KR100462651B1 - 수성의 마킹용 고형 조성물, 그 제조방법 및 상기조성물을 포함하는 수성 마킹 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수성 크레파스, 크레용, 색연필 또는 마커 등의 마킹용 고형 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 조성물은 물, 보습제 및 고형제를 함유하며, 물:보습제:고형제의 중량비가 2~3 : 1~2 : 1, 더 바람직하게는 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1인 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 제조방법은, 물, 분산제 및 안료를 교반하여 분산시키는 단계; 상기 분산으로 형성된 분산액에 보습제 및 물을 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계; 및 상기 교반으로 형성된 교반액에 고형제를 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 수성 마킹 도구는 상기 고형 조성물; 상기 고형 조성물을 둘러싸는 몸통; 상기 몸통에 둘러싸인 조성물의 하부를 지지하여 사용시 조성물의 이동을 보조하는 패킹; 및 상기 패킹이 장착된 스크류로써 상기 패킹을 상하이동시키는 스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물 및 그 제조방법, 그리고 상기 조성물을 포함한 수성 마킹 도구을 이용하면, 서로 혼색이 잘 되며, 종이 등에 대한 친밀함이 우수하고 부드러워 도포가 용이하며, 색감이 선명하고, 찌꺼기가 적으며, 원하지 않는 부위에 오염이 되었을 경우에 제거하기가 용이한 특성들을 갖는 우수한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 고형의 마킹 조성물, 예컨대, 크레파스, 크레용, 색연필 또는 마커의 기능을 하면서도 수채화의 효과를 낼 수도 있는 고형 조성물을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 고형 조성물을 소지에 도포한 후 물에 적신 붓을 이용하여 문지르면 수채화의 느낌을 줄 수가 있는 효과가 있다. 또한 상기 조성물을 포함하는 수성 마킹 도구는 사용중에 조성물이 손에 묻는 것을 방지할 수 있으며, 작은 부피로 많은 양의 조성물을 담을 수 있고, 리필이 가능하여 경제성 및 환경보호성이 높다. 또한, 필요한 만큼만 올려서 사용할 수 있으므로 사용중에 상기 조성물이 절단되거나 손상되는 염려가 없고, 외부캡이 길고 커서 어린아이가 입에 넣거나 삼킬 위험이 없는 효과가 있다.

Description

수성의 마킹용 고형 조성물, 그 제조방법 및 상기 조성물을 포함하는 수성 마킹 도구{Water-based and Solid Composition for Marking, the Manufacturing Method therefor and the Water-based Instrument for Marking Containing the Composition}

본 발명은 그림을 그리거나 표시를 하기 위한 조성물, 즉 크레용, 크레파스, 색연필 또는 마커 등에 관한 것으로서, 종래의 유성 마킹 조성물들, 예컨대 유성크레파스 또는 유성 색연필의 단점을 보완하고 새로운 기능을 부가한 것을 특징으로 한다. 구체적으로 본 발명의 수성 마킹 조성물은 유기 용제가 함유되지 않은 것과 색을 표시하는 색재 그리고 이의 성분을 고형화시키는 고형제를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 특히, 물:보습제:고형제의 상대적인 비율이 2~3 : 1~2 : 1인 것을 특징으로 한다.

종래의 유성 크레파스 또는 유성 색연필 등의 유성 마킹 조성물은, 서로 혼색이 잘 안되며, 종이 등에 대한 친밀함이 부족하고 딱딱하여 도포하기 어렵고, 색감이 선명하지 못하며, 찌꺼기가 많이 발생하는 문제가 있고, 원하지 않는 부위에 오염이 되었을 경우에 제거하기가 어려운 점 등 사용상의 불편한 점들이 많았다. 또한, 기존의 유성 마킹 조성물로는 수채화의 효과를 내는 것이 불가능하였다.

종래의 크레파스류와 딱딱한 고형체의 물감류 등은 이미 시장에서 선을 보이거나 소비자에게 소개된지 오래된 제품들이 많으나 이러한 제품들은 각각 특성면에서 현저한 차이점이 있으며 화학적으로도 서로 상용하기 어려운 부분이 많았다. 더욱이 크레파스의 경우에는 오랫동안 동일한 원료만을 사용하여 제품이 만들어져 왔으며 따라서 특기할 만한 기능의 변화를 기대하기 어려웠다. 또한 사용하기 쉽게 만들어진 고형물감도 물이라는 매개를 이용하여야 하고 사용의 편리함 때문에 물감으로서의 본연의 품질의 손실을 소비자가 감수하여야 했다. 한편, 종래 일반적인 크레파스의 경우, 그 원료의 본질이 유성이며 결정성이 비교적 작아서 그림을 그리는 재료로서 사용하기에 큰 제약이 없다고는 하나 제품으로 사용하기에는 다소의 불편함이 있었다. 즉, 도포하기 쉬우면 손에 묻거나 다른 부분에 오염되기 쉽고,또한 손에 안 묻게 하면 도포가 용이하지 않게 되는 문제점을 해결하기가 어려웠다. 또한 고형물감의 경우에 강한 결정성 때문에 안료와 그밖의 원료와의 조성에 주의를 기울여야 하고, 이것이 갖는 결정성(응집성)을 해체하여 그림을 그리려고 하면 반드시 물에 풀어서 사용해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 혼색이 용이하고, 도포감이 부드러우면서도 손에 잘 묻지 않고, 선명한 색감을 나타내며, 원치않는 부위에 묻었을 경우 오염의 제거가 용이한 마킹 조성물에 대한 필요성이 절실하였다. 또한, 도포후 붓과 물을 이용해 수채화의 효과를 낼 수 있는 부가적인 기능을 함께 가지고 있는 마킹 조성물에 대한 필요성이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 서로 혼색이 잘되며, 종이 등에 대한 친밀함이 우수하고 부드러워 도포가 용이하며, 색감이 선명하고, 찌꺼기가 적으며, 원하지 않는 부위에 오염이 되었을 경우에 제거하기가 용이한 특성들을 갖는 우수한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 고형의 마킹 조성물, 예컨대, 크레파스, 크레용, 색연필, 마커이면서도 수채화의 효과를 낼 수도 있는 고형 조성물을 제공하는 것이 목적이다.

도1a는 본 발명에 의한 수성 마킹 도구의 한 실시예의 보관 상태를 나타낸 결합 반단면도이다.

도1b는 상기 도1a에 도시한 수성 마킹 도구의 사용 상태를 나타낸 분리 전단면도이다.

도2a는 본 발명에 의한 수성 마킹 도구의 또다른 실시예의 보관 상태를 나타낸 결합 반단면도이다.

도2b는 상기 도2a에 도시한 수성 마킹 도구의 사용 상태를 나타낸 분리 반단면도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물은 마킹용 고형 조성물에 있어서, 물, 보습제 및 고형제를 함유하며, 물:보습제:고형제의 중량비가 2~3 : 1~2 : 1인 것을 특징으로 하며, 더 바람직하게는 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법은, 상기한 바와 같은 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법으로서, 물, 분산제 및 안료를 교반하여 분산시키는 단계; 상기 분산으로 형성된 분산액에 보습제 및 물을 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계; 및 상기 교반으로 형성된 교반액에 고형제를 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 제조방법은, 상기한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제조하는 방법으로서, 물, 분산제 및 안료를 혼합하고 교반하여 안료 반제품을 제조하는 단계; 물, 보습제 및 고형제를 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계; 상기 가열 교반으로 형성된 교반액에 상기 제조된 안료 반제품을 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 제조방법에 있어서, 상기 안료 반제품을 제조하는 단계는 미디엄을 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 수성 마킹 도구는 상기 고형 조성물; 상기 고형 조성물을 둘러싸는 몸통; 상기 몸통에 둘러싸인 조성물의 하부를 지지하여 사용시 조성물의 이동을 보조하는 패킹; 및 상기 패킹이 장착된 스크류로써 상기 패킹을 상하이동시키는 스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 수성 마킹 도구는, 보관시에 상기 몸통에 둘러싸인 조성물을 덮는 외부캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 수성 마킹 도구는, 상기 외부캡의 길이가 상기 조성물을 완전히 덮는 길이인 것을 특징으로 하는 한다.

상기 수성 마킹 도구는 크레파스, 크레용, 색연필 및 마커 중 어느 한 형태인 것을 특징으로 한다.

먼저, 크레파스 등의 마킹용 고형 조성물의 원료를 선택하기 위해서는 다음과 같은 기준을 숙지할 필요가 있으므로 그에 대해 기술한다.

첫째, 착색재의 설정이다. 이용 가능한 원료로는 염료류, 안료류, 그리고 착색된 고분자 물질을 들 수 있다. 염료를 사용할 경우에는 인체에 대한 독성 여부, 염료의 특성, 다른 원료들과의 상용성, 화학적 안정성 등을 고려하여야 하며, 특히 외부의 조건에 대한 화학적인 견뢰성을 고려하여야 한다. 염료는 사용하기 쉽고 혼색이 용이하다는 특징을 가지며 다만 화학적인 안정성 등이 안료에 비해 다소 열등한 특징이 있다. 안료의 경우에는 화학적인 활성이 적어 다른 화학물질들과의 혼합에 덜 조심스러우나, 다만 안료의 분산 정도가 제품의 물성에 미치는 영향이 지대한 특징이 있다. 따라서 안료의 경우 분산 방법 및 분산제의 선정이 중요한 선택으로 대두될 수 있다.

둘째, 고형제의 선택이다. 수용성 고형화제는 물과의 상용하는 성질이 있고 서로 가역적으로 영향을 미치므로 상호의 비율과 물의 선택을 고려의 대상으로 포함시켜야 한다. 또한 굳이 물이 아닌 경우에도 다른 고형제의 선택을 고려할 수 있는데 이 경우에는 물과 고형제의 상호관계를 대폭 수렴하여 그 원리를 바탕으로 물이 아닌 다른 용매를 선택하여야 한다. 일단의 고형성을 갖는 화학 물질로서 왁스류, 폴리올레핀계 고분자 화합물, 지방산의 금속 염, 즉 비누 등을 예로 들 수 있으며 그들의 특성이 각이하므로 제품의 용도에 맞는 선택을 하여야 한다.

셋째는, 보습제의 선택으로 이의 역할은 제품의 적정한 수분 함량을 유지하고 성능에 일조를 하므로, 그 종류와 사용량에 충분한 실험과 검증이 필요하다. 저분자량의 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 다당류의 일부, 솔비톨 등이 선택의 대상이 될 수 있으며 그의 사용량은 무게비로서 수%~수십% 정도이다.

이하, 본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물에 대해 더욱 상세히 살펴본다.

본 발명에 의한 조성물은 물, 고형제, 색재(안료), 분산제, 미디엄, 첨가제, 체질안료, 보습제, 소포제, 방부제 등의 원료를 포함한 것을 특징으로 한다. 특히, 물 : 보습제 : 고형제의 상대적인 비율이 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 조성물을 구성하는 각 원료에 대해 상술한다.

1. 고형제

본 제품의 주요 물성을 결정하는 중요한 원료 중 하나는 고형화제이다. 본 발명에 의한 조성물을 제조하기 위해서는 우선적으로 부드럽게 도포되고 소지에 제품이 잘 고착되게 하기 위한 목적을 달성할 수 있는 원료를 선택하여야 하며, 이렇게 선정된 원료와 다른 원료들과의 조합비율이 제품의 성능을 좌우하게 된다. 기본적으로 고형제는 그 강도 및 정도의 차이는 있으나 모두 스스로 결정성을 갖고 응집하려 하기때문에 이러한 결정성을 적절히 조절하여 원하는 제품의 성능을 만들어야 한다. 또한, 본 발명에 의한 조성물 중에는 어느 정도의 수분 함유는 필수적이기 때문에 고온에서의 제품의 안정성을 위해서는 고형제와 수분과의 비율을 신중하게 결정해야 한다. 다시 말하자면 고형제의 비율이 상대적으로 많아지면 고온에서의 안정성은 향상되지만 도포 성능이 저하되는 것을 피할 수 없고, 반대로 수분의 함량이 많아지면 도포감은 부드럽지만 고온 안정성이 나빠지는 것을 감수할 수 밖에 없다. 이러한 점을 극복하기 위하여, 본 발명에 의한 조성물은, 도포성, 고온 안정성, 저장성, 및 제조작업성 등을 고려하여, 물:보습제:고형제의 상대적인 비율이 2~3 : 1~2 : 1인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1이다. 이러한 비율일 때, 도포감은 다분히 개인적인 차이가 있을 수 있지만 패널에 의한 사용감 테스트 결과 우수한 것으로 나타났으며, 약 70℃의 고온에서도 장시간동안 형태의 변화없이 보존할 수 있음을 확인하였다. 여름철에 수출하는 경우 수출 대상 품목은 콘테이너 안에서 70 내지 80℃에 이르는 온도를 견뎌야 하므로, 반드시 고온 안정성을 갖추어야 한다. 그런데, 상기 물:보습제:고형제의 비율 2~3 : 1~2 : 1 에서 고형제의 비율이 1미만인 경우에는 고온에서 안정하지 않아서 보관 및 운반상 중대한 문제가 있다. 또한, 1을 초과하게 되면 고온 안정성은 높아지는 반면에 고형화가 심하여 도포감이 나빠지며 제품의 경도가 높아지고 공정 작업성이 나빠지는 문제점이 발생하게 된다. 한편 상기 비율에서 보습제의 비율이 1미만이면 보습 효과가 떨어져서 본 발명의 목적을 달성하기가 어려워지며 2보다 크면 도포시저항감이 많이 발생하고 경도가 올라가며 종이에 도포한 후에 건조되기까지 시간이 지연되는 문제점이 발생한다. 한편, 상기 비율에서 물의 비율이 2미만이면 도포감이 충분히 부드럽지 않아서 본 발명의 목적을 달성하기가 어려워지며 3보다 크면 고온 안정성이 나빠지고 도포시 슬러지가 많이 발생하는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 물:보습제:고형제의 비율이 2~3 : 1~2 : 1이어야 한다. 더욱 바람직하게는 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1이어야 한다.

본 발명에 의한 조성물에 함유되는 고형제로서는, PEG(폴리에틸렌글리콜) 2000,4000,6000 또는 이들의 조합이나, 스테아르산 나트륨, 팔미트산 나트륨, 미리스트산 칼륨, 올레산 나트륨, 팔미트산 칼슘, 스테아르산 칼슘 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

폴리에틸렌글리콜의 경우에는 다른 원료들과의 혼합과정에서 고온이 필요하고 이들의 결정성을 방해하는 원료의 배합이 필요하다. 그 온도로서는 60 내지 80℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 65 내지 80℃의 범위이다. 비교적 극성이 약하고 PEG와 상용하기 용이하여 PEG의 결정성을 방해하는 원료로서는 폴리프로필렌 글리콜, 프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌계 계면활성제가 바람직하다.

2. 색재

색재의 선정 및 적용방법 또한 제품의 품질을 좌우하는 중요한 요소 중 하나이다. 제품의 안정성과 그림을 그린 후의 보존성을 고려할때 색재의 물리적,화학적 안정성은 그야말로 중대한 고려 대상이 아닐 수 없으며, 사용자의 대부분이 어린이임을 가정할때 원료의 안전성도 무시할 수 없는 요소이다. 우선적으로 이의 적용에 있어서 다음과 같은 사항을 검토의 대상으로 하였다.

첫째, 제품을 구성하는 다른 원료들과의 상용에 문제가 없을 것,

둘째, 색재의 보존성이 우수하여 그림을 그린 후에 변색이나 퇴색이 없을 것,

셋째, 색재를 제품에 적용하는 방법이 난이하지 않을 것,

넷째, 화학적으로 활성이 적어 여타의 부반응이나 저장 중에 변화가 없을 것,

다섯째, 우수한 색감과 질감을 나타낼 것 등을 들 수 있다.

색을 표현할 수 있는 재료는 다양하다. 천연색소와 인공색소, 식용색소와 공업용 색소, 염료와 안료, 그밖에도 다양한 구분과 용도에 따른 분류가 가능하지만 기술적인 측면에서는 염료와 안료로 구분하는 방법이 가장 유용한 기준으로 활용된다. 따라서, 본 발명에 의한 조성물에 적용하기 위한 검토의 일환으로 염료와 안료로 구분지어 그 적성을 평가하였다.

우선 염료는 적당한 용매에 의해 용해되는 성질을 가짐으로써 사용이 용이하고 나름대로 우수한 색감을 나타내고, 폭 넓은 선택을 할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 그 반면에 단점으로 지적될 수 있는 부분은 수성제품의 경우, 경우에 따라서는 염료 자체에 변색이 올 수 있고, 그의 화학적인 안정성이 안료에 비해 열등하다는 문제를 안고 있다. 또한 물 또는 용매에 녹여서 사용하는 성질 때문에, 빛의 굴절률이 많이 상쇄되어 투명하기는 하나 소지가 비쳐지는 특성을 가져 미술재료로서부족한 일면을 보인다.

그에 반하여 안료는 선택의 다양성과 선명성, 착색력, 은폐력, 내광성, 분산성, 보존성, 물리적 특성, 화학적인 내성 등 본 발명의 재료로 사용하기에 두루 장점을 갖고 있다. 다만 각각의 안료들의 특성의 차이가 큰 편이므로, 올바른 정보의 수집과 이의 응용에 많은 실험이 요구된다. 본 발명에 의한 조성물에 사용하기에 바람직한 안료로서는, 이산화티탄, 합성 화이트(synthetic white), 카본 블랙(carbon black), 램프 블랙(lamp black), 퍼너스 블랙(furnace black), 인디안 레드(indian red), 코발트 블루(cobalt blue), 프러시안 블루(prussian blue), 프탈로시아닌 그린(phthalocyanine green) 등을 들 수 있으며, 그 분산 방법과 적성의 검토는 그 밖의 다양한 시도를 통해 적용되었다.

3. 분산제

분산제의 선택과 적용은 사용되어지는 색재가 안료일 경우에, 안료의 선정 못지 않게 중요한 요소이다. 또한 분산제의 선택은 미디엄(medium)과의 조화도 염두해 두어야 하므로 미리 그 적성을 판단하고 적용하는 것이 바람직하다. 더욱이 미디엄의 사용량이 많을 경우, 분산제와 미디엄의 조화를 먼저 실험하여야 하고, 대부분 극성이 강한 미디엄의 경우 안료 또는 분산제와 부반응을 야기할 수 있으므로 조심스럽고 신중한 작업이 되어야 한다. 유기안료의 경우, 대부분 그의 극성이 매우 약하고 일차 입자(primary particle)의 크기가 작으므로 효과적인 분산을 위하여 고분자의 구조를 갖는 분산제의 선택이 바람직하다. 이는 전하적인 반발보다는 입체적인 장애 효과로 인해 분산 안정화를 꾀하는데 사용되는 안료가 보다 미세할 경우에는 많은 양의 분산제의 사용이 바람직하다. 본 발명에 의한 조성물의 제조에 있어서는, POE(폴리옥시에틸렌) 지방알코올 에테르 유도체, POE(폴리옥시에틸렌)의 지방산 에스테르 유도체, 슈가 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르,

지방산 모노글리세리드 등을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 무기안료의 경우, 이들이 갖고 있는 전하적인 극성을 균일화하여 정전기적인 반발을 유도하는 것이 효과적인 분산 방법으로 검토될 수 있다. 이에 대한 예로서 산 에스테르와 장쇄 폴리아민 아마이드염, 하이드록시 관능기 카르복실릭 산에스테르 등을 선택하여 사용할 수 있다.

4. 미디엄(medium)

또한, 본 발명에서 그 자체의 기능이나 다른 원료들간의 조화에 있어서 미디엄의 선정 또한 중요한 요소 중 하나이다. 미디엄은 안료의 성분 등을 소지에 고착시키는 목적으로 사용하는 원료로서, 대부분 천연 또는 합성된 고분자 물질을 사용한다. 천연의 원료는 안전성이나 희소성으로 인해 매력은 있지만 원료 성분의 순수성이 합성 원료에 비해 부족하고 원하는 물성을 쉽게 얻을 수 없는 단점도 있다. 따라서 공업적으로는 대량으로 좋은 품질을 획득할 수 있는 합성원료를 많이 사용하는데 다음과 같은 특성을 갖출 것이 요구된다.

첫째, 수용화가 가능할 것,

둘째, 안료와의 상용성이 우수할 것,

셋째, 독성이 없을 것,

넷째, 화학적으로 안정할 것 등이다.

다양한 안료와 균등하게 상용성이 우수한 미디엄을 찾기는 쉽지 않다. 따라서,안료와 미디엄의 상용성을 실험을 통해 평가해야 하는데, 본 발명자들은 그 평가를 위한 방법을 다음과 같이 실행하였다.

(1) 분산성에 대한 평가

미디엄과 안료 그리고 적정량의 물만으로 동일한 방법, 동일한 시간내에 분산을 수행하여 안료에 대한 미디엄의 적성을 평가하였다. 적성을 평가하는 방법으로는 일정한 두께로 도막을 형성하여 외관, 광택, 및 색의 균일성을 육안 또는 기기로 측정하였다. 또한 이렇게 만들어진 시료에 과량의 물로 희석을 하여 도막을 형성시켜 외관, 광택, 색의 균일성을 평가하였다.

(2) 희석 안정성에 대한 평가

상기의 분산된 원료, 즉 물과 미디엄, 그리고 안료의 혼합물에 과량의 물을 동량으로 희석하여 메스실린더에 넣고, 일정 시간대별로 침전이 일어나는 양상을 기록하였다.

(3) 저장 안정성에 대한 평가

상기의 분산된 원료를 각이한 조건(저온, 상온, 고온 등)에서 장기간 보관을 하면서 나타나는 현상을 관찰하였다.

상기와 같은 실험을 통해서 선택 가능한 원료로서 다음과 같은 미디엄을 선정하였다. 본 발명에 의한 조성물에 사용할 수 있는 바람직한 미디엄으로서, 비닐계 수용성 폴리머, 아마이드계 수용성 폴리머, 변성된 우레탄계 수용성 폴리머, 그리고 천연계로서 검 아라빅과 산탄 검 등을 들 수 있다.

5. 첨가제

본 발명에 의한 조성물의 구성요소로서 필수적이지는 않지만 제조공정상 도입이 불가피한 원료들이 있다. 그 중 하나가 증점제인데 제조 공정중에 안료의 침전을 방지하고 전체적으로 균질한 제품을 생산하기 위해 증점제를 도입할 필요가 있다.

이러한 증점제의 선택은 소기의 목적(안료의 침강 방지)를 위해서 충분한 효과를 나타내면서도 제품의 최종 물성에는 영향을 미치지 말아야 함은 물론이다.이러한 목적에 맞는 증점제로서 합성 관능성 고분자 형태의 것과 셀룰로오스 유도체, 그리고 무기계 증점제 등이 있으며 각각의 성질이 다르므로 이의 활용에 충분한 검토가 필요하다. 또한, 제품의 성질도 충분히 검토한 후 증점제의 선택이 이루어져야 하며, 별도의 고속 분산을 거쳐야 하는 무기계 증점제보다는 단순히 교반에 의해서 충분히 효과를 얻을 수 있는 증점제가 바람직하다.

본 발명에 의한 조성물의 제조에 사용될 수 있는 바람직한 증점제로서, 롬 앤 하스(ROHM & HAAS)사의 ACRYSOL ASE 60 TYPE이나 ACRYSOL TT-615, ACRYSOL TT-935, 폴리우레탄계로서 RM-825, PUR 61(Munzing), RHEOLATE 288(Rheox) 등을 들 수 있고, 셀룰로오스계로서 하이드록시에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등과 벤토나이트와 같은 무기계가 사용될 수 있다.

또한 본 발명에 의한 조성물은 물을 함유한 수성 제품이기 때문에 방부제의 사용이 불가피한데 가급적 독성이 적고 생화학적 분해가 쉬우며 제품의 보존에 충분한 효과가 있는 방부제를 선택하여야 한다. 그리고 제품의 액성과 공정중에 영향을 받을 수 있는 변수 등도 함께 검토되어야 한다.

6. 체질안료

색재로서의 안료의 선정과 더불어 체질안료의 도입과 선택이 필요하다. 그러나, 수성 제품의 경우에 체질안료의 제물성과 함께 유성제품에 적용할 때보다 더욱 신중을 기할 필요가 있다. 이는 물의 체질안료에 대한 습윤력 저하로 인한 별도의 습윤제의 도입과 별도의 습윤 공정의 도입 필요성을 시사한다. 또한 액의 pH 변화를 가져올 수 있으므로 다른 물성의 변화도 초래될 수 있다. 본 발명에 의한 조성물에서는 체질안료의 습윤,분산공정을 별도로 설정하여 운영하는데 이에 사용되는 체질안료로는 클레이, 탄산칼슘, 실리카, 탈크 등이다. 특히, 탈크의 사용은 제품의 부드러운 도포성과 손에 묻지 않게 물성을 보완하는데 상당히 유용한 원료이다.하지만, 각 체질안료의 흡유량에 의한 점도상승 등은 수차례의 실험을 통하여 해결되어져야 한다. 또한, 제조공정 중에 침전이 동반될 수 있으므로 가급적 사용량을 최소화하는 것이 바람직하다. 안료의 흡유량을 최소화하고 제품의 물성에 영향을 덜 미치게 하기 위해서는 표면처리된 체질안료를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법에 대해 구체적으로 살펴본다.

먼저 안료의 분산공정에 대해 알아본다.

안료의 효과적인 분산은 제품의 성능을 좌우하는 중요한 요소 중 하나이다.적절한 분산이 안된 경우에는 제품의 제조공정 중에 안료의 침하의 심화와 색감의 표현이 어려워 더 많은 양의 안료를 사용해야 함은 물론이고, 광택의 소실, 외관의 저하, 저장성 불량, 기포의 과다 발생 등의 문제점이 있다. 안료를 분산하기 위해서는 안료와 적절한 분산제의 선택, 그리고 이들의 효과적인 분산공정이 필요한데 본 발명에 의한 마킹용 조성물의 제조방법에서는 이 공정을 별도로 관리하는 것이 더 바람직하며, 안료의 입도는 6~7 HEGMAN(20㎛이하)로 관리하는 것이 좋다. 특히, 안료의 경우에는 0.05~0.5㎛의 범위에서 최대의 착색력과 은폐력, 내광성을 가지며 대부분의 안료가 이러한 크기로 생산이 되고 있다. 하지만 0.1㎛이하의 크기에서는 대부분 응집체를 형성하고 있다고 보아도 무방하다. 이들의 응집 형태는 면과 면의 응집(aggregate) 혹은 각과 각,꼭지점과 꼭지점, 각과 꼭지점 등의 다양한 형태의 응집(agglomerate)이 있어 응집의 형태에 따른 분산의 효과성도 검토할 필요가 있다.

상기 상술한 복잡한 원료의 구성을 효과적으로 최적의 특성을 살리는 과정이 고려되어야 하는데 본 발명에서는 다음과 같은 2가지 방법을 도입하였다.

먼저, 한가지 색상 제품을 순서대로 원료를 투입하면서 제조하는 연속 작업 방식이다. 즉, 안료를 분산하고, 여기에 나머지 원료를 투입하여 혼합하는 방법으로 가장 일반적인 방식의 생산방법이다. 이 방법은 이용 빈도가 낮고 특수한 색상의 제품인 경우에 유용하게 사용되고 있다.

두번째 방법은, 안료의 반제품을 미리 만들어 놓고 필요시 나머지 원료와 혼합만 하는 방식이다. 이는 안료 반제품을 제조하는 시간이 많이 소요되고, 또한 혼합을 하는 설비와 안료를 분산하는 설비와 많은 차이가 있는 점에서, 생산 빈도가 높은 색상의 제품과 대량 생산에 유리한 점이 있다.

이하, 도면을 들어 본 발명에 의한 수성 마킹 도구에 대해 더 구체적으로 설명한다.

도1a는 본 발명에 의한 수성 마킹 도구의 한 실시예의 보관 상태를 나타낸 결합 반단면도이다.

본 발명에 의한 수성 마킹 도구는 상기한 마킹용 고형 조성물(5), 상기 조성물을 감싸는 몸통(2), 사용을 위해 상기 고형 조성물을 상부로 밀어올려야 할 때 상기 고형 조성물(5)의 하부를 지지하는 패킹(4), 상기 패킹을 장착하고 있어서 상기 패킹을 상하로 이동시키는 스크류(3)를 포함한다. 상기 이외에도 수성 마킹 조성물을 완전히 둘러싸서 마킹 도구의 보관시 수성 마킹 조성물의 수분증발과 먼지 및 해충의 침입을 막을 수 있도록 하는 외부 캡(1)을 더 포함하고 있다.

도1b는 상기 도1a에 도시한 수성 마킹 도구의 사용 상태를 나타낸 분리 전단면도이다.

본 발명에 의한 수성 마킹 도구를 사용하는 경우에는 먼저 외부캡(1)을 분리시킨 후 스크류(3)를 돌리면 조성물(5)이 패킹에 지지된 채 상승하게 된다. 사용자는 사용에 필요한 만큼만 상승시켜 사용할 수 있으므로, 조성물이 절단될 위험이 없다. 사용이 끝난 후에는 스크류(3)를 반대로 돌려 패킹(4)에 지지된 조성물(5)을 하강시키고, 외부캡(1)을 덮어 보관한다.

도2a는 본 발명에 의한 수성 마킹 도구의 또다른 실시예의 보관 상태를 나타낸 결합 반단면도이다.

도2a에 나타난 수성 마킹 도구는 외부캡(1)의 길이가 짧아서 조성물 전부를 완전히 덮지 못하는 점에서 상기 도1a의 수성 마킹 도구와 차이가 있다. 그런데, 크레파스, 색연필, 또는 크레용을 주로 사용하는 연령층인 어린이가 입에 넣거나 삼킬 염려가 없도록 하기 위해서는, 상기 도1a의 수성 마킹 도구와 같이 외부 캡의 길이가 긴 것이 바람직하다.

도2b는 상기 도2a에 도시한 수성 마킹 도구의 사용 상태를 나타낸 분리 전단면도이다.

상기 수성 마킹 도구의 재료로서는 플라스틱, 금속 등 다양한 재료가 이용될 수 있다.

상기 도면에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 수성 마킹 도구는 사용자가 붙잡는 손잡이 부분이 모두 플라스틱 또는 금속 등의 재료로 둘러싸여 있으므로 사용시에 손에 묻는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 수성 마킹 도구는 리필이 가능하므로 자원 절약과 환경 보호에 이바지 할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 조성물 및 그 제조방법에 대한 일실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 예시적인 목적에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

<실시예1>

하기 표에 나타난 구성원료를 순서대로 첨가한 후 기재된 대로 교반하였다.

구성원료	중량%
미디엄	2.0~3.0
물	20.0~25.0
분산제	1.0~3.0
소포제	0.15~0.2
안료	5.0~10.0
고속 교반 후 분산
보습제	25.0~35.0
물	15.0~20.0
소포제	0.05~0.1
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
고형제	15.0~20.0
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
방부제	0.1~0.3
합계	100.0

<실시예2>

먼저 하기 표2에 나타난 바와 같이 하여, 안료 반제품을 제조한 후에 그 제조된 안료 반제품을 이용하여 하기 표3에 나타난 순서로 구성원료를 도입하고 교반함으로써 본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제조하였다.

구성원료	중량%
물	50.0~80.0
분산제	3.0~10.0
소포제	0.5~1.0
안료	20.0~40.0
첨가제	1.0~2.0
방부제	0.5~1.0
합계	100.00

상기 표2에 나타난 순서대로 구성원료를 첨가하여 교반하였다. 본 실시예2는 분산제가 미디엄을 필요로 하지 않는 경우로서 그 사용량은 안료량의 20 내지 50PHR인 것이 바람직하다. 물, 분산제 및 소포제를 순서대로 용기에 투입하고 균일하게 교반한 후 안료를 넣고 약 15 내지 30분간 강력하게 교반하였다. 이어서, 첨가제를 투입한 후 균일하게 교반하고 이를 연육하여 입도 7HEGMAN 이상의 분산도를 얻었다. 이어서, 자연냉각으로 온도가 실온까지 떨어졌을 때 방부제를 투입한 후 균일하게 교반하였다. 이렇게 하여 제조된 안료 반제품을 하기 표3에 나타난 원료들과 혼합하고 교반하여 본 발명에 의한 조성물을 제조하였다.

구성원료	중량%
물	23.0~30.0
보습제	20.0~30.0
고형제	10.0~20.0
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
미디엄	1.0~3.0
소포제	0.1~0.2
안료 반제품	5.0~20.0
첨가제	0.5~1.0
방부제	0.1~0.2
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
합계	100

<실시예3>

먼저, 하기 표4에 나타난 순서로 구성원료를 첨가, 교반하여 안료 반제품을 제조한 이후에, 그 안료 반제품을 이용하여 하기 표5에 따라 본 발명에 의한 조성물을 제조하였다.

구성원료	중량%
물	30.0~65.0
분산제	3.0~10.0
보습제	5.0~15.0
미디엄	5.0~10.0
소포제	0.5~1.0
안료	20.0~30.0
첨가제	1.0~2.0
방부제	0.5~1.0
합계	100.00

본 실시예3에서는 분산제를 미디엄과 함께 적용하고 분산을 하는 형태의 배합 방식으로 그 사용량은 안료량의 10~30PHR인 것이 바람직하다. 물, 분산제 및 소포제를 순서대로 용기에 적량 투입하고 균일하게 교반한 후 안료를 넣고 약 15~30분간 강력하게 교반하였다. 이어서 첨가제를 투입한 후 균일 교반하고 이를 연육하여 입도 7 HEGMAN이상의 분산도를 얻었다. 이어서 자연냉각으로 온도가 실온으로 떨어졌을 때 방부제를 투입하여 균일하게 교반하였다.

상기와 같이 하여 제조된 안료의 반제품을 가지고 하기 표5의 순서대로 각 구성원료를 투입하고 균일 교반하여 본 발명에 의한 조성물을 제조하였다.

구성원료	중량%
물	23.0~30.0
보습제	20.0~30.0
고형제	10.0~20.0
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
미디엄	1.0~3.0
소포제	0.1~0.2
안료 반제품	5.0~20.0
첨가제	0.5~1.0
방부제	0.1~0.2
60~80℃로 가열하면서 균일 교반
합계	100

본 발명에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물 및 그 제조방법을 이용하면, 서로 혼색이 잘 되며, 종이 등에 대한 친밀함이 우수하고 부드러워 도포가 용이하며, 색감이 선명하고, 찌꺼기가 적으며, 원하지 않는 부위에 오염이 되었을 경우에 제거하기가 용이한 특성들을 갖는 우수한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 고형의 마킹 조성물, 예컨대, 크레파스, 크레용, 색연필 또는 마커의 기능을 하면서도 수채화의 효과를 낼 수도 있는 고형 조성물을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 고형 조성물을 소지에 도포한 후 물에 적신 붓을 이용하여 문지르면 수채화의 느낌을 줄 수가 있는 효과가 있다. 또한 상기 조성물을 포함하는 수성 마킹 도구는 사용중에 조성물이 손에 묻는 것을 방지할 수 있으며, 작은 부피로 많은 양의 조성물을 담을 수 있고, 리필이 가능하여 경제성 및 환경보호성이 높다. 또한, 필요한 만큼만 올려서 사용할 수 있으므로 사용중에 상기 조성물이 절단되거나 손상되는 염려가 없고, 외부캡이 길고 커서 어린아이가 입에 넣거나 삼킬 위험이 없는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 마킹용 고형 조성물에 있어서,

   물, 보습제 및 고형제를 함유하며, 물:보습제:고형제의 중량비가 2~3 : 1~2 : 1인 것을 특징으로 하는 수성의 마킹용 고형 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 물:보습제:고형제의 중량비는 2.2~2.5 : 1.6~1.8 : 1인 것을 특징으로 하는 수성의 마킹용 고형 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제조하는 방법으로서,

   물, 분산제 및 안료를 교반하여 분산시키는 단계;

   상기 분산으로 형성된 분산액에 보습제 및 물을 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계; 및

   상기 교반으로 형성된 교반액에 고형제를 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 의한 수성의 마킹용 고형 조성물을 제조하는 방법으로서,

   물, 분산제 및 안료를 혼합하고 교반하여 안료 반제품을 제조하는 단계;

   물, 보습제 및 고형제를 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계;

   상기 가열 교반으로 형성된 교반액에 상기 제조된 안료 반제품을 넣고 60 내지 80℃로 가열 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 안료 반제품을 제조하는 단계는 미디엄을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 수성의 마킹용 고형 조성물의 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항의 고형 조성물;

   상기 고형 조성물을 둘러싸는 몸통;

   상기 몸통에 둘러싸인 조성물의 하부를 지지하여 사용시 조성물의 이동을 보조하는 패킹; 및

   상기 패킹이 장착된 스크류로써 상기 패킹을 상하이동시키는 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 마킹 도구.
7. 제6항에 있어서,

   상기 수성 마킹 도구는,

   보관시에 상기 몸통에 둘러싸인 조성물을 덮는 외부캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 마킹 도구.
8. 제7항에 있어서,

   상기 외부캡의 길이는 상기 조성물을 완전히 덮는 길이인 것을 특징으로 하는 수성 마킹 도구.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수성 마킹 도구는 크레파스, 크레용, 색연필 및 마커 중 어느 한 형태인 것을 특징으로 하는 수성 마킹 도구.