KR20220056405A - 기능성 보드 - Google Patents

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KR20220056405A
KR20220056405A KR1020200140958A KR20200140958A KR20220056405A KR 20220056405 A KR20220056405 A KR 20220056405A KR 1020200140958 A KR1020200140958 A KR 1020200140958A KR 20200140958 A KR20200140958 A KR 20200140958A KR 20220056405 A KR20220056405 A KR 20220056405A
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photocatalyst
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KR1020200140958A
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김하나
이동일
옥현근
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(주)엘엑스하우시스
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    • E04—BUILDING
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • B01J35/004—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties

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Abstract

본 발명에 따른 기능성 보드는 다공성 무기 보드 및 상기 다공성 무기 보드 일면에 기능성 시트가 적층되고, 상기 기능성 시트는 하부 기재층의 일면 상에 광촉매층 및 상부 기재층을 순차적으로 포함하며, 상기 광촉매층은 활성탄 및 가시광 활성 광촉매재를 포함하는 것으로, 피착제에 부착되어 실내 공기 중의 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질을 분해하고, 탈취 기능을 구현할 수 있다.

Description

기능성 보드 {Functional Board}
본 발명은 기능성 보드에 관한 것이다.
기존의 건축 인테리어 마감 자재인 인테리어 보드는 규산칼슘 보드, 마그네슘 보드, CFC (Cellulose Fiber Reinforced Cements) 보드, MDF(Medium Density Fiberboard), HDF (High Density Fiberboard), 질석 보드 등의 무기질 보드에 다양한 색상과 질감의 인테리어 필름을 접착하여 추가 마감 시공이 필요 없는 친환경, 준불연 성능을 갖는 것으로, 인테리어 마감재인 이상 디자인적 요소를 부각하는 데 중점을 두었다. 하지만, 현대사회에 이르러 대기오염이 심각해지고 있고, 더불어 최근 전염성이 높은 바이러스가 출현함에 따라 실내 공간에 머무르는 시간이 증가하게 되었다. 이에 따라, 실내 공기의 품질 개선이 가능한 기능성 보드에 대한 요구가 대두되고 있다.
한편, 실내 공기를 쾌적하게 하는 데에 있어서, 탈취 성능이 매우 중요하다. 종래, 탈취 성능은 유해 가스 등을 활성탄과 같이 흡착성을 갖는 물질에 흡착시키는 방식을 이용하였는데, 이 경우, 어느 정도 시간이 지나면 활성탄이 포화됨에 따라 더 이상 흡착성을 발휘하지 못하는 문제점이 발생한다. 이 때, 탈취 성능을 갖는 것이 공기청정기나 에어컨용 필터인 경우, 필터를 교체함으로써 이러한 문제를 손쉽게 해결할 수 있다. 그러나, 탈취 성능을 갖는 것이 실내 인테리어에 사용되는 마감재인 경우, 외관의 심미성 및 시공 용이성을 고려했을 때, 마감재 자체를 교체하는 데에는 다소 어려움이 따른다. 따라서, 재생이 가능한 탈취 보드가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피착제에 부착되어 실내 공기 중의 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질을 분해하고, 탈취 기능을 가지는 기능성 보드를 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 실시예는 기능성 보드를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 구현예에서 따른 기능성 보드의 단면을 모식적으로 나타낸 것이다.
일 구체예에서, 본 발명에 따른 기능성 보드는 다공성 무기 보드(100) 및 상기 다공성 무기 보드(100)의 일면에 기능성 시트(200)가 적층된 것으로, 실내용 인테리어 마감재로 사용될 수 있다.
통상적으로, 시트나 필름을 시공 시에 직접 벽에 부착하게 되는데, 이러한 시트나 필름은 얇기 때문에 평활도의 문제라던지 현장에서 접착제를 사용하게 될 때 이물이 부착되는 문제 등 시공상 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기능성 보드를 이용하면, 시공시 벽면에 시트나 필름을 직접 부착하지 않고 다공성 무기 보드에 시트나 필름이 이미 부착된 보드를 이용함으로써, 실내 벽체 마감용으로 손쉽게 적용할 수 있어서 시공이 용이하고, 다양한 굴곡으로의 적용이 용이하며, 현장에서 재단이 가능한 이점을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 기능성 보드는 무기 보드 상에 일반 인테리어용 시트나 필름이 아닌 기능성 시트를 포함함으로써, 탈취 성능도 구현할 수 있다.
다공성 무기 보드(100)
상기 다공성 무기 보드(100)는 친환경 소재이자 불연 소재로서, 이를 포함하는 본 발명의 인테리어 보드는 친환경성 및 우수한 불연성능을 가질 수 있다.
상기 다공성 무기 보드(100)는 다공성 물질로서 공극을 포함한다. 상기 다공성 무기 보드(100)의 공극률은 30 내지 90% 일 수 있고, 예를 들어, 60 내지 62% 일 수 있다. 이와 같이, 다공성 무기 보드(100) 표면에 미세한 기공을 가짐으로써, 탈취 성능뿐 아니라, 흡·방습량이 우수하여 우수한 조습 성능을 발휘할 수 있다. 특히, 기존과 달리, 본 발명에 따른 기능성 보드는 다공성 무기 보드 상에 기존의 PVC 필름 등의 인테리어용 시트나 필름이 아닌 하기의 기능성 시트를 포함함으로써, 기체 및 수분 입자가 기능성 시트를 통과하기에 용이하므로, 다공성 무기 보드의 조습 성능을 충분히 발휘할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 무기 보드(10)는 규산칼슘 보드, 마그네슘 보드 또는 질석 보드일 수 있다. 바람직하게는, 상기 다공성 무기 보드(10)는 보드는 편마 처리되거나, 또는 편마 처리되지 않은 규산칼슘 보드일 수 있다. 하나의 예시에서, 다공성 무기 보드(10) 두께는 1 mm 내지 10 mm 일 수 있으나, 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 다양한 두께의 다공성 무기 보드를 사용할 수 있다.
기능성 시트(200)
본 발명에 따른 기능성 시트는 하부 기재층(10)의 일면 상에 광촉매층(20) 및 상부 기재층(30)을 순차적으로 포함하고, 상기 광촉매층(20)은 활성탄 및 가시광 활성 광촉매재를 포함할 수 있다.
하부 기재층(10) 및 상부 기재층(30)
하부 기재층(10)과 상부 기재층(30)은 각각 다공성 기재를 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니나, 하부 기재층(10)은 부직포, 직포, 종이, 발포체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
상기 다공성 기재의 기공률은 50 % 내지 80 %일 수 있다. 상기 기공률을 갖는 다공성 기재는 적절한 함량의 활성탄을 담지할 수도 있고, 구조적인 강도를 유지할 수 있다.
하나의 예시에서, 하부 기재층(10)과 상부 기재층(30)은 각각 부직포층을 포함할 수 있다. 상기 부직포층은 부직포로 구성되는 층일 수 있고, 상기 부직포를 형성하는데 사용되는 섬유 형성 수지는 하기 나열된 것에 제한되는 것은 아니나, 유기 섬유 또는 무기 섬유로부터 형성된 섬유일 수 있고, 예를 들어, 폴리프로필렌계 수지, 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 또는 폴리올레핀계 수지로부터 형성된 섬유일 수 있다. 부직포층은 습식 (단섬유) 부직포를 이용할 수도 있으나, 재시공시 박리를 방지하기 위하여 건식 (장섬유) 부직포를 이용하는 것이 바람직하다.
더욱 자세하게는, 상기 하부 기재층(10)은 10 g/m2 내지 500 g/m2 의 평량, 즉 단위면적당 중량을 갖는 부직포층을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 예시에서, 하부 기재층(10)의 평량은 상부 기재층(30)의 평량의 1배를 초과하는 범위를 만족할 수 있으며, 더욱 자세하게는, 1.1배 이상, 1.2배 이상, 1.3배 이상, 1.4배 이상, 1.5배 이상, 1.6 배 이상, 1.65배 이상, 1.7배 이상, 또는 1.75배 이상의 범위를 만족할 수 있다. 즉, 하부 기재층(10)은 상부 기재층(30)보다 더욱 많은 평량을 가져 상부 기재층(30)보다 치밀한 부직포층으로 구성됨으로써, 우수한 접착성을 확보할 뿐만 아니라 시트 형태를 유지시켜 우수한 내구성을 도모할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 하부 기재층(10)의 이면에는 점착제층(40)을 형성시키는 데, 이 때 점착제층(40)을 형성하는 조성물이 하부 기재층(10) 내에 침투되어 하부 기재층(10)의 일면에 코팅된 활성탄의 기공을 막아 탈취 성능이 저하되는 현상을 억제할 수 있다.
한편, 상부 기재층(30)은 10 g/m2 내지 500 g/m2 의 평량, 즉 단위면적당 중량을 갖는 부직포층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 기능성 시트는 외부로부터 광원에 의하여 광촉매층이 광활성 반응을 일으킴으로써 항균성을 나타내는 것으로, 광원은 상부 기재층(30)을 투과하여 광촉매층에 도달할 수 있어야 한다. 따라서, 상기 언급한 바와 같이, 하부 기재층(10) 대비 적은 평량의 부직포층을 이용하여, 광 투과성 및 통기성을 확보하여 보다 우수한 항균 성능을 발휘할 수 있다.
하나의 예시에서, 하부 기재층(10)의 두께는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있고, 상부 기재층(30)의 두께는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써, 기능성 시트의 두께가 지나치게 두꺼워 지지 않을 수 있다. 또한, 하나의 예시에서, 하부 기재층(10)의 두께는 상부 기재층(30)의 두께의 1배 이상 또는 초과하는 범위를 만족할 수 있다. 즉, 하부 기재층(10)은 상부 기재층(30)보다 더 두껍게 형성함으로써, 후술할 점착제층(40)과의 점착력 및 형태 유지력을 확보하여, 우수한 내구성을 가질 수 있다.
광촉매층(20)
광촉매층(20)은 활성탄 및 가시광 활성 광촉매재를 포함하는 것으로, 실내 공기 중의 유해 물질을 제거하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 다른 광촉매층(20)은 활성탄과 가시광 활성 광촉매재를 모두 포함함으로써, 유해물질의 흡착뿐 아니라 광촉매 조성물을 통해 유해물질을 근본적으로 분해함으로써 유해물질을 제거할 수 있으며, 나아가 실내 형광등을 광원으로 사용함으로써 광촉매 조성물의 적용범위를 확장할 수 있다. 또한 기존의 탈취 필터들이 일정 기간 사용 후 유해물질 포집 소재(예컨대 활성탄) 등을 교체하여야 하는 반면, 본 발명의 기능성 시트는 이러한 교체 없이 가시광을 이용하여 탈취 능력을 재생함으로써 반영구적인 사용이 가능하다.
하나의 예시에서, 광촉매층(20)의 두께는 100 내지 800 ㎛일 수 있고, 일 예로서, 200 내지 700 ㎛, 또는 300 내지 500 ㎛일 수 있다. 광촉매층(20)은 상기 범위의 두께를 가짐으로써, 공기청정, 탈취, 또는 항균성을 충분히 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 광촉매층(20)은 상기 하부 기재층(10) 상에 코팅되어 형성된 것으로, 활성탄 또는 가시광 활성 광촉매재는 하부 기재층(10)의 표면 또는 내부에 코팅될 수 있다. 즉, 활성탄 또는 가시광활성 광촉매재는 하부 기재층(10)의 표면에 부착되거나 하부 기재층(10)의 내부에 함침될 수 있다. 코팅은 공지된 방법에 따라 형성될 수 있는데, 예를 들어, 하부 기재층(10)에 가시광 활성 광촉매재를 함유하는 조성물을 스프레이법에 의하여 분사하거나, 하부 기재층(10)을 상기 조성물에 침지한 후 건조시키는 방법을 이용할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 광촉매층(20)은 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄을 포함할 수 있다. 자세하게는, 가시광 활성 촉매재 입자가 아일랜드상으로 활성탄 입자의 표면에 코팅될 수 있다.
하나의 예시에서, 광촉매층(20)은 활성탄 100 중량부 대비 가시광 활성 광촉매재를 1 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 자세하게는, 광촉매층(20)은 활성탄 100 중량부 대비 가시광 활성 광촉매재를 1.5 중량부 이상, 2 중량부 이상, 또는 3 중량부 이상으로 포함할 수 있고, 19 중량부 이하, 17 중량부 이하, 15 중량부 이하, 13 중량부 이하, 11 중량부 이하, 10 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 또는 5 중량부 이하로 포함할 수 있다. 상기 가시광 활성 촉매를 함량 범위로 포함함으로써 가시광 활성 광촉매재가 활성탄에 코팅되어 광촉매층의 가시광 활성 광촉매재 탈리 현상을 억제할 수 있고, 더불어, 가시광 활성 광촉매재에 의해 덮이는 활성탄의 기공이 거의 덮이지 않아 우수한 흡착량을 유지할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광촉매층(20)은 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄을 50 g/m2 내지 500 g/m2으로 포함할 수 있다.
상기 활성탄(activated carbon)은 미세 공극을 포함하는 다공성 탄소 물질로서 매우 높은 흡착성을 갖는 것으로, 흡착제로서 흡착가능한 기공을 통해 유해 가스를 제거하는 역할을 수행할 수 있다. 활성탄의 구조는 제한되지 않으나, 하나의 예시로서, 활성탄은 펠렛형일 수 있고, 콜게이트형일 수도 있다. 활성탄은 입자 형태일 수 있으며, 활성탄 입자의 평균 입경(partice diameter)는 250 ㎛ 내지 600 ㎛ 일 수 있다. 상기 입자의 평균입경은 입도분석기로 측정하여 얻어질 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매재는 380 nm 내지 780 nm 파장범위의 가시광선에 대하여 활성을 가질 수 있고, 예를 들어, 대략 400 nm 파장의 가시광선에 대하여 약 20 %의 흡광도를 나타낼 수 있고, 대략 500nm 파장의 가시광선에 대하여 약 10 %의 흡광도를 나타낼 수 있다. 즉, 가시광 활성 광촉매재는 가시광을 흡수하여 얻은 에너지로부터 생성된 전자와 정공이 퍼옥사이드 음이온, 또는 하이드록시 라디칼 등을 생성함으로써 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 분해하여 공기청정, 탈취 작용을 할 수 있는 물질일 수 있다.
종래에, 광촉매재로 산화티탄과 같이 자외선 활성 광촉매가 주로 사용되고 있었으며, 이러한 자외선 활성 광촉매의 경우 실내 광원에 의해서는 광촉매의 효율이 매우 낮아 별도의 자외선을 조사하는 광원 공급장치를 필요로 하였다. 그러나, 본 발명에 따른 광촉매층은 가시광 활성 광촉매재를 포함하여, 자외선뿐만 아니라 가시광선에 의해서도 광촉매재가 활성될 수 있는 가시광 활성 성능을 구현할 수 있게 되었다. 따라서, 본 발명에 따른 가시광 활성 광촉매재는 별도의 광원 공급장치 없이도, 실내에서 높은 수준의 광촉매 효율을 발휘할 수 있다.
구체적으로, 상기 가시광 활성 광촉매재는 가시광 활성부여 금속을 담지한 다공성 금속 산화물 입자를 포함하여, 가시광선에 대한 흡수율을 갖고, 실내 광원에서도 우수한 효율을 나타낼 수 있다. 가시광 활성부여 금속은 상기 다공성 금속 산화물에 광-증착법에 의해 담지될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 공지된 방법에 의하여 담지될 수 있다.
상기 가시광 활성부여 금속은 가시광선에 대한 활성을 부여하는 금속이면 제한없이 사용될 수 있고, 전이금속, 귀금속, 이들의 산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로서, 가시광 활성부여 금속은 텅스텐, 크롬, 바나듐, 몰리브데넘, 구리, 철, 코발트, 망간, 니켈, 백금, 금, 세륨, 카드늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 스트로니튬, 바륨 및 라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로는, 백금, 구리, 은, 아연, 팔라듐, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함함으로써, 우수한 가시광 활성 성능을 구현할 수 있다.
상기 다공성 금속 산화물은 담지체로서 예를 들어, 졸겔법이나 수열 합성법 등에 의해 구형, 판형 또는 침형의 입자로 형성될 수 있으며, 산화티탄, 산화텅스텐, 산화아연, 산화니오븀 및 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 가시광 활성부여 금속 및 다공성 금속 산화물은 각각 구형의 입자일 수 있고, 이에 따라, 가시광 활성 광촉매재 역시 입자 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 구형의 입자란 수학적으로 완전한 구의 형상을 갖는 입자를 의미하는 것이 아니라, 투영상이 원 또는 타원과 동일 또는 유사한 형상을 나타내는 입자를 의미할 수 있다. 또한, 가시광 활성 광촉매재는 구형의 다공성 금속 산화물 입자의 외표면 또는 내부 공극의 내표면에 구형의 가시광 활성부여 금속의 임자가 증착된 형상일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 가시광 활성부여 금속 입자의 평균 입경 (particle diameter)은 수 나노미터(㎚)로서, 예를 들어 약 3㎚ 내지 약 5㎚일 수 있다. 상기 가시광 활성부여 금속 입자의 입경은 상기 다공성 금속 산화물의 입경에 비해 매우 작으며, 상기 가시광 활성부여 금속 입자가 상기 범위의 입경을 가짐으로써 상기 다공성 금속 산화물 입자의 표면에 적절한 함량으로 광-증착되어 우수한 광촉매 활성을 나타낼 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 금속 산화물의 평균 입경은 약 30 nm 내지 1000 nm일 수 있다.
하나의 예시에서, 가시광 활성 광촉매 입자의 평균 입경 (particle diameter)은 약 1 ㎛ 이하이고, 구체적으로, 약 0.4 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 0.6 ㎛ 내지 약 0.7 ㎛일 수 있다. 가시광 활성 광촉매 입자의 입경이 상기 범위를 만족함으로써, 하부 기재층(10)의 표면에 대한 높은 부착성 균일한 분산성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 가시광 활성 광촉매 입자가 상기 범위의 입경을 가짐으로써 가시광선에 대한 노출 면적을 확보하여 충분한 공기 청정 및 향균 기능을 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 가시광 활성 부여 금속의 함량은 가시광 활성 광촉매재 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 가시광 활성부여 금속과 다공성 금속 산화물을 상기 함량으로 포함함으로써, 다공성 금속 산화물이 가시광선에 의해 전자와 정공을 충분히 생성하면서도 가시광 활성 부여 금속이 생성된 전자와 정공의 재결합을 충분히 방지하여 광촉매 활성 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 금속 산화물은 약 5 부피% 내지 50 부피%의 기공도를 가질 수 있고, 약 50 m2/g 내지 500 m2/g의 비표면적을 가질 수 있다. 다공성 금속 산화물이 상기 범위의 기공도 및 비표면적을 가질 경우, 광촉매재가 광원에 효과적으로 노출될 수 있으면서, 기공률을 적절한 수준으로 형성하여 가시광 활성 부여 금속 입자를 충분히 담지할 수 있다.
예를 들어, 상기 가시광 활성 광촉매재는 산화텅스텐 및 산화텅스텐 표면에 형성된 백금입자를 포함하는 광촉매재일 수 있고, 자세하게는 산화텅스텐을 90 중량% 내지 99.9 중량%로 포함하고, 백금 입자를 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.
한편, 촉매재를 활성탄에 코팅시키기 위하여 바인더 물질을 사용하는 것이 일반적인 것이나, 바인더 물질은 기재의 공극을 막거나 광촉매재의 표면에 부착되어 광촉매재의 광에 대한 표면 활성을 저하시키는 문제를 유발시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 광촉매층(20)은 별도의 바인더 물질을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 광촉매층(20) 내에서 가시광 활성 광촉매재를 별도의 바인더 없이 활성탄의 표면에 코팅시키고 이에 따라, 광촉매재의 광에 대한 표면적이 감소되는 않으므로 제품의 수명을 연장할 수 있다.
이와 동시에, 상기 가시광 활성 광촉매재는 수계 용매를 이용한 조성물로부터 형성되기 때문에, 광촉매재의 표면 활성 저하를 효과적으로 방지하여 제품의 수명을 연장시킬 수 있고, 광촉매재와 용매 사이의 반응을 방지할 수 있으므로 장기간 균일한 성능, 우수한 저장안정성을 구현할 수 있는 이점이 있다.
상기 광촉매층(20)은 하부 기재층(10)과 상부 기재층(30)의 사이에 각각 별도의 접착층(미도시)을 통해 부착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기능성 시트는 하부 기재층(10)/접착층/광촉매층/접착층/상부 기재층(30)을 순차적으로 포함할 수 있다. 이와 같이 접착층들을 매개로 광촉매층(20)이 하부 기재층(10)과 상부 기재층(30) 사이에 적층되어, 일체의 기능성 시트가 형성될 수 있다. 이 때, 접착층을 일는 접착제의 종류는 제한되는 것이 아니며 공지된 접착제를 이용할 수 있고, 일 예로서, 핫멜트 접착제를 이용할 수 있다.
다른 구체예에서, 본 발명에 따른 기능성 보드는 접착층(300)을 더 포함할 수 있고, 다공성 무기 보드(100)와 기능성 시트(200)는 접착층(300)을 통해 부착될 수 있다
접착층(300)
하나의 예시에서, 접착층(300)은 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 무용제 경화성 수지 접착제일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제는 우레탄 반응으로 경화하는 폴리우레탄 활성 접착제(polyurethane reactive adhesives)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제는 습기 경화형 접착제, 열 경화형 접착제를 모두 사용할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 무용제 핫멜트 접착제를 사용할 수 있다. 핫멜트 접착제는 급속 결합이 가능할 뿐 아니라 독성 및 휘발성 유기화합물(VOC)을 함유하지 않아 친환경성이 우수하다.
또한, 상기 접착제는 습기 경화형 핫멜트 접착제일 수 있다. 상기 습기 경화형 핫멜트 접착제는 습기 경화형 폴리우레탄계 핫멜트 접착제, 습기 경화형 에폭시계 핫멜트 접착제 등이 있으며, 바람직하게는 습기 경화형 핫멜트 폴리우레탄 접착제일 수 있다. 습기 경화형 핫멜트 폴리우레탄 접착제는 가열 및 냉각을 통해 접착성을 나타낼 수 있으므로 가공 용이성이 우수하고, 말단에 -NCO기를 함유하므로 냉각 및 물리적으로 경화된 후에 접착체 층의 -NCO기가 공기 중의 습기와 만나 반응하거나 결합표면의 활성수소 화합물과 반응하여 물리적 경화층 시스템 내에서 화학적으로 가교됨으로서 접착층에 개선된 접착력, 내수 및 내용제성 등을 부여한다.
본 발명의 인테리어 보드는 TVOC가 0.2 mg/m2·h 이하의 친환경성을 만족하고, KS F ISO 1182:2009 인증 기준의 불연 등급 이상 또는 KS F ISO 5660-1:2008 인증 기준의 준불연 등급 이상을 만족할 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 보드의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 기능성 보드의 제조방법은 다공성 무기 보드를 마련하는 단계, 기능성 시트를 마련하는 단계, 및 상기 다공성 무기 보드 상에 기능성 시트를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 기능성 시트를 마련하는 단계는 하부 기재층의 상부면에 가시광 활성 광촉매재 입자가 표면에 코팅된 활성탄 입자를 스캐터링 하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 하부 기재층과 광촉매층 사이 및/또는 광촉매층과 상부 기재층 사이에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 다공성 무기 보드 상에 기능성 시트를 적층함에 있어서, 별도의 접착층을 다공성 무기 보드 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 접착층과 기능성 시트의 하부면과 접착됨으로써 본 발명에 따른 기능성 보드를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 기능성 보드는 피착제에 부착되어 실내 공기 중의 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질을 분해하고, 탈취 기능을 구현할 수 있다.
그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 보드를 도시한 것이다.
도 2는 실험예 1에 따른 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실험예들; Examples]
97.5 중량%의 물에 2.5 중량%의 산화텅스텐(WO3) 입자가 분산된 가시광 활성 광촉매 조성물을 제조하였다. 이때, 산화텅스텐(WO3) 입자는 입경은 약 600 nm이었다. 산화텅스텐 입자 분산 용액에 염화 백금산(H2PtCl6) 수용액인 담지 원료를 혼합하였다. 이어서, 가시광 조사 장치를 이용하여 가시광선 광에너지를 일정시간 조사하여 1차 광반응을 수행하였고, 이어서, 2분 가량 가시광 조사를 차단하고 메탄올을 첨가한 뒤 상기 1차 광반응과 동일한 조사 장치를 이용하여 가시광선 광에너지를 일정시간 동안 조사하여 2차 광반응을 수행함으로써 백금 입자를 산화텅스텐 입자에 담지시켜 Pt-WO3 가시광 활성 광촉매재 입자를 제조하였다.
90 중량%의 물에 상기 가시광 활성 촉매재 Pt-WO3 10 중량%를 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이 때, 250㎛~600 ㎛ 크기를 갖는 파쇄 활성탄을 준비하여 회전하는 챔버 내부에 넣고, 상기 활성탄 100 중량부 대비 Pt-WO3 가 3 중량부가 되도록 챔버 중앙부의 스프레이 노즐을 이용하여 스프레이 코팅하였다. 챔버 내부에서 코팅 및 건조가 동시에 진행되며, 코팅 및 건조가 종료된 후 가시광 활성 촉매 가시광 활성 광촉매재 Pt-WO3 입자가 아일랜드 형상으로 표면에 코팅된 활성탄 입자를 제조하였다.
실시예
70 g/m2 평량 및 200 ㎛ 두께를 갖는 폴리프로필렌(PP)계 하부 부직포를 준비하였다. 상기 하부 부직포의 상부면에 핫멜트를 도포하고, 그 위에 상기 제조예 1에 따른 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄 입자를 스캐터링하여, 약 400 ㎛ 두께를 갖는 광촉매층을 형성하였다. 이 때, 광촉매층, 즉, 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄 입자는 60 g/m2 가 되도록 하였다. 다음으로, 가시광 활성 광촉매가 코팅된 활성탄의 상부에 핫멜트를 도포하고, 40 g/m2 평량 및 200 ㎛ 두께를 갖는 폴리프로필렌(PP)계 상부 부직포를 열압착 방식으로 합지하였다.
다음으로, 6 mm 두께의 규산칼슘 보드 상에 습기 경화형 핫멜트 폴리우레탄 접착제를 50 내지 80 g/m2으로 도포하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층과 하부 부직포의 이면을 접착시킴으로써, 규산칼슘 보드와 기능성 시트를 열압착 시키고 상온에서 3일 경화시켜 기능성 보드를 제조하였다.
비교예
제조예 1에 따른 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄 입자를 스캐터링 하여 광촉매층을 형성하는 대신, PVC 인테리어 필름을 이용한 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 인테리어용 보드를 제조하였다.
실험예 1
약 36 m3의 밀폐 공간의 내벽 및 외벽에 상기 실시예 및 비교예에 따른 보드 15 m2를 양면으로 부착하거나 어떠한 보드를 설치하지 않은 채, 0.09 ppm의 아세트알데히드 제거 성능을 평가하였다. 평가는 DNPH 카트리지 샘플링을 이용하여 채취한 후 액체 크로마토그래프(LC)로 분석하여 이루어졌다.
하기 표 1은 상기 실험예 1에 관한 것으로, 측정된 시간에 따른 아세트알데히드 가스 농도를 정리한 것이고, 도 2는 실험예 1에 따른 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
시간(분) 아세트알데히드 가스 농도 (ppm)
보드 미설치 실시예 비교예
0 0.089 0.089 0.089
10 0.089 0.038 0.129
40 0.088 0.011 0.154
70 0.087 0.004 0.170
실험예 2
상기 실시예 및 비교예에 따른 보드 및 규산칼슘 보드를 이용하여, KS F 2611에 따른 시험 규격에 따라 건축재료의 흡·방습성 시험방법 (습도 응답법)을 수행하였다.
하기 표 2는 상기 실험예 2에 따라 흡습량, 방습량, 및 흡·방습량의 차 측정된 시간에 따른 아세트알데히드 가스 농도를 정리한 것이고, 도 1은 실험예 1에 따른 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
흡습량 (g/m2) 방습량 (g/m2) 흡방습량의 차
규산칼슘 보드 25 22 3
실시예 22 17 5
비교예 5 4 1
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 다공성 무기 보드 및 상기 다공성 무기 보드 일면에 기능성 시트가 적층되고,
    상기 기능성 시트는 하부 기재층의 일면 상에 광촉매층 및 상부 기재층을 순차적으로 포함하며, 상기 광촉매층은 활성탄 및 가시광 활성 광촉매재를 포함하는 기능성 보드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    KS F 2611에 따른 흡·방습성 시험방법에 따라 흡습량이 15 g/m2 이상, 방습량이 10 g/m2 이상, 및 흡·방습량의 차이가 3 이상인 기능성 보드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 무기 보드는 규산칼슘 보드, 마그네슘 보드, 또는 질석 보드를포함하는 기능성 보드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 무기 보드는 편마 처리되거나 편마 처리되지 않은 규산칼슘 보드인 기능성 보드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 무기 보드의 공극률은 30 내지 90 %인 기능성 보드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 무기 보드의 두께는 1 mm 내지 10 mm 인 기능성 보드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 기재층 및 상기 상부 기재층은 각각 10 g/m2 내지 500 g/m2 의 평량을 갖는 부직포층을 포함하는 기능성 보드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 기재층의 평량은 상기 상부 기재층의 평량의 1배를 초과하는 범위를 만족하는 기능성 보드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시광 활성 광촉매재 및 활성탄은 입자이고, 상기 가시광 활성 광촉매재 입자가 상기 활성탄 입자의 표면에 코팅된 기능성 보드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성탄 100 중량부 대비 상기 가시광 활성 촉매재를 1 내지 20 중량부로 포함하는 기능성 보드.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광촉매층은 가시광 활성 광촉매재가 코팅된 활성탄을 50 g/m2 내지 500 g/m2으로 포함하는 기능성 보드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시광 활성 광촉매재는 가시광 활성부여 금속을 담지한 다공성 금속 산화물 입자를 포함하는 기능성 보드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가시광 활성 부여 금속은 텅스텐, 크롬, 바나듐, 몰리브데넘, 구리, 철, 코발트, 망간, 니켈, 백금, 금, 세륨, 카드늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 스트로니튬, 바륨 및 라듐으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 기능성 보드.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 다공성 금속 산화물은 산화티탄, 산화텅스텐, 산화아연, 산화니오븀 및 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 기능성 보드.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 다공성 금속 산화물 입자 100 중량부 대비 상기 가시광 활성 부여 금속을 0.001 내지 5 중량부로 포함하는 기능성 보드.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 무기 보드와 상기 기능성 시트는 접착층을 통해 부착되는 기능성 보드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착층은 습기 경화형 핫멜트 폴리우레탄 접착제를 포함하는 기능성 보드.
  18. 제 1 항에 따른 기능성 보드를 포함하는 인테리어 마감재.
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