KR20210014445A - 폴리우레탄(PU)필름에 TiO2 나노-졸 광촉매를 코팅하는 제조 기술을 이용한 다목적 살균 필름지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리우레탄(PU)필름에 TiO2 나노-졸 광촉매를 코팅하는 제조 기술을 이용한 다목적 살균 필름지의 생산에 관한 것으로, 필름 특유의 유연성 및 전기특성과 결합되어 휴대전화 액정 필름, 키보드 G 전자기기, 버스손잡이 등 손이 자주 닿는 다양한 곳에 부착하여 항균 및 살균의 효과를 얻으며 보다 청결한 물체의 사용을 위함을 목적하는 필름지이다.
Description
본 발명은 살균작용이 있는 광촉매인 
를 나노-졸 형태로 제작하여 폴리우레탄 표면에 코팅을 하여 다목적으로 사용 가능한 투명한 살균 필름 제작에 관한 것이다.
광촉매는 자신이 변화하지 않지만 광을 흡수함으로써 반응을 촉진시키는 물질을 말하는 것으로서 태양과 형광등 등에서 빛이 닿으면, 그 표면에 강력한 산화력이 생겨, 유기화합물과 세균 등에 접촉해 유해물질을 제거할 수 있는 환경정화재료이다. 태양광이나 형광등의 자외선을 받으면 마치 태양전지의 원리처럼 (-)전기를 가진 전자(e-)와 (+)전기를 가진 정공(h+)이 형성된다. 그 중에서 정공(h+)은 특히 강력한 산화작용을 하는 수산화물(
)을 형성하여 살균용 염소나 염소산 오존보다도 강력한 산화력을 갖게 된다.
이산화티탄(
) 광촉매는 빛이 UV 및 가시광선 영역에 노출되면 빛을 이용해 세균을 살균할 수 있는 방법이다. 이산화티탄 광촉매에 의해 발생된 수산화물(
)과 슈퍼옥사이드 이온(
)이 박테리아 세포막에 달라붙어 산화, 분해함으로서 살균 및 방취와 같은 작용이 이루어진다. 또한 지금까지 사용된 은계(
) 항균계의 경우 세균을 죽이더라도 그 잔해로 인한 2차 오염으로 인해 항균이 억제되었는데, 이산화티탄을 이용하여 이러한 부분까지도 분해가 가능하다.
반면 약 400℃의 소성온도에서 제조된 촉매는 자외선 및 가시광선에서 rutile 분율이 17%일 때, 순수한 anatase 촉매에 비해 각각 활성이 개선된다. 특히 가시광선 촉매의 상대적 활성도는 자외선 일 때 보다 더 큰 차이를 보인다. rutile 분율이 17%이상 일 때 촉매의 BET 표면적 감소 및 전자 홀 재결합 속도 증가로 인해 촉매활성이 저하되는 것으로 판단된다.
요약하자면, rutile 함량이 높은 
는 가시광선 영역에서 활성화도가 떨어지고, anatase 함량이 높은 
가 더 활성화가 잘 일어나기 때문에, 
의 결정구조를 적절히 조절하여 광촉매를 제조하면, 스마트 폰이나 PC방 및 주변 생활기기 살균에 효과가 큰 친환경 소재로써 응용 가능성이 기대된다.
Bacterial Contamination and Antimicrobial Resistance of the Surrounding Environment Influencing Health, Do Kyung Lee, 2006.6
Bacterial Distribution and Antimicrobial Resistance Pattern of PC Room(Internet Cafe) in Seoul, Korea 윤지희, Korean Journal of Microbiology 41(3), 2005.9
Effect of Rutile Structure on TiO2 Photocatalytic Activity Seung-Min Kim, 2005.8
Antibacterial effect of photocatalytic TiO2-coated orthodontic wire, 심은주, 전남대학교 대학원, 2006.2
본 발명의 목적은 스마트 폰, 키보드, 마우스, 버스 손잡이, 문 손잡이 등 사람 손을 많이 거치는 물건에 살균효과를 가진 투명성 필름을 부착함으로써 물건 표면에 있는 수많은 세균을 제거하여 보다 위생적으로 사용하는 것에 있다. 자외선에서 가시광선 영역의 빛을 받으면 촉매반응을 일으켜 살균작용을 일으키는 
를 활용하여 유연하고 접착성이 좋은 필름 표면에 코팅함으로써 현재 사용 중인 어떠한 물품에도 쉽게 부착하여 살균효과를 볼 수 있도록 하는 것이 최종 목표이다.
본 발명의 실시 예에 따라, 열경화성 고분자 폴리우레탄 필름에 
나노-졸 광촉매를 코팅하는 
코팅 제조 기술를 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 광촉매 
를 전구체인 티타늄에톡사이드용액(
) 일정량, 증류수 일정량, 질산(
) 일정량의 비율로 하여 
나노-졸 용액을 제조하는 기술을 포함 할 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시 예에 따라 폴리우레탄 고분자막의 보호피막을 형성하고자 하는 표면에 광촉매 
나노-졸 용액을 딥코팅하는 기술을 포함 할 수 있다.
본 발명의 실시 예의 코팅법을 이용해 만든 필름과 일반 필름에 대하여 배양된 세균을 도포한 후 형광등 아래에 30분간 방치한 뒤 필름에 존재하는 세균을 측정한 결과, 코팅막이 단시간에도 탁월한 살균효과를 보였음을 알 수 있었다. 이는 광촉매가 표면에 코팅되어 있어 기존의 고분자 형성 시 광촉매를 첨가한 제품보다 접촉 면적이 크기 때문으로 생각된다.
이 발명을 통해서 코팅이 된 PU 필름을 생산한다면 필름 특유의 유연성 및 전기특성과 결합되어 휴대전화 액정 필름, 키보드 G 전자기기, 버스 손잡이 등 손이 자주 닿는 다양한 곳에 부착하여 사용하는 살균 필름을 제조할 수 있다. 또한 코팅 기술을 응용하여 PU 필름 외에도 다른 고분자 필름에 코팅하여 다양한 물성의 고분자 필름을 만들 수 있을 것이다.
도 1은 
광촉매 코팅이 이루어진 PU 필름지를 사용하는 메커니즘을 나타낸 전개도이다.
도 2는
광촉매를 PU 필름지에 코팅하는 과정을 나타낸 전개도이다.
도 3은
의 살균 원리를 나타낸 그림이다.
도 4는 제조 완료된
의 광촉매이다.
도 5는 딥코팅 과정을 나타내는 그림이다.
도 6은 일반 필름에서 검출된 세균 사진이다.
도 7은
광촉매로 코팅된 필름에서 검출된 세균 사진이다.
도 8은
광촉매로 코팅된 PU 필름을 심에 감은 사진이다.
도 9는
광촉매로 코팅된 PU 필름의 외관을 확대한 단면도이다.
도 2는
도 3은
도 4는 제조 완료된
도 5는 딥코팅 과정을 나타내는 그림이다.
도 6은 일반 필름에서 검출된 세균 사진이다.
도 7은
도 8은
도 9는
도 1 및 도 2는 본 발명의 기술과 기능적 발생 메커니즘에 관한 도면이다. 도 1은 
광촉매 코팅이 이루어진 PU 필름지를 사용하는 메커니즘을 나타낸 전개도이고, 도 2는 
광촉매를 PU 필름지에 코팅하는 과정을 나타낸 전개도이다. 도 1 및 2에 따르면, 고분자 폴리우레탄 필름에 접착을 형성하고자 하는 특정부분을 제외한 나머지 부분에 보호피막을 형성하기 위해 광촉매 
나노-졸 용액을 딥 코팅하는 기술, 광촉매 
를 전구체인 티타늄에톡사이드용액(
), 증류수, 질산(
) 의 비율을 약 12 : 16.5 : 1 로 하여 
나노-졸 용액을 제조하는 기술, 폴리우레탄 필름의 전 표면을 건조시키기 위해 고온의 오븐에서 보호피막을 일정 소성온도에서 약 하루동안 소성하는 기술을 포함할 수 있다.
광촉매 
를 전구체인 티타늄에톡사이드용액, 증류수, 질산의 비율을 12 : 16.5 : 1로 하여 
나노-졸 용액을 제조하는 기술은 산화티타늄 나노-졸용액을 제작하기 위해 티타늄에톡사이드(
)원료의 일정량과 증류수(
) 일정량, 질산(
) 일정량을 시약으로 준비한다. 일정한 온도에서 박막 제조 반응을 일으켜야 하기 때문에 가열 교반기를 이용한다. 이 용액을 30 내지 50℃의 온도에서 20 내지 24시간 동안 교반을 한 후 메탄올에 묽혀서 코팅 용액을 제조한다. 도 5는 위의 실시예에 따라 형성된 코팅 용액의 사진이다.
고분자 폴리우레탄 필름에 접착을 형성하고자 하는 특정부분을 제외한 나머지 부분에 보호피막을 형성하기 위해 광촉매 
나노-졸 용액을 딥 코팅하는 기술은 재료를 코팅액에 담궈서 코팅하는 방법으로, 표면이 균일하게 코팅할 수 있고 코팅액의 손실이 적으며, 소규모 코팅에 적합한 방법이다. 딥 코팅에 사용하는 기계는 PTL-AADC를 사용하고, 도 6과 같이 Dipping(S300)을 한 후 다시 빼서, 표면의 층을 형성 하고(S310), 용액 증발의 단계(S320)를 거쳐 딥코팅을 완료한다.
폴리우레탄 필름의 전 표면을 건조시키기 위해 고온의 오븐에서 보호피막을 일정 소성온도에서 일정 시간동안 소성하는 기술은 높은 질의 PU 필름지가 나오기 전, 모든 표면에 안정적으로 흡착할 수 있도록 일정한 고온인 60 내지 90℃아래에서 18 내지 24시간 건조를 시켜주는 과정이다. 일정한 온도를 유지하며 건조시켜야 하기 때문에 전문적인 연구 기기를 사용하는 것을 최선으로 한다.
S100 : 
코팅 필름지 제조 과정 1
S110 :
코팅 필름지 제조 과정 2
S120 :
코팅 필름지 제조 과정 3
S200 :
코팅 필름지의 사용 방법 1
S210 :
코팅 필름지의 사용 방법 2
S220 :
코팅 필름지의 사용 방법 3
S230 :
코팅 필름지의 사용 방법 4
S240 :
코팅 필름지의 사용 방법 5
S300 : 딥코팅 과정의 dipping 과정
S310 : 딥코팅 과정의 층 형성 과정
S320 : 딥코팅 과정의 용액 증발의 과정
S400 :
코팅면
S410 : 폴리우레탄(PU)
S110 :
S120 :
S200 :
S210 :
S220 :
S230 :
S240 :
S300 : 딥코팅 과정의 dipping 과정
S310 : 딥코팅 과정의 층 형성 과정
S320 : 딥코팅 과정의 용액 증발의 과정
S400 :
S410 : 폴리우레탄(PU)
Claims (4)
- 열경화성 고분자 폴리우레탄 필름에나노-졸 광촉매를 코팅하는 코팅 제조 기술.
- 제 1항에 있어서,
고분자 폴리우레탄 필름에 접착을 형성하고자 하는 특정부분을 제외한 나머지 부분에 보호피막을 형성하기 위해 광촉매나노-졸 용액을 딥 코팅하는 코팅 제조 기술.
- 제 1항에 있어서,
광촉매를 전구체인 티타늄에톡사이드용액, 증류수, 질산을 12 : 16.5 : 1의 비율로 하여
나노-졸 용액을 제조하는 코팅 제조 기술.
- 제 1항에 있어서,
폴리우레탄 필름의 전 표면을 건조시키기 위해 고온의 오븐에서 보호피막을 일정 소성온도에서 일정 시간동안 소성하는 코팅 제조 기술.
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| KR1020190092538A KR20210014445A (ko) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 폴리우레탄(PU)필름에 TiO2 나노-졸 광촉매를 코팅하는 제조 기술을 이용한 다목적 살균 필름지 |
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| KR20210014445A true KR20210014445A (ko) | 2021-02-09 |
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| KR (1) | KR20210014445A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230066971A (ko) | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 부산대학교 산학협력단 | 나노 구조 및 광촉매 항균 항바이러스 필름 및 이의 제조 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100364729B1 (ko) | 2000-01-19 | 2002-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 고분자 지지체상 이산화티타늄 광촉매 박막의 제조방법 |
| KR100566017B1 (ko) | 2003-11-25 | 2006-03-31 | (주)나노하이브리드 | 항균 ＴｉＯ2 나노졸 용액 및 그의 제조 방법 |
| KR101663371B1 (ko) | 2014-09-03 | 2016-10-06 | 전북대학교산학협력단 | TiO2의 광촉매 반응을 이용한 모자 살균기 |
-
2019
- 2019-07-30 KR KR1020190092538A patent/KR20210014445A/ko unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100364729B1 (ko) | 2000-01-19 | 2002-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 고분자 지지체상 이산화티타늄 광촉매 박막의 제조방법 |
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| KR101663371B1 (ko) | 2014-09-03 | 2016-10-06 | 전북대학교산학협력단 | TiO2의 광촉매 반응을 이용한 모자 살균기 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
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| Bacterial Distribution and Antimicrobial Resistance Pattern of PC Room(Internet Cafe) in Seoul, Korea 윤지희, Korean Journal of Microbiology 41(3), 2005.9 |
| Effect of Rutile Structure on TiO2 Photocatalytic Activity Seung-Min Kim, 2005.8 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230066971A (ko) | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 부산대학교 산학협력단 | 나노 구조 및 광촉매 항균 항바이러스 필름 및 이의 제조 방법 |
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