KR101314287B1

KR101314287B1 - 방오성을 갖는 복합부재

Info

Publication number: KR101314287B1
Application number: KR1020087011154A
Authority: KR
Inventors: 쯔루오 나카야마; 요우헤이 지키하라; 야스요시 와타나베; 노부카즈 모토지마
Original assignee: 가부시키가이샤 엔비씨 메슈테크
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2013-10-02
Also published as: JP5171266B2; CA2631131C; US8349447B2; AU2006335491B2; EP1972437A4; HK1126449A1; JPWO2007080804A1; WO2007080804A1; BRPI0621186B1; CN101341025B; EP1972437A1; AU2006335491A1; EP1972437B1; US20090094954A1; BRPI0621186A2; RU2008132469A; CA2631131A1; KR20080083624A; CN101341025A; RU2453441C2

Abstract

본 발명은 방진성과 방오성이 우수하며 또한 내구성이 높은 복합부재를 제공한다.

불포화결합을 갖는 실란 모노머로 피복된 무기미립자와, 이 미립자에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하의 바인더 성분을 포함하는 무기미립자층을 기체 표면에 화학결합에 의해 형성한다.

방진성, 방오성, 복합부재, 실란 모노머, 무기미립자, 바인더 성분.

Description

방오성을 갖는 복합부재{COMPOSITE MATERIAL HAVING ANTIFOULING PROPERTY}

본 발명은 흙 먼지나 모래 먼지, 혹은 꽃가루 등의 미립자 형상으로 이루어지는 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 부착하기 어렵고, 입자 형상 부유성 물질이나 액상 물질이 부착한 경우에도 이들 부유성 물질이나 액상 물질을 용이하게 제거할 수 있는 방오성(防汚性)을 갖는 복합부재에 관한 것이다.

최근 삼나무 꽃가루, 진드기 사체, 곰팡이 포자, 혹은 하우스 더스트 등의 부유성 물질에 의한 여러 알레르기 질환이 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. 이들 입자 형상 부유성 물질은 의복이나 에어컨용 필터 등에 부착하기 쉽기 때문에, 의복이나 필터에 부착한 입자 형상 부유성 물질이 이탈하여 실내의 환경오염을 일으키는 새로운 원인이 되며, 또한 청소기나 환기팬 등의 필터에서는 흡인력이나 환기 능력을 저하시키는 원인이 되고 있다.

이들 입자 형상 부유성 물질은 표면이 요철 형상으로 복잡하고, 또한 공극을 가진 복잡한 구조를 갖는 섬유구조체에 부착하기 쉽다. 또한, 삼나무 꽃가루는 돌기 형상 구조체를 그 표면에 갖고 있어 특히 섬유구조체에 부착하기 쉬워 실내에 삼나무 꽃가루를 들여오는 커다란 요인이 되고 있다. 또한, 수지성형부재로 구성된 에어컨용 필터나 그 하우징, 환기용 팬, 청소기 등은 마찰에 의해 대전하므로 입자 형상 부유성 물질이 부착하여 오염이나 제품기능의 저하를 일으키는 커다란 원인이 되는 것은 잘 알려져 있는 바이다.

또한 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 의복, 벽지, 융단 등의 표면에 부착하면 얼룩의 원인이 되거나, 액체 물질의 부착으로 인해 곰팡이 등이 발생하여 곰팡이 포자가 흩어져 날아다니고, 심지어는 액상 물질이 건조하여 액상 물질에 포함되는 성분이 실내에 부유하는 등 실내환경을 오염시키는 경우가 있다.

먼지나 티끌 등의 "고형적인 먼지"의 부착을 방지하는 방오성(이하, 방진성이라고도 함)을 실현하는 기술로서는, 최근에 삼나무 꽃가루에 대한 대책으로서 삼나무 꽃가루가 부착하기 어려운 섬유나 처리방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 비(非)이온성의 대전방지제와 알루미노실리케이트(aluminosilicate)로 변성된 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 실리카졸과 폴리에틸렌의 수성 에멀젼이 첨가된 처리제로 처리된 직물(예를 들면 특허문헌 1 참조), 1.0㎛ 이하의 알루미나 미립자를 부착 또는 함침(含浸)한 셀룰로오스계 섬유(예를 들면 특허문헌 2 참조), 콜로이달 실리카류와 글리옥살(glyoxal)계 수지, 실리콘수지 화합물을 포함하는 처리액으로 처리한 섬유구조물(예를 들면 특허문헌 3 참조) 등을 들 수 있다.

또한, 먼지나 티끌 등의 "고형적인 먼지"의 부착 방지에 더하여, "간장, 커피, 쥬스, 기름, 오수(汚水), 혈액" 등의 "액체성 오염"도 부착하기 어렵게 하는 방오성을 실현하는 기술로서는 의복이나 벽지, 융단의 표면을 발수제(撥水劑)로 처리하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 발수제로서는 플루오로알킬기를 갖는 아크 릴산 에스테르, 메타아크릴산 에스테르 등과 알콕시 실란커플링제를 포함하는 수용액(예를 들면 특허문헌 4 참조), 유기용제에 알콕시실란과 알킬변성 실리콘 오일을 분산한 처리액(예를 들면 특허문헌 5 참조), 퍼플루오로알킬기 함유 인산화합물과 열가소성 수지나 열경화성 수지 등으로 이루어지는 조성물(예를 들면 특허문헌 6 참조) 등을 들 수 있다. 이들 조성물을 의류나 융단 등의 섬유 표면에 피복하는 방오 대책이 행해지고 있다.

특허문헌 1: 일본국 공개특허 2004-270039호 공보

특허문헌 2: 일본국 공개특허 2005-163236호 공보

특허문헌 3: 일본국 공개특허 2004-003046호 공보

특허문헌 4: 일본국 공개특허 평9-241622호 공보

특허문헌 5: 일본국 공개특허 평11-092714호 공보

특허문헌 6: 일본국 공개특허 2003-096311호 공보

그러나 상기의 직물이나 섬유구조체 등에는 이하와 같은 여러가지 문제가 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 직물에서는 비이온성의 대전방지제, 즉 계면활성제에 의해 부착 방지 기능이 부가된 것이어서 세탁시나 빗물이 튀는 옥외에서는 계면활성제가 유실되어 버린다. 따라서 꽃가루의 부착 방지 효과를 장기간 유지하는 것은 곤란하다. 또한 특허문헌 2에 기재된 섬유 제품에서는, 셀룰로오스계 섬유에 알루미나 미립자를 부착 고정화한 것이어서 섬유재료의 종류가 제한된다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 섬유구조물은 콜로이달 실리카류를 글리옥살계 수지로 이루어지는 바인더로 섬유표면에 고정화한 것이기 때문에, 수지성분에 따라서는 대전하기 쉬워진다. 따라서, 섬유구조물에 입자 형상 부유성 물질이 부착하기 쉬워지는 동시에, 부착한 입자 형상 부유성 물질이 이탈하기 어려워지는 등의 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 4 및 5에서는 발수성을 갖는 화합물이 세탁시나 빗물이 튀는 옥외에서는 유실되어 버리므로 장기간 방오성을 유지하는 것은 곤란하다. 또한, 특허문헌 6에서는 열가소성 수지나 열경화성 수지를 바인더로서 사용하고 있기 때문에 대전하기 쉽다. 따라서, 방오효과는 발현되지만 방진효과는 인정되지 않으며, 또한 부착한 입자 형상 부유성 물질이 이탈하기 어려워지는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위하여 행해진 것으로, 실란 모노머로 피복된 무기미립자를 기체(基體) 상에 고정화하여 마찰대전이 발생하기 어렵게 함으로써 입자 형상 부유성 물질이나 액상 물질이 부착하기 어렵고, 부착하더라도 용이하게 제거할 수 있는 방오성이 뛰어난 복합부재가 얻어지는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 제1의 발명은 기체와, 불포화 결합부를 갖는 실란 모노머로 피복된 무기미립자와 바인더 성분을 포함하여 기체의 표면부에 구비되는 무기미립자층을 가지며, 무기미립자층에 포함되는 바인더 성분의 함유량이 무기미립자의 함유량에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 실란 모노머로 피복된 무기미립자끼리의 틈에 바인더 성분이 들어가고, 미립자간의 결합에 기여하지 않는 실란 모노머를 바인더 성분을 개재하여 결합시킴으로써, 미립자간의 결합이 보다 강해져 강도가 뛰어나고 실용성이 높은 방오성을 갖는 복합부재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 바인더 성분은 발수성이나 발유성을 갖는 물질을 포함하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 발수성이나 발유성을 갖는 물질이 실란 모노머로 피복된 무기미립자끼리의 틈이나 표면에 임의의 간격으로 배향됨으로써, 저농도로 효율 좋게 발수성이나 발유성 등의 특성을 발현한다. 또한, 전자를 통과시키는 미량(微量)의 공간이 존재하므로 마찰대전하기 어려워 흙 먼지나 꽃가루 등의 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 부착하기 어려워진다.

나아가, 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 바인더 성분은 불소계 화합물을 포함하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 불소계 화합물로 이루어지는 바인더 성분이 미립자 표면에 규칙적으로 임의의 간격으로 배열됨으로써, 저농도로 효율 좋게 발수성이나 발유성 등의 특성을 발현한다. 또한, 전자를 통과시키는 미량의 틈이 존재하므로 마찰대전하기 어려워 흙 먼지나 꽃가루 등의 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 부착하기 어려워진다.

또한, 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 무기미립자층 내의 무기미립자끼리는 서로의 실란 모노머의 불포화 결합부가 화학결합함으로써 무기미립자층을 형성하는 동시에, 무기미립자층 내의 무기미립자의 실란 모노머의 불포화 결합부와 기체의 표면부가 화학결합함으로써, 기체와 무기미립자층이 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제4의 발명에 있어서, 화학결합은 그라프트중합인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제5의 발명에 있어서, 그라프트중합은 방사선 그라프트중합인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 기체의 적어도 표면이 수지인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 기체가 수지인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 기체가 섬유구조체인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제8의 발명의 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 의류를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제8의 발명의 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제8의 발명의 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방충망을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제7의 발명의 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건장재(建裝材)를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제8의 발명의 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내장재를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재를 부분 확대한 모식도이다.

도 2A는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 의류와 처리를 실시하지 않은 의류의 비교 사진으로서 처리를 실시한 의류의 사진이다.

도 2B는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 의류와 처리를 실시하지 않은 의류의 비교 사진으로서 처리를 실시하지 않은 의류의 사진이다.

도 3A는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 필터와 처리를 실시하지 않은 필터의 비교 사진으로서 처리를 실시한 필터의 사진이다.

도 3B는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 필터와 처리를 실시하지 않은 필터의 비교 사진으로서 처리를 실시하지 않은 필터의 사진이다.

도 4A는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 방충망과 처리를 실시하지 않은 방충망의 비교 사진으로서 처리를 실시한 방충망의 사진이다.

도 4B는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 방충망과 처리를 실시하지 않은 방충망의 비교 사진으로서 처리를 실시하지 않은 방충망의 사진이다.

도 5A는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 건장재와 처리를 실시하지 않은 건장재의 비교 사진으로서 처리를 실시한 건장재의 사진이다.

도 5B는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 건장재와 처리를 실시하지 않 은 건장재의 비교 사진으로서 처리를 실시하지 않은 건장재의 사진이다.

도 6A는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 내장재와 처리를 실시하지 않은 내장재의 비교 사진으로서 처리를 실시한 내장재의 사진이다.

도 6B는 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 내장재와 처리를 실시하지 않은 내장재의 비교 사진으로서 처리를 실시하지 않은 내장재의 사진이다.

<부호의 설명>

100: 방오성을 갖는 복합부재

1: 기체(基體)

2: 무기미립자

3: 실란 모노머

4: 바인더 성분

5: 화학결합

10: 무기미립자층

이하에 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재에 대하여 상세하게 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)의 단면의 일부를 확대한 도면이다. 본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)는 기체(1) 상에 무기미립자(2)와 바인더 성분(4)을 포함하는 무기미립자층(10)이 고정됨으로써 구성되어 있다.

또한, 도 1에서는 본 발명의 실시형태를 알기 쉽게 모식적으로 나타내기 위하여 무기미립자층(10)을 1종류의 미립자로 형성한 도면으로 나타내었으나, 무기미립자층(10)을 2종류 이상의 미립자로 형성해도 된다. 또한, 무기미립자층(10)은 단층 또는 복수개 쌓아서 미립자층을 형성해도 된다.

본 실시형태의 무기미립자(2)의 최표면에는 불포화 결합을 갖는 실란 모노머(3)가 불포화 결합을 무기미립자(2)의 외측을 향해 배향하고 결합되어 피복을 형성하고 있다. 실란 모노머(3)의 한쪽 말단인 실라놀기는 친수성이기 때문에 친수성인 무기미립자(2)의 표면에 달라붙는다. 한편, 반대 말단의 불포화 결합은 소수성이기 때문에 무기미립자(2)의 표면에서 이탈하려고 한다. 이로 인해, 실란 모노머(3)의 실라놀기는 무기미립자(2)의 표면에 탈수축합에 의해 결합하고, 실란 모노머(3)는 불포화 결합을 외측을 향해 배향한다.

구체적인 처리방법으로서는 실란 모노머(3)를 무기미립자(2)를 유기용제에 분산시킨 용액에 첨가하고 분쇄에 의해 미립자화한 후 상기 분산 용액을 고액(固液;solid-liquid)분리하여, 얻어진 무기미립자(2)를 100℃에서 180℃로 가열하여 실란 모노머(3)를 무기미립자(2)의 표면에 결합시키는 방법이 있다. 또한, 무기미립자(2)를 유기용제에 분산시킨 용액에 실란 모노머(3)를 첨가하고 분쇄에 의해 미립자화한 후에, 상기 분산 용액을 냉각관을 구비한 플라스크에 옮겨 플라스크를 오일욕에서 가열 처리함으로써 실란 모노머(3)를 무기미립자(2)의 표면에 결합시키는 방법이 있다.

무기미립자(2) 표면에의 실란 모노머(3)의 축합반응에 의한 도입량은 무기미 립자(2)의 표면의 0.5∼100%를 실란 모노머(3)에 의해 피복하도록 하면 된다.

또한, 무기미립자의 지름 및 기타 상기 각종 재료의 미립자 지름에 대해서는 본 실시형태의 방법에 따라 작성하면 특별히 한정되지 않으나, 후술하는 그라프트중합을 바람직하게 실시하기 위해서는 무기미립자 지름의 평균입자지름을 300nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 나아가, 평균입자지름이 100nm 이하이면 기체(1)에의 보다 강고한 결합이 달성되므로 내구성의 점에서 한층 적합하다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 이용되는 기체(1)를 구성하는 재료로서는, 불포화 결합을 갖는 실란 모노머(3)에 의한 화학결합(5)이 가능한 것이면 된다. 이러한 재료로서는 예를 들면 각종 수지, 합성 섬유, 천연 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 이용되는 기체(1)는 적어도 그 표면이 수지로 이루어지는 것이면 된다.

여기서, 기체(1)의 표면 내지 전체를 구성하는 수지로서는 합성 수지나 천연수지가 이용된다. 그 일례로서는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, ABS 수지, AS 수지, EVA 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리아크릴산메틸 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리불화비닐리덴 수지, 벡트란(Vectran)(등록상표), PTFE 등의 열가소성 수지; 폴리락트산 수지, 폴리하이드록시부티레이트 수지, 변성전분 수지, 폴리카프로락톤 수지, 폴리부틸렌석시네이트 수지, 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌석시네이트테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌석시네이트 수지 등의 생분해성 수지; 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 규소 수지, 아크릴우레탄 수지, 우레탄 수지 등의 열경화성 수지; 실리콘 수지, 폴리스티렌엘라스토머, 폴리에틸렌엘라스토머, 폴리프로필렌엘라스토머, 폴리우레탄엘라스토머 등의 엘라스토머; 옻 등의 천연 수지 등을 들 수 있다.

본 실시형태에서는, 기체(1)를 구성하는 수지의 형태는 판 형상, 필름 형상, 섬유 형상 재료 등으로 구성되는 직물·편물·부직포 등을 포함하는 섬유구조체나, 롤 형상, 웹 형상, 허니콤(honeycomb) 형상 등 사용 목적에 맞는 다양한 형상 및 크기 등의 것을 적용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.

또한, 기체(1)를 구성하는 수지는 기체(1)의 주요부가 알루미늄, 마그네슘, 철 등의 금속재료나, 유리, 세라믹스 등의 무기재료인 경우에는, 금속재료나 무기재료의 표면에 필름 형상으로 적층된 것이어도 된다. 또한, 기체(1)를 구성하는 수지는 스프레이 도장, 침지 도장(dip coating), 정전 도장(electrostatic coating) 등의 도장법이나, 스크린 인쇄, 오프셋 등의 인쇄법에 의해 금속재료나 무기재료의 표면에 박막으로서 형성된 것이어도 된다.

또한, 기체(1)를 구성하는 수지는 안료나 염료 등에 의해 착색되어 있어도 되며 실리카, 알루미나, 규조토, 마이카 등의 무기재료가 충전되어 있어도 된다.

또한, 기체(1)는 합성 수지로 이루어지는 섬유(합성 섬유나 화학 섬유)여도 된다. 기체(1)를 구성하는 합성 섬유의 예로서는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 아크릴 섬유, 염화비닐 섬유, 염화비닐리덴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리카보네이트 섬유, 불소 섬유, 폴리우레아 섬유, 엘라스토머 섬유, 벡크리(Vecry)(등록상표), 이들 섬유를 구성하는 재료와 상기 수지재료와의 복합 섬유 등을 들 수 있다.

또한, 본 실시형태의 기체(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이 기체의 표면이 수지이면 되므로, 기체(1)의 재료로 합성 수지 이외의 섬유를 이용하는 경우에는 수지를 상술한 각종 도장법으로 섬유의 표면에 도장하여 수지를 박막으로서 섬유의 표면에 형성해 두면 된다. 따라서, 천연 섬유의 예로서 면, 마, 견, 천연 섬유로부터 얻어진 일본 종이 등도 기체(1)의 재료로서 이용하는 것이 가능하다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 이용되는 무기미립자(2)로서는 비금속산화물, 금속산화물, 금속복합산화물 등이 이용된다. 또한, 무기미립자(2)의 결정성은 비결정성 혹은 결정성 중 어느 쪽이어도 된다. 비금속산화물로서는 산화규소를 들 수 있다. 또한, 금속산화물로서는 산화마그네슘, 산화바륨, 과산화바륨, 산화알루미늄, 산화주석, 산화티탄, 산화아연, 과산화티탄, 산화지르코늄, 산화철, 수산화철, 산화텅스텐, 산화비스무트, 산화인듐을 들 수 있다. 또한, 금속복합 산화물로서는, 산화티탄바륨, 산화코발트알루미늄, 산화지르코늄납, 산화니오브납, TiO₂-WO₃, AlO₃-SiO₂, WO₃-ZrO₂, WO₃-SnO₂ 등을 들 수 있다.

무기미립자(2)의 표면에는 Au, Pt, Pd, Rh, Ru 등의 귀금속으로 이루어지는 촉매미립자나, Ni, Co, Mo, W, Mn, Cu, V, Se 등의 산화물미립자 등으로 이루어지 는 촉매미립자가 부착되어 있어도 된다.

1종류의 무기미립자(2)를 이용하여 미립자층을 형성하고, 또한 이 미립자층의 표면에 다른 무기미립자를 1종 혹은 2종 이상 혼합한 미립자층을 더 형성해도 된다. 또한 무기미립자(2)와, 광촉매 기능을 발현하는 재료, 항균성을 갖는 재료, 마이너스 이온을 방출하는 재료, 원적외선을 방출하는 재료, 반사 방지 특성을 갖는 재료, 근적외선을 흡수하는 재료 등을 혼합하여 미립자층을 형성해도 된다.

무기미립자(2)로서 광촉매미립자를 이용하는 경우나 미립자층에 광촉매미립자를 포함하는 경우에는 광촉매미립자가 갖는 친수성 기능으로 인해 부착한 때가 용이하게 씻기는 등의 효과나, 광촉매미립자가 갖는 유기물을 광분해하는 기능에 의한 부착 때의 분해 제거의 효과도 더해진다. 이로 인해, 입자상 부유물질 뿐만 아니라 액상이나 타르 형상, 분무 형상, 연무(煙霧) 형상, 가스 형상의 오염 물질, 흡착 물질에 대해서도 뛰어난 방진·방오효과가 얻어진다.

여기서 광촉매입자란 그 밴드갭(bandgap) 이상의 에너지를 갖는 파장의 빛을 조사함으로써 광촉매 기능을 발현하는 입자이다. 광촉매입자로서는 산화티탄, 산화아연, 산화텅스텐, 산화철, 티탄산스트론튬, 황화카드뮴, 셀렌화카드뮴 등의 공지의 금속화합물 반도체를 단일 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 광촉매입자로서는 투명성, 내구성이 뛰어나며 무해한 산화티탄이 바람직하게 이용된다.

산화티탄의 결정 구조는 루틸형, 아나타제형, 브루카이트형, 그 외 무정형이어도 된다. 또한, 산화티탄의 일부의 산소원자가 음이온인 질소원자로 치환된 TiO₂- XNX, 산소원자가 결손되어 화학량론비에서 현저하게 벗어난 TiO₂-X(X는 1.0 이하) 등을 이용해도 된다.

광촉매입자의 내부나 그 표면에는 광촉매 기능을 향상시킬 목적으로 바나듐, 구리, 니켈, 코발트, 크롬, 팔라듐, 은, 백금, 금 등의 금속이나 금속화합물을 함유시켜도 된다.

무기미립자(2)로서 항균성을 갖는 미립자를 이용하는 경우는 특히 곰팡이나 세균, 미생물의 번식에 의한 오염을 방지할 수 있다. 무기계의 항균성을 갖는 재료로서는 은, 구리, 아연, 주석, 납 및 이들의 화합물 등이 통상 알려져 있다. 특히 은, 구리, 아연 및 그들의 화합물에서 선택되는 1종 이상의 항균성을 갖는 재료는 항균특성이나 인체에의 안전성 등의 관점에서 다양한 분야에서 이용되고 있다.

이들 금속 및 그들의 화합물은 단체(單體)로서도 이용되는데, 재료에 따라서는 변색하거나 항균성을 부여하는 재료의 착색의 원인이 되므로 무기재료의 미립자에 로딩(loading)되어 사용된다. 무기재료로서는 이온 교환성을 갖는 무기재료로서 고(高)실리카 제올라이트, 소다라이트(sodalite), 모르데나이트(mordenite), 방비석(analcite), 에리나이트(erinite) 등의 제올라이트류, 하이드록시아파타이트 등의 아파타이트류 등을 들 수 있다. 또 다른 일반적인 무기재료로서는 이산화티탄, 이산화규소, 산화알루미나, 산화마그네슘, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화지르코늄, 티탄산바륨, 인산지르코늄 등을 들 수 있다.

또한, 일반적으로 시판되고 있는 항균성을 갖는 재료의 미립자, 예를 들면 토아고세이(주) 제조 '노바론(Nobaron)', (주)시나넨제오믹 제조 '제오믹(Zeomic)', (주)산기 제조 '아파타이저(Apatizer) A', 다이이치세이카코교(주) 제조 '다이킬러(Daikiller)', 마츠시타덴키산교(주) 제조 '아메니톱(Amenitop)', 쇼쿠바이카세이코교(주) 제조 '아토미 볼(Atomy Ball)', 가네보카세이(주) 제조 '박테킬러(Bactekiller)' 등도 이들을 단일 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재는 무기미립자(2)를 포함하는 무기미립자층(10)을 불포화 결합을 갖는 실란 모노머(3)로, 상술한 기체(1) 상에 화학결합(5)(도면 중의 검은 동그라미 부분)에 의해 고정하는 것이다.

구체적인 실란 모노머(3)가 갖는 불포화 결합으로서는 비닐기, 에폭시기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴옥시기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재는 반응성이 뛰어난 실란 모노머(3)를 이용함으로써, 무기미립자(2)를 실란 모노머(3)가 갖는 실라놀기의 탈수축합 반응에 의한 무기미립자(2)의 화학결합과 상기 관능기의 기체(1)의 수지 표면에의, 후술하는 그라프트중합에 의한 화학결합(5)에 의해 기체(1)의 표면에 결합시키도록 한 방오성을 갖는 복합부재이다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 이용되는 실란 모노머(3)의 일례로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란의 염산염, 2-(3,4에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

실란 모노머(3)는 1종 혹은 2종 이상 혼합하여 사용된다. 실란 모노머(3)의

사용 형태로서는 필요량의 실란 모노머(3)를 메탄올, 에탄올, 아세톤, 톨루엔, 크실렌 등의 유기용제에 용해함으로써 사용된다. 또한, 분산성을 개선하기 위하여 염산이나 질산 등의 광산(mineral acid) 등이 첨가된다.

이용되는 용제로서는 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올 등의 저급 알코올류, 포름산, 프로피온산 등의 저급 알킬카르복실산류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 화합물, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류, 메틸셀로솔브나 에틸셀로솔브 등의 셀로솔브류를 단독 또는 복수 조합하여 이용해도 된다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 이용되는 무기미립자(2)는 상술한 실란 모노머(3)의 용액에 분산한 상태로 제조에 이용된다. 무기미립자(2)의 분산은 호모믹서, 자기 교반기(magnetic stirrer) 등을 이용한 교반분산, 볼 밀, 샌드 밀, 고속회전 밀, 제트 밀 등을 이용한 분쇄·분산, 초음파를 이용한 분산 등에 의해 행해진다.

또한, 무기미립자(2)는 분산된 콜로이드 형상 분산액이나 분쇄에 의해 미립자화하여 얻어진 분산액의 상태로, 방오성을 갖는 복합부재(100)의 제조에 이용된 다. 무기미립자(2)의 분산액은 콜로이드 형상 분산액이나 분쇄하여 얻어진 분산액에 실란 모노머(3)를 첨가하고 난 후 환류하에서 가열시키면서, 무기미립자(2)의 표면에 실란 모노머(3)를 탈수축합 반응에 의해 결합시켜 실란 모노머(3)로 이루어지는 피복을 형성하는 방법이나, 분쇄에 의해 미립자화하여 얻어진 분산액에 실란 모노머(3)를 첨가한 후, 또는 실란 모노머(3)를 첨가하여 분쇄에 의해 미립자화한 후, 고액분리하여 100℃에서 180℃로 가열하여 실란 모노머를 무기미립자(2)의 표면에 탈수축합 반응에 의해 결합시키고, 이어서 분쇄·해쇄(解碎)하고 재분산하여 이용된다.

분쇄에 의해 미립자화화여 얻어진 분산액에 실란 모노머(3)를 첨가한 후, 또는 실란 모노머(3)를 첨가하여 분쇄에 의해 미립자화한 후에, 고액분리하여 100℃에서 180℃로 가열하여 실란 모노머(3)를 무기미립자(2)의 표면에 반응 결합시키는 경우에는, 무기미립자(2)의 표면에의 실란 모노머의 피복율이 0.5%에서 100%이면 무기미립자(2)의 적어도 표면이 수지로 이루어지는 기체(1)의 표면에의 결합 강도는 실용상 문제가 없다.

또한, 무기미립자(2)로 이루어지는 무기미립자층(10)이 두꺼워지면, 무기미립자층(10)의 응력이나 사용 환경에 따라서는 응집 파괴에 의해 무기미립자층(10)이 열화하는 경우도 있으므로, 실란 모노머(3)로 무기미립자(2)를 피복한 후 바인더 성분(4)을 첨가한다. 바인더 성분(4)은 실란 모노머(3)로 피복한 무기미립자(2)간 및 무기미립자(2)와 기체(1)를 서로 결합함으로써, 무기미립자층(10)이 응집 파괴 등에 의해 열화하여 박리되는 것을 억제하기 위하여 첨가하는 것이다. 바인더 성분(4)은 무기미립자(2)를 피복하고 있는 실란 모노머(3)의 반응성기와 화학적으로 결합할 수 있는 반응 사이트로서 비닐기, 에폭시기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴옥시기, 이소시아네이트기 등의 불포화기나 알콕시기를 분자의 구성 요소로서 보유하는 것이 바람직하다.

구체적인 바인더 성분(4)으로서는 불포화 결합을 갖는 단관능, 2관능, 다관능의 비닐계 모노머, 예를 들면 아크릴산, 메틸메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아세트산비닐, 스티렌, 이타콘산, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 불포화 결합을 갖는 실란 모노머로서, 예를 들면 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 Si(OR₁)₄(식 중, R_l은 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타냄)로 표시되는 알콕시실란 화합물, 예를 들면 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등이나, R_2nSi(OR₃)_4n(식 중, R₂는 탄소수 1∼6의 탄화수소기, R₃는 탄소수 1∼4의 알킬기, n은 1∼3의 정수를 나타냄)으로 표시되는 알콕시실란 화합물, 예를 들면 메틸톨릴메톡시실란(methyltolylmethoxysilane), 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane), 헥 실트리메톡시실란 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 발수성이나 발유성을 갖는 물질로서, 예를 들면 스테아린산아크릴레이트, 반응성 실리콘 오일이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 발수성이나 발유성을 갖는 물질로서, 반응성 실리콘 올리고머, 예를 들면 마츠시타덴키산교 가부시키가이샤 제조 '브루셀라(Brucella) D'가 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 발수성이나 발유성을 갖는 물질로서, 퍼플루오로알킬기를 갖는 아크릴 단량체, 예를 들면 2-(퍼플루오로프로필)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로펜틸)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로헵틸)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로노닐)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-하이드록시프로필아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸메타크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-하이드록시프로필아크릴레이트, 3-퍼플루오로데실-2-하이드록시프로필아크릴레이트 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 발수성이나 발유성을 갖는 물질로서, 그 밖의 불소화합물, 예를 들면 2-퍼플루오로옥틸에탄올, 2-퍼플루오로데실에탄올, 2-퍼플루오로알킬에탄올, 퍼플루오로(프로필비닐에테르), 퍼플루오로알킬아이오다이드, 퍼플루오로옥틸에틸렌, 2-퍼플루오로옥틸에틸포스폰산 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 발수성이나 발유성을 갖는 물질로서, 퍼플루 오로알킬기를 갖는 실란커플링제, 예를 들면 CF₃(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₅(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₁₁(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₁₅(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂Si(OC₂H₅)₃, CF₃(CH₂)₂SiCH₃(OCH₃)₂, CF₃(CF₂)₂(CH₂)₂SiCH₃(OCH₃)₂, CF₃(CF₂)₅(CH₂)₂SiCH₃(OCH₃)₂, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂SiCH₃(OCH₃)₂, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂SiCH₃(OC₂H₅)₂, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₇(CH₂)₂Si(OC₂H₅)₃, CH₃(CF₂)₉(CH₂)₈Si(OC₂H₅)₃, CF₃(CF₂)₇CONH(CH₂)₃Si(OCH₃)₃, CF₃(CF₂)₇CONH(CH₂)₂SiCH₃(OCH₃)₂, 퍼플루오로알킬기와 실라놀기를 갖는 올리고머, 예를 들면 KP-801M(신에츠카가쿠코교(주) 제조), X-24-7890(신에츠카가쿠코교(주) 제조) 등이 사용된다.

또한, 바인더 성분(4)으로서는 불포화 폴리에스테르, 불포화 아크릴, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리부타디엔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트, 말레이미드, 폴리엔/폴리티올 등의 올리고머나 프리폴리머 등이나, 그 외에 알콕시 올리고머 등도 사용된다. 바인더 성분(4)은 1종류로 사용해도 되고 2종류 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

특히, 퍼플루오로알킬기를 갖는 아크릴 단량체나 실란커플링제를 바인더 성분(4)으로 사용한 경우에는 표면이 발수성이나 발유성 등의 특성을 발현하며, 또한 마찰대전하기 어려우므로 흙 먼지나 꽃가루 등의 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 부착하기 어려워진다. 이로 인해 실용성이 뛰어난 방오성을 갖는 복합부재를 제공할 수 있다.

무기미립자층(10) 중의 바인더 성분(4)의 함유량은 무기미립자(2)의 함유량에 대하여 0.1질량% 이상의 함유량이 되도록 바인더 성분(4)을 첨가하면 된다. 또한, 바인더 성분(4)의 첨가량과 함께 무기미립자층(10)은 강고한 층을 형성할 수 있어 내구성의 향상도 기대할 수 있다. 그러나 불포화 결합을 갖는 비닐계 모노머, 불포화 결합을 갖는 실란 모노머, 퍼플루오로알킬기를 갖는 아크릴 단량체, 퍼플루오로알킬기를 갖는 실란커플링제, 불포화 폴리에스테르, 불포화 아크릴, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리부타디엔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트, 말레이미드, 폴리엔/폴리티올 등의 올리고머 등의 바인더 성분(4)이 무기미립자(2)의 함유량에 대하여 40질량%를 초과하는 경우에는 무기미립자(2)의 표면을 피복하는 비율이 커짐에 따라 표면이 대전하기 쉬워진다.

이로 인해 방진성이나, 부착한 입자 형상 부유성 물질의 먼지분리성(detachability)이 저하하고 무기미립자(2)가 응집하여 무기미립자층(10)에 핀 홀 등의 결함이 현저하게 발생하게 된다. 또한, 바인더 성분(4)이 무기미립자(2)의 함유량에 대하여 0.1질량% 미만이면 무기미립자층을 강고하게 고정할 수 없어 내구성이 불충분해진다. 따라서 방진성, 먼지분리성을 보유하면서 내구성의 향상을 달성할 수 있는 범위로서는, 바인더 성분(4)의 함유량은 무기미립자(2)의 함유량에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태는 바인더 성분에 적어도 발수성이나 발유성을 갖는 물질, 예를 들면 불소계 화합물이 포함되어 이루어지는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이다. 불소계 화합물로 이루어지는 바인더 성분이 미립자 표면에 랜덤하게 배열됨으로써, 저농도로 효율 좋게 발수성이나 발유성 등의 특성을 발현하고, 또한, 전자를 통과시키는 미량의 공간이 존재하므로 마찰대전하기 어려워져 흙 먼지나 꽃가루 등의 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스 등의 액상 물질이 부착하기 어려워진다. 이로 인해 실용성이 뛰어난 방오성을 갖는 복합부재를 제공할 수 있다.

본 실시형태에서는, 실란 모노머(3)로 피복한 무기미립자(2)의 표면에 바인더 성분(4)이 자기조직화적으로 임의의 간격으로 배향하므로, 바인더 성분(4)의 충전량을 적게 하는 것이 가능해지고, 또한 효율적으로 바인더 성분(4)이 갖는 발수성이나 발유성도 발현할 수 있다. 나아가 항균성, 항바이러스성, 항알레르겐성, 항혈전성 등의 특성을 발현하는 물질을 바인더 성분(4)의 일부와 치환함으로써, 방진성이나 먼지분리성, 혹은 발수·발유성 등의 방오성 기능을 저하시키지 않아 다양한 기능을 가진 방오성을 갖는 복합부재를 제공할 수 있다.

다음으로 기체(1)와, 표면에 실란 모노머가 결합한 무기미립자(2)와 바인더 성분(4)의 혼합 용액을 화학결합하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 화학결합시키는 방법으로서 그라프트중합에 의한 결합방법을 이용하는 것이 좋다.

본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 있어서의 그라프트중합으로서 는, 예를 들면 퍼옥사이드 촉매를 사용하는 그라프트중합, 열이나 광 에너지를 사용하는 그라프트중합, 방사선에 의한 그라프트중합(방사선 그라프트중합) 등을 들 수 있다.

이 중, 중합 공정의 간편성이나 생산 속도 등의 관점에서 방사선 그라프트중합이 특히 적합하다. 여기서, 그라프트중합에서 이용되는 방사선으로서는 α선, β선, γ선, 전자선, 자외선 등을 들 수 있는데, 본 실시형태에서 이용하기 위해서는 γ선, 전자선, 자외선이 특히 적합하다.

본 실시형태에서의 그라프트중합을 이용한 방오성을 갖는 복합부재(100)는 이하에 기재한 방법에 따라 적합하게 제조된다.

본 실시형태에 있어서 적합한 첫번째 방법은 다음과 같다. 먼저, 실란 모노머(3)가 화학결합한 무기미립자(2)가 분산된 용액에 바인더 성분(4)을 첨가한다. 용액을 충분히 혼합한 후에 용액을 결합하고자 하는 기체(1)의 표면(수지면)에 도포하고, 필요에 따라 용제를 가열 건조 등의 방법으로 제거한다. 그 후 γ선, 전자선, 자외선 등의 방사선을 실란 모노머(3)가 화학결합한 무기미립자(2)가 도포된 기체(1)의 표면에 조사함으로써, 실란 모노머(3)를 기체(1)의 표면에 그라프트중합시킴과 동시에 무기미립자(2)를 결합시키는 소위 동시조사 그라프트중합을 실시한다.

또한, 본 실시형태에 있어서 적합한 두번째 방법은 다음과 같다. 먼저, 미리 기체(1)의 표면에 γ선, 전자선, 자외선 등의 방사선을 조사한다. 그 후에, 실란 모노머(3)가 화학결합한 무기미립자(2)가 분산된 용액에 바인더 성분(4)을 첨가하고, 충분히 혼합한 용액을 기체(1)의 표면에 도포함으로써, 실란 모노머(3)와 기체(1)를 반응시킴과 동시에 무기미립자(2)를 결합시키는 소위 전조사(前照射;preirradiation) 그라프트중합을 실시한다.

본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 고정화하는 무기미립자(2)가 분산된 용액에 바인더 성분(4)을 첨가하여 충분히 혼합한 용액을, 고정화하는 기체(1)의 표면에 도포하여 방오성을 갖는 복합부재를 제조한다.

구체적인 무기미립자(2)의 분산액의 도포방법으로서는 일반적으로 행해지고 있는 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 캐스트 코팅법, 바 코팅법, 마이크로그라비어 코팅법, 그라비어 코팅법을 이용하면 된다. 또한, 부분적으로 도포하는 방법으로서 스크린 인쇄법, 패드 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 드라이 오프셋 인쇄법, 플렉소(flexo) 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 목적에 맞는 도포를 할 수 있다면 특별히 한정되지 않는다.

또한, 실란 모노머(3)의 그라프트중합을 효율적이고도 균일하게 실시하도록 하기 위하여, 미리 기체(1)의 표면을 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 화염 처리, 크롬산이나 과염소산 등의 산화성 산수용액이나 수산화나트륨 등을 포함하는 알칼리성 수용액에 의한 화학적인 처리 등에 의해 친수화 처리해도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 따르면, 적어도 표면이 수지로 이루어지는 기체(1)와, 기체(1)의 표면에 고정되어 바인더 성분(4)과 불포화 결합을 갖는 실란 모노머(3)가 피복된 무기미립자(2)를 포함하는 무기미립자층(10)을 구비하며, 바인더 성분(4)의 함유량은 무기미립자(2) 의 함유량에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하의 비율로 포함되어 있다. 그리고, 바인더 성분(4)이 실란 모노머(3)가 피복된 무기미립자(2)의 표면에 대하여 규칙적으로 임의의 간격으로 배향하고 있다. 이로 인해, 본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)는 흙 먼지나 모래 먼지, 혹은 꽃가루 등의 입자 형상 부유성 물질이나 간장, 커피, 쥬스나 샐러드유 등의 액상 물질이 부착하기 어려우며, 또한 이들 입자 형상 부유성 물질이 부착해도 용이하게 제거 가능한 우수한 먼지분리성을 갖는 것이다.

또한, 기체(1)의 표면에 대하여, 반응성이 뛰어난 불포화 결합을 갖는 실란 모노머(3)를 무기미립자(2)의 표면에 탈수축합 반응으로 화학적으로 결합시켜 불포화 결합을 도입하여, 무기미립자(2)의 표면에 도입한 불포화 결합간 또는 기체(1)의 수지 표면과 반응시켜 무기미립자(2)를 고정화하는 동시에 바인더 성분을 첨가하고 있다. 이로 인해, 본 실시형태의 방오성을 갖는 복합부재(100)에 있어서는, 실란 모노머(3)로 피복한 무기미립자(2)간 및 무기미립자(2)와 기체(1)가 강력하게 결합하고 있어 내구성이 뛰어난 방진효과와 방오효과를 장기간 유지할 수 있는 것이다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 실란 모노머(3)로 피복된 무기미립자(2)의 표면에 배향하고 있는 바인더 성분(4)의 일부를 항균성, 항바이러스성, 항알레르겐성, 항혈전성 등의 기능을 갖는 물질로 치환함으로써 방진성이나 먼지분리성, 혹은 발수·발유성 등의 방오성의 기능을 저하시키지 않고, 이들 다양한 기능을 용이하게 부가할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 무기미립자(2)를 화학결합(5)에 의해 기체(1) 상에 강고하게 고정할 수 있으므로, 방사(紡絲) 후에 제품 형상으로 한 다음, 또는 제품화의 과정에서 실시하는 것이 가능하다. 이 때문에, 다양한 기능을 갖는 무기미립자(2)의 존재가 방사성(紡絲性)에 영향을 주지 않는다는 장점이 있다.

또한, 무기미립자(2)는 필름, 수지 플레이트, 섬유, 천 등으로 이루어지는 기체에, 단(單)입자막 형상이나 다층입자막 형상으로 형성할 수 있으므로 이들 기재의 텍스쳐를 손상시키지 않는다. 이로 인해, 다양한 분야에서 응용할 수 있는 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 기체는 예를 들면 필름 형상, 섬유 형상, 천 형상, 메쉬 형상, 허니콤 형상 등, 사용 목적에 맞는 다양한 형태(형상, 크기 등)로 하는 것이 가능하다. 따라서, 이들 다양한 형태의 각종 기체에 방진성의 기능을 부가하는 것이 가능해진다.

예를 들면 하우스용 필름, 터널 하우스용 필름 등의 농업자재, 외벽재, 샤시, 도어, 블라인드 등의 건장재, 벽지, 카펫, 수지 타일 등의 내장재, 의류, 이너 웨어, 양말, 장갑, 구두 등의 피복물, 파자마, 매트, 시트, 베개, 베개 커버, 모포, 타월 담요, 이불 및 이불 커버 등의 침장재, 모자, 손수건, 타월, 융단, 커텐, 공기청정기나 에어컨, 환기팬, 전기 청소기, 선풍기 등의 필터, 연료전지용의 전극이나 세퍼레이터, 또는 방충망이나 스크린 인쇄용 메쉬 등이나, 생물 얼룩이 발생하기 쉬운 부재, 예를 들면 선체(船體)나 만안 구조물, 양어장, 어망, 부이(buoy), 취수구, 수처리용 필터 등의 제품에 응용이 가능해진다. 따라서, 본 실시형태의 방 진성과 방오성을 갖는 복합부재는 다양한 분야에 우수한 각종 제품을 제공할 수 있는 유용한 복합부재이다.

<실시예>

다음으로 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼실시예 8의 미립자 고정화체의 제조에 있어서는, 이와사키덴키 가부시키가이샤 제조, 일렉트로커텐형 전자선 조사 장치 CB250/15/180L을 이용하여 전자선 그라프트중합에 의해 실시하였다.

(실시예 1)

무기미립자로서 시판의 이산화티탄 입자(이시하라산교 가부시키가이샤 제조, TTO-S-1)를 메탄올에 10.0질량% 분산하여 pH를 4.0으로 염산으로 조제한다. 그 후, 이산화티탄 입자를 비즈 밀에 의해 평균입자지름 15nm로 분쇄 분산하였다. 얻어진 분산 용액에 실란 모노머로서 불포화 결합을 갖는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(신에츠카가쿠코교 가부시키가이샤 제조, KBM-503)을 무기미립자에 대하여 3.0질량% 첨가한다.

그 후, 이 분쇄 분산 용액을 냉각관을 구비한 플라스크에 옮겨 플라스크를 오일욕에서 가열하고, 4시간 환류하에서 처리함으로써 이산화티탄 미립자 표면에 실란 모노머를 탈수축합 반응에 의해 화학결합시켜 피복을 형성하였다. 얻어진 분산 용액 중에 바인더 성분(4)으로서 (1)테트라메톡시실란(신에츠카가쿠코교 가부시키가이샤 제조, KBM-04), (2)하이드록시에틸아크릴레이트(교에이샤카가쿠코교 가부 시키가이샤 제조), (3)펜타에리스리톨트리아크릴레이트(교에이샤카가쿠코교 가부시키가이샤 제조), (4)실리콘아크릴레이트를 포함하는 바인더(GE도시바실리콘, UVHC 8558)를 실란 모노머로 피복된 무기미립자의 함유량에 대하여 15질량%의 함유량이 되도록 첨가하였다. 그리고, 이산화티탄 입자를 비즈 밀에 의해 다시 분쇄 분산한 바, 얻어진 분산 용액 중의 이산화티탄 미립자의 평균입자지름은 14nm이었다. 한편, 여기서 말하는 평균입자지름이란 체적 평균입자지름을 말한다.

또한, 125㎛의 폴리에스테르 필름(토레이 가부시키가이샤 제조, 루미러)의 표면에, 바인더 성분을 포함하는 상기 분쇄 분산 용액을 바코터로 도포하여 110℃, 1분간 건조하였다. 이어서 이산화티탄 미립자 분산액을 도포한 폴리에스테르 필름에 전자선을 200kV의 가속 전압으로 5Mrad 조사함으로써, 이산화티탄 미립자를 실란 모노머의 그라프트중합에 의해 폴리에스테르 필름 표면에 결합시킨 방진특성을 갖는 복합부재를 얻었다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서, 분쇄 분산 용액 중에 바인더 성분으로서, 발수성을 갖는 물질로서 (1)아크릴 단량체로서 스테아릴아크릴레이트(교에이샤카가쿠코교 가부시키가이샤 제조)를, (2)실리콘계 올리고머(마츠시타덴키산교 가부시키가이샤 제조, 프레세라(Frescrera) D)를 실란 모노머로 피복된 무기미립자의 함유량에 대하여 15질량%의 함유량이 되도록 첨가하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

(실시예 3)

무기미립자로서 시판의 이산화티탄 미립자(테이카 가부시키가이샤 제조, MT- 100HD)를 메탄올에 대하여 10.0질량%, 실란 모노머로서 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(신에츠카가쿠코교 가부시키가이샤 제조, KBM-503)을 미립자에 대하여 3.0질량% 첨가하여 pH를 3.0으로 염산으로 조제하였다. 그 후, 이산화티탄 미립자를 비즈 밀에 의해 평균입자지름 18nm로 분쇄 분산하였다. 그 후, 동결 건조기로 고액분리하고 120℃로 가열하여 실란 모노머를 이산화티탄 미립자의 표면에 탈수축합 반응에 의해 화학결합시켜 피복을 형성하였다. 얻어진 표면처리된 이산화티탄 미립자를 메탄올에 10.0질량% 첨가하고, 바인더 성분으로서 퍼플루오로알킬기와 실라놀기를 갖는 올리고머(신에츠카가쿠코교 가부시키가이샤 제조 KP-801M)를 실란 모노머로 피복된 무기미립자의 함유량에 대하여 (1)1질량%, (2)5질량%, (3)10질량%의 함유량이 되도록 첨가하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

(실시예 4)

실시예 1에서의 사용 기체인 폴리에스테르 필름 대신에 폴리에스테르제 80메쉬에 무기미립자층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

(실시예 5)

실시예 3에서의 사용 기체인 폴리에스테르 필름 대신에 폴리에스테르제 80메쉬에 무기미립자층을 형성한 것 이외에는 실시예 3과 동일하다.

(실시예 6)

실시예 3에서의 사용 기체인 폴리에스테르 필름 대신에 단위면적당 질량이 70g/㎡인 폴리에스테르제 부직포(아사히카세이 가부시키가이샤 제조, 엘타스(Eltas) EO1070)에 무기미립자층을 형성한 것 이외에는 실시예 3과 동일하다.

(실시예 7)

실시예 3에 있어서, 분산 용액 중에 바인더 성분을 (1)0.1질량%, (2)40질량%의 함유량이 되도록 첨가하는 것 이외에는 실시예 3과 동일하다.

(실시예 8)

실시예 7에 있어서, 전자선을 조사하지 않고, 즉 이산화티탄 미립자를 실란 모노머의 그라프트중합에 의해 폴리에스테르 필름 표면에 결합시키는 공정을 생략하는 것 이외에는 실시예 7과 동일하다.

(비교예 1)

실시예 3에 있어서, 분산 용액 중에 바인더 성분을 (1)첨가하지 않는 (2) 0.05질량%의 함유량이 되도록 첨가하는 것 이외에는 실시예 3과 동일하다.

(비교예 2)

실시예 3에서 사용한 분산 용액 중에 바인더 성분으로서 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(교에이샤카가쿠 가부시키가이샤 제조)를 50질량% 첨가하고, 폴리에스테르 필름 기체 대신에 폴리에스테르제 80메쉬를 사용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하다.

(비교예 3)

폴리에스테르제 80메쉬에 처리를 실시하지 않은 그대로의 상태에서 특성을 평가하였다.

(비교예 4)

실시예 5에서 사용한 폴리에스테르제 80메쉬에 시판의 발수·발유성을 부여 하는 처리제(스미토모쓰리엠 가부시키가이샤 제조, SCOTCHGARD)를 스프레이 도포하여 실온에서 2시간 이상 방치 후 특성을 평가하였다.

(비교예 5)

시판의 불소계 수지로 이루어지는 단위면적당 질량이 70g/㎡인 부직포(닛토덴코 가부시키가이샤 제조, NTF 9307)를 처리를 실시하지 않은 그대로의 상태에서 특성을 평가하였다.

실시예 1에서 8 및 비교예 1에서 3의 각 조건에 대하여 표 1에 정리하였다. 여기서 표 중의 바인더 함유량의 수치는 질량%를 의미한다.

(각종 특성의 평가)

방진성은 각각의 샘플을 10×10cm의 크기로 잘라내어 JIS Z 8901에 준거한 칸토 롬(KANTO loam), 규사(quartz sand), 혼합 더스트의 3종류를 빈틈없이 뿌린 후 질량을 측정하여 더스트 부착 전후의 시험 샘플의 질량을 측정하여 평가하였다.

또한, 방오성의 지표가 되는 표면의 물에 대한 젖음성은 쿄와카이멘카가쿠 가부시키가이샤 제조의 고액계면해석장치 DropMaster 300을 이용하여, 얻어진 복합부재의 표면에 증류수를 2.0㎕ 적하하고, 형성된 물방울의 접촉각을 측정함으로써 실시하였다. 일반적으로 접촉각이 클수록 액체에 대한 "방오성"의 내성은 높다(액체를 튕겨 액체얼룩이 남기 어려움)고 평가할 수 있다.

또한, 표면의 마찰대전압은 니혼스타텍 가부시키가이샤 제조의 정전기 측정기(SV-73A형)를 이용하여, 깃털 달린 먼지털이로 시험 샘플(10×10cm)을 마찰하여 대전시킨 후 센서를 시험 샘플에 근접시켜 측정하였다.

또한, 방진성의 내구성은 시판 스폰지를 이용하여 시험 샘플 표면을 100g의 하중을 부여하면서 왕복 10회 세정한 후의 방진성을 측정하여, 방진성의 변화를 측정함으로써 내구성의 지표로 삼았다. 또한, 비교예 2, 3, 4, 5에서는 초기보다 방진성이 떨어져 있었기 때문에 내구성 시험은 실시하지 않았다.

한편, 표 2의 기재에 있어서 '80>'이란 접촉각이 대략 80도 미만인 것을 의미하고 있다.

표 2의 결과로부터, 바인더 성분(4)이 포함되어 있는 실시예 1에서는 내구성에 있어서의 혼합 더스트의 부착질량의 차이는 거의 인정되지 않아 방진성이 유지되고 있다. 또한, 비교예 1에서는, 혼합 더스트의 부착질량의 차이가 많으므로 방진성은 저하되어 있다. 따라서, 내구성은 바인더 성분(4)의 충전에 의해 향상됨을 확인할 수 있었다.

따라서, 바인더 성분(4)이 50질량% 충전된 비교예 2에서는 마찰대전하여 방진성이나 먼지분리성의 특성이 발현되지 않았다. 한편 바인더 성분(4)을 0.1질량%에서 40질량%로 한 실시예 1에서 8에 대해서는 방진성의 특성이 발현되었다. 이들 결과로부터, 바인더 성분(4)이 무기미립자(2)에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하이면 방진성, 먼지분리성이 우수하며, 동시에 실용상의 내구성에 문제가 없는 방오성을 갖는 복합부재(100)를 형성하는 것이 가능하다.

실시예 2, 3, 5, 6, 7, 8은 바인더 성분(4)으로서 발수성이나 발유성을 갖는 물질을 충전한 경우이다. 이들 실시예의 결과로부터, 바인더 성분(4)의 충전량이 15% 정도로 적은 경우에도 물과의 접촉각이 100°이상으로 높은 발수성을 보이기 때문에, 쥬스나 간장 등의 액상 물질이 부착하지 않는 방오성을 갖고 있음을 추측할 수 있다. 또한, 마찰해도 대전하지 않으며 방진성의 특성을 갖고 있었다.

이에 반해, 비교예 4의 PET제 부직포나 비교예 5의 PTFE 부직포에서는 발수성은 갖고 있으나 마찰에 의해 대전하고, 또한 방진성의 특성은 갖고 있지 않았다.

또한, 실시예 2, 3, 5, 6, 7은 내구성의 지표가 되는 혼합 더스트의 부착량의 변화도 초기 특성(방진성)과 거의 차이가 인정되지 않았다. 이들 결과로부터, 바인더 성분(4)으로 발수성이나 발유성을 갖는 물질을 이용함으로써, 입자 형상 부유성 물질이나 액상 물질이 부착한 경우에도 이들 부유성 물질이나 액상 물질을 용이하게 제거할 수 있는, 내구성이 뛰어난 방오성을 갖는 복합부재를 제공하는 것이 가능하다.

또한, 그라프트중합에 의해 무기미립자를 고정함으로 인한 내구성의 향상 효과는 실시예 7과 8에서의 내구성의 차이에 의해 확인되었다.

또한, 실시예의 내구성의 결과가 나타내는 바와 같이, 바인더 성분(4)이, 무기미립자(2)를 피복하고 있는 실란 모노머(3)의 반응성기와 화학적으로 결합할 수 있는 반응 사이트로서 비닐기, 에폭시기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴옥시기, 이소시아네이트기 등의 불포화기나 알콕시기를 분자의 구성 요소로서 보유함으로써, 방진성이나 먼지분리성이 양호하고, 또한 실용상 견딜수 있는 내구성을 갖게 된다.

제품에 사용하는 예로서, 의류나 앞치마 등에 일반적으로 사용되는 폴리에스테르 65%, 면 35%의 혼방으로 이루어지는 천을 이용하여, 실시예 3의 (2)의 처리를 실시한 것에 간장을 적하한 경우의 상태를 도 2A에 나타내었다. 처리를 실시하지 않은 경우(도 2B)는 액체방울이 즉시 퍼져 얼룩이 되나, 처리를 실시한 천(도 2A)은 액체방울 그대로 퍼지지 않아 적하한 직후라면 액체방울을 털어 버림으로써 얼룩으로 남는 일은 거의 없다.

필터의 한 제품형태인 제분용 체망(sieve)으로서 본 발명의 처리를 실시한 것에 소맥분을 체로 거른 상태를 도 3A에 나타내었다. 6·6나일론제의 날실 62㎛, 씨실 80㎛로 제작한 메쉬(NBC 가부시키가이샤 제조, NXX7)에 실시예 4의 (1)의 처리를 실시한 체망을 내부 치수 200mm×200mm의 테두리에 부착하여 체를 형성하였다. 이것을 진동선별기(vibrating screen machine)에 장착하여 소맥분 600g을 체로 거르는 조작 후, 체를 떼어 내고 가볍게 탭핑하여 상부에 잔류한 미통과된 소맥분을 제거한 후의 상태이다(도 3A). 처리를 실시하지 않은 체망으로 체를 형성한 경우는 500g을 체로 거른 후, 소맥분은 거의 체를 통과하지 않게 되어 탭핑 후의 상태는 체의 개구부의 전면(前面)의 대부분이 소맥분으로 폐쇄되어 있었다(도 3B).

폴리에스테르제 100㎛의 실을 이용하여 50메쉬로 제작한 방충망에, 실시예 4의 (4)의 처리를 실시한 것에 코튼린터(cotton linter)를 뿌렸을 때의 상태를 도 4A에 나타내었다. 수평으로 둔 방충망의 상부에서 코튼린터를 뿌린 후 방충망을 수직으로 유지하고, 가볍게 탭핑하여 제거 가능한 코튼린터를 제거한 후의 상태이다(도 4A). 처리를 실시하지 않은 방충망에서는 코튼린터가 용이하게 제거되지 않고 얽혀 붙은 그대로의 상태이다(도 4B).

건장재는 금속이나 목재, 세라믹스, 수지 등 단독으로 이용되는 것 이외에, 소재 표면은 도장이나 수지 코팅, 수지 필름 등으로 라미네이트되어 있는 것이 많다. 건장재의 예로서, 두께 50㎛의 불소수지 필름(아사히가라스 가부시키가이샤 제조 ETFE 필름, 아플렉스 50N)에 실시예 1의 (3)의 처리를 실시한 것에 혼합 더스트를 뿌렸을 때의 상태를 도 5A에 나타내었다. 수평으로 둔 ETFE 필름의 상부에서부터 JIS Z8901에 준거한 혼합 더스트를 뿌린 후, ETFE 필름을 수직으로 유지하고 가볍게 탭핑하여 제거 가능한 혼합 더스트를 제거한 후의 상태이다(도 5A). 처리를 실시하지 않은 ETFE 필름에서는 혼합 더스트가 용이하게 제거되지 않아 ETFE 필름 상에 잔류하고 있었다(도 5B).

내장재의 예로서, 폴리에스테르제의 시판의 커텐 천에 실시예 1의 (3)의 처리를 실시한 것에 혼합 더스트를 뿌렸을 때의 상태를 도 6A에 나타내었다. 수평으로 둔 커텐 천의 상부에서부터 JIS Z8901에 준거한 혼합 더스트를 뿌린 후, 커텐 천을 들어올리고 가볍게 탭핑하여 제거 가능한 혼합 더스트를 제거한 후의 상태이다(도 6A). 처리를 실시하지 않은 커텐 천에서는 혼합 더스트는 용이하게 제거되지 않아 커텐 천 상에 잔류하고 있었다(도 6B).

본 발명에 따른 기술의 실시형태는 상기의 제품으로 예시한 예에 그치지 않으며, 기체를 예를 들면 필름 형상, 섬유 형상, 천 형상, 메쉬 형상, 허니콤 형상 등 사용 목적에 맞는 다양한 형태(형상, 크기 등)로 하는 것이 가능하여 다양한 형태의 각종 기체에 방진성의 기능을 부가한 제품에 적용 가능하다.

Claims

기체(基體)와,

불포화 결합부를 갖는 실란 모노머가 불포화결합을 외측을 향해 배향하는 것에 의해 피복된 무기미립자와 바인더 성분을 포함하고, 상기 기체의 표면부에 구비되는 무기미립자층을 가지며,

상기 바인더 성분은 상기 실란 모노머로 피복된 무기미립자끼리의 틈에 들어가며, 상기 바인더 성분에 의하여 상기 무기미립자간의 결합에 기여하지 않는 실란 모노머가 결합되며,

상기 무기미립자층에 포함되는 상기 바인더 성분의 함유량이 상기 무기미립자의 함유량에 대하여 0.1질량% 이상 40질량% 이하이고,

상기 무기미립자층 내의 무기미립자들끼리는 서로의 실란 모노머의 불포화 결합부가 화학 결합하는 것에 의하여 상기 무기미립자층을 형성하는 동시에,

상기 무기미립자층 내의 무기미립자의 실란 모노머의 불포화 결합부와 상기 기체의 표면부가 화학결합하는 것에 의하여, 상기 기체와 상기 무기미립자층이 고정되어 이루어지며,

상기 바인더 성분은 불소계 화합물을 포함하고, 상기 실란 모노머로 피복된 무기미립자끼리의 틈에 배향되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제1항에 있어서,

상기 바인더 성분은 적어도 발수성이나 발유성을 갖는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
삭제
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제1항에 있어서,

상기 화학결합은 그라프트중합인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제5항에 있어서,

상기 그라프트중합은 방사선 그라프트중합인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제1항에 있어서,

상기 기체의 적어도 표면이 수지인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제1항에 있어서,

상기 기체는 수지인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제1항에 있어서,

상기 기체는 섬유구조체인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 복합부재.
제8항에 기재된 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 의류.
제8항에 기재된 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터.
제8항에 기재된 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방충망.
제7항에 기재된 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건장재(建裝材).
제8항에 기재된 방오성을 갖는 복합부재를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내장재.