KR20190039476A - 광촉매 조성물 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도 - Google Patents

광촉매 조성물 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도 Download PDF

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마시모 베르나르도니
안토니오 시안시
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Abstract

본 발명의 분야는 광촉매 조성물, 예를 들어 시멘트-계 광촉매 조성물, 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도에 관한 것이다. 하기를 포함하는 광촉매 조성물이 제공된다:
(a) 적어도 하나의 무기 결합제;
(b) 적어도 하나의 광촉매;
(c) 매우 낮은 점도를 갖는 적어도 하나의 셀룰로스;
(d) 적어도 하나의 유동화 제제;
(e) 적어도 95중량 %가 40㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제1 석회질 충전제;
(f) 적어도 95중량 %가 20㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제2 석회질 충전제;
(g) mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체를 포함하는 적어도 하나의 열적 절연체 물질, 및
(h) 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체.
이점은 mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체가 건조된 페인트 생성물에 대한 표면상의 수율 (액상 페인트의 ㎏당 도색된 건조된 페인트 면적)을 개선하고, 건조된 페인트 생성물의 단열을 개선하고, 그리고 건조된 페인트 생성물의 반사율을 개선하고; 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체가 건조된 페인트 생성물에 대한 표면상의 수율 (액상 페인트의 ㎏당 도색된 건조된 페인트 면적)을 개선하고, 건조된 페인트 생성물의 반사율 그리고 본 조성물을 포함하는 액상 페인트의 작업의 용이성을 개선한다는 것을 포함한다.

Description

광촉매 조성물 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도
본 발명의 분야는 광촉매 조성물, 예를 들어 시멘트-계 광촉매 조성물, 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도에 관한 것이다.
본 개시내용은 광촉매 조성물, 예를 들어 시멘트-계 광촉매 조성물, 및 수성 페인트를 얻기 위한 이의 용도에 대한 것이다.
광촉매작용은 - 적합한 파장의 광으로 조사될 때 - 일부 화학적 반응을 촉매할 수 있는 광촉매로 공지된, 일부 물질에 대한 자연 현상이다. 특히, 공기 및 빛이 존재하는 경우, 산화적 공정은 광촉매 물질을 함유하는 표면에서 활성화되어 유기 및 무기 오염 물질 (예를 들어 미생물, 질소 산화물, 중축합물 방향족 생성물, 벤젠, 이산화황, 일산화탄소, 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 메탄올, 에탄올, 벤젠, 에틸벤젠, 메틸벤젠, 일산화질소 및 디옥사이드)의 전환 및/또는 분해를 유발시킨다. 그와 같은 오염 및/또는 독성 물질은 광촉매작용 과정을 통해 빗물에 의해 또는 세척을 통해 세정될 수 있는 유해하지 않은 물질, 예컨대 질산나트륨 (NaNO3), 황산칼슘 (CaSO4), 질산칼슘 (Ca(NO3)2) 및 탈산칼슘 (CaCO3)으로 전환된다.
따라서 광촉매 공정은 환경에 존재하는 오염물질, 예컨대 자동차, 공장, 가정 난방 및 다른 공급원의 배기 가스에 의해 생산된 것들을 상당히 줄이기 위해 사용될 수 있고 동시에 빌딩이나 또는 기타 구조물의 표면을 분해하는 오물, 곰팡이 및 박테리아를 제거할 수 있다
광촉매는 일반적으로 금속 화합물 예컨대 가장 활성이고 가장 많이 사용되는 이산화티타늄인 TiO2, 산화아연인 ZnO, 및 다른 옥사이드 및 설파이드 (예를 들어 CeO2, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS, 등)이다.
건축 산업에서 통상적으로 이용되는 기술로 적용될 수 있는 건축물 표면을 도포하기 위해 사용되는 광촉매를 함유하는 조성물을 제공하기 위해 많은 노력이 기울여져 왔다; 이러한 조성물은 상당하고 지속적인 광촉매 효과를 보장하면서 동시에 만족스런 미적 효과를 보장할 뿐만 아니라 물론 과도한 비용을 들이지 않고 대규모로 이들의 적용을 가능하게 하기 위한 것이다.
관련 기술의 논의
선행기술에 따르면, 광촉매 생성물은 일반적으로 종래의 유형의 실질적으로 유기 염기를 갖는 페인트 또는 니스 제형에 함입된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 제형은 유기 본질의 것으로 제공되어, 광촉매에 의해 촉매접촉된 변환 및/또는 분해의 작용을 겪게 되어서, 적용된 도포물의 특성이 경시적으로 저하되어, 분리 및 분쇄 현상을 유발할 뿐만 아니라 최초 광촉매 특성의 빠른 붕괴를 야기한다.
광촉매를 포함하는 시멘트-계 조성물이 또한 본 기술 분야에 공지되어 있다.
예를 들어, 특허 출원 WO 2009/013337에서는, 유압 결합제; 폴리카복실 또는 아크릴 초유동화 제제; 10,000 내지 120,000 mPa.s 사이로 구성되는 점도를 갖는 셀룰로스 에테르; 접착제 제제; 석회질, 규산 또는 실리코석회질 충전제; 및 광촉매를 포함하는 광촉매 조성물이 기재되어 있다. 그와 같은 조성물은 흘림 또는 변형 없이 큰 표면상에 적용하기에 특히 적합하게 하는 것과 같은 레올로지성 특성이 제공될 것이다.
특허 출원 WO 2013/018059에서는, 나노입자 형태로 광촉매 이산화티타늄과 조합된 포틀랜드 시멘트; 100㎛ 미만의 최대 입자 크기를 갖는 석회질 불활성 물질; 1000 mPa.s 미만의 점도를 갖는 셀룰로스; 유동화 제제; 발포방지제; 비닐 폴리머; 및 안료를 포함하여, 물에서 희석하여 사용하기 위한 광촉매 분말 페인트가 기재되어 있다. 그와 같은 조성물은 또한 하기 첨가제: 메타카올린, 칼슘 포르메이트 및 규조토 중 적어도 하나를 포함한다.
본 출원인은 건조된 페인트 생성물의 반사율을 향상시키고, 건조된 페인트 생성물에 대한 표면상의 수율 (액상 페인트의 ㎏당 도색된 건조된 페인트 면적)을 개선하고, 건조된 페인트 생성물의 단열을 개선하고, 액상 페인트의 표면 적용범위 및 작업의 용이성을 개선하고, 페인트 브러쉬 라인이 건조된 페인트 생성물에 남아있는 경향을 감소시키며, 표면을 가로 질러 액상 페인트 생성물의 활주를 개선하고, 물과 시멘트-계 광촉매 분말의 혼합 시간을 감소시키고, 액상 페인트의 밀도를 감소시키고, 시멘트-계 광촉매 분말의 kg당 최대 물의 양을 증가시키고, 그리고 페인트가 경화되기까지 걸리는 시간인 액상 페인트의 가사 수명을 증가시키는 기술 문제에 직면하였다.
본 출원인은, 특히 야외 적용의 경우, 하기 사항이 가능한, 수성 페인트, 즉 초저 두께로 벽 코팅물을 얻기 위해 사용가능한 광촉매 조성물 (예를 들어 시멘트-계 조성물)을 제공하는 기술 문제에 직면하였다:
(a) 경시적으로 안정하고, 또한 낮은 양의 광촉매에 관해, 일반적으로 10중량% 미만으로 높은 광촉매 효과를 보장하는 것;
(b) 종래의 장치, 예컨대 도포의 균일성 및 풍화 제제에 대해 동일한 내성의 관점에서 최적의 결과로 일반적인 페인팅 작업을 위해 사용된 것들로 수성 페인트의 제조 및 적용을 가능하게 하는 것;
(c) 0.35g/l 미만의 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 함량을 갖는 생성물을 얻기 위해, 중금속 또는 위험한 유기 용매, 특히 방향족 용매를 사용함이 없이, 독성 효과가 없는 생성물을 사용하는 것.
이하에서 더 잘 설명될 이들 및 추가의 목적은 가시적인 복사의 개선된 반사율 및 기타 효과를 얻는 것을 허용하는 하기 설명 및/또는 포함된 청구항에서 정의된 바와 같은 시멘트-계 광촉매 조성물의 사용에 의해 본 출원인에 의해 달성되었다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 하기를 포함하는 광촉매 조성물이 제공된다:
(a) 적어도 하나의 무기 결합제;
(b) 적어도 하나의 광촉매;
(c) 매우 낮은 점도를 갖는 적어도 하나의 셀룰로스;
(d) 적어도 하나의 유동화 제제;
(e) 적어도 95중량 %가 40㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제1 석회질 충전제;
(f) 적어도 95중량 %가 20㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제2 석회질 충전제;
(g) mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체를 포함하는 적어도 하나의 열적 절연체 물질, 및
(h) 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체.
이점은 mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체가 건조된 페인트 생성물에 대한 표면상의 수율 (액상 페인트의 ㎏당 도색된 건조된 페인트 면적)을 개선하고, 건조된 페인트 생성물의 단열을 개선하고, 그리고 건조된 페인트 생성물의 반사율을 개선하고; 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체가 건조된 페인트 생성물에 대한 표면상의 수율 (액상 페인트의 ㎏당 도색된 건조된 페인트 면적)을 개선하고, 건조된 페인트 생성물의 반사율 및 본 조성물을 포함하는 액상 페인트의 작업의 용이성을 개선한다는 것이다. 본 조성물을 포함하는 페인트는 페인트 브러쉬 라인이 건조된 페인트 생성물에 남아있는 경향을 감소시키고, 표면을 가로 질러 액상 페인트 생성물의 활주를 개선하였다. 본 조성물을 포함하는 페인트는 1분의 낮은 혼합 시간을 갖는다. 본 조성물을 포함하는 페인트는 물과 관련하여 1.0의 낮은 비중을 갖는다. 본 조성물을 포함하는 페인트는 14㎡/kg의 고수율을 갖는다. 본 조성물을 포함하는 페인트는 다량인 10kg의 페인트 당 최대 7.5리터의 물을 함유할 수 있다. 본 조성물을 포함하는 페인트의 가사 수명은, 페인트가 경화되기까지 걸리는 시간이며, 3시간으로 긴 시간이다.
광촉매 조성물은 하기와 같은 것일 수 있다:
(a) 무기 결합제는 시멘트 결합제로, 20% 내지 50중량 %의 범위이고;
(b) 광촉매는 가시적인 스펙트럼에서 광촉매적으로 활성인 이산화티타늄 입자로, 0.5% 내지 5중량 % 포함되고;
(c) 매우 낮은 점도를 갖는 셀룰로스는 0.8% 내지 2.2중량 %의 범위 내이고;
(d) 유동화 제제는 0.1% 내지 1.2중량 %의 범위 내이고;
(e) 제1 석회질 충전제는 15% 내지 35중량 %의 범위 내이고;
(f) 제2 석회질 충전제는 15% 내지 35중량 %의 범위 내이고;
(g) mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체를 포함하는 열적 절연체 물질은 0.1% 내지 4중량 %의 범위 내이고;
(h) 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체는 0.1% 내지 4중량 %의 범위 내이다.
이점은 상기에 열거된 것들을 포함한다.
광촉매 조성물은 시멘트 결합제 (a)가 포틀랜드 시멘트인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 광촉매가 예추석 결정형인 이산화티타늄 입자인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 예추석 결정형인 이산화티타늄 입자가 적어도 95중량 %가 50nm 이하, 바람직하게는 20nm 이하의 치수를 갖도록 되는 입도측정치를 갖는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 광촉매 이산화티타늄이 비-광촉매 이산화티타늄과의 혼합물인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 비-광촉매 이산화티타늄이 2% 내지 10중량 %의 범위 내인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 셀룰로스 (c)가 20℃에서 100 내지 70,000 mPa.s, 바람직하게는 100 내지 30,000 mPa.s, 더 바람직하게는 200 내지 10,000 mPa.s의 브룩필드 점도 RVT를 갖는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 추가로: (i) 적어도 하나의 소수화된 비닐 폴리머, 바람직하게는 비닐염화물, 에틸렌 및 비닐 에스테르의 삼원중합체 CH2=CH-O-C(=O)-R를 포함하는 것일 수 있고, 여기서 R은 알킬, 선형 또는 분지형, C4-C24이다.
광촉매 조성물은 적어도 하나의 소수화된 비닐 폴리머는 1% 내지 6중량 %의 범위 내인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 유동화 제제가 폴리카복실산인 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 1.5% 내지 10중량 %의 범위 내로 메타카올린을 포함하는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 0.1% 내지 2.8중량 %의 범위 내로 발포방지제를 포함하는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 중공 세라믹 mm-아래 구형체가 0.20 W/mK 이하의 열적 전도도를 갖는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 중공 세라믹 mm-아래 구형체가 열-반사적 코팅을 포함하는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 중공 세라믹 mm-아래 구형체가 200㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 중공 세라믹 mm-아래 구형체가 50㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 것일 수 있다.
광촉매 조성물은 즉시 분산성 안료를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 오염 제제의 존재를 감소시키기 위해 건축 인공물을 도포하기 위한 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물의 사용이 제공된다.
상기 사용은 혼합함에 의해 균질하고 유동적인 생성물이 수득될 때까지, 예정된 비율로 광촉매 조성물에 물이 첨가되는 것일 수 있다.
상기 사용은 물과 시멘트 결합제 (a) 사이의 중량비가 0.2 내지 0.8인 것일 수 있다.
상기 사용은, 적용 및 건조 후, 광촉매 조성물이 0.05mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm의 두께를 갖는 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 금속, 목재 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리비닐염화물 (PVC) 재질의 표면을 도포하기 위한 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물의 사용이 제공된다.
본 광촉매 조성물은 중금속 및 유기 용매를 포함하지 않는 것일 수 있다.
본 광촉매 조성물은 0.35g/리터 미만의 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 함량을 갖는 것일 수 있다.
본 광촉매 조성물은 공기-연행 제제를 포함하는 것일 수 있다.
본 광촉매 조성물은 규조토를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물을 사용하여 수득된 코팅이 제공된다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 물을 포함하지 않지만 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 조성물을 갖는 건조 혼합물이 제공된다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 물과 혼합된 본 발명의 제5 양태의 건조 혼합물을 포함하는, 광촉매 코팅이 제공된다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 흘림이 없는 유체 페인트 내에 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물의 사용이 제공된다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물을 포함하는 코팅을 수용하는 건축물 또는 구조물이 제공된다.
건축물 또는 구조물은 외부로 코팅될 수 있다.
건축물 또는 구조물은 내부적으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 제9 양태에 따르면, 건축물 또는 구조물을 코팅하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태에 따른 광촉매 조성물을 포함하는 코팅물을 사용하여 건축물 또는 구조물을 코팅하는 단계를 포함한다.
본 방법은 상기 코팅이 건축물 또는 구조물에 외부로 적용된 것일 수 있다.
본 방법은 상기 코팅이 건축물 또는 구조물에 내부적으로 적용된 것일 수 있다.
본 발명의 제10 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태의 임의의 양태의 성분을 함께 혼합하는 것을 포함하는, 광촉매 조성물을 제조하는 방법이 제공된다.
본 방법은 양호한 균질화를 얻기 위해 충분한 시간 동안 성분을 함께 혼합하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 제11 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램 생성물이 제공되고, 상기 컴퓨터 프로그램 생성물은 본 발명의 제10 양태에 따른 광촉매 조성물을 제조하는 방법을 제어하도록 컴퓨터 상에서 실행가능하다.
본 발명의 양태는 이제 하기 도면들을 참조하여 실시예(들)로서 기술될 것이고, 여기서:
도 1은 3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품 제품의 범위에 대한 입자 크기 데이터의 표를 도시한다. 공급원: 3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품 K 시리즈, S 시리즈 및 iM 시리즈 제품 정보, 미국 미네소타주 55144-1000, 세인트폴 3M 센터 (2013).
도 2는 KRONOClean (EU에서 등록된 상표) 7000에 대한 전형적인 생성물 특징의 표를 도시한다. 공급원: 미국 텍사스주 75240, 댈러스, 스위트 1700, 5430 LBJ 프리웨이 소재의 KRONOS Worldwide, Inc. (2011).
관련된 조성물, 용도 및 방법에 관해 WO2015145375A1을 참고할 수 있다. WO2015145375A1는 참고로 편입된다.
조성물은 하기 표에 따라, 개시된 성분 및 관련 범위에 따라 중량 백분율로 개시된다.
성분 하한 (%) 상한 (%)
무기 결합제 예를 들어 시멘트 결합제 20 50
적어도 95중량 %가 40㎛ 이하의 크기를 갖는 입자의 형태로 된 제1 석회질 충전제 15 35
적어도 95중량 %가 20㎛ 이하의 크기를 갖는 입자의 형태로 된 제2 석회질 충전제 15 35
메타카올린 1.5 10
이산화티타늄 2 10
매우 낮은 점도를 갖는 셀룰로스 0.8 2.2
유동화 폴리카복실산 0.1 1.2
소수화된 비닐 폴리머 1 6
발포방지제 0.1 2.8
세라믹 mm-아래 구형체 예를 들어 나노구형체, 예를 들어 평균 직경 100㎛, 또는 예를 들어 평균 직경 25㎛.
예를 들어 "S.S. 261 Subequana - Loc. La Fossa - 67021 Barisciano (AQ), Italy" 소재의 "Ludovici Raffaele e Figli s.r.l." 로부터의 것		 0.1 4
유리 거품 예를 들어 중공 보로실리케이트 마이크로구형체로 예를 들어 3M의 것 0.1 4
가시적인 스펙트럼에서 광촉매적으로 활성인,
나노-크기의 이산화티타늄 입자		 0.5 5
조성물은 요구되는 바와 같이 즉시 분산성 안료를 추가로 포함할 수 있다.
본 상세한 설명 및 포함된 청구항의 범위에서, 광촉매 조성물의 다양한 성분의 양은 다르게 표시되는 경우를 제외하고는 조성물 자체의 전체적인 중량에 대한 중량 백분율로 표현된다.
일 양태에서, 본 개시내용은 오염 제제의 존재를 감소시키기 위해 건축 구조물을 코팅하기 위해 상기에서 정의된 바와 같은 시멘트-계 광촉매 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 개시내용은 금속, 목재 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리비닐염화물 (PVC) 재질의 표면을 코팅하기 위해 상기에서 정의된 바와 같은 시멘트-계 광촉매 조성물의 용도에 관한 것이다. 시멘트 결합제와 관련하여, 이것은 일반적으로 물과 혼합될 때 플라스틱 상태에서의 이들의 적용을 허용하기에 충분한 시간 후에 굳어지고 및 경화가 가능한 플라스틱 재료를 형성하는 건조 상태에서의 분말 형태인 수경성 시멘트 물질로 제조된다. 바람직하게는, 시멘트 결합제는 포틀랜드 시멘트이다.
바람직하게는, 광촉매는 광촉매 형태, 즉 주로 예추석 결정형인 이산화티타늄이다. 광촉매 이산화티타늄은 바람직하게는 적어도 95중량 %가 50nm 이하, 더 바람직하게는 20nm 이하의 크기를 갖도록 되는 입자 크기를 갖는다. 바람직하게는 광촉매 이산화티타늄은 100과 500㎡/g 사이에 포함된 표면적을 갖는다. 광촉매 이산화티타늄은 또한 조성물에 강렬한 백색 색상을 부여할 수 있게 하는 비-광촉매 이산화티타늄과의 혼합물, 예를 들어 루타일 결정형에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 비-광촉매 이산화티타늄은 0.5 내지 20중량 %, 더 바람직하게는 2 내지 10중량 %의 양으로 존재한다.
실시예에서, 광촉매 형태, 즉 주로 예추석 결정형에서 이산화티타늄인 광촉매는 미국 텍사스주 75240, 댈러스, 스위트 1700, 5430 LBJ 프리웨이 소재의 KRONOS Worldwide, Inc.에 의해 공급된 KRONOClean (EU에서 등록된 상표) 7000이다. 실시예인 KRONOClean (EU에서 등록된 상표) 7000에 대한 전형적인 생성물 특징은 도 2에 나타나 있다
매우 낮은 점도를 갖는 셀룰로스에 관하여, 이것은 바람직하게는 20℃에서 100 내지 70,000 mPa.s, 더 바람직하게는 100 내지 30,000 mPa.s, 더욱더 바람직하게는 200 내지 10,000 mPa.s의 브룩필드 점도 RVT를 갖는다. 본 점도는, 예를 들어, 물에서 2중량 % 용액으로 측정될 수 있다. 특히, 셀룰로스는: 에틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스, 메틸하이드록시프로필셀룰로스, 메틸셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 메틸카복시에틸셀룰로스, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있는 셀룰로스 에테르일 수 있다. 이 유형의 제품은, 예를 들어 상표명 Culminal (영국에서 등록된 상표), Walocel (영국에서 등록된 상표) 및 Tylose (영국에서 등록된 상표)으로 시장에서 찾아볼 수 있다.
유동화 제제는 시멘트 분야에서 통상적으로 이용된 제품으로부터 선택될 수 있다. 이들은 일반적으로 비닐 또는 아크릴 폴리머, 예컨대 예를 들어: 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐버사테이트, 폴리부틸아크릴레이트 또는 그것의 코폴리머 (예를 들어 Elotex의 상품)이다. 바람직하게는, 유동화 제제는 초유동화 제제, 예를 들어 폴리카복실레이트, 더 구체적으로 불포화된 모노- 또는 디카복실산 및 중합성 불포화된 코모노머로부터의 코폴리머이다. 불포화된 모노- 또는 디카복실산의 예는 하기를 포함한다: 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 및 기타 동종의 것. 중합성 불포화된 코모노머의 예는 하기를 포함한다: 폴리알킬렌 글리콜 모노 (메트) 아크릴레이트 (예를 들어: 트리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트, 여기서 폴리에틸렌 글리콜은 200 내지 1000의 평균 분자량을 갖는다). 이 유형의 제품은, 예를 들어 상표명 Melflux (EU에서 등록된 상표)로 시장에서 찾아볼 수 있다.
예를 들어, UNI EN 12620: 2008 표준에서 정의된 석회질 충전제는 미세하게 세분된 석회질 미네랄로, 주로 탈산칼슘을 함유한다 (일반적으로 탈산칼슘 함량은 적어도 75중량 %임). 본 출원인은 제1 석회질 충전제의 것보다 미세한 입자 크기를 갖는 제2 석회질 충전제의 첨가는 다른 물질의 입자 사이, 특히 광촉매의 입자 사이에 존재하는 간극을 본 더 작은 과립이 충진하기 때문에 보다 월등한 품질의 코팅을 얻는 것을 가능하게 한다고 믿는다.
본 개시내용에 따른 광촉매 조성물은 수성 페인트의 소수성 특성을 증가시킬 수 있는 적어도 하나의 소수화된 비닐 폴리머를 포함할 수 있다. 분말 형태로 이용가능한 그와 같은 폴리머는 바람직하게는 1 내지 20중량 %, 더 바람직하게는 1 내지 6중량 %의 양으로 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 소수화된 비닐 폴리머는 비닐염화물, 에틸렌 및 비닐 에스테르 삼원중합체 CH2=CH-O-C(=O)-R이고, 여기서 R은 알킬, 선형 또는 분지형, C4-C24, 예를 들어 비닐 라우레이트이다. 이 유형의 제품은, 예를 들어 상표명 Vinnapas (EU에서 등록된 상표)으로 시장에서 찾아볼 수 있다.
본 개시내용에 따른 광촉매 조성물에서 세라믹 mm-아래 구형체는, 예를 들어 "S.S. 261 Subequana - Loc. La Fossa - 67021 Barisciano (AQ), Italy" 소재의 "Ludovici Raffaele e Figli s.r.l."로부터의 소위 "나노구형체", 예를 들어 평균 직경 100㎛, 또는 예를 들어 평균 직경 25㎛의 것일 수 있다. 구형체는 중공일 수 있다. 구형체는 무독성 코팅을 포함할 수 있다. World Customs Organization Harmonized Commodity Description and Coding System Harmonization #: 6815-99-4000. 미국 독성 물질 규제법 (TSCA) CAS 등록번호: 1302-98-8, 1335-30-4, 65997-17-3, 1344-00-9. 구형체는 7000 psi에서 압축에 대해 98% 내성을 가질 수 있다. 구형체는 모스 척도에 대해 5의 경도를 가질 수 있다. 구형체는 대략 0.40 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 구형체의 조성은 실리콘 65%, 알루미늄 9.6%, 이산화티타늄 0.4%를 포함할 수 있다. 구형체는 약 1600℃의 융합 온도, 0.62의 방사율 및 1.53의 굴절률을 가질 수 있다. 구형체는 0.101 W/mK의 열전도도를 가질 수 있다 (이탈리아 48018, 62 파엔차 (RA), 비아 그라나롤로 소재의 Certimac에 의해 인증됨). 제공된 단열 두께는 평균 직경 100㎛ 구형체의 2층에 대해 250㎛일 수 있거나, 또는 평균 직경 25㎛ 구형체의 2층에 대해 60㎛일 수 있다. 생성물의 두 개의 도포로 처리된 내부 벽의 표면 저항은: 0.1655㎡K/W일 수 있다 (Certimac에 의해 인증됨). 생성물의 두 개의 도포로 처리된 외부 벽의 표면 저항은: 0.0425㎡K/W일 수 있다 (Certimac에 의해 인증됨). 실시예에서, 세라믹 mm-아래 구형체는 0.2W/mK 이하의 열적 전도도를 갖는다. 실시예에서, 세라믹 mm-아래 구형체는 200㎛ 이하의 평균 직경을 갖는다. 실시예에서, 세라믹 mm-아래 구형체는 50㎛ 이하의 평균 직경을 갖는다.
열-반사적 코팅을 갖는 중공이고, 0.35% 이하의 이산화티타늄 성분임을 특징으로 하는 세라믹 mm-아래 구형체를 함유하는 실내 또는 야외용 페인트가 제공된다. 이들 세라믹 mm-아래 구형체는 0.63 미만의 방사율, 100 마이크론 또는 25 마이크론의 평균 입도, Green Building Council에 의한 생태학적 인증, 및 0.11W/mK의 열전도도를 가질 수 있다. 세라믹 mm-아래 구형체는 불활성이고 (화학적으로 안정적임) 비-발암원성일 수 있다. 세라믹 mm-아래 구형체는 세라믹 mm-아래 구형체에 관련된 조작 지침과 도장용 조작 지침 둘 모두를 완전하게 준수하여, 관련된 비율로 페인트에 혼합될 수 있다.
유리 거품은 적용을 위한 종래의 충진제 및 첨가제 예컨대 실리카, 탈산칼슘, 탈크, 점토, 등에 대한 대안인 중공 유리 마이크로구형체로 조작될 수 있다. 이들 저밀도 입자는 중량을 줄이고, 비용을 낮추며, 제품 특성을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 구형 형상을 갖는 유리 거품은: 더 높은 충전제 장입, 보다 낮은 점도/개선된 유동 및 감소된 수축 및 뒤틀림을 포함한 수많은 중요한 이점을 제공한다. 유리 거품은 화합물에 쉽게 혼합될 수 있으며 분무, 주조 및 몰딩을 포함한 여러 가지의 생산 공정에 적용가능할 수 있다.
3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품의 화학적으로 안정적인 소다-석회-보로실리케이트 유리 조성물은 탁월한 내수성을 제공하여 보다 안정한 에멀젼을 형성한다. 이것은 또한 비-연소가능하고 다공성이 아니고, 그래서 이것은 수지를 흡수하지 않는다. 그리고, 그것의 낮은 알칼리도는 3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품에 대부분의 수지와의 혼용성, 안정한 점도 및 긴 유통 기한을 제공한다.
3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품 K 시리즈, S 시리즈 및 iM 시리즈가 고강도-대-중량비를 위해 특별히 제형화되어 있다. 이것은 안정한 공동을 생성하여, 낮은 열전도도와 낮은 유전 상수를 초래한다. 3M (영국에서 등록된 상표) 유리 거품 K 시리즈, S 시리즈 및 iM 시리즈 생성물의 범위에 대한 입자 크기 데이터는 도 1에 주어진다.
본 개시내용에 따른 광촉매 조성물은 또한 이 생성물 유형에서 통상적으로 사용된 첨가제, 예컨대: 발포방지제, 안료, 폭기 첨가제, 칼슘 포르메이트, 규조토, 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따른 광촉매 조성물은 양호한 균질화를 얻기 위해 충분한 시간 동안, 적합한 기계적 혼합기, 예를 들어 플래너터리 혼합기를 사용하여 임의의 순서로 건조 상태에서 다양한 성분의 혼합을 통하여, 공지된 기술에 따라 생산될 수 있다.
수성 페인트를 제조하기 위해, 물을 광촉매 조성물에 예정된 비율로 첨가하고, 균질하고 유동적인 생성물이 수득될 때까지 혼합한다.
물과 시멘트 결합제 사이의 중량비는 사용된 성분의 특이성 및 이용하고자 하는 적용 기술의 기능에 따라 광범위한 한계 내에서 다변할 수 있다. 물/결합제 중량비는 일반적으로 0.2 내지 0.8 사이에 포함된다.
수성 페인트의 적용은 종래의 도구, 예컨대 브러쉬 및 롤러, 또는 더욱이는 주걱, 흙손, 에어리스 펌프 등과 같은 일반적인 페인팅 작업에 사용되는 것으로 이루어질 수 있다. 적용은 다양한 유형의 건축물, 예컨대 외부 및 내부 둘 모두의 벽 구조, 타일, 슬래브, 조립식 구조물, 시멘트 건축물 예컨대 흡음 장벽 및 뉴저지 장벽, 터널, 노출된 콘크리트, 도시 건축물 또는 거리 가구의 구성부분에 이루어질 수 있다. 적용 및 건조 후에, 광촉매 조성물 층의 두께는 건축물 및 얻고자 하는 광촉매 효과의 기능에 따라 광범위한 한계 내에서 다변할 수 있다. 일반적으로, 0.05㎜ 내지 1㎜, 더 바람직하게는 0.1 내지 0.5㎜의 두께로 충분하다.
주의
상기-언급된 배열은 단지 본 발명의 원리에 대한 적용을 예시하는 것임을 이해해야 한다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 수많은 변경 및 대안적인 배열이 고안될 수 있다. 본 발명이 도면에 도시되고 본 발명의 가장 실용적이고 바람직한 실시예(들)로 현재 간주되는 것과 연관하여 특정하고 상세하게 상기에 완전하게 기재되었지만, 본 명세서에 제시된 바와 같은 본 발명의 원리 및 개념을 벗어나지 않으면서 수많은 변경이 이루어질 수 있음은 당해 분야의 숙련가에게 분명할 것이다.

Claims (40)

  1. (a) 적어도 하나의 무기 결합제;
    (b) 적어도 하나의 광촉매;
    (c) 매우 낮은 점도를 갖는 적어도 하나의 셀룰로스;
    (d) 적어도 하나의 유동화 제제;
    (e) 적어도 95중량 %가 40㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제1 석회질 충전제;
    (f) 적어도 95중량 %가 20㎛ 이하의 치수를 갖는 입자의 형태로 된 적어도 하나의 제2 석회질 충전제;
    (g) mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체를 포함하는 적어도 하나의 열적 절연체 물질, 및
    (h) 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체를 포함하는, 광촉매 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 무기 결합제는 시멘트 결합제로, 20% 내지 50중량 %의 범위이고;
    (b) 광촉매는 가시적인 스펙트럼에서 광촉매적으로 활성인 이산화티타늄 입자로, 0.5% 내지 5중량 % 포함되고;
    (c) 매우 낮은 점도를 갖는 셀룰로스는 0.8% 내지 2.2중량 %의 범위 내이고;
    (d) 유동화 제제는 0.1% 내지 1.2중량 %의 범위 내이고;
    (e) 제1 석회질 충전제는 15% 내지 35중량 %의 범위 내이고;
    (f) 제2 석회질 충전제는 15% 내지 35중량 %의 범위 내이고;
    (g) mm-아래 직경을 갖는 중공 세라믹 구형체를 포함하는 열적 절연체 물질은 0.1% 내지 4중량 %의 범위 내이고;
    (h) 유리 거품 보로실리케이트 마이크로구형체는 0.1% 내지 4중량 %의 범위 내인, 광촉매 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시멘트 결합제 (a)는 포틀랜드 시멘트인, 광촉매 조성물.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광촉매는 예추석 결정형의 이산화티타늄 입자인, 광촉매 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 예추석 결정형의 이산화티타늄 입자는 적어도 95중량 %가 50nm 이하, 바람직하게는 20nm 이하의 치수를 갖도록 되는 입도측정치를 갖는, 광촉매 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광촉매 이산화티타늄은 비-광촉매 이산화티타늄과 혼합물로 되는, 광촉매 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비-광촉매 이산화티타늄은 2% 내지 10중량 %의 범위 내로 되는, 광촉매 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로스 (c)는 20℃에서 100 내지 70,000 mPa.s, 바람직하게는 100 내지 30,000 mPa.s, 더 바람직하게는 200 내지 10,000 mPa.s의 브룩필드 점도 RVT를 갖는, 광촉매 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (i) 적어도 하나의 소수화된 비닐 폴리머, 바람직하게는 비닐염화물, 에틸렌 및 비닐 에스테르의 삼원중합체 CH2=CH-O-C(=O)-R을 더 포함하고, 여기서 R은 알킬, 선형 또는 분지형, C4-C24인, 광촉매 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소수화된 비닐 폴리머는 1% 내지 6중량 %의 범위 내로 되는, 광촉매 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동화 제제는 폴리카복실산인, 광촉매 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 1.5% 내지 10중량 %의 범위 내로 메타카올린을 포함하는, 광촉매 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 0.1% 내지 2.8중량 %의 범위 내로 발포방지제를 포함하는, 광촉매 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 세라믹 mm-아래 구형체는 0.20W/mK 이하의 열적 전도도를 갖는, 광촉매 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 세라믹 mm-아래 구형체는 열-반사적 코팅을 포함하는, 광촉매 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 세라믹 mm-아래 구형체는 200㎛ 이하의 평균 직경을 갖는, 광촉매 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 중공 세라믹 mm-아래 구형체는 50㎛ 이하의 평균 직경을 갖는, 광촉매 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 즉시 분산성 안료를 포함하는, 광촉매 조성물.
  19. 오염 제제의 존재를 감소시키기 위해 건축 인공물을 도포하기 위한, 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물의 용도.
  20. 제19항에 있어서, 물이 상기 광촉매 조성물에 예정된 비율로 첨가되고, 균질하고 유동적인 생성물이 수득될 때까지 혼합되는, 용도.
  21. 제20항에 있어서, 물과 시멘트 결합제 (a) 사이의 중량비는 0.2 내지 0.8인, 용도.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 적용 및 건조 후, 상기 광촉매 조성물은 0.05mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm의 두께를 갖는 코팅층을 형성하는, 용도.
  23. 금속, 목재 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리비닐염화물 (PVC) 재질의 표면을 도포하기 위한, 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물의 용도.
  24. 중금속 및 유기 용매를 포함하지 않는, 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물.
  25. 0.35g/리터 미만의 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 함량을 갖는, 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물.
  26. 공기-연행 제제를 포함하는, 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 25 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물.
  27. 규조토를 포함하는, 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물.
  28. 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물을 사용하여 수득된 코팅.
  29. 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 조성물을 갖지만, 물을 포함하지 않는 건조 혼합물.
  30. 물과 혼합된 청구항 29의 건조 혼합물을 포함하는 광촉매 코팅.
  31. 흘림이 없이, 유체 페인트에서의 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물의 용도.
  32. 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물을 포함하는 코팅을 수용한 건축물 또는 구조물.
  33. 제32항에 있어서, 외부로 코팅된, 건축물 또는 구조물.
  34. 제32항에 있어서, 내부로 코팅된, 건축물 또는 구조물.
  35. 건축물 또는 구조물을 도포하는 방법으로서, 상기 방법은 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 광촉매 조성물을 포함하는 코팅물을 사용하여 상기 건축물 또는 구조물을 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 도포는 상기 건축물 또는 구조물에 외부로 적용되는, 방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 도포는 상기 건축물 또는 구조물에 내부로 적용되는, 방법.
  38. 청구항 1 내지 18, 또는 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 따른 성분을 함께 혼합하는 것을 포함하는, 광촉매 조성물을 제조하는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 양호한 균질화를 얻기 위해 충분한 시간 동안 성분을 함께 혼합하는 것을 포함하는, 방법.
  40. 컴퓨터 프로그램 생성물로서, 상기 컴퓨터 프로그램 생성물은 청구항 38 또는 39의 광촉매 조성물을 제조하는 방법을 제어하도록 컴퓨터 상에서 실행가능한, 컴퓨터 프로그램 생성물.
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