상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 물과 에탄올의 혼합 용매, 음이온 액상 조성물을 형성하는 단계; 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 천연수지 30 내지 60 중량부를 혼합하고 30 내지 40 분간 나노 분쇄하여 나노 조성물을 형성하는 단계; 상기 나노 조성물에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 옥수수 전분 10 내지 15 중량부를 혼합하여 제 1 조성물을 형성하는 단계; 상기 제 1 조성물을 100 내지 120 분간 교반하여 제 1 액상 겔을 형성하는 단계; 상기 제 1 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 음이온 액상 조성물 3 내지 6 중량부를 혼합하여 제 2 조성물을 형성하는 단계; 상기 제 2 조성물을 100 내지 120 분간 교반하여 제 2 액상 겔을 형성하는 단계; 상기 제 2 액상 겔을 상온으로 급랭하는 단계; 및 상기 급랭된 제 2 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 에탄올 0.5 내지 1 중량부를 혼합 교반하여 바인더를 수득하는 단계가 포함되는 잉크 제조용 천연 바인더의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제조 방법에 의하여 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더는 유기용매가 포함되지 않아서 휘발성 유기화합물을 방출하지 않으며, 인체에 유익한 원적외선, 음이온을 다량 방출하기 때문에 상기 천연 바인더가 포함된 잉크를 사용하여 제조되는 위생용품 사용자의 건강을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 잉크 제조용 천연 바인더의 제조 방법에 대한 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크 제조용 천연 바인더의 제조 방법의 순서를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 우선 물과 에탄올의 혼합 용매, 음이온 액상 조성물을 형성한다.
잉크 제조용 천연 바인더의 제조에 사용되는 각종 구성 성분을 균일하게 용해하고 겔화시키기 위하여 물과 에탄올로 이루어지는 혼합 용매를 형성하되, 물 50 중량부, 에탄올 50 중량부를 혼합하여 형성된 혼합 용매를 사용하는 것이 천연수지 분말, 은 나노 콜로이드를 효과적으로 용해할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
또한, 잉크 제조용 천연 바인더에 원적외선, 음이온 발생 기능을 제공하는 음이온 액상 조성물을 형성한다(단계 S10).
이러한 음이온 액상 조성물은 견운모와 귀양석와 같은 광석물을 주성분으로 하여 제조된다.
음이온 액상 조성물의 주성분인 견운모는 인체의 혈액 순환을 촉진하고 세포 활성을 활성화하는 원적외선을 90% 이상 방사하는 물질로서, 강력한 음이온을 발산하여 각종 유해 물질을 흡착하는 기능을 지닌다.
또한, 귀양석(kiyoseki)은 장석계 중에서 음이온이 가장 많이 방출(24.140 ed/cc.sec)하는 물질로서 상온인 25℃에서 원적외선을 최고로 방출(96%)하는 물질이다. 이러한 귀양석은 높은 계면활성효과를 나타내고 뇌파 중에서 알파파를 다량 증가시키고 혈류량을 4.9% 증가시키는 반면, 혈류속도는 7.2% 감소시키는 광석물이다.
물 100 중량부에 상기 견운모, 귀양석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 음이온 분말 40 내지 60 중량부의 비율로 혼합하여 음이온 수(水)혼합액을 형성한다.
상기 음이온 수혼합액에 형성 과정에서 물 100 중량부에 대한 음이온 분말의 함량이 40 중량부 미만이면 음이온 분말의 농도가 감소되어 원적외선 방출량이 저하되고, 물 100 중량부에 대한 견운모 분말의 함량이 60 중량부를 초과하면 음이온 분말의 과다사용으로 인한 낭비가 발생한다.
상기와 같이 형성된 음이온 수혼합액을 나노 분쇄기에 의하여 상기 광석물의 입경이 10㎚ 이하가 되도록 나노 분쇄하고, 상기 나노 분쇄된 음이온 수혼합액을 일정한 시간동안 방치하여 슬러리와 상등액으로 구분한다.
상기 슬러리와 상등액을 여과하여 상기 상등액인 음이온 액상 조성물을 회수하여 사용한다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 천연수지 30 내지 60 중량부를 혼합하고 30 내지 40 분간 나노 분쇄하여 나노 조성물을 형성하는 단계를 포함한다(단계 S20).
잉크 제조용 천연 바인더의 주성분을 이루며 접합력을 제공하는 천연수지는, 나무 줄기에서 흘러나오는 송진 등과 같은 수액의 휘발 성분이 휘발하고 잔여 성분이 고형화되어 형성된 수지를 분말화한 것이다. 천연수지로는 예를 들면 천연고무, 코펄, 산다락고무, 치클, 젤루통, 소르바 등이 있는데, 이들 중에서도 천연고무를 사용하는 것이 접합력이 우수하고 가격이 저렴하다는 측면에서 바람직하다.
본 발명에서 혼합 용매 60 중량부에 혼합되는 천연수지의 함량이 30 중량부 미만이면 상기 혼합물로부터 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더의 접합력이 불충분하고, 천연수지의 함량이 60 중량부를 초과하면 상기 천연수지를 혼합용매에 용해시키는 것이 곤란해진다.
상기와 같은 함량의 혼합 용매와 천연수지를 혼합하고 나노 분쇄하여 극히 미세한 입경의 천연수지 분말을 포함하는 나노 조성물을 형성한다.
구체적으로, 혼합 용매와 천연수지의 혼합물을 나노 분쇄기에 넣고 2000 내지 3000 rpm의 고속으로 30 내지 40 분간 분쇄하여 3000 내지 4000 메쉬의 나노 조성물을 형성한다.
혼합 용매와 천연수지의 혼합물을 나노 분쇄하는 시간이 30 분 미만이면 상기 천연수지가 제대로 나노 분쇄되지 않으며, 혼합물을 나노 분쇄하는 시간이 40 분을 초과하면 나노 분쇄에 소요되는 비용에 대비한 잉크 제조용 천연 바인더의 품질이 더 이상 향상되지 않는다.
계속하여, 상기와 같은 나노 조성물에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 옥수수 전분 10 내지 15 중량부를 혼합하여 제 1 조성물을 형성한다(단계 S30).
나노 조성물에 혼합되는 옥수수 전분은 천연접착제로서 상기 나노 조성물에 접합력을 제공하는 동시에, 겔화 작용을 촉진한다.
나노 조성물에 혼합되는 옥수수 전분의 함량이 10 중량부 미만이면 상기 나노 조성물이 제대로 겔화되지 않으며, 옥수수 전분의 함량이 15 중량부를 초과하면 나노 조성물의 농도와 점도가 과다하여 교반이 곤란해진다.
또한, 제 1 조성물을 형성하는 단계에서, 나노 조성물에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 착색염료 2 내지 3 중량부가 더 혼합될 수 있다.
제 1 조성물에 포함되는 착색염료의 함량이 2 중량부 미만이면 상기 제 1 조성물로부터 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더가 제대로 착색되지 않으며, 착색염료의 함량이 3 중량부이면 잉크 제조용 천연 바인더의 착색 효과가 충분하다.
그 다음, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제 1 조성물을 100 내지 120 분간 교반하여 제 1 액상 겔을 형성한다(단계 S40).
구체적으로, 제 1 조성물을 90 내지 100 ℃에서 100 내지 120 분간 50 내지 60 rpm의 저속으로 교반하여 1차 겔화시킴으로써 제 1 액상 겔을 형성한다.
제 1 조성물의 1차 겔화 온도가 90 ℃ 미만이면 상기 제 1 조성물이 제대로 겔화되지 않으며, 1차 겔화 온도가 100 ℃를 초과하면 상기 제 1 조성물이 열화될 수 있다.
또한, 제 1 조성물의 1차 겔화 시간이 100 분 미만이면 상기 제 1 조성물이 충분히 겔화되지 않으며, 1차 겔화 시간이 120 분을 초과하면 상기 제 1 조성물이 더 이상 겔화되지 않는다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제 1 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 음이온 액상 조성물 3 내지 6 중량부를 혼합하여 제 2 조성물을 형성한다(단계 S50).
제 1 액상 겔에 혼합되는 음이온 액상 조성물의 함량이 3 중량부 미만이면 상기 제 1 액상 겔로부터 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더의 원적외선, 음이온의 방출량이 저하되며, 음이온 액상 조성물의 함량이 6 중량부를 초과하면 제 1 액상 겔의 주성분인 천연수지 분말, 옥수수 전분의 상대적인 함량 저하가 불가피하다.
또한, 상기 제 2 조성물을 형성하는 단계에서 제 1 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 은 나노 콜로이드 0.1 내지 0.2 중량부, 및 솔잎 액상 추출물 2 내지 4 중량부가 더 혼합될 수 있다.
은 나노 콜로이드는 은을 나노 분쇄하여 미세 은 분말을 형성하고, 상기 미세 은 분말을 알칼리 암모니아수인 콜로이드 용액에 용해하여 콜로이드화시켜서 제조된다. 이러한 은 나노 콜로이드는 콜로이드화된 미세 은 분말에 의하여 매우 탁월한 항균력을 지니고 있다.
제 1 액상 겔에 혼합되는 은 나노 콜로이드의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기 제 1 액상 겔로부터 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더의 탈취력과 항균력이 부족하고, 은 나노 콜로이드의 함량이 0.2 중량부이면 잉크 제조용 천연 바인더에 충분한 탈취력과 항균력이 제공된다.
제 1 액상 겔에 포함되는 솔잎 액상 추출물의 함량이 2 중량부 미만이면 상기 제 1 액상 겔로부터 제조되는 잉크 제조용 천연 바인더의 음이온 방출량이 저하되고, 솔잎 액상 추출물의 함량이 4 중량부를 초과하면 잉크 제조용 천연 바인더의 기계적 물성이 저하된다.
솔잎은 테르펜 계통의 피톤치드가 풍부하게 함유되어 그 자체로서 음이온을 발생하며, 인체에 유익한 비타민과 미네럴이 다량으로 함유된 재료이다. 또한, 솔잎은 잉크 제조용 천연 바인더에 솔향을 제공하여 상기 천연 바인더로 제조된 위생용품 사용자의 만족감을 향상시킨다.
이러한 솔잎을 세척하여, 그 표면의 물기가 사라질 때까지 자연 건조하고, 상기 건조된 솔잎을 분쇄하여 솔잎 분쇄물을 형성하고, 상기 솔잎 분쇄물을 여과하여 액상 성분인 솔잎 액상 추출물을 회수하여, 제 2 조성물을 형성하는데 사용한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기와 같은 제 2 조성물을 100 내지 120 분간 교반하여 제 2 액상 겔을 형성한다(단계 S60).
구체적으로, 제 2 조성물을 60 내지 70 ℃에서 100 내지 120 분간 400 내지 500 rpm의 고속으로 교반하여 2차 겔화시킴으로써 제 2 액상 겔을 형성한다.
제 2 조성물의 2차 겔화 온도가 60 ℃ 미만이면 상기 제 2 조성물이 제대로 겔화되지 않으며, 2차 겔화 온도가 70 ℃를 초과하면 상기 제 2 조성물이 과다 숙성될 수 있다.
또한, 제 2 조성물의 2차 겔화 시간이 100 분 미만이면 상기 제 1 조성물이 충분히 겔화되지 않으며, 2차 겔화 시간이 120 분이면 상기 제 1 조성물이 충분히 겔화, 및 숙성된다. 또한, 제 2 조성물의 구성 성분이 균일하게 혼합되어 숙성되도록 상기 제 2 조성물을 400 내지 500 rpm의 고속으로 교반하여 제 2 액상 겔을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 제 2 액상 겔을 상온으로 급랭한다(단계 S70).
본 발명의 일 실시예에서는 상기 급랭된 제 2 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 에탄올 0.5 내지 1 중량부를 혼합 교반하여 바인더를 수득한다(단계 S80).
구체적으로, 상기 급랭된 제 2 액상 겔에 상기 혼합 용매 60 중량부를 기준으로 에탄올 0.5 내지 1 중량부를 혼합하고, 50 내지 60 분간 교반하여 잉크 제조용 천연 바인더를 제조한다.
혼합 용매에 포함된 에탄올이 잉크 제조용 천연 바인더에 항균력을 제공하지만, 상기 혼합 용매의 에탄올은 2차에 걸친 겔화 반응에 의하여 일정부분 소진되기 때문에 바인더의 수득 단계에서 에탄올 0.5 내지 1 중량부를 추가로 혼합함으로써 잉크 제조용 천연 바인더에 항균력을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.
< 실시예 >
1. 정제수 300 g, 에탄올 300 g을 혼합 교반하여 혼합 용매를 형성하였다. 솔잎을 분쇄하여 솔잎 분쇄물을 형성하고, 상기 솔잎 분쇄물을 여과하여 액상인 솔잎 액상 추출물을 회수하여 솔잎 액상 추출물을 제조하였다.
2. 상기 혼합 용매 600 g, 천연고무 400 g을 나노 분쇄기에서 혼합하고 3000 rpm으로 40 분간 나노 분쇄하여 나노 조성물을 형성하였다.
3. 상기 나노 조성물에 옥수수 전분 150 g을 혼합하여 제 1 조성물을 형성하였다.
4, 상기 제 1 조성물을 90 ℃에서 110 분간 50 rpm으로 교반하여 제 1 액상 겔을 형성하였다.
5. 상기 제 1 액상 겔에 음이온 액상 조성물 50 g을 혼합하여 제 2 조성물을 형성하였다.
6. 상기 제 2 조성물을 70 ℃에서 100 분간 500 rpm으로 교반하여 제 2 액상 겔을 형성하였다.
7. 상기 제 2 액상 겔을 급랭기에 넣고 상온으로 급랭시켰다.
8. 상기 급랭된 제 2 액상 겔에 에탄올 10 g을 혼합하고 50 분간 교반하여 잉크 제조용 천연 바인더를 수득하였다.
< 실험예 1 >
상기 실시예에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더와, 비교예인 종래의 합성수지 재질의 바인더에 대한 음이온 방출 실험을 실시하였다. 상기 음이온 방 출 실험은 한국건자재시험원에서 일반적으로 사용되는 음이온 방출 실험 방법인 KICM-FIR-1042 에 의거하여 실시하였다.
상기 본 발명의 실시예와, 비교예에 대한 음이온 방출 실험의 결과를 다음의 표 1에서 나타내었다.
< 표 1 > 잉크 제조용 천연 바인더에 대한 음이온 방출 실험의 결과 비교
구 분 |
시 료 |
음이온 방출량(Ion/cc) |
음이온 방출량 실험 |
비 교 예 |
75 |
실 시 예 |
562 |
상기 표 1에서는 비교예에 대하여, 본 발명에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더의 음이온 방출량이 크게 증가된 것으로 나타났다.
< 실험예 2 >
상기 실시예에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더에 대하여 일반적으로 사용되는 원적외선 방출량 측정 실험 방법인 KCIM-FIR-1005에 의거하여 원적외선 방출량 측정 실험을 실시하였다.
이러한 원적외선 방출량 측정 실험 결과, 본 발명의 잉크 제조용 천연 바인더는 파장 5 내지 20 ㎛에서의 원적외선 방사율이 0.918, 방사에너지는 3.70 ㅧ 102 W/㎡로 나타났다.
이에 따라, 본 발명의 잉크 제조용 천연 바인더는 인체에 유익한 원적외선을 다량으로 방출하는 것으로 판명되었다.
< 실험예 3 >
상기 실시예에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더와, 비교예인 종래의 합성수지 재질의 바인더에 대한 항균 실험을 실시하였다.
상기 항균 실험은 한국건자재시험연구원에서 일반적으로 사용되는 항균 실험 방법인 KICM-FIR-1002(사용균주 Escherichia coli ATCC 25922)에 의거하여 실시하였으며, 그 결과를 다음의 표 2에 나타내었다.
< 표 2 > 바인더의 항균 결과 비교
구 분 |
비 교 예 세균 농도(CFU/40p) |
실 시 예 |
경과 시간 |
세균 농도(CFU/40p) |
세균 감소율(%) |
0 |
415 |
415 |
- |
24 시간 |
287.8 |
1 |
99.8 |
상기 표 2에서 본 발명의 잉크 제조용 천연 바인더가 종래의 합성수지 재질의 바인더에 비하여, 각종 세균에 대한 항균 기능이 훨씬 탁월한 것으로 나타났다.
< 실험예 4 >
상기 실시예에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더와, 비교예인 종래의 합성수지 재질의 바인더에 대하여, 휘발성 유기화합물 중에서 대표적인 물질인 포름알데히드(HCHO)의 탈취 실험을 실시하였다.
상기 포름알데히드 검출 실험은 한국건자재시험연구원에서 일반적으로 사용되는 유해가스 탈취 실험 방법인 KICM-FIR-1085에 의거하여 실시하였으며, 그 결과를 다음의 표 3에 나타내었다.
< 표 3 > 바인더의 포름알데히드 탈취 실험 결과 비교
구 분 |
비 교 예 HCHO 농도(ppm) |
실 시 예 |
경과시간(분) |
HCHO 농도(ppm) |
탈 취 율(%) |
0 |
81 |
81 |
- |
30 |
78 |
26 |
66.7 |
60 |
75 |
19 |
74.7 |
90 |
72 |
15 |
79.2 |
120 |
70 |
11 |
84.3 |
상기 표 3에서 본 발명의 잉크 제조용 천연 바인더가 종래의 합성수지 재질의 바인더에 비하여, 포름알데히드(HCHO) 등과 같은 휘발성 유기화합물의 탈취 기능이 훨씬 탁월한 것으로 나타났다.
< 실험예 5 >
상기 실시예에 의하여 제조된 잉크 제조용 천연 바인더에 대하여, 휘발성 유기화합물 중에서 대표적인 물질인 포름알데히드(HCHO)의 검출 실험을 실시하였다. 상기 포름알데히드 검출 실험은 한국화학시험연구원에서 일반적으로 사용되는 포름알데히드 검출 실험 방법인 EPA8315A에 의하여 실시한 결과, 상기 실시예의 잉크 제조용 천연 바인더에서 포름알데히드가 검출되지 않은 것으로 나타났다.
이상의 실험예 1 내지 5에서와 같이, 본 발명에 의한 잉크 제조용 천연 바인더는 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 대량으로 방출하고, 항균 기능과 유해가스 탈취 기능이 탁월한 반면, 인체에 유해한 포름알데히드가 검출되지 않는 것을 확인할 수 있었다.