KR20230012339A - 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균 성능이 우수하도록 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되되, 상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되되, 상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 항균 성능이 우수하도록 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
광촉매는 필요한 파장대의 빛을 흡수하여 화학적 반응이 일어나도록 도와주는 물질을 말하는데, 이러한 광촉매는 광조사 하에서 산소나 물 등을 산화제로 하여 유독성 물질을 이산화탄소와 물로 완벽하게 산화시킨다.
1980년대 후반부터 선진국에서는 고도 산화처리 기술의 일종인 광촉매를 이용한 광촉매 산화반응에 대한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 광촉매 산화반응은 주로 하이드록시 라디칼 및 수퍼옥사이드를 중간물질로 생성케 하여 오염물인 유기물을 산화처리한다. 광촉매 산화반응의 주요 장점은 과산화수소 및 오존 등의 산화제를 추가하지 않고 단순히 산소만을 공급하더라도 충분한 유기 오염물 처리효과를 얻을 수 있다는 것과, 유기 오염물 처리효과와 더불어 살균효과를 동시에 얻을 수 있다는 것이다.
광촉매는 오염물질을 분해하는 목적으로 다양한 산업분야에 응용되고 있으며, 일본에서는 광촉매를 적용한 제품을 제조하여 각종 유해 유기물질을 분해할 수 있는 여러가지 제품을 속속 개발하여 상용화 시켜가고 있다.
관련하여, 빛을 받아서 화학반응을 시키는 광촉매 도료가 있으며, 광촉매는 유해물질을 산화 분해하는 기능과, 표면에 젖어도 물방울을 만들지 않고 얇은 막으로 흡착하는 기능적 특성으로 인하여 셀프 클리닝의 효과가 있는 유리나 타일, 청소기, 공기청정기, 냉장고, 도로포장블록, 커튼, 벽지, 속옷, 인공관엽식물 등 다양한 제품에 적용되고 있다.
'대기정화가 가능한 하이드록시 아파타이트가 피복된 이산화티타늄을 포함하는 광촉매 도료 조성물, 이를 이용한 코팅방법과 그 코팅된 방법에 의해 제조된 콘크리트 제품(등록번호: 10-0929610)'에서는 하이드록시 아파타이트가 피복된 이산화티타늄, 아크릴 수지, 증점제, 분산제, 방부제 및 물로 구성되되, 하이드록시 아파타이트의 이산화티타늄 표면에 대한 피복율이 5 내지 36중량%인 기술을 개시하고 있다.
그러나 고분자 분해 성능이 높은 이산화티타늄에 하이드록시 아파타이트가 5 내지 36중량%로 밖에 피복되어 있기 때문에, 장시간 햇빛에 노출되었을 때 아크릴 수지 등이 쉽게 분해되어 버리는 문제점이 있다.
또한, 유기 오염물질 분해에 뛰어난 성능을 가지고 있는 광촉매로 만든 응용품은 빛이 없는 조건에서, 특히 실내와 같이 자외선이 풍부하지 못한 조건에서 특유의 오염물 분해성능을 발휘하지 못한다는 단점을 가지고 있어 항균 성능이 크게 감소한다는 단점이 있으므로, 이를 개선할 수 있는 새로운 기술개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 수계 바인더에 아파타이트를 이산화티타늄에 피복한 코어-쉘 광촉매를 포함함으로써 항균 성능이 우수한 수계 도료 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되되, 상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 특징으로 하는 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물을 제공한다. 여기서 피복된 아파타이트의 두께가 두꺼워지면, 광촉매 효과는 급격하게 떨어진다. 즉 아파타이트 코팅을 99% 이상 하여도 아파타이트 피막이 얇으면 광촉매 효과가 충분히 발휘할 수 있게 되는 것이다.
바람직하게는 상기 수계 바인더는 아크릴계, 에폭시계 및 우레탄계 중 하나 이상의 바인더로써, 상기 수계 바인더에 하이드록시기, 카르복실기, 아민기, 황산기, 인산기 또는 이들의 염 중에서 선택되는 1종 이상이 0.5 내지 10 몰% 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 염화칼슘(CaCl2) 및 Tris-HCl을 함유하는 완충용액에 이산화티타늄을 투입한 후 여과 및 건조하여 전처리 분말을 제조하고, 상기 전처리 분말을 칼슘 이온 전구체 용액, 포스페이트 이온 전구체 용액 중 하나 이상에 분산시킨 후 여과 및 건조함으로써, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매를 제조하는 단계; 및 수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 상기 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 수계 도료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 표면적에 대하여 전체 피복 영역이 99% 이상인 것을 특징으로 하는 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따르면, 가시광선과 자외선 영역의 경계선인 파장 395nm, 1W인 블랙라이트 램프로 10cm 거리에서 항균 측정 시 99.9% 살균될 수 있는 효과가 있다.
또한, 수계 바인더와 코어-쉘 구조의 이산화티타늄-아파타이트 광촉매를 복합화함으로써, 수계 바인더의 낮은 내수성을 보완하여 도료 후막의 균열을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 광촉매를 나타낸 예시도.
도 2는 실시 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 나타낸 사진.
도 3은 실시 예 2 및 비교 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 나타낸 사진.
도 4는 실시 예 1에 따른 항균 활성을 나타낸 시험성적서.
도 5는 실시 예 2 및 비교 예 2에 따른 항균 활성을 나타낸 시험성적서.
도 2는 실시 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 나타낸 사진.
도 3은 실시 예 2 및 비교 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 나타낸 사진.
도 4는 실시 예 1에 따른 항균 활성을 나타낸 시험성적서.
도 5는 실시 예 2 및 비교 예 2에 따른 항균 활성을 나타낸 시험성적서.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
단, 본 명세서에서 기재된 항균은 세균과 곰팡이를 포함하는 미생물에 저항하는 효능을 의미하며, 이때 저항은 균을 죽이는 살균과 균 발생을 억제함을 의미한다.
본 발명은 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물에 관한 것으로, 수계 바인더와, 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 광촉매를 예시도로 나타낸 도 1에서와 같이 이산화티타늄(100)이 코어로 배치되고, 이산화티타늄(100)의 외부에 아파타이트(200)가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조로 이루어진 복합체 형태의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되되, 아파타이트(200)는 이산화티타늄(100)의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 수계 바인더는 수계 도료 조성물의 베이스 수지가 되는 구성이다.
수계 바인더로는 아크릴계, 에폭시계 및 우레탄계 중 하나 이상의 바인더인 것이 바람직하다. 단, 수계 바인더는 상술한 종류 외에 수계 도료 조성물의 베이스 수지가 될 수 있는 물질이라면 다양하게 사용 가능하다.
수계 바인더에 하이드록시기, 카르복실기, 아민기, 황산기, 인산기 또는 이들의 염 중에서 선택되는 1종 이상의 친수성기가 0.5 내지 10 몰% 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 친수성기가 0.5 몰% 비율 미만으로 포함되면 광촉매의 분산이 균일하게 이루어질 수 없게 되며, 수계 바인더에 친수성기가 10 몰% 비율을 초과하면 도료 형태를 형성할 수 없는 단점이 있다.
본 발명에 있어서, 코어-쉘 구조의 광촉매는 수계 바인더에 항균 성능을 부여하면서 아파타이트(200) 피복을 통하여 이산화티타늄이 수계 바인더에 직접적인 접촉을 방지하여 수계 바인더의 분해를 억제하는 구성이다.
광촉매는 수계 바인더 100중량부에 대하여, 0.3 내지 20중량부 범위로 혼합될 수 있다. 광촉매가 0.3중량부 미만으로 혼합되면 수계 도료 내에서 광촉매 활성을 충분히 발현할 수 없다. 광촉매가 20중량부를 초과하면 경제성이 크게 떨어지며, 그 이하의 양을 첨가한 경우와 대비하여 오히려 물성 변형을 초래할 수 있다. 이에 따라 수계 바인더 100중량부에 대하여 광촉매는 0.3 내지 20중량부 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
이산화티타늄은 브루카이트(brookite), 아나타스(anatase) 및 루틸(rutile)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 결정구조를 가질 수 있다. 이러한 이산화티타늄은 평균 입경이 200 내지 400㎚인데, 이산화티타늄의 평균 입경이 200nm 미만이면 아파타이트를 이산화티타늄에 99% 이상인 범위의 피복률을 조절하기 쉽지 않으며, 또한, 원재료인 이산화티타늄의 가격이 급속하게 비싸진다. 이산화티타늄의 평균 입경이 400nm를 초과하면 이산화티타늄의 표면적이 너무 넓어 피복되는 아파타이트의 두께를 균일하게 만들어주기 어려운 문제점이 있다.
광촉매 활성을 나타내기 위해서는 이산화티타늄의 표면에 아파타이트가 대부분 덮여져 있으면서, 매우 얇은 아파타이트 피막이 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 99% 이상인 영역이 피복될 수 있다.
이산화티타늄에 피복되는 아파타이트는 Ca10(PO4)6X2의 분자식을 가지는 물질로써 치아 에나멜질의 95%, 뼈의 65%를 구성하고 있는 물질이다. 아파타이트가 치아 에나멜질의 95%, 뼈의 65%를 구성하고 있듯이 생체 친화성이 우수하여 미생물 흡착에 용이하게 때문에, 이산화티타늄의 코어 외부에 아파타이트를 쉘로 피복한 것이다.
특히 아파타이트가 이산화티타늄의 표면에 대한 피복 영역이 99% 미만이 되면 수계 도료 조성물 내에서 이산화티타늄과 수계 바인더가 접촉되는 면적이 넓어져 수계 바인더가 쉽게 분해되거나 물성이 쉽게 변해버리는 문제점이 있다. 바람직하게는 아파타이트의 피복 영역이 99% 이상이면서 매우 얇은 아파타이트로 피복되면 충분하다. 또한 99 내지 99.9% 범위일 수도 있다.
아파타이트가 이산화티타늄의 외부에 99% 이상인 피복 영역이 형성되도록 코팅됨에 따라 이산화티타늄과 수계 바인더를 물리적으로 분리시켜 수계 바인더의 분해를 최소화하여 열화 방지가 가능하도록 해준다. 또한 아파타이트는 각종 유기물이나 단백질을 흡착하는 성능이 뛰어나 세균 뿐만 아니라 암모니아, 황화수소 및 알데하이드류 등 각종 오염물질들을 광촉매의 표면으로 유도하여 수계 도료 조성물 내에서 광촉매 기능을 촉진시켜줄 수 있다.
한편, 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물은, 염화칼슘(CaCl2) 및 Tris-HCl을 함유하는 완충용액에 이산화티타늄을 담근 후 여과 및 건조하여 전처리 분말을 제조하고, 전처리 분말을 포스페이트 이온 전구체 용액에 분산시킨 후 여과 및 건조하여 이산화티타늄(100)이 코어로 배치되고, 이산화티타늄(100)의 외부에 아파타이트(200)가 99% 이상으로 피복되면서 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매를 제조하는 단계(S10)와, 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 수계 도료 조성물을 제조하는 단계(S20)를 통하여 제조될 수 있다.
상술한 방법에 따르면 먼저, 염화칼슘(CaCl2) 및 Tris-HCl을 함유하는 완충용액에 이산화티타늄을 투입한 후 여과 및 건조하여 전처리 분말을 제조하고, 전처리 분말을 칼슘 이온 전구체 용액, 포스페이트 이온 전구체 용액 중 하나 이상에 분산시킨 후 여과 및 건조하여, 이산화티타늄(100)이 코어로 배치되고, 이산화티타늄(100)의 외부에 아파타이트(200)가 99% 이상으로 피복되면서 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매를 제조한다. 피복된 아파타이트의 두께가 두꺼워지면 광촉매 효과가 급격히 떨어질 수 있으므로, 이를 유의하는 것이 바람직하다.
상세히, CaCl2 및 Tris-HCl 용액에 평균 입경이 200 내지 400nm인 이산화티타늄을 투입한다. 이어서 칼슘 이온 전구체 용액, 포스페이트 이온 전구체 용액 중 하나 이상에 투입 및 여과하여 세척한 후 120 내지 130℃ 조건의 드라이 오븐에서 건조시킴으로써 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 피복된 이산화티타늄-아파타이트 광촉매 복합체를 제조할 수 있게 된다.
본 단계에서는 칼슘 이온 전구체 용액, 포스페이트 이온 전구체 용액을 30 내지 50℃ 조건으로 하여, 이산화티타늄에 아파타이트를 피복할 수 있게 된다. 바람직하게는, 37℃에서 아파타이트의 피복이 효율적으로 이루어질 수 있다.
칼슘 이온 전구체는 질산칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 포스페이트 이온 전구체는 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨 및 제3인산칼륨으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택되는 것일 수 있다.
다음으로, 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 수계 도료 조성물을 제조한다(S20).
수계 바인더의 경우, 예컨대 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴 수지와 유화제를 20 내지 30℃에서 교반시켜 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 제조될 수 있는 수계 바인더에 광촉매를 투입하여 20 내지 30℃, 100 내지 1,000rpm으로 1 내지 10분 동안 교반하여 코어-쉘 구조의 이산화티타늄-아파타이트 광촉매가 수계 바인더에 분산된 상태의 수계 도료 조성물을 제조할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시 예 1>
1-1. 이산화티타늄-아파타이트 광촉매의 제조
평균 입경이 200 내지 400㎚인 이산화티타늄(율촌노테람(주)) 500g을 200mM CaCl2/tris-HCl(pH 7.0 내지 8.0, 용액 온도 30 내지 50℃) 용액 100㎖에 10 내지 30분간 담궜다. 이때 얻어진 전처리 분말을 여과하여 순수로 세척 후, 실온에서 건조하였다. 다음으로 120mM Na2HPO4 용액(용액 온도 30 내지 50℃) 300㎖에 1시간 동안 담그고 여과하여 순수로 세척 후, 120 내지 130℃인 dry oven에서 12시간 동안 건조하여 이산화티타늄-아파타이트 광촉매를 제조하였다.
1-2. 수계 바인더(아크릴 에멀젼 수지)의 제조
대한고분자(주)의 아크릴 수지(901N) 45중량부와 (주)태동씨엔에스 유화제(Hicolin) 2.5중량부, 동남화학(주)의 유화제(Monopol NFE40) 2.5중량부를 혼합하여, impeller형 날개를 장착한 excel auto homogenizer로 25℃에서 4,000rpm의 속도로 3분간 교반하여 아크릴 에멀젼 수지를 제조하였다.
1-3. 수계 도료 조성물의 제조
실시 예 1-2에서 제조된 아크릴 에멀젼 수지의 고형분 100중량부에 대하여 실시 예 1-1에서 제조된 이산화티타늄-아파타이트 광촉매 3중량부를 투입하여 excel auto homogenizer로 25℃에서 500rpm의 속도로 3분 간 교반하여 수계 도료 조성물을 제조하였다.
<실시 예 2>
2-1. 이산화티타늄-아파타이트 광촉매의 제조
평균 입경이 200 내지 400㎚인 이산화티타늄(율촌노테람(주)) 500g을 200mM CaCl2/tris-HCl(pH 7.0 내지 8.0, 용액 온도 30 내지 50℃) 용액 100㎖에 10 내지 30분간 담궜다. 이때 얻어진 전처리 분말을 여과하여 순수로 세척 후, 실온에서 건조하였다. 다음으로 120mM Na2HPO4 용액(용액 온도 30 내지 50℃) 300㎖에 1시간 동안 담그고 여과하여 순수로 세척 후, 120 내지 130℃인 dry oven에서 12시간 동안 건조하여 이산화티타늄-아파타이트 광촉매를 제조하였다.
2-2. 수계 바인더(아크릴 에멀젼 수지)의 제조
대한고분자(주)의 아크릴 수지(901N) 45중량부와 (주)태동씨엔에스 유화제(Hicolin) 2.5중량부, 동남화학(주)의 유화제(Monopol NFE40) 2.5중량부를 혼합하여, impeller형 날개를 장착한 excel auto homogenizer로 25℃에서 4,000rpm의 속도로 3분간 교반하여 아크릴 에멀젼 수지를 제조하였다.
2-3. 수계 도료 조성물의 제조
실시 예 2-2에서 제조된 아크릴 에멀젼 수지의 고형분 100중량부에 대하여 실시 예 2-1에서 제조된 이산화티타늄-아파타이트 광촉매 1중량부를 투입하여 excel auto homogenizer로 25℃에서 500rpm의 속도로 3분 간 교반하여 수계 도료 조성물을 제조하였다.
<비교 예 1>
1-1. 이산화티타늄-아파타이트 광촉매의 제조
평균 입경이 200 내지 400㎚인 이산화티타늄(율촌노테람(주)) 500g을 200mM CaCl2/tris-HCl(pH 7.0 내지 8.0, 용액 온도 30 내지 50℃) 용액 100㎖에 10 내지 30분간 담궜다. 이때 얻어진 전처리 분말을 여과하여 순수로 세척 후, 실온에서 건조하였다. 다음으로 120mM Na2HPO4 용액(용액 온도 30 내지 50℃) 300㎖에 1시간 동안 담그고 여과하여 순수로 세척 후, 120 내지 130℃인 dry oven에서 12시간 동안 건조하여 이산화티타늄-아파타이트 광촉매를 제조하였다.
1-2. 유성 아크릴 수지의 제조
자일렌 용매 100중량부에 2-hydroxy ethyl methacrylate 20중량부, methyl methacrylate 50중량부, methyl acrylate 25중량부 및 butyl acrylate 5중량부를 녹이고 AIBN 1중량부를 개시제로 하여, 60~70℃에서 8시간 동안 반응시켜 유성 아크릴 수지를 제조하였다.
1-3. 유성 아크릴 도료 조성물의 제조
비교 예 1-2에서 제조된 유성 아크릴 수지의 고형분 100중량부에 대하여 비교 예 1-1에서 제조된 이산화티타늄-아파타이트 광촉매 1중량부를 투입하여 excel auto homogenizer로 25℃에서 500rpm의 속도로 3분 간 교반하여 유성 아크릴 조성물을 제조하였다.
<시험 예 1>
본 시험 예에서는 실시 예 1, 2 및 비교 예 1에서 제조된 수계 도료 조성물과 유성 아크릴 조성물을 50mm×50mm(두께 0.2mm)의 양철판 위에 도포하고, 24시간 전배양액 0.4㎖를 시료 위에 올린 후 표준 필름을 덮고 24시간 동안 블랙라이트를 조사하여 항균 활성을 분석해 보았다.
관련하여, 도 2는 실시 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 사진으로 나타낸 것으로, 도 2를 참조하면 Control과, 대장균 접종 후 24시간이 경과된 Sample(실시 예 1) 사진임을 알 수 있다.
도 3은 실시 예 2 및 비교 예 1의 대장균에 대한 시험 결과를 사진으로 나타낸 것으로, 도 3을 참조하면 Control과, 대장균 접종 후 24시간이 경과된 Sample#2(실시 예 2), Sample#1(비교 예 1) 사진임을 알 수 있다.
도 4는 실시 예 1에 따른 항균 활성을 시험성적서로 나타낸 것이며, 도 5는 실시 예 2 및 비교 예 2에 따른 항균 활성을 시험성적서로 나타낸 것이다. 단, 실시 예 1은 도 4에서 Sample로 표기되고, 실시 예 2는 도 5에서 Sample#2로 표기되며, 비교 예 1은 도 5에서 Sample#1로 표기된다.
항균 활성치(log)는 log10(24시간 후 Control 균수)/(24시간 후 시료 균 수)로 계산되며, 항균 활성치가 2.0 이상이면 항균 효과가 있음을 의미한다. 또한 정균 감소율(%)은 항균력이 없는 대조군과 샘플을 비교하여 대조군에 비해 균의 성장이 몇 % 억제되었는가를 계산한 것으로, [(Control 배양 후 균 수)-(시료 배양 후 균 수)]/(Control 배양 후 균 수) × 100로 계산된다.
도 4를 참조하면, 실시 예 1에 따라 제조된 수계 도료 조성물에 있어서, 대장균(사용균주: Escherichia coli ATCC 8739)을 사용하여 초기농도가 상온을 유지하여 24시간 후 어느 정도 변화하였는지 확인할 수 있으며, 대장균이 99.9%의 감소율을 보였다.
도 5를 참조하면, 실시 예 2에 따라 제조된 수계 도료 조성물은 대장균(사용균주: Escherichia coli ATCC 8739)을 사용하여 초기농도가 상온을 유지하여 24시간 후 어느 정도 변화하였는지 확인할 수 있으며, 대장균이 88.4%의 감소율을 보임이 확인된다.
비교 예 1에 따라 제조된 유성 아크릴 조성물의 경우, 대장균 감소율이 46.0%에 불과한 것으로 확인되었다.
정리하면, 본 발명은 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되는데 특징이 있다.
특히 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 아파타이트의 피복 영역이 99% 이상이 되도록 함으로써 이산화티타늄이 수계 바인더와의 접촉을 최소화하여 수계 바인더의 분해를 억제하면서 유기물질이나 암모니아, 포름알데히드 등에 대한 광촉매 활성은 유지할 수 있는데 의미가 있다.
따라서 가시광선과 자외선 영역의 경계선인 파장 395nm, 1W인 블랙라이트 램프로 10cm 거리에서 조사하여 항균 측정 시 99.9% 살균될 수 있으며, 또한 수계 바인더와 코어-쉘 구조의 이산화티타늄-아파타이트 광촉매를 복합화함으로써, 수계 바인더의 낮은 내수성을 보완하여 도료 후막의 균열을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 이산화티타늄
200: 아파타이트
200: 아파타이트
Claims (3)
- 수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여,
이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 형성되되,
상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 특징으로 하는 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 수계 바인더는 아크릴계, 에폭시계 및 우레탄계 중 하나 이상의 바인더로써,
상기 수계 바인더에 하이드록시기, 카르복실기, 아민기, 황산기, 인산기 또는 이들의 염 중에서 선택되는 1종 이상이 0.5 내지 10 몰% 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물. - 염화칼슘(CaCl2) 및 Tris-HCl을 함유하는 완충용액에 이산화티타늄을 투입한 후 여과 및 건조하여 전처리 분말을 제조하고, 상기 전처리 분말을 칼슘 이온 전구체 용액, 포스페이트 이온 전구체 용액 중 하나 이상에 분산시킨 후 여과 및 건조함으로써, 이산화티타늄이 코어로 배치되고, 상기 이산화티타늄의 외부에 아파타이트가 쉘로 배치되는 코어-쉘 구조의 광촉매를 제조하는 단계; 및
수계 바인더와, 상기 수계 바인더의 고형분 100중량부에 대하여, 상기 광촉매 0.3 내지 20중량부를 혼합하여 수계 도료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 아파타이트는 상기 이산화티타늄의 전체 표면적에 대하여 피복 영역이 99% 이상인 것을 특징으로 하는 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물의 제조방법.
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| KR1020210093074A KR20230012339A (ko) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 광촉매를 포함하는 수계 도료 조성물 및 이의 제조방법 |
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| KR100929610B1 (ko) | 2008-06-17 | 2009-12-03 | 주식회사 대명 | 대기정화가 가능한 하이드록시 아파타이트가 피복된이산화티탄을 포함하는 광촉매 도료 조성물, 이를 이용한코팅방법과 그 코팅된 방법에 의해 제조된 콘크리트 제품 |
-
2021
- 2021-07-15 KR KR1020210093074A patent/KR20230012339A/ko not_active Application Discontinuation
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