KR100738640B1

KR100738640B1 - 액상펄 제조 장치 및 이를 이용한 액상펄 제조 방법

Info

Publication number: KR100738640B1
Application number: KR1020060011486A
Authority: KR
Inventors: 김진영; 최상덕; 반상봉
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-07-11

Abstract

본 발명은 미세한 판상의 펄을 균일하게 분포시킬 수 있는 액상펄 제조 장치 및 이를 이용한 액상펄 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액상펄 제조 장치는, 펄제를 액상에 분산시켜 액상펄을 제조하는 분산조, 분산조와 연결되고 분산조로부터 상기 액상펄을 공급받아 냉각하는 제1 냉각기, 제1 냉각기와 병렬 연결되고 제1 냉각기로부터 액상펄을 공급받아 액상펄을 냉각 및 교반하는 제2 냉각기, 그리고 제2 냉각기와 연결되어 액상펄을 저장하는 저장조를 포함한다.

액상펄, 냉각기, 교반, 소용돌이형 부재

Description

액상펄 제조 장치 및 이를 이용한 액상펄 제조 방법 {APPARATUS FOR MANUFACTURING LIQUID COMPRISING PEARLS AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID COMPRISING PEARLS USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상펄 제조 방법의 개략적인 순서도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상펄 제조 장치의 개략적인 도면이다.

도 3은 도 2의 제2 냉각기의 내부 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실험예 및 종래 기술의 비교예에 따른 액상펄의 TEM(transmission electron microscope, 투과전자현미경) 사진이다.

본 발명은 액상펄 제조 장치 및 이를 이용한 액상펄 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세한 판상의 펄을 균일하게 분포시킬 수 있는 액상펄 제조 장치 및 이를 이용한 액상펄 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 다양한 기능성 화장품들이 개발되고 있다. 화장품에 티타늄 계열 화합물을 첨가하여 향균 효과를 높이기도 하고, 화장품에 아파타이트상의 탄산칼슘 을 사용해서 불순물을 흡착하기도 한다. 종래에는 샴푸 및 오일 등이 물과 잘 혼합되지 않으므로, 안정화제를 투입하여 잘 혼합되도록 하였으나 펄을 안정화제 대신 사용함으로써 이러한 문제점을 해결하였다.

반투명 펄 입자는 광의 일부를 반사하고 나머지는 투과하여, 투과와 반사가 수없이 반복되어 간섭 현상을 발생시킨다. 따라서 진주알처럼 반짝반짝 매끄럽고 투명하게 빛나는 피부 효과를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같은 펄의 사용 효과를 극대화하기 위해서는 펄을 미세화하면서 화장품에 고르게 분산시켜야 한다. 특히, 펄이 미세화되지 않고 뭉쳐서 구형의 펄 입자를 형성하면, 펄이 다량 소모되는 문제점이 있다. 또한, 펄 입자의 배열이 무질서하거나 균일하지 못한 경우 백탁 현상이 발생하기도 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 펄을 스프레이하여 화장품에 투입하기도 하였으나 전술한 문제점을 근본적으로 해결하는 데는 한계가 있었다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 액상펄을 급냉 교반하여 외관이 향상되는 동시에 상 안정성을 개선할 수 있는 액상펄 제조 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 전술한 액상펄 제조 장치를 이용한 액상펄 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 액상펄 제조 장치는, 펄제를 액상에 분산시켜 액상펄을 제조 하는 분산조, 분산조와 연결되고 분산조로부터 상기 액상펄을 공급받아 냉각하는 제1 냉각기, 제1 냉각기와 병렬 연결되고 제1 냉각기로부터 액상펄을 공급받아 액상펄을 냉각 및 교반하는 제2 냉각기, 그리고 제2 냉각기와 연결되어 액상펄을 저장하는 저장조를 포함한다.

저장조는 제1 냉각기와 연결되어 액상펄을 제1 냉각기에 재공급하는 것이 바람직하다.

액상펄은 제1 냉각기, 제2 냉각기 및 저장조를 순환할 수 있다.

제2 냉각기의 부피는 제1 냉각기의 부피보다 작은 것이 바람직하다.

제2 냉각기는 연직 방향으로 길게 뻗을 수 있다.

제2 냉각기는 액상펄이 통과하면서 교반되는 복수의 이송관을 구비하고, 복수의 이송관을 둘러싸면서 제2 냉각기의 내부를 통해 냉각수가 순환하는 것이 바람직하다.

복수의 이송관 내부에 소용돌이형 부재가 설치되어 액상펄을 교반시키는 것이 바람직하다.

복수의 이송관은 연직 방향으로 길게 뻗을 수 있다.

제2 냉각기는 제1 냉각기로부터 냉각수를 공급받을 수 있다.

본 발명에 따른 액상펄 제조 방법은, 펄제를 액상에 분산시켜서 액상펄을 제조하는 제1 단계, 액상펄을 1차 냉각하는 제2 단계, 그리고 액상펄을 교반 및 2차 냉각하는 제3 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액상펄 제조 방법은 제2 단계와 제3 단계를 반복하는 제4 단 계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

액상펄을 교반 및 2차 냉각하는 단계에서, 액상펄은 이송되면서 교반되는 것이 바람직하다.

액상펄에 와류가 형성되면서 액상펄이 교반될 수 있다.

제2 단계 및 상기 제3 단계를 거치면서 액상펄의 온도는 20℃ 내지 30℃ 저하되는 것이 바람직하다.

제2 단계 및 제3 단계는 0보다 크고 10초 이하의 시간동안 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 제3 단계에서 액상펄의 교반과 2차 냉각이 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 액상펄을 제조하는 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 1에 도시한 액상펄의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 액상펄의 제조 방법을 다른 형태로 변형할 수도 있다.

액상펄 제조 방법은 펄제를 액상에 분산시켜서 액상펄을 제조하는 제1 단계(S10), 액상펄을 1차 냉각하는 제2 단계(S20), 그리고 액상펄을 교반 및 2차 냉각하는 제3 단계(S30)를 포함한다. 이외에, 제2 단계(S20)와 제3 단계(S30)를 반복하는 제4 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 제4 단계(S40)는 액상펄 온도가 기설정 온도 이하인 경우(S35)에 한해 이루어질 수 있으며, 그 반대인 경우에는 액상펄 제조를 종료하고 액상펄을 저장한다.

먼저, 제1 단계(S10)에서는 펄제를 액상에 분산시켜서 액상펄을 제조한다. 펄제는 펄의 원료로서, 예를 들면 EGDS(ethylene glycol distearate)를 사용할 수 있다. EGDS는 액상 제품에 펄감을 주기 위해 투입되는 펄제이다. 물, SLS(sodium lauryl sulfate) 및 EGDS를 혼합하여 액상펄을 제조한다. SLS는 EGDS를 용해시켜 안정화하기 위한 음이온 계면 활성제이다. 이러한 액상펄 제조용 원료 함량은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있으므로, 그 자세한 설명을 생략한다. 펄제를 액상에 균일하게 분산시키기 위해 액상펄을 약 70℃ 정도로 가열한다. 펄제의 용융점이 약 70℃ 정도이므로, 펄은 액상에 용융되어 1~10㎛의 크기로 분산된다.

다음으로, 제2 단계(20)에서는 액상펄을 1차로 냉각시킨다. 즉, 냉각수를 이용해 액상펄과의 열교환이 이루어지도록 함으로써 액상펄을 냉각시킨다. 70℃ 정도로 가열한 액상펄을 급냉시키면 과냉각에 의해 펄이 결정화된다. 액상펄을 한번만 냉각시키는 경우, 액상펄의 온도를 원하는 온도 이하로 낮추는 데 다량의 시간이 소요되므로, 다음의 제3 단계(30)를 통하여 액상펄을 한번 더 냉각시킨다.

제3 단계(S30)에서 액상펄은 교반 및 2차 냉각된다. 여기서, 액상펄의 교반과 2차 냉각은 동시에 이루어진다. 따라서 냉각과 교반을 동시에 행함으로써 펄제를 고르게 분포시키는 동시에 액상펄을 급속 냉각하여 우수한 품질을 가진 액상펄을 제조할 수 있다.

전술한 제2 단계(S20) 및 제3 단계(S30)는 0보다 크고 10초 이하인 단시간내에 이루어진다. 따라서 액상펄의 제조 시간 및 제조 비용을 크게 줄일 수 있다. 또한, 제2 단계(S20) 및 제3 단계(S30)를 거치면서 액상펄의 온도를 20℃ 내지 30℃ 저하시킬 수 있다. 이와 같이 단시간내에 액상펄의 온도를 크게 저하시킬 수 있으므로 생산성이 크게 향상된다.

제2 단계(S20) 및 제3 단계(S30)를 반복하는 제4 단계(40)는 액상펄의 온도가 기설정 온도 이하인 경우까지, 즉 기설정 온도를 초과하지 않을 때까지 계속된다. 따라서 액상펄은 제2 단계(S20) 및 제3 단계(S30)를 계속 거치면서 냉각되어 그 온도가 저하된다. 여기서, 기설정 온도는 40℃ 내지 45℃인 것이 바람직하다. 기설정 온도가 40℃ 미만으로 너무 낮은 경우, 점도 상승으로 인해 이송이 문제될 수 있다. 또한, 기설정 온도가 45℃를 넘은 상태까지 제4 단계(40)를 행하면 냉각이 충분히 이루어지지 않아 펄의 분포가 균일하지 않으며, 침상 또는 판상으로 된 양질의 펄 결정이 형성되지 않을 수 있다. 따라서 기설정 온도는 전술한 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

전술한 제4 단계(40)를 거치면서 액상펄은 숙성되어 결정이 성장하면서 판상의 펄을 형성한다. 펄은 미세하게 균일 분포되므로, 액상펄의 외관이 우수하게 되고 상의 안정성도 증대된다. 이러한 모든 과정을 거쳐서 액상펄 온도가 기설정 온도보다 작은 경우(S35), 모든 과정을 끝내고 제조한 액상펄을 저장 보관한다.

도 2에는 도 1의 액상펄 제조 방법을 실제 실현할 수 있는 본 발명의 일 실시에 따른 액상펄 제조 장치(100)를 나타낸다. 도 2에 도시한 액상펄 제조 장치 (100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 액상펄 제조 장치(100)의 구조를 다른 형태로 변형할 수도 있다. 도 2에서는 구분을 위하여 액상펄 이송 라인을 굵은 실선으로 나타내고, 냉각수 이송 라인을 가는 실선을 나타낸다. 또한, 각 이송 라인에는 펌프가 설치되어 있고, 그 전단 및 후단에는 밸브가 설치되어 있다. 따라서 펌프의 작동에 의해 액상펄을 강제적으로 이송할 수 있고, 밸브를 조작하여 액상펄 및 냉각수의 흐름을 차단하거나 소통시킬 수 있다.

액상펄 제조 장치(100)는 분산조(40), 제1 냉각기(20), 제2 냉각기(10) 및 저장조(30)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 다른 부품을 더 포함할 수도 있다. 도 1에 도시한 제1 단계(S10)는 분산조(10)에서 행해지며, 도 1에 도시한 제2 단계(S20) 내지 제4 단계(S40)는 제1 냉각기(20), 제2 냉각기(10) 및 저장조(30)에서 행해진다.

분산조(40)는 펄제를 액상에 분산시켜 액상펄을 제조한다. 분산조(40)에는 펄제의 분산을 위한 교반기(401)가 설치되어 회전하면서 액상내의 펄제를 균일하게 분포시킨다. 또한, 분산조(40)에는 가열기(41)가 설치되어 액상에 분산된 펄제를 용융할 수 있다. 가열기(41)의 온도는 펄제가 용융되기에 적합한 온도인 70℃ 이상으로 올릴 수 있도록 설정되어 있다. 이렇게 가열된 액상펄은 분산조(40)와 연결된 제1 냉각기(20)로 공급된다.

제1 냉각기(20)는 냉각수를 이용하여 액상펄을 냉각한다. 이를 위하여 제1 냉각기(20)의 하부에 냉각자켓(201)을 구비하여 냉각수를 공급받는다. 따라서 공 급된 냉각수에 의해 제1 냉각기(20)로 공급되는 액상펄을 냉각할 수 있다. 필요에 따라 냉각자켓(201)은 가온자켓으로도 활용할 수 있다.

제2 냉각기(10)는 제1 냉각기(20)와 병렬 연결되어 액상펄을 공급받아 냉각시킨다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 냉각기(10)의 부피는 제1 냉각기(20)의 부피보다 작다. 따라서 제2 냉각기(10) 내부에는 액상펄을 이송하기 위한 유로가 좁게 형성되므로, 매우 빠른 속도로 액상펄이 통과한다. 따라서 액상펄을 급냉시키면서 고속으로 교반할 수 있다. 더욱이, 제2 냉각기(10)는 연직 방향으로 길게 뻗은 형태로 이루어져 있으므로, 급냉 및 고속 교반에 더욱 적합하다.

또한, 제2 냉각기(10)는 제1 냉각기(20)로부터 냉각수를 공급받아 리턴하므로 제2 냉각기(10)의 부가 설치로 인한 냉각수의 사용 증가량을 크게 줄일 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 냉각수는 상측에서 유입되어 하측으로 배출되고, 액상펄은 하측에서 유입되어 상측으로 배출되는 향류 방식으로 냉각이 이루어지므로, 액상펄을 충분히 냉각시킬 수 있다.

제2 냉각기(10)에서 교반 및 2차 냉각된 액상펄은 저장조(30)에 공급된다. 저장조(30)에는 액상펄을 저장한다. 저장조(30)는 제1 냉각기(20)와 연결되어 있으므로, 제2 냉각기(10)에서 제조한 액상펄을 제1 냉각기(20)에 재공급할 수 있다. 따라서 액상펄을 지속적으로 냉각시킬 수 있으므로, 과냉각에 의해 판상의 펄을 얻을 수 있다. 제1 냉각기(20), 제2 냉각기(10) 및 저장조(30)가 상호 연결되어 있으므로, 액상펄은 이들을 통해 순환되면서 냉각 및 숙성된다. 따라서 결정이 성장하여 판상의 펄을 형성한다. 제조가 완료된 액상펄은 저장조(30)에 저장하여 보관 할 수 있다.

이하에서는 냉각 및 교반을 동시에 실시할 수 있는 제2 냉각기(10)의 구조에 대하여 도 3을 통해 좀더 상세하게 설명한다. 도 3에 도시한 제2 냉각기(10)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

제2 냉각기(10)는 복수의 이송관(101)을 구비한다. 복수의 이송관(101)은 튜브 형태를 가지며, 제2 냉각기(10)의 내부에 상호 이격되어 다발 형태로 배치된다. 복수의 이송관(101)을 통하여 액상펄이 통과하면서 교반된다. 따라서 펄을 균일하게 분포시킬 수 있다.

한편, 냉각수(빗금 표시)는 복수의 이송관(101)을 둘러싸면서 제2 냉각기(10)의 내부를 통해 순환된다. 복수의 이송관(101)은 연직 방향으로 길게 뻗어 있으므로, 복수의 이송관(101)과 냉각수가 접촉하는 면적이 상당히 넓어진다. 따라서 복수의 이송관(101)을 통과하는 액상펄을 냉각수에 의해 급냉시킬 수 있다.

이와 같이, 제2 냉각기(10)는 액상펄을 급냉시키면서 균일하게 교반한다. 제2 냉각기(10)는 급냉을 위하여 냉각수를 이용하고, 균일한 교반을 위하여 소용돌이형 부재(1011)를 사용한다.

도 3의 확대원에는 이송관(101)의 내부를 절개 및 확대하여 나타낸다. 도 3의 확대원에 도시한 바와 같이, 이송관(101) 내부에는 소용돌이형 부재(1011)가 설치되어 있다. 소용돌이형 부재(1011)에 의해 액상펄이 교반된다. 즉, 소용돌이형 부재(1011)에 의해 액상펄에 와륙 형성되면서 액상펄이 교반된다. 따라서 액상펄 내의 펄의 분포를 균일하게 할 수 있다. 또한, 액상펄은 이송되면서 교반되므로, 그 교반 시간을 최소화할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실험예를 통하여 본 발명을 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실험예

도 2에 도시한 액상펄 제조 장치를 이용하여 액상펄을 제조하였다. 물, SLS 및 펄제를 각각 1:2:1의 비율로 혼합한 액상펄을 제조하였다. 펄제로는 EGDS를 사용하였다. 분산조에서 액상펄을 65℃까지 가열한 후에 제1 냉각기에 공급하였다. 제1 냉각기 및 제2 냉각기를 거친 액상펄은 약 10초 후에 그 온도가 35℃까지 떨어졌다. 온도가 35℃까지 떨어진 액상펄의 시료를 채취하여 TEM 사진을 촬영하였다. 이 TEM 사진을 도 4a에 나타낸다.

비교예

본 발명의 실험예와의 비교를 위하여 도 2에 도시한 액상펄 제조 장치 중에서 제2 냉각기가 없는 장치를 이용하여 액상펄을 제조하였다. 물, SLS 및 펄제를 각각 1:2:1의 비율로 혼합한 액상펄을 제조하였다. 펄제로는 EGDS를 사용하였다. 분산조에서 액상펄을 65℃까지 가열한 후에 제1 냉각기에 공급하였다. 제1 냉각기 및 제2 냉각기를 거친 액상펄은 60분 후에 그 온도가 35℃까지 떨어졌다. 온도가 35℃까지 떨어진 액상펄의 시료를 채취하여 TEM 사진을 촬영하였다. 이 TEM 사진을 도 4b에 나타낸다.

도 4a로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실험예에 따라 제조한 액상펄 내에는 펄이 판상으로 존재하는 것을 알 수 있다. 또한, 미세한 펄이 균일하게 분포되어 있다. 반면에, 종래 기술의 비교예의 경우, 액상펄내에 구형의 펄이 불규칙하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 비교예의 경우, 액상펄의 냉각에 소요되는 시간이 60분으로서 본 발명의 10초에 비해 상당히 긴 것에 기인한다. 냉각에 긴 시간이 소요되므로, 과냉이 어려워서 구형의 펄이 생성된다. 그러므로, 본 발명의 실험예를 통해 본 발명에 따른 액상펄에서는 미세한 판상의 펄이 균일하게 분포한다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 액상펄 제조 장치를 이용하면 미세한 판상의 펄이 균일하게 분포하는 액상펄을 제조할 수 있다. 따라서 외관이 우수하면서 상 안정성이 향상된 액상펄을 제조할 수 있다. 더욱이, 특징적인 사용감을 부여할 수 있어서 액상펄의 감촉을 차별화할 수 있고 기포력을 부여할 수 있다. 또한, 액상펄을 제조시 펄제의 사용량을 최소화할 수 있으므로, 액상펄의 제조 단가를 크게 낮출 수 있다. 그리고 액상펄의 냉각 시간을 최소화할 수 있으므로, 생산성이 향상된다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims

펄제를 액상에 분산시켜 액상펄을 제조하는 분산조,

상기 분산조와 연결되고, 상기 분산조로부터 상기 액상펄을 공급받아 냉각하는 제1 냉각기,

상기 제1 냉각기와 병렬 연결되고, 상기 제1 냉각기로부터 상기 액상펄을 공급받아 상기 액상펄을 냉각 및 교반하는 제2 냉각기, 및

상기 제2 냉각기와 연결되어 상기 액상펄을 저장하는 저장조

를 포함하는 액상펄 제조 장치.
제1항에서,

상기 저장조는 상기 제1 냉각기와 연결되어 상기 액상펄을 상기 제1 냉각기에 재공급하는 액상펄 제조 장치.
제2항에서,

상기 액상펄은 상기 제1 냉각기, 상기 제2 냉각기 및 상기 저장조를 순환하는 액상펄 제조 장치.
제1항에서,

상기 제2 냉각기의 부피는 상기 제1 냉각기의 부피보다 작은 액상펄 제조 장 치.
제4항에서,

상기 제2 냉각기는 연직 방향으로 길게 뻗은 액상펄 제조 장치.
제1항에서,

상기 제2 냉각기는 상기 액상펄이 통과하면서 교반되는 복수의 이송관을 구비하고, 상기 복수의 이송관을 둘러싸면서 상기 제2 냉각기의 내부를 통해 냉각수가 순환하는 액상펄 제조 장치.
제6항에서,

상기 복수의 이송관 내부에 소용돌이형 부재가 설치되어 상기 액상펄을 교반시키는 액상펄 제조 장치.
제6항에서,

상기 복수의 이송관은 연직 방향으로 길게 뻗은 액상펄 제조 장치.
제6항에서,

상기 제2 냉각기는 상기 제1 냉각기로부터 상기 냉각수를 공급받은 액상펄 제조 장치.
펄제를 액상에 분산시켜서 액상펄을 제조하는 제1 단계,

상기 액상펄을 1차 냉각하는 제2 단계, 및

상기 액상펄을 교반 및 2차 냉각하는 제3 단계

를 포함하는 액상펄 제조 방법.
제10항에서,

상기 제2 단계와 상기 제3 단계를 반복하는 제4 단계를 더 포함하는 액상펄 제조 방법.
제10항에서,

상기 액상펄을 교반 및 2차 냉각하는 단계에서, 상기 액상펄은 이송되면서 교반되는 액상펄 제조 방법.
제12항에서,

상기 액상펄에 와류가 형성되면서 상기 액상펄이 교반되는 액상펄 제조 방법.
제10항에서,

상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 거치면서 상기 액상펄의 온도는 20℃ 내지 30℃ 저하되는 액상펄 제조 방법.
제14항에서,

상기 제2 단계 및 상기 제3 단계는 0보다 크고 10초 이하인 시간 동안 이루어지는 액상펄 제조 방법.
제10항에서,

상기 제3 단계에서, 상기 액상펄의 교반과 2차 냉각이 동시에 이루어지는 액상펄 제조 방법.