 마무리제(상기 제 1 마무리제는 (i) 다수의 일차 입자들을 포함하는 미립자 광촉매성 물질, 및 (ii) 제 1 결합제를 포함하고, 상기 직물 지지체의 표면상의 제 1 마무리제는 상기 광촉매성 물질의 일차 입자들의 집괴를 다수 포함하고, 상기 집괴는 다공성 외면을 갖는다), 및
    (c) 상기 직물 지지체의 제 2 표면상에 배치되며, 활성탄 입자 및 제 2 결합제를 포함하는 제 2 마무리제
    를 포함하는, 광촉매성 기재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 직물 지지체가 폴리에스터 함유 야안(yarn)을 포함하고, 상기 야안이 직조된(woven) 구조 또는 니트 구조로 제공되는 광촉매성 기재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립자 광촉매성 물질이 발연된(fumed) 아나타제 티타늄 다이옥사이드를 포함하는 광촉매성 기재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광촉매성 물질이 상기 마무리제 중에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 1 중량%의 양으로 존재하는 광촉매성 기재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합제가 라텍스 결합제인 광촉매성 기재.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 결합제가 상기 제 1 마무리제 중에 약 1:0.1 내지 약 1:5의 광촉매성 물질 대 결합제의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 광촉매성 기재.
  8. (a) 하나 이상의 표면을 갖는 직물 지지체를 제공하고,
    (b) (i) 액체 매질을 제공하고,
    (ii) 상기 액체 매질 중에 건조한 미립자 광촉매성 물질을 분산시키고,
    (iii) 상기 단계 (ii)에서 제조된 액체 매질에 제 1 결합제를 가하여 코팅 조성물을 생성시킴
    으로써 제조된 코팅 조성물(상기 코팅 조성물은 약 1:0.1 내지 약 1:5의 광촉매성 물질 대 결합제의 중량비를 제공하기에 충분한 양으로 제 1 결합제를 포함한다)을 제공하고,
    (c) 상기 코팅 조성물을 상기 직물 지지체의 표면의 적어도 일부에 적용시키고,
    (d) 상기 코팅 조성물이 적용된 상기 직물 지지체의 표면을 건조시켜 광촉매성 기재를 생성시키는
    단계들을 포함하는, 광촉매성 기재의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (e) 활성탄 입자 및 제 2 결합제를 포함하는 제 2 코팅 조성물을 제공하고;
    (f) 상기 제 2 코팅 조성물을 상기 직물 지지체의 제 2 표면의 적어도 일부에 적용시키고,
    (g) 상기 제 2 코팅 조성물이 적용된 상기 직물 지지체의 제 2 표면 부분을 건조시켜 광촉매성 기재를 생성시키는
    단계들을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 직물 지지체가 폴리에스터-함유 야안을 포함하고, 상기 야안을 직조된 구조 또는 니트 구조로 제공하는 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립자 광촉매성 물질이 발연된 아나타제 티타늄 다이옥사이드를 포함하는 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광촉매성 물질이 상기 지지체의 표면상에 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 1 중량%의 양으로 존재하는 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합제가 라텍스 결합제인 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 포스페이트 에스터, 암모니아, 수산화 암모늄 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 분산제를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 분산제를 상기 결합제의 첨가 전에 상기 액체 매질에 첨가하는 방법.
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