KR100348383B1 - 산화티탄 막 형성용 용액 생성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 등의 광원이 도달하기 어려운 장소에 배치된 각종 기체에 도포 또는 함침시켜 건조처리하여, 광촉매 효과를 발휘시키는 산화티탄 막을 형성하는 용액의 생성방법을 제공한다. 수산화티탄 겔에 과산화수소수를 작용시켜 합성한 용액(A)과 그 용액(A)을 80℃ 이상으로 가열처리하여 생성한 산화티탄 미립자를 포함하는 용액(B)을 혼합하여 합성한 산화티탄 형성용 용액(A+B)을 이용하여, 그 용액(A+B)에, 카프사이신(capsaicin), 자철광, 투어말린(tourmaline)의 미분말 및 실리카를 증류수에서 희석한 혼합 수용액을 혼합시켜 개량된 산화티탄 막 형성용 용액을 합성한다.

Description

산화티탄 막 형성용 용액 생성방법 {Method for preparing a solution for formation of titanium oxide film}

본 발명은 산화티탄 막 형성용 용액의 성분을 개량한 산화티탄 막의 형성방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의하면, 수산화티탄 겔에 과산화수소수를 작용시켜 합성한 티탄막 형성용 용액에, 그 용액을 80℃ 이상으로 가열하여 생성시킨 산화티탄 미립자를 합성시켜 얻어진 티탄 막 형성용 용액을 기체에 도포하고, 가열, 건조처리하여 기체로의 부착성이 뛰어난 티탄 막 형성방법의 발명으로서 개시되어 있다.

상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 산화티탄 막을 도포한 기체에 태양이나 형광등, 수은등을 광원으로 한 미약한 자외선이 조사되면, 강한 산화작용이 생겨, 유기물 등으로 된 유해물질을 산화분해한다. 이와 같이 산화티탄을 매체로 한 자외선에 의한 산화작용을 이용하는 광촉매를 기체에 도포, 함침시킨 상품의 시장성은 갑자기 높아지고 있다.

이와 같이 산화티탄은 기체의 표면에 도포, 함침된 경우에 미약한 자외선으로부터 발생되는 광에너지를 흡수하여 기체의 표면에서 활성화하여, NO_x나 CO₂등의오염물질을 제거하여 대기나 수질의 정화작용이나 항균, 살균효과가 향상된다.

상술한 바와 같이, 종래 기술에 의한 산화티탄을 매체로 하는 광촉매는 자외선을 발생하는 광원으로서 태양이나 형광등, 수은등을 필요로 하고 있기 때문에, 광이 이르지 않는 장소에서는 산화티탄에 의한 산화작용이 충분히 일어나지 않고, 예를 들면, 터널, 밸러스트 탱크, 암실 등의 대형시설의 내벽, 또는 심야 버스의 차내, 장롱, 나막신 상자 등의 내벽에 있어서는 종래 기술에 의한 산화티탄을 매체로 하는 광촉매로 항균, 살균을 충분히 효과적으로 할 수 없다고 하는 결점이 있었다. 따라서, 상기와 같은 광원을 필요로 하지 않는 산화티탄 막 형성방법이나 금속계 항균제와의 합성에 의한 병용 등의 발명이 중요시되고 있다.

본 발명의 산화티탄 막 형성용 용액의 생성방법은 수산화티탄 겔에 과산화수소수를 작용시켜 합성한 산화티탄 막 형성용 용액과, 그 용액을 가열하여 산화티탄 미립자를 생성시킨 용액을 혼합하여 합성한 종래 기술에 의한 산화티탄 막 형성용 용액에, 카프사이신, 자철광 및 투어말린의 각 미분말 및 실리카를 증류수로 각각 희석한 용액을 혼합하여 합성함으로써, 산화티탄 막 형성용 용액의 생성방법을 개량하는 것을 특징으로 한다. 또한 혼합효율을 향상시키기 위해서는, 상기 증류수에는 미량의 메틸알콜을 첨가하는 것이 바람직하다.본 발명의 방법에 의해 형성된 산화티탄 막을 각종 기체에 분무 등의 방법을 통해 도포 또는 함침시켜 건조처리하여, 기체 표면의 보호 피막 등을 형성시킨 경우, 광원이 없는 장소에서도 광촉매로서 효과를 일으킨다.

본 발명의 방법에 의한 산화티탄 막의 형성용 용액은 수산화티탄 겔에 과산화수소수를 작용시켜 합성한 용액에, 그 용액을 80℃ 이상 가열처리하여 생성한 산화티탄 미립자를 포함하는 용액으로 한 것과 혼합하여, 합성한 산화티탄 용액을 기제로 한다. 이 산화티탄 용액은 중성이고 내산성이 아닌 기체로의 코팅에 적합하고, 생산비용은 저렴하며 기체로의 밀착성에 우수하고, 용도에 따라 퍼옥소티탄(PTA 용액), 퍼옥소 개질 아나타제(anatase) 졸(PA 졸) 및 TPX 졸 등의 상품명으로 시판되고 있다.

본 발명의 산화티탄 막 형성용 용액은 상술한 TPX 졸로서 시판되고 있는 산화티탄 막 형성용 용액을 기제로서 이용한다. 이 기제에 카프사이신, 자철광 및 투어말린의 각 미분말 및 실리카를 증류수로 희석한 수용액을 혼합하여 합성한다. 기제로 이용된 TPX 졸은 상술한 바와 같이 pH 7의 중성에서 광촉매 산화티탄 용액의 농도가 0.85중량%인 것을 91.5중량%의 증류수로 희석된다.

이 경우, 상술한 산화티탄 막 형성용 용액에 혼합되는 수용액은 본 발명에 의해 생성되는 산화티탄 막 형성용 용액의 용도에 따라 바람직하게는 최종 용액 중 카프사이신 농도가 0.01중량% 내지 15중량%의 범위가 되도록 조정된다. 단, 카프사이신 원료는 그 원산지, 종류 등의 조건에 따라 성분이 불확정하기 때문에, 상기 농도의 범위로 한정되는 것은 아니다.

또한, 마찬가지로 상술한 수용액은 본 발명에 의해 생성되는 산화티탄 막 형성용 용액의 용도에 따라 바람직하게는 최종 용액 중 자철광 미분말의 농도가 10중량% 내지 40중량%의 범위가 되도록 조정된다. 단, 상기 농도의 범위로 한정되는 것은 아니다.

마찬가지로, 상술한 수용액은 본 발명에 의해 생성되는 산화티탄 막 형성용 용액의 용도에 따라 바람직하게는 최종 용액 중 투어말린의 농도가 0.5중량% 내지 15중량%의 범위가 되도록 조정된다. 단, 상기 농도 범위로 한정되는 것은 아니다.

상술한 수용액은 본 발명에 의해 생성되는 산화티탄 막 형성용 용액의 용도에 따라 바람직하게는 최종 용액 중 실리카의 농도가 1중량% 내지 5중량%의 범위가 되도록 조정되어 다른 성분과 합성된다. 단, 상기 농도 범위로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액에 포함되는 자철광 미분말은 그 구성전자에 얼마간의 에너지가 가해지거나 빼앗기거나 하면 본래의 궤도를 벗어나서 파장이 다른 전자파(광)를 방출하는 작용이 있기 때문에, 이 미량의 자외선에 의해 산화티탄의 산화작용이 활성화된다.

또한, 본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액에 포함되는 투어말린 미분말은 그 결정의 격자점에 극성을 가지고 가압된 경우, 대전하여 광을 방출하는 작용이 있기 때문에, 마찬가지로 산화티탄의 산화작용을 활성화한다.

따라서, 종래의 광촉매는 전혀 자외선이 조사되지 않으면 항균성 등의 효과가 없지만, 본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액을 도포하거나 또는 함침시켜 건조처리한 기체에 있어서는, 태양이나 형광등과 같은 외부 광원을 필요로 하지 않고, 상술한 바와 같이 활성화된 산화티탄의 산화작용에 의한 항균, 곰팡이 방지, 대기 정화, 수질 정화 등의 작용이 촉진된다.

(실시예 1)

본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액을 기제로 하는 시판용 PTX 용액(농도 0.85중량%)에, 자철광 미분말 15중량%, 투어말린 미분말 15중량%, 실리카 용액 5중량%, 카프사이신 미분말 1.5중량%를 증류수 62.65중량%에 용해하여 생성한 용액을 혼합하여 합성한 용액을 강판(두께 6㎜)과 가요성 판의 300각의 시험판에 각각 도포한 후, 그 용액을 도포하지 않은 각각의 시험판과 함께 자외선이 닿지 않은 해수에 가라앉혀, 정기적으로 각각 시험판을 검증하였다.

이 경우, 3 개월 후에 해초, 굴 등, 어린 조개가 미도포 시험판에 부착되어 있지만, 도포한 시험판에는 전혀 부착되지 않고, 6 개월후의 검증결과도 시험판에 부착한 해초, 굴 등, 어린 조개 등은 증가되었지만, 도포한 것에는 전혀 부착되지 않은 좋은 결과가 얻어졌다. 이 실시예 및 다른 실시예에 있어서도, 증류수에 미량의 메틸알콜을 혼입하여 사용함으로써, 각 성분의 용해효율은 향상하였다.

(실시예 2)

본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액의 기제로 하는 시판용 PTX 용액(농도 0.85중량%)에, 자철광 미분말 10중량%, 투어말린 미분말 10중량%, 실리카 0.2중량% 및 카프사이신 미분말 2중량%를, 증류수 77중량%에 용해하여 생성한 용액을 혼합하여 합성한 용액을 세로 25 cm, 가로 40 cm, 안 길이 70 cm로 된 덮개 부착 폴리 용기의 세로면의 전면과 안 길이 면 40 cm에 걸쳐 도포하여 상온건조한 후, 이 용기내에 바퀴를 넣어 자외선이 닿지 않은 장소에 두어 관찰하면, 바퀴는 전부 도포면의 반대측에 모인다.

(실시예 3)

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액을 전선에 도포하고, 그 위에 치즈를 균일히 도포한 각종 실시예와, 그 용액을 도포하지 않고 치즈만 균일히 도포한 비교예를 관찰한 바, 실시예에 있어서는 쥐 등에 의한 식해는 전히 없고, 비교예에 있어서는 그 식해가 관찰되었다.

(실시예 4)

일반적으로는 일반적으로는 산화티탄 막은 다이아몬드 보다 높은 굴절률을 갖고 있기 때문에, 산화티탄 막이 그 표면에 코팅된 글래스 등의 기체는 무지개색으로 반사하거나 글래스의 투명도가 극도로 저하하는 것이 많았다. 예컨대, 종래 기술에 의한 산화티탄 막을 형성하는 용액을 글래스제 수조에 도포하면, 수조 중의 감상어를 관찰하기가 어렵게 된다. 본 발명에 의한 산화티탄 막을 형성하는 방법에 의해, PTX 용액 중에 실리카(0.5중량%), 투어말린 미분말(0.2중량%), 카프사이신 미분말(0.01중량%)을 혼합하여 증류수로 희석한 용액을 글래스 표면에 코팅하여 건조처리된 경우에 있어서는, 글래스의 투명도는 전혀 저하되지 않는 결과가 얻어진다.

상술한 실시예에 의하면, 본 발명의 방법에 의한 산화티탄 막의 형성용 용액을 자외선이 닿지 않은 대형 선박의 선저, 하수구, 전력회사의 해수 취수구 등에 도포하여 건조처리한 경우, 굴등이나 굴의 부착을 방지할 수 있다.

본 발명의 산화티탄 막의 형성방법에 의한 용액은 상술한 바와 같이, TPX 졸로서 시판되고 있는 산화티탄 막 형성용 용액을 기제로서 이용하고 있기 때문에, 그 기제의 특성에 의해 기체로의 부착성이 우수하고, 기체에 분무하는 등의 방법에의해 코팅하여 건조처리하는 경우도 상온 건조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해 생성된 산화티탄 막의 형성 용액에 포함되는 카프사이신, 자철광 미립자, 투어말린 미립자 및 실리카의 각 용액이 용이하게 기체로부터 유리하지 않고, 이들 광촉매에 상당하는 효용은 열화되지 않는다.

본 발명의 방법에 의한 산화티탄 막 형성용 용액을 자외선을 발생시키는 광원이 없는 장소에 배치되는 대형 구조물, 예컨대, 터널, 밸러스트 탱크 저장고 등의 내벽에 도포한 경우에 있어서는, 종래의 광촉매의 항균, 곰팡이 방지, 오염 방지, 대기정화효과를 들 수 있다.

통상의 상태에서, 자외선이 조사되지 않은 장소에 배치되어 있는 가정내의 장롱, 학교 시설의 로커, 구두 등 각종 기체의 내면에, 본 발명의 방법에 의한 산화티탄 막 형성용 용액을 도포 또는 함침시킨 경우에, 종래의 광촉매의 항균, 곰팡이 방지, 오염 방지, 대기정화효과를 들 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면, 산화티탄 막 형성용 용액의 한 성분인 카프사이신의 방충효과가 우수하고, 컴퓨터 고장의 원인이 되는 전기계통의 배선이 쥐 등에 의해 식해되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의한 산화티탄 막 형성용 용액은 일광이 닿기 어려운 바다 속 깊게 배치한 양식선반, 정치망 등에 굴등, 굴 등이 부착하는 것을 방지하여, 어업 관계 산업 진흥에 공헌할 수 있다.

Claims (1)

1. 수산화티탄 겔에 과산화수소수를 작용시켜 합성한 산화티탄 막 형성용 용액(A)과, 상기 용액(A)을 가열하여 산화티탄 미립자를 생성시킨 용액(B)을 혼합하여 합성한 산화티탄 막 형성용 용액(A+B)을 생성하는 방법에 있어서, 상기 산화티탄 막 형성용 용액(A+B)에, 카프사이신, 자철광, 투어말린의 미분말 및 실리카를 증류수로 희석하여 혼합제조한 수용액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 산화티탄 막 형성용 용액의 생성방법.